Les esponges marines representen un fílum fascinant d'invertebrats marins

Siusplau contactaoscar.xiao@wecistanche.comper a més informació

Resum:En les últimes dècades, el medi marí es va descobrir com un gran reservori de nous compostos bioactius, útils per a tractaments medicinals que milloren la salut i el benestar de les persones. Entre diversos organismes marins que presenten potencial biotecnològic, les esponges es van convertir en un dels phyla més interessants segons una àmplia literatura que descriu noves molècules cada any. No en va, els primers fàrmacs marins aplicats amb finalitats mèdiques es van aïllar d'una esponja marina i ara s'utilitzen com a agents anticancerígens i antivirals. En la majoria dels casos, l'evidència experimental va informar que molt sovint les comunitats associades i/o simbiòtiques produïen aquests compostos bioactius per a un benefici mutu. Actualment, els tractaments de bellesa es formulen aprofitant les propietats beneficioses que exerceixen els nous compostos marins. De fet, es van registrar diverses activitats biològiques aptes per a tractaments cosmètics, com ara activitats antioxidants, antienvelliment, blanquejament de la pell i emulsionants, entre d'altres. Aquí, vam recollir i discutir diverses contribucions científiques que informaven del potencial cosmecèutic dels simbionts d'esponges marines, que estaven representats exclusivament per fongs i bacteris. També es van incloure compostos bioactius indicats específicament com a productes del metabolisme de les esponges. No obstant això, l'origen dels metabòlits d'esponja és dubtós, i no es pot excloure el paper de la biota associada, tenint en compte que l'aïllament dels simbionts representa un desafiament difícil per les seves característiques incultes.

Feu clic aquí per saber-ne més

Paraules clau:esponges; bacteris; fongs; antioxidant; anti-envelliment; blanquejament de la pell; antimicrobià; fotoprotecció

1. Introducció

Les esponges marines representen un fílum fascinant d'invertebrats marins, que acullen una àmplia comunitat simbiòtica juntament amb una gran producció de metabòlits secundaris [1-7]. La biota associada a l'esponja pot reunir un ampli grup de llinatges filogenètics, inclosos arqueus, bacteris i fongs [8,9]. Les relacions entre les esponges i els seus simbionts mutualistes són complexes, i la producció de metabòlits secundaris bioactius podria tenir un possible paper de defensa o estar implicada en la competència per l'espai dins dels hàbitats bentònics [10,11]. En general, es va reconèixer que els simbionts d'esponja eren els responsables del metabolisme i el creixement de l'hoste, la defensa química i l'adaptació als estressors biòtics i abiòtics[2,12-14].

El descobriment de metabòlits bioactius marins com a fàrmacs potencials per a les indústries farmacèutica, nutracèutica i cosmecèutica va impulsar diversos projectes de recerca basats en la identificació de nous fragments químics amb funcions biològiques innovadores[15].què és el cistancheRecentment, el camp de la cosmecèutica ha tingut un creixement ràpid, ja que els consumidors han prestat més atenció a les cremes i locions que contenen compostos naturals amb propietats farmacològiques [16]. Els cosmecèutics són productes tòpics que contenen alguns ingredients bioactius que imiten els beneficis semblants a les drogues millorant la funció relacionada amb la salut de la pell [16,17]. A escala global, la indústria cosmecèutica està canviant gradualment cap a compostos naturals per les seves propietats biocompatibles, segures i ecològiques [18]. L'èxit de les produccions cosmecèutiques depèn principalment de la seguretat; costos baixos; i la capacitat de mantenir l'ingredient actiu, lliurar-lo en una forma biològicament activa i exercir un efecte biològic mitjançant mecanismes coneguts[19]. Per superar aquests últims problemes, especialment relacionats amb propietats químiques inadequades, es van desenvolupar alguns mètodes d'encapsulació i nanoformulació per millorar considerablement el lliurament i l'eficàcia de fàrmacs [20-25].

Malgrat que els cosmecèutics s'han recuperat històricament de plantes terrestres[26-28], en les últimes dècades se'n van descobrir diversos en ambients marins. De fet, l'oceà representa una rica font d'ingredients bioactius, com vitamines, minerals, aminoàcids, proteïnes, lípids, polisacàrids, terpenoides, polifenols, pigments i enzims, que troben diverses aplicacions en el camp cosmecèutic [29]. Els cosmecèutics marins van mostrar una àmplia gamma d'activitats beneficioses, com ara propietats antioxidants, anti-UV, anti-envelliment, anti-tirosinasa (blanquejament de la pell), antimicrobianes, cicatritzant de ferides i propietats emulsionants (Figura 1)[{{8} }].

Cistanche pot anti-envelliment

Recentment, s'ha prestat molta atenció als antioxidants marins, com ara la ciclosporina i els aminoàcids semblants a la micosporina (MAA), els carotenoides i altres compostos que presenten múltiples funcions dins del camp cosmecèutic [4,45]. Alguns exemples són els pigments (per exemple, els carotenoides), extremadament abundants en el medi marí, ja que són produïts per tots els organismes autòtrofs (per exemple, bacteris, arquees, algues i fongs). Els carotenoides inclouen carotens (per exemple, licopè i -i -carotè) i xantofil·les (per exemple, astaxantina, fucoxantina i luteïna), que van mostrar activitats antioxidants[46] protegint la pell de les espècies reactives d'oxigen (ROS) que normalment s'alliberen dins de la cèl·lules després de l'oxidació natural induïda per la radiació UV i l'envelliment de la pell[42]. Des de compostos sintèticspoden exercir efectes tòxics sobre la salut humana i el benestar[47], es van investigar els antioxidants naturals pel seu ús potencial en cosmètics[49]. Els agents antimicrobians i antiincrustantes que protegeixen dels patògens relacionats amb malalties de la pell, com ara Staphylococcus epidermis, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginous i Candida albicans, també es van descriure de diverses fonts i es van considerar eines útils per a la formulació de productes cosmètics i dermatològics. tractaments [39,50-54].Cistanche anti-envellimentA més, els compostos bioactius amb activitat anti-tirosinasa van trobar diverses aplicacions a la indústria cosmètica, ja que la tirosinasa representa un enzim clau implicat en la biosíntesi de melanina, i el bloc de la seva activitat enzimàtica es podria utilitzar per a tractaments per blanquejar la pell, el desplegament dels quals és extremadament popular en alguns països [55]. Els tensioactius i emulsionants, tant amb grups hidròfils com hidròfobs, també es podrien utilitzar en el camp cosmètic [56,57]. Es van estudiar diversos complexos proteïnes-polisacàrids, glicolípids i lipopèptids aïllats de microorganismes marins per a la producció de biosurfactants i emulsionants [58]. Per exemple, el quitosà, a causa de la seva alta capacitat d'unió d'aigua, es va proposar com a hidratant i agent de lliurament de la pell en preparacions cosmecèutiques de productes antienvelliment [59].

Els productors reconeguts de cosmecèutics marins són els cianobacteris, juntament amb les micro i macroalgues [24,60-63], amb diversos compostos en fase d'assaig clínic o ja aprovats per al mercat [64,65]. Com s'ha esmentat abans, la microbiota associada a les esponges produeix una gran quantitat de compostos bioactius amb propietats beneficioses per a la salut humana [6]. Malgrat la gran rellevància biotecnològica, fins ara, només uns quants estudis han revisat les possibles aplicacions dels metabòlits de simbionts d'esponja en l'àmbit cosmètic centrant-se en espècies d'esponges específiques[66] o agrupant diversos tàxons d'organismes marins [29].

En la present revisió, hem analitzat una col·lecció de literatura científica sobre compostos relacionats amb els simbionts d'esponges que mostren activitats biològiques interessants en l'àmbit cosmecèutic. En particular, ens hem centrat en bacteris i fongs, que són extremadament abundants a les comunitats associades a les esponges. A més, també vam considerar metabòlits d'esponja, les activitats biològiques dels quals es van trobar molt adequades per a formulacions cosmecèutiques.

2. Simbionts d'esponja en camp cosmecèutic

2.1.Bacteris

Una varietat de compostos bioactius descrits a partir de bacteris marins com ara policètids, alcaloides, pèptids, proteïnes, lípids, ciclosporina i MAA, glicòsids, isoprenoides i híbrids, van mostrar activitats sorprenents, com fotoprotectores, antienvelliment, antimicrobianes, anti -activitats oxidants i hidratants[58,67]. La interessant capacitat de produir alguns compostos que absorbeixen els UV, incloses escitonemines (exclusivament cianobacteris), micosporines, carotenoides i melanina, es va explicar a través de possibles mecanismes evolutius desenvolupats per protegir les esponges dels efectes nocius de la radiació UV [68,69].

Tal com es va informar a la secció d'introducció, els carotenoides, com el -carotè i el licopè, van mostrar una activitat fotoprotectora, revelant així diverses aplicacions en camps cosmecèutics[70]. Dharmaraj i els seus coautors[71] van investigar l'extracte de carotenoides d'una soca de Streptomyces (AQBWWS1) associada a l'esponja Callyspongia diffusa recollida a la costa oest de Kerala (Índia). El seu perfil químic va revelar la presència de licopè, suggerit com a ingredient potencial per a la preparació de productes cosmètics[71].

Un nou èster xilosílic A de l'àcid diapolicopendioic, extret del bacteri derivat de l'esponja marina Rubritalea squalenifaciens sp. nov, va revelar una potent activitat antioxidant en un model de supressió d'O2 amb la meitat de la concentració inhibidora màxima (IC50) de 4,1 ug/ml 【72】.cistanche benefíciosL'alcaloide Diazepinomicina també es va aïllar de la soca Mi-cromonospora sp. RV115 s'associa a l'esponja Aplysina aerophoba recollida del mar Mediterrani. Aquesta molècula va ser capaç de protegir les línies cel·lulars de ronyó humà (HK-2) i promielocític humà (HL-60) de la toxicitat i el dany genòmic induït per H2O2[73]. Els metabòlits aïllats de Virgibacillus sp. associada a l'esponja C. diffusa (golf de Mannar) va mostrar 1,1-difenil-2-activitat d'eliminació de radicals picrilhidrazil (DPH) amb ICso de 857,49 ug/mL. A més, es va detectar una clara activitat d'eliminació de radicals lliures d'hidroxil i superòxid (ICso =471,07 ug/mL i 1353,28 ug/mL, respectivament), probablement correlacionada amb la presència de compostos bioactius com alcaloides, terpenoides, reductors. sucres i antraquinones, detectats per anàlisis químiques[74]. En treballs similars, dues soques de Vibrio (P1Ma8 i P1Ma5) i diversos Bacillus sp. aïllades de les esponges Phorbas tenacious i Tedania anhelans, respectivament, van mostrar una activitat d'eliminació de radicals lliures millorada avaluada per l'assaig DPPH [75,76]. Les propietats antioxidants d'un compost bioactiu (pirrolo[1,2-alpirazina-1,4-diona, hexahidro-C-HnoN2O2) extret d'un Bacillus sp. (Arxipèlag Lakshadweep a l'Índia) també es va estudiar mitjançant l'assaig de DPPH, l'activitat d'eliminació d'òxid nítric (NO) i peròxid d'hidrogen (H2O2) i el poder reductor total. El compost actiu era capaç d'eliminar H2O2 d'una manera dependent de la dosi. A més, ICso per a la inhibició de NO i DPPH va ser de 41,70 ug/mL i 15,025 ug/mL, respectivament 【77】.

El cribratge de la bioactivitat de cent bionts bacterians aïllats de diverses esponges índies va conduir a l'aïllament de la soca GUVFCFM{{0}}, identificada com a Chromohalobacter israe-lensis. En particular, l'extracte de metanol va mostrar un percentatge important d'activitats d'eliminació de DPPH (67,83 per cent) i superòxid (65,87 per cent)[78]. També es van utilitzar proves de DPPH i quantificació del contingut fenòlic total (TPC) per avaluar l'activitat antioxidant de Pseudomonas sp. extracte associat a l'esponja marina Hyrtios aff. ereccions del Mar Roig. En particular, l'assaig de DPPH va mostrar un 100 per cent d'inhibició en totes les quantitats provades (50, 25, 12,5 i 6,25 mg)[79]. A més, Vijayan et al.[80] van demostrar que els bacteris associats a esponges de pigment fosc (Haliclona). pigmentifera, Sigmadocia pumila, Fasciospongia cavernosa, Spon-gia Officinalis i C. diffusa) recollits al golf de Mannar a l'oceà Índic van produir melanina no citotòxica, amb activitats antioxidants i fotoprotectores. Entre les soques bacterianes que demostren una alta producció de melanina, Vibrio alginolyticus, aïllat de Hali clona pigmentifera, Sigmadocia pumila i S. officinalis, va protegir les cèl·lules de fibroblast de ratolí (L929) de l'estrès reactiu intracel·lular induït per l'oxigen (IC50 =9,0 ug). / ml) i no va exercir cap citotoxicitat sobre les cèl·lules L929 i les gambes de salmorra [80]. Les soques derivades d'esponges recuperades d'aigües d'Indonèsia, HAL-08, HAL-13 i HAL{-74(Haliclona sp.), així com PTR-21(Petrosia sp.), van ser s'ha avaluat mitjançant els mètodes DPPH i ABTS (2,2'-azinobis3-etilbenzotiazolina-6-sulfonat). Entre els aïllats provats, l'activitat antioxidant més alta va ser revelada per l'extracte brut de HAL-08 amb valors ICso de 17,10 i 59,39 ug/mL per als radicals DPPH i ABTS, respectivament. A més, el PTR-21 semblava ser l'agent antienvelliment més potent provat sobre la viabilitat de Schizosaccharomyces pombe [81]. També es va avaluar l'activitat antioxidant dels bacteris PTR-08, PTR-40, PTR-41 i PTR{-47, identificats com a Pseudomonas sp. L'extracte de PTR-08 va mostrar les propietats antioxidants més altes amb valors d'ICsn de 9,25 i 235,53 ug/mL per als radicals DPPH i ABTS, respectivament. Curiosament, PTR-08 va modular la longevitat del llevat de Schizosaccharomyces pombe promovent els mecanismes de defensa anti-oxidants correlacionats amb l'estrès oxidatiu intracel·lular[82]. Els mateixos autors van examinar l'extracte d'un altre bacteri indonesi (Pseudoalteromonas flavipulchra, anomenat STILL-33) associat a l'esponja Stylotella sp.Extracte de Cistanche Anti RadiacióSTILL-33, que va mostrar una alta activitat degradant DPPH i ABTS amb valors d'ICso de 7,80 ug/mL (DPPH) i 31,50 ug/mL (ABTS)[83].

Alguns treballs, juntament amb les capacitats antioxidants, van avaluar l'activitat d'inhibició del creixement de patògens específics comunament implicats en les infeccions de la pell. Per exemple, una quinolona clorada, Ageloline A, aïllada de Streptomyces sp. SBT345, un simbiont bacterià de l'esponja mediterrània Agelas oroides, es va investigar per les seves propietats antimicrobianes i eliminadores de radicals. Aquest compost mostrava un potencial antioxidant en una línia cel·lular leucèmica humana (HL-60) i va poder reduir encara més l'estrès oxidatiu i el dany genòmic induït per l'òxid de 4-nitroquinolina-1- (NQO). A més, l'agelolina A va inhibir el creixement de Chlamydia trachomatis de manera dependent de la dosi amb un valor ICsn de 2, 14 ug/mL [84]. També es van observar activitats antimicrobianes contra E. coli MTCC-1687, P. aeruginosa MTCC-1688, B.subtilis MICC-441 i S.aureus MICC{-737 a partir d'un GSA10 soca associada a l'esponja Halichondria glabrata (costa oest de Bombai, Índia). A més, es van detectar propietats antioxidants mitjançant l'eliminació de DPPH i l'assaig de paràmetres antioxidants de captura total de radicals (TRAP). En particular, mitjançant l'assaig TRAP, el GSA10 va actuar com a eliminadors de peroxils i el percentatge d'inhibició era proporcional a les concentracions de GSA10 [85]. En un treball recent, l'extracte metanòlic brut i les fraccions de la soca de Bacillus 2011SOCCUF3 aïllades de l'esponja S. officinalis (Cortiou i Riou, França) van mostrar activitats antioxidants i anti-nicrobianes. En particular, l'assaig de DPPH va mostrar una activitat d'eliminació depenent de la dosi, amb un percentatge d'inhibició del 38,9-49,1 per cent (10-50 mg/mL), i el mètode de difusió en pou d'agar va revelar un efecte inhibidor elevat. contra C.albicans en un rang de concentració de 2.5-20mg/mL[86].

Les propietats anti-envelliment i blanquejament de la pell dels extractes bruts de simbionts bacterians de Scopalina hapalia (costes sud-est de Mayotte) es van avaluar en diversos objectius, incloent elastasa, tirosinasa, catalasa, sirtuïna 1 (Sirt1), quinasa dependent de ciclina. 7 (CDK7), fyn quinasa i proteasoma[66]. En particular, l'aïllat SH-82(Micromonospora fluostatini) va mostrar una inhibició suficient de l'activitat de l'elastasa, mentre que SH-89 va exercir propietats anti-melanogèniques significatives per inhibició de la tirosinasa (58,33 per cent). Els activadors més potents de l'activitat de Sirtl es van mostrar amb els extractes SH-82 i SH-100 (Bacillus licheniformis). A més, quatre soques de Bacillus i tres extractes de Salinispora arenicola van mostrar activitats antioxidants i inhibidores de CDK7 apreciables, respectivament. Es van informar resultats sorprenents de S.cistanche herbaarenicola (SH{{0}EA-SM) i B.licheniformis (SH{-04-EA-SM), inhibeixen l'activitat de Fyn a les tres concentracions provades (0.{{ 8}}33,0,0033 i 0,00033 ug/mL). En canvi, els extractes bruts de SH-45, SH-54, SH-78 i SH{{ {13}} va mostrar una lleu activitat detectada només a la concentració més alta (0,033 ug/mL). En general, els autors han proposat aquests bacteris derivats d'esponges com a fonts adequades de nous agents per blanquejar la pell i anti-envelliment [66].

Com s'ha esmentat anteriorment (vegeu la secció d'introducció), els biosurfactants microbians mostraven propietats adequades per a les formulacions de cura de la pell[57]. Per exemple, Dhasayan et al.[87] van avaluar les característiques hidratants de diverses soques aïllades de l'esponja índia C. diffusa. En particular, el MB-30 (Halomonas sp.) i MB-D9 (Alcaligenes sp.) van mostrar la major activitat d'emulsificació després de 48 h d'incubació, mentre que MB-7 (Bacillus subtilis) i MB{{{ Els aïllats 8}} (Bacillus amyloliquefaciens) van mostrar les mateixes propietats després de 72 h d'incubació, cosa que suggereix que els compostos bioactius probablement es secreten durant la fase estacionària de creixement [87]. A més, en un treball recent, una soca bacteriana (Bacillus niabensis, My-30) associada a l'esponja Mycale ramulosa (golf de Califòrnia) va mostrar una clara activitat en la prova de caiguda col·lapse i propietats d'emulsificació amb una alta estabilitat durant 24 h. , en comparació amb el control (dodecil sulfat de sodi, SDS). A més, els sobrenats de My-30 van demostrar una activitat antiincrustante prometedora, amb valors de concentració inhibidora mínima (MIC) del 1-2 per cent (v/v), contra Bacillus subtilis, Micrococus sp., i Sagittula stellata [88].

Aquest article està extret de Mar. Drugs 2021, 19, 444. https://doi.org/10.3390/md19080444 https://www.mdpi.com/journal/marinedrugs