Swertiajaponin inhibeix la pigmentació de la pell mitjançant mecanismes duals per suprimir la tirosinasa Part 1

RESUM

Molts compostos per blanquejar la pell es dirigeixen a la tirosinasa perquè catalitza dos passos que limiten la velocitat en la síntesi de melanina. Encara que actualment hi ha molts inhibidors de la tirosinasa disponibles per a blanquejar la pell, també es reporten efectes adversos indesitjables. Així, s'han fet nombrosos esforços per desenvolupar inhibidors de tirosinasa més segurs a partir de productes naturals. En línia amb això, vam provar cinquanta flavonoides, un grup d'antioxidants i quelants metàl·lics naturals, i vam examinar la swertiajaponina com l'inhibidor de la tirosinasa més fort en experiments sense cèl·lules. Swertiajaponin no va mostrar citotoxicitat a les cèl·lules B16F10, HaCat i Hs27 i va mostrar una forta activitat antioxidant en experiments amb el sistema lliure de cèl·lules i cèl·lules B16F10. Va inhibir notablement l'acumulació de melanina induïda per MSH o UVB a les cèl·lules B16F10 i va suprimir la pigmentació de la pell en un model de pell humana. Com a mecanismes subjacents, les anàlisis de trama in silico i Lineweaver-Burk van mostrar que la swertiajaponina pot unir-se directament i inhibir l'activitat de la tirosinasa mitjançant la formació de múltiples enllaços d'hidrogen i interaccions hidrofòbiques amb la butxaca d'unió de la tirosinasa. A més, els resultats de Western Blotting van indicar que la swertiajaponina va inhibir la senyalització MAPK/MITF mediada per l'estrès oxidatiu, donant lloc a una disminució del nivell de proteïna tirosinasa. En conjunt, swertiajaponin suprimeix l'acumulació de melanina inhibint tant l'activitat com els nivells d'expressió de proteïnes de la tirosinasa. Per tant, seria un nou additiu per blanquejar cosmètics.

Paraules clau

swertiajaponina; melanogènesi; pigmentació; pell humana; tirosinasa

INTRODUCCIÓ

La pell és un lloc important on s'acumulen pigments de melanina. La síntesi i l'acumulació de melanina es produeixen com a mecanisme protector contra la irradiació ultraviolada (UV). Així, les persones amb pell negra tenen un risc més baix de patir càncer de pell que les persones amb pell pàl·lida perquè estan protegides dels efectes mutagènics dels UV [1]. Tanmateix, la melanogènesi incontrolada està estretament associada amb trastorns de la pigmentació, com ara el melisma, les pigues i els lentigins senils [2]. A més, les alteracions anormals del color de la pell donen lloc a problemes cosmètics desfavorables i, finalment, a degradar la qualitat de vida. Així, la prevenció de la melanogènesi anormal ha atret una atenció substancial per al desenvolupament de cosmètics per blanquejar la pell [3–5].

El melanòcit és el principal tipus de cèl·lula que sintetitza melanina a l'epidermis de la pell. Després de la síntesi, els melanòcits transfereixen melanina als queratinòcits a través de les dendrites, donant lloc a la pigmentació de la pell. La melanina es pot sintetitzar a partir de L-tirosina mitjançant processos d'hidroxilació i oxidació, en els quals una tirosinasa multifuncional que conté coure té un paper fonamental en la síntesi de melanina. La tirosinasa catalitza dos passos que limiten la velocitat en la síntesi de melanina; la hidroxilació amb micofenolats de L-tirosina a 3,4-dihidroxi-L-fenilalanina (L-DOPA) i l'oxidació de L-DOPA a DOPA quinina [6, 7]. En conseqüència, la inhibició de la tirosinasa és una bona estratègia per aclarir la pell, però la citotoxicitat i la manca d'estabilitat han limitat l'aplicació de diversos inhibidors de la tirosinasa en el camp dels productes mèdics i cosmètics. Així, s'han fet esforços incessants per trobar inhibidors de tirosinasa més segurs amb una estabilitat i selectivitat més fortes de fonts naturals.

Per trobar compostos per a efectes blanquejants millors i més segurs per a la pell, vam provar cinquanta flavonoides disponibles de manera natural pels seus efectes inhibidors sobre la tirosinasa i vam seleccionar la swertiajaponina com a inhibidor de tirosinasa més fort. Vam investigar més el seu efecte sobre la pigmentació de la pell mitjançant models de pell humana i cel·lular amb diversos assajos biològics i anàlisis in silico.

El cistanche és una herba comuna que es coneix com "l'herba miracle que allarga la vida". El seu component principal és el cistanòsid, que té diversos efectes com ara la promoció de la funció antioxidant, antiinflamatòria i immune. El mecanisme entre el cistanche i el blanqueig de la pell rau en l'efecte antioxidant dels glucòsids de cistanche.

Feu clic a Cistanche per millorar el blanqueig de la pell

Demana més:

david.deng@wecistanche.com WhatApp:86 13632399501

La melanina a la pell humana es produeix per l'oxidació de la tirosina catalitzada per la tirosinasa, i la reacció d'oxidació requereix la participació de l'oxigen, de manera que els radicals lliures d'oxigen del cos es converteixen en un factor important que afecta la producció de melanina. Cistanche conté cistanòsid, que és un antioxidant i pot reduir la generació de radicals lliures al cos, inhibint així la producció de melanina.

A més, el cistanche també té la funció de promoure la producció de col·lagen, que pot augmentar l'elasticitat i la brillantor de la pell i ajudar a reparar les cèl·lules danyades de la pell.

Els glucòsids de feniletanol de Cistanche tenen un efecte de regulació a la baixa significativa sobre l'activitat de la tirosinasa, i es demostra que l'efecte sobre la tirosinasa és una inhibició competitiva i reversible, que pot proporcionar una base científica per desenvolupar i utilitzar els ingredients blanquejants de Cistanche.

Per tant, el cistanche té un paper clau en el blanquejament de la pell. Pot inhibir la producció de melanina per reduir la decoloració i la opacitat; i promou la producció de col·lagen per millorar l'elasticitat i la brillantor de la pell. A causa del reconeixement generalitzat d'aquests efectes del cistanche, molts productes per blanquejar la pell han començat a infondre ingredients a base d'herbes com Cistanche per satisfer la demanda dels consumidors, augmentant així el valor comercial de Cistanche en productes per blanquejar la pell.

En resum, el paper del cistanche en el blanquejament de la pell és crucial. El seu efecte antioxidant i l'efecte productor de col·lagen poden reduir la decoloració i l'apagada, millorar l'elasticitat i la brillantor de la pell i així aconseguir un efecte blanquejador. A més, l'àmplia aplicació de Cistanche en productes per blanquejar la pell demostra que no es pot subestimar el seu paper en el valor comercial.

RESULTATS I DISCUSSIÓ

Swertiajaponin és l'inhibidor de la tirosinasa més fort de cinquanta flavonoides

Entre diversos compostos naturals, se sap que els flavonoides, un grup d'antioxidants naturals i quelants de metalls, suprimeixen l'activitat de la tirosinasa a causa de la seva capacitat de formar complexos de coure-flavonoides [8, 9]. Hem utilitzat cinquanta flavonoides que estaven disponibles comercialment per provar si tenen activitat inhibidora contra la tirosinasa de bolets. L'àcid kòjic, un conegut inhibidor de la tirosinasa, es va utilitzar com a control positiu per detectar millors inhibidors de la tirosinasa (figura 1A-1B). Com a resultat, la mostra número 40 (swertiajaponin) (figura 1C) va mostrar l'activitat inhibidora més forta contra la tirosinasa que la d'altres flavonoides (figura 1A -1 B i figura suplementària 1). Quan l'activitat inhibidora es va examinar més mitjançant un experiment depenent de la concentració, el valor IC50 de l'àcid cògic era de 41,26 μM i el de swertiajaponin era de 43,47 μM (figura 1D), cosa que indica que la inhibició de l'activitat tirosinasa de la swertiajaponina és comparable a la de l'àcid cògic. en experiments amb proveta.

Swertiajaponin no mostra citotoxicitat in vitro

Swertiajaponin pertany a la família dels flavonoides C-glicòsids. Conté una part d'hidrats de carboni que està lligada de forma C-glicosídica a un dels eixos flavonoides (figura 1C). S'ha informat com un compost que es troba a tota l'herba de Swertia japonica [10]. Tot i que alguns estudis van informar que Swertia japonica s'utilitza clínicament com a remei per als símptomes gastrointestinals al Japó [11], hi ha pocs estudis disponibles sobre les funcions biològiques de la swertiajaponina. Així, vam examinar més els seus efectes sobre la melanogènesi. Com que la citotoxicitat és un problema important dels inhibidors sintètics de la tirosinasa, vam provar si swertiajaponin mostrava toxicitat cel·lular mitjançant diverses línies cel·lulars, incloent HaCat (queratinocit humà), B16F10 (melanoma de ratolí) i Hs27 (fibroblast humà). Swertiajaponin no va mostrar citotoxicitat en aquestes línies cel·lulars (figura 2A-2C).

Swertiajaponin inhibeix la melanogènesi a les cèl·lules B16F10

Vam estudiar el seu efecte sobre la melanogènesi utilitzant cèl·lules B16F10 pretractades amb àcid kògic o swertiajaponina seguida d'exposició UVB o MSH, els inductors melanogènics més forts. Com era d'esperar, l'exposició UVB o MSH va augmentar notablement els nivells de melanina a les cèl·lules B16F10 (figura 2D-2F) i el tractament amb swertiajaponin va reduir el contingut de melanina cel·lular de manera dependent de la dosi després de l'exposició a UVB o MSH (figura 2D{{10} }}F). En estudis cel·lulars, l'efecte anti-melanogènic de la swertiajaponina sembla ser més fort que el de l'àcid cògic (figura 2E- 2F). De la mateixa manera, el color del pellet cel·lular pretractat amb swertiajaponin abans del tractament amb MSH es va il·luminar en comparació amb les cèl·lules tractades amb MSH (figura 2D), cosa que indica que swertiajaponin inhibeix la melanogènesi induïda per UVB o MSH.

Swertiajaponin inhibeix la melanogènesi en un model de pell humana

Per confirmar que la swertiajaponina suprimeix la pigmentació de la pell en humans, vam cultivar una epidermis humana reconstituida, tridimensional i viable que consta de melanòcits i queratinòcits humans que se sap que pateixen melanogènesi espontània amb el temps [12]. Vam tractar prèviament el model de pell humana amb swertiajaponina durant 1 h i el vam cultivar en el medi de manteniment durant 5 d. En comparació amb el dia 1, el model de pell humana es va enfosquir el dia 5 i el tractament amb swertiajaponin ho va impedir de manera dependent de la concentració (figura 3A -3B). De la mateixa manera, la tinció de Fontana-Masson va mostrar que la swertiajaponina va reduir notablement els nivells de melanina a l'epidermis (figura 2C), cosa que suggereix que la swertiajaponina disminueix la pigmentació a l'epidermis.model de pell humana.

Swertiajaponin pot unir-se i inactivar la tirosinasa

A continuació, vam investigar els mecanismes subjacents als efectes anti-melanogènics mediats per la swertiajaponina mitjançant cèl·lules B16F10. Com que swertiajaponin va suprimir l'activitat de la tirosinasa en els experiments sense cèl·lules utilitzant tirosinasa de bolets (figura 1B), vam plantejar la hipòtesi que s'uneix directament a la tirosinasa i la desactiva. Per provar-ho, es va realitzar una simulació d'acoblament de proteïnes-lligants per predir l'afinitat d'unió mitjançant AutoDock Vina. L'afinitat d'unió prevista entre la tirosinasa i l'àcid cògic era de -5,4 kcal/mol i l'afinitat entre la tirosinasa i la swertiajaponina era de -6,3 kcal/mol (figures 4A i 4C), cosa que suggereix que la swertiajaponina es pot unir. a la tirosinasa amb una afinitat més forta que l'àcid cògic. Per investigar més el mode d'unió entre els compostos i la tirosinasa, es va realitzar una anàlisi de farmàcòfors mitjançant el programari LigandScout 3.1. Tot i que l'àcid cògic pot unir-se a la tirosinasa principalment mitjançant enllaços d'hidrogen amb el residu ASN260 o GLU256 de la tirosinasa (figura 4B), la swertiajaponina forma múltiples enllaços d'hidrogen amb HIS85, ASN81, ASN260, HIS244 i ARG2682, i les interaccions ARG26824 i els residus hidrofòbics de VAL26828 i VALO2828. i el residu de tirosinasa PHE264 (figura 4D), que probablement explica la major afinitat d'unió de la swertiajaponina a la tirosinasa.

Com que es va aplicar un lloc d'unió de tirosina predefinit com a butxaca d'acoblament a la simulació d'acoblament de proteïnes-lligants [3], és probable que la swertiajaponina es pugui unir competitivament a la tirosinasa amb la tirosina. Per examinar-ho, es va realitzar una anàlisi Lineweaver-Burk. A mesura que la concentració de swertiajaponina augmentava, els valors de Km també van augmentar mentre que els valors de Vmax eren consistents (figura 4E-4F), cosa que indica que la swertiajaponina és un inhibidor competitiu de la tirosinasa.

Swertiajaponin és un antioxidant que suprimeix la senyalització MITF/tirosinasa induïda per UVB

Tot i que el valor IC50 de la swertiajaponina és similar al de l'àcid cògic a l'experiment lliure de cèl·lules, la inhibició real de la melanogènesi és més gran a les cèl·lules tractades amb swertiajaponina que a les cèl·lules tractades amb àcid kojic, cosa que indica que la unió directa a la tirosinasa pot no ser l'únic mecanisme subjacent a la inhibició de la melanogènesi mediada per swertiajponina. Està ben documentat que les funcions biològiques dels flavonoides estan associades amb els seus efectes antioxidants [13]. Per tant, vam estudiar si la swertiajaponina regula l'estrès oxidatiu mitjançant assajos d'eliminació d'oxigen reactiu lliure de cèl·lules (ROS) i peroxinitrits (ONOO-). Swertiajaponin va mostrar fortes activitats d'eliminació de ROS i ONOO comparables a Trolox i penicilamina, inhibidors de ROS i ONOO coneguts, respectivament (figura 5A -5B). També vam provar si l'activitat antioxidant de la swertiajaponina també es va mostrar a les cèl·lules B16F10 després de l'exposició UVB. L'exposició UVB va augmentar significativament la producció de ROS i ONOO, mentre que la swertiajaponina les va reduir de manera dependent de la concentració, cosa que suggereix que la swertiajaponina és un antioxidant (figura 5C-5D).

david.deng@wecistanche.com WhatApp:86 13632399501