חישובים ניסיוניים של תכולת מתכות בקרמים להלבנת עור וחקירה תיאורטית לגבי השפעתן הביולוגית נגד אנזים טירוזינאז

איש קשר:joanna.jia@wecistanche.com/ WhatsApp: 008618081934791

Tanzeela Ashraf1 & Mehwish Taneez1 & Saima Kalsoom1 & Tahira Irfan2 & Munib Ahmed Shafique3

תַקצִיר

הדרישה להלבנת עורקרמים (SWCs) גדלו במהירות ברחבי העולם עקב העלייה החדה בפרסומות למוצרים במדיה והמודעות הגוברת. מתכות קיימות כזיהומים או שהוספו בכוונה בקרמים ועשויות להיות להם השפעות רעילות על המשתמשים. המחקר הנוכחי בוצע כדי לקבוע את התוכן שלמתכותכגון כספית (Hg), קדמיום (Cd), עופרת (Pb), ארסן (As), כרום (Cr), ניקל (Ni), קובלט (Co), נחושת (Cu), אבץ (Zn) וברזל ( Fe) בחמישה עשר קרמים להלבנת עור המשווקים בחנויות מקומיות באיסלמבאד, פקיסטן. ריכוזי המתכות נותחו על ידי ספקטרומטר פלזמה-אופטי-אופטי (ICP-OES) משולב אינדוקטיבי לאחר עיכול עם תערובת של HNO3, HCl ו- H2O2. ההלבנת עורבקרמים נמצאו ריכוזי מתכות בחלקים למיליון (ppm) בטווח הבא: Hg (1.0–18,210 ppm), Co (0.1992–1.9931 ppm), Cr (1.0453–2.7455 ppm), Cu ({{20}}.6987–0.1997 ppm), Fe (8.8868–28.6213 ppm), Ni (0.7487–1.5958 ppm), Pb(0.2997–4.7287 ppm), ו-Zn (7819.2–39,696.7 ppm). As ו-Cd לא זוהו באף אחד מחמש עשרה הקרמים להלבנת העור. רק קרם אחד (לוריאל פריז ווייט פרפקט) נמצא בגבולות בטוחים שהוגדרו על ידי מינהל המזון והתרופות לקוסמטיקה. על מנת להבהיר את המנגנון של ייצור נמוך יותר של מלנין בנוכחות כבדמתכות, בוצע מחקר עגינה מולקולרי באמצעות תוכנת סביבת הפעלה מולקולרית (MOE). נצפה מתאם טוב בין ממצאי ניסוי ומחקרי עגינה מולקולרית.

מילות מפתח: הלבנת עורקרמים.מתכות. עגינה מולקולרית. רַעֲלָנוּת

cistanche מסוגל לשפר את הלבנת העור

מבוא

הוגנות מסומנת כיופי, חינניות ומעמד חברתי גבוה ברחבי העולם ברוב הקהילות. תפיסה זו מעודדת את רוב הנשים לעסוקהלבנת עור. קרמים, משחות, תמיסות וג'לים להלבנת עור משמשים גברים ונשים כאחד על מנת לשפר את מראה העור או כחומר נגד נמש [1]. במהלך העשורים האחרונים, מוצרים אלה שימשו בעיקר לייפות [2]. מתכות מתווספות בכוונה או שלא בכוונה במוצרים להלבנת עור והצרכנים לרוב אינם מודעים לנוכחותם. חשיפה אנושית למתכותבקרמים להלבנת עור מתרחשת בעיקר דרך העור. מוצרים אלה מיושמים על כל פני הגוף או על אזורים מוגבלים. חלק מה-SWCs נשארים במגע עם העור למשך מספר שעות או ימים בעוד שאחרים נשטפים זמן קצר לאחר היישום [3]. שימוש מתמשך בקרם הלבנה גורם להצטברות של מתכות בגוף לאורך זמן, ומתכות אלו ידועות כגורמות למגוון תופעות בריאותיות כרוניות כמו סרטן; הפרעות רבייה, התפתחותיות ונוירולוגיות; דרמטיטיס מגע; שיער שביר; ונשירת שיער [4]. מתכות מסוימות הן משבשות אנדוקריניות חזקות ורעלים נשימתיים.מתכותכגון Cr, Ni ו-Co הם גורמי רגישות לעור ידועים, בעוד ש-Cd, As, Pb ו-Hg מהווים רעילות [4-6]. As,Cd, Co, Cr, Ni, Pb ו-Hg והתרכובות שלהם הם בין 1000 הכימיקלים הרשומים כמרכיבים מכוונים אסורים של קוסמטיקה בנספח II להנחיית המועצה האירופית 76/768/EEC מכיוון שהם נחשבים לא בטוחים בשל תכונותיהם הטוקסיקולוגיות [ 4]. צורות שונות של מוצרי קוסמטיקה כולל אבקה, יסודות עור,הלבנת עורקרמים, שפתון וליפ גלוס וקרמים משמשים נשים ברחבי העולם כדי לשפר את מראה העור. ריכוזים שונים של מתכות (כגון As, Cd, Pb, Co, Ni, Cr, Cu) נמצאו במוצרים רבים, כולל אייליינר, חינה, קעקועים, מריחות ותרסיסים לשיער [7], שפתונים, קרם לחות לשפתיים ושפתונים [7, 8]. Cd, Cr, Cu, Pb ו-Ni היו קיימים במסקרה, בעיפרון עיניים, קרמים לגוף ולפנים, קרם הגנה, וזלין, ומוצרי קוסמטיקה מסורתיים כמו קול עיניים. מבין הדגימות שנבדקו, צוין כי ל-khol יש את התוכן הגבוה ביותר מבין רוב הדגימותמתכות[9]. יתרה מכך, תכולה גבוהה של מתכות זוהתה גם ב-91 דגימות של צבעי פנים, ותכולת ה-Zn הייתה גבוהה במיוחד [10]. במחקר שנערך לאחרונה, חמש מתכות (Cd, Cr, Fe, Ni ו-Pb) כומתו במותגים שונים של קרמים, קרמים, קרמים להלבנה, שפתונים, צבעי שיער וקרם הגנה, ונמצא ערך סיכון לסרטן לכל החיים (LCR). להיות גבוה מהגבול המותר בכל מוצרי הקוסמטיקה למעט שפתונים [11]. לכן, ניטור קבוע של מוצרי קוסמטיקה ומידע מדויק על נוכחות של מתכות בהלבנת עורקרמים נחוצים להערכת הבטיחות של השימוש במוצרים אלה בשל דאגות בריאות הציבור ברחבי העולם[4, 12].

במחקר הנוכחי, 15 דוגמאות שלהלבנת עורקרמים (SWCs) נותחו עבור תכולת Hg, Pb, Ni, Cr, Co, Cu, Zn, Fe, As, ו-Cd, ודפוס הקישור שלהם עם יעד העור נקבע על ידי מחקרי עגינה חישוביים. עיגון מולקולרי מוגדר כבעיית אופטימיזציה, שקובעת את הכיוון ה"מתאים ביותר" של ליגנד הקושר את היעד המסוים המעניין ומשמש לניבוי המבנה של הקומפלקס הבין-מולקולרי הנוצר בין שתי מולקולות או יותר. ישנן מספר קונפורמציות הדדיות אפשריות שבהן מתרחשת הקישור, הנקראים בדרך כלל מצבי כריכה [13]. עגינה מולקולרית משמשת באופן שגרתי להבנת האינטראקציה בין תרופות לקולטן. הוא מספק מידע שימושי על אינטראקציות בין תרופות לקולטן ומשמש לעתים קרובות כדי לחזות את כיוון הקישור של מועמדים לתרופות מולקולות קטנות עם מטרות החלבון שלהם כדי לחזות את הזיקה והפעילות של המולקולה הקטנה [14].

מרכיבים טבעיים Echinacoside שלCistanche

חומרים ושיטות

איסוף דגימות ומיצוי מתכות

חֲמֵשׁ עֶשׂרֵההלבנת עורקרמים כולל קרם מיובא אחד להשוואה נרכשו מחנויות מקומיות של {{0}}, איסלאמבאד, פקיסטן, בהתבסס על הפופולריות של המותג, כלומר לוריאל פריז (LP), Stillman's Skin (SS), White Face (WF),Face Fresh (FF), Faiza Beauty (FB), Due Beauty (DB), פנינת הזהב (GP), Fair & Lovely (FL), White Look (WL),Bfresh (BF), Goree Beauty (GB) ), שרה הלבנה (SW), פנים משי (SF), אוורגרין (EG) וניסה אקסטרה זוהר (NS). מחירי ה-SWC נעו בין 250 ל-1500 PKR. פרטים של כל מוצר כגון צבע, תאריך ייצור, תאריך תפוגה, פרטי יצרנים, משקל נטו ועיר/מיקום דגימה סופקו בטבלה S1 (מידע משלים). כל הריאגנטים ששימשו היו חומצה חנקתית בדרגה אנליטית (HNO3 69 אחוז; BDH, אנגליה), חומצה הידרוכלורית (HCl 37 אחוז; Sigma-Aldrich, גרמניה), ומי חמצן (H2O2 35 אחוז; Sigma- Aldrich, Germany). כל המכשירים המשמשים למיצוי מתכות נשטפו מראש ב-10 אחוז HNO3 ובמים מזוקקים. גרם אחד מכל דגימת קרם הוכנס לבקבוק של 250-מ"ל ונוספו 20 מ"ל של תערובת HNO3 ו-H2O2. הדגימות כוסו בצינור קונדנסר והותרו לעמוד לילה בטמפרטורת החדר. לאחר מכן, התערובת חוממה בריפלוקס מתמשך במשך 4-5 שעות על פלטה חמה ב-70-100 מעלות. מנות של HCl ו-HNO3 נוספו עד שלא הופיעו אדים חומים. הדגימות אודו ליובש והותרו להתקרר [15, 16]. כל הדגימות יחד עם הדגימות החסרות עוכלו בשלושה עותקים, דוללו ל-10 מ"ל במים מזוקקים, וסווננו באמצעות מסנני מזרק 0.45-מיקרומטר לפני ניתוח ב-ICP -OES (iCAP6500, Thermo Scientific, בריטניה). ההליך המפורט של ניתוחי מתכות והקו הרגיש ביותר לניתוחמתכותמוצגים בטבלה. S2 של מידע משלים.

פיתוח גוף cistanche

לימודי עגינה מולקולרית

על מנת להבין טוב יותר את דפוסי הקישור היעילים של ליגנדים (כבדיםמתכות) עם המטרה (אנזים טירוזינאז), בוצעו מחקרי עגינה מולקולרית. התוכנה ששימשה לחקר דפוס הקישור של ליגנדים הייתה Molecular Operating Environment (MOE) גרסה 2016.08 על ידי ChemicalComputing Group Inc. שלושה מעכבים סטנדרטיים hydroxyquinone, kojic acid וניאצינמיד יחד עם tenmetals שימשו כליגנדים למחקרי עגינה. המבנים הדו-ממדיים של הליגנדים הללו נבנו על ידי כלי הבונה של MOE ונשמרו בפורמט קובץ MDB. עבור מצב דפוס מחייב של תרופות סטנדרטיות וכבדמתכות, נבחר חלבון יעד מתאים, טירוזינאז 1 (אנושי TYRP1, קוד PDB: 5M8N). מבנה הגביש של החלבון הורד מ-Protein Data Bank PDB ID: 5M8N ויובא לתוך MOE כפי שמוצג באיור S1 (מידע משלים. ). מבנים אלה היו פרוטונים תלת מימדיים והאנרגיה ממוזערת לאחר חיסול מולקולות מים, וכל אטומי המימן עם הגיאומטריה הסטנדרטית שלהם נוספו למבנה. אתר אתרים שימש לחיפוש אישור שיטתי של המודל המתקבל בפרמטרי ברירת מחדל עם שיפוע RMS של 0.0001 קק"ל/מול. חלבון מורכב מ-4 שרשראות, A, B, C ו-D. כדי לזהות את האתר הפעיל של החלבון , נעשה שימוש בכלי Site Finder של MOE. השרשרת הארוכה ביותר נבחרה לפי פרוטוקול והושמה. מרכזי אלפא נוצרו ואחריהם הכנסת בובות; העגינה בוצעה יחד עם אטומי הדמה. עשרה קונפורמציות נוצרו עבור כל ליגנד. קונפורמציה של אנרגיית הקישור הנמוכה ביותר של כל ליגנד נבחרה לניתוח דפוסי קישור [17].

תוצאות ודיון

תוכן מתכת ב-SWCs

הריכוזים הממוצעים (ppm) של Hg, Pb, Cr, Ni, Co, Cu,Zn, As, Cd ו-Fe ב-SWCs מוצגים בטבלה 1. As ו-Cd לא זוהו באף אחת מהדגימות בעוד אחרותמתכותwere present in all samples with varying concentrations. Mercury was detected in thirteen SWCs except in Stillman's Skin (SS) and Goree Beauty (GB) creams. Levels of Hg in different SWCs ranged from 1.0 ± 0.09 to 18,210 ± 479 ppm. We found exceptionally high concentrations of Hg in SWCs. The mean concentrations of Hg in SWCs were above the permissible limit, i.e., 1 ppm by the World Health Organization (WHO) and US Food and Drugs Administration (FDA) [18]. Though the detected concentrations of metals in SWCs are too high and pose toxicity in spite of this, they are added in cosmetics. Based on the mean Hg concentration levels, the samples were arranged in the following decreasing order: WF > NS > SF > SW > FF >GP > DB > FB > BF > EG > FL > WL > LP. במחקר הנוכחי, תכולת ה-Hg הייתה נמוכה מזו ב-SWCs (כלומר, 2.46 עד 23,222 ppm) המשווקים בערב הסעודית [19] אך גדולה מזו שדווחה על ידי מחקר אחר (כלומר, 1.18 עד 5650 ppm) [20]. באופן דומה, טיפול פנים קרמים בתאילנד, לבנון ואנגליה הראו גם רמה גבוהה של Hg שנעה בין 1281 ל-5650 ppm[21]. רמות ה-Hg בכל המחקרים הללו עלו על הרמות המותרות בהַלבָּנָהקרמים שנקבעו על ידי ה-FDA במוצרים קוסמטיים [4, 18]. חשיפה לרמה גבוהה של Hg עלולה לגרום לשינויים במערכת העצבים המרכזית וכתוצאה מכך לעצבנות, הפרעות שינה, רעד, זיכרון ואינטליגנציה מופחתת, כאבי ראש, הזיות ואפילו מוות במקרים חמורים. יתרה מכך, חשיפה כרונית לHg עלולה לגרום לנזק לכליות עוברים מתפתחים עקב הצטברותו בתאים[19]. העור חשוף יותר לסרטן העור על ידי עיכוב ייצור המלנין. יישום של מלחי כספית אנאורגניים גורם להשפעות נפרוטוקסיות. חשיפת Hg לתאי שליה גורמת נזק לעובר המתפתח [22, 23].

Pb was detected in fourteen SWCs except for BF. The level of Pb differed significantly among the SWCs ranging from 0.1997 ± 0.19 to 4.7287 ± 0.0428 ppm. The order of Pb in SWCs was NS > SS > SF > DB > GP > FF > SW > EG >LP > WL > WF > FB > GB > FL > BF. נמצאו ב-SWC בניגריה ריכוזים דומים של Pb (כלומר, 0.8 עד 4.50 ppm) [24], בעוד שבערב הסעודית, 76% מה-SWC נמצאו עם תוכן Pb של עד 10 ppm [25 ]. לכן, מוצרים קוסמטיים המכילים Pb בין אם מיושמים פעם אחת או מספר פעמים ביום יכולים להוביל לחשיפה של בני אדם ל-Pb. כדי להגביל את החשיפה של בני אדם ל-Pb, ה-FDA ניסח הנחיות לתעשיית הקוסמטיקה, כלומר, ריכוז Pb במוצרי קוסמטיקה לא יעלה על 10 ppm כטומאה. הנחיה זו חלה על מוצרי שפתיים קוסמטיים (כגון שפתונים, גלוסים ותחפושת שפתיים) ומוצרי קוסמטיקה מיושמים חיצונית (כגון צלליות, סמפו, שמפו וקרמי גוף) הנמכרים בארה"ב [18, 26].

Cr, Ni, Co, Zn, and Fe were detected in all the fifteen SWC samples. Cr with concentration ranging from 1.0453 ± 0.0503 to 2.7455 ± 0.35 ppm is exceptionally low as compared to the concentrations detected in another study where Cr ranged from 4.25 to 8.0 ppm in creams [27]. The concentration was in order of SS > GP > FF > WL > EG > WF > DB > FB > BF >GB > NS > LP > FL > SF > SW. מומלץ שמוצרי צריכה לא יכילו יותר מ-5 ppm של Cr, או להגנה על בריאות טובה, רמות לא יעלו על 1 ppm [28]. לכן, ריכוזי ה-Cr שזוהו במחקר הנוכחי היו גבוהים מהגבולות המותרים הללו. ריכוזי ה-Cr במוצרים היו בטווח שיכול לגרום לדרמטיטיס ממגע אצל אנשים רגישים. חשיפה לCr עלולה לגרום לאדמומיות חמורה, כיבים בעור ונפיחות בעור. אין תקנה המגבילה את השימוש בכרום במוצרי קוסמטיקה, אם כי תקנת הרישום של תוסף הצבע FD & C Blue מס' 1 מגבילה את הכרום כטומאה ל-50 עמודים לדקה. [18].

The range of Ni in the SWCs was found to be between 0.7478 ± 0.0492 and 1.5958 ± 0.2969 ppm which is not high and follows the order: GP > SS > WF > FF > DB > FL > WL >BF > EG > NS > FB > GB > LP > SW > SF. ריכוזי Ni היו עקביים עם ערכי הספרות שנמצאו ב-SWCs (0.03 עד 1.65 ppm) בעוד שלקרמי לחות לעור יש עד 10.7 ppm של Ni[29]. בקרמי גוף בניגריה נמצאו רמת Ni של 5.09 ppm וספיגה שלמתכות from these creams to skin is facilitated due to the presence of fat-soluble substances [30]. Ni is one the most common contact allergens used in patch test. Exposure to Ni from SWCs can result in sensitization [31]. Once in contact with the skin, metallic Ni oxidizes to form soluble diffusible compounds that may penetrate the intact stratum corneum via the appendageal (hair follicles, sweat glands, and sebaceous glands), transcellular, or intracellular route [32]. The recommended limit of Ni for consumer products is 5 ppm; however, the level should not exceed from 0.5 to 1.0 ppm for better health protection [3, 28]. Ni concentration of about 0.5 ppm is sufficient to cause contact dermatitis in skin [28]. The levels of Ni found in the SWCs could trigger contact dermatitis in people with hypersensitivity. Similarly, Co is assumed to be skin allergen. The Co content in the studied SWCs was slightly higher than the suggested acceptable limits, i.e., 0.1992 ± 0.0003 to 1.9931 ± 0.003 ppm, and followed the order: WL > WF > FF > SS > GP > DB > LP > FB > FL > EG > SF > GB > BF > SW > NS. However, the permissible level of Co impurity has not been regulated so far but suggested that the consumer products should not contain more than 1 ppm of Co [28]. Only, WL was found to have Co concentration above recommended level. It is further evident from the literature that Co powders penetrate the damaged skin more easily than the intact skin. Volunteers exposed cutaneously to Co had higher concentrations of urinary Co [33]. A dose-response study with 72 Coallergic patients identified a stimulation concentration at 50 ppm [31], whereas Co-allergic patients could react to Co test at a concentration of 19 ppm [34]. Although Cu is rarely a skin sensitizer, in some cases, immune reactions occurred due to Cu exposure from intra-uterine devices. The use of prosthetic materials in dentistry has also created a risk of sensitization for Cu [35]. We found very low concentration of Cu (i.e., 0.1997 ± 0.1997 to 0.6987 ± 0.0999 ppm) in all SWCs: FL > GB > SS > FF > NS > WL > BF > EG > GP > WF > SF >LP > SW > DB > FB. בעבר, ריכוזים נמוכים של Cuwere דווחו גם ב-SWCs ({{0}}.3–10.0 ppm) בהשוואה לקרמי לחות (0.5-17.5 ppm) [29].

The Zn was detected in quite high concentrations, i.e., 6.0231 ± 0.3515 to 39,696.7 ± 174.23 ppm, in the cream samples. The highest concentration was found to be present in the sample SF followed by SS > SW > NS > GP > FF > WL > EG > FB > FL > BF > LP > SW > DB > FB. A high concentration of Zn was reported for moisturizers (17.3 to 372.0 ppm) and SWCs (24.7 to 267.5 ppm). The concentrations of Zn in the present study are far much higher than the previously reported Zn concentrations. The high content of Zn may be due to ZnO which is used as an ultraviolet (UV) radiation filter in creams. In recent years, ZnO nanoparticles are frequently added to sunscreens and the high refractive index of Zn makes the skin look unnaturally white by inhibiting melanin production. Zn used in anti-dandruff shampoos has been shown to cause allergic contact dermatitis [36, 37], while high exposure over time can cause brittle hair and nails, neural abnormalities, gastrointestinal disorders, and convulsions [38]. The mean concentration levels of Fe present in SWCs ranged from 8.8868 ± 0.1043 to 28.6213 ± 0.0926 ppm. The amount of Fe decreased in creams in the following order: NS > SS > GP > EG > WL > SF > GB > BF > WF > SW > FL > FF >LP > FB > DB. תכולת ה-Fe במחקר הנוכחי הייתה נמוכה יותר בהשוואה למחקרים קודמים שדווחו מפקיסטן[11, 22] ומניגריה [10] שבהן נמצאו בקרמי הגוף והקרמים להבהרת ה-Fe עד 2468 ppm ו-211.6 ppm, בהתאמה . אבל חשיפה למינונים קטנים של מוצרי צריכה של Fefrom עלולה לגרום למוות תאי [39] או לסרטן המעי הגס עקב השפעות מצטברות [40]. בדרך כלל, אין מגבלות תקן לאומיות ובינלאומיות לתכולת Cu, Cd, Fe ו-Zn במוצרי קוסמטיקה ו-SWC, אך השימוש הקבוע ב-SWC גורם להצטברות של אלמנטים אלו בגוף. למרות העובדה ש-Fe ו-Zn חיוניים לוויסות תפקודים פיזיולוגיים מסוימים בגוף, הערכים שהתקבלו במחקר זה מעלים חששות בטיחותיים עקב ההשפעה המצטברת הנובעת מחשיפה מתמשכת. הרמות המוגברות טבלה 1 של מתכות אלו בקרמים מסוימים נובעות ככל הנראה מהשימוש בפיגמנטים טבעיים או אנאורגניים כגון חימר, נציץ, תחמוצות אנדירון, או שימוש במכשירים מתכתיים במהלך הייצור.

עגינה מולקולרית

על מנת להעריך את מחקרי העגינה המולקולרית שלמתכותושלוש תרכובות סטנדרטיות עם אנזים טירוזינאז (PDBcode: 5M8N), המבנה המעוגן באנרגיה הנמוכה ביותר של כל ליגנד שימש לניתוח. אנרגיות קשירה מעוגנות של כמעט כל הקומפלקסים נעות בין 5.25 ל-8.62 קק"ל/מול. ערכי אנרגיה אלו הראו את מצב הקישור של מתכות אלו עם האנזים טירוזינאז. אנרגיות קישור מעוגנות אחרות הראו גם ערכים גבוהים שיכולים להיות אחראים ליצירת אתרים אלוסטריים באנזים טירוזינאז. אינטראקציות מחייבות נחזו על ידי עלילת היומן של תוכנת MOE כפי שמוצג באיורים. 1, 2 ו-3. ליגנד וקונפורמציה של אתר פעיל של חלבון מטרה שהתקבל מעגינה נלקחו כקלט לתוך ה-MOE. האינטראקציות נחקרו בין הליגנד האתר הפעיל של המטרה על ידי בחירת האטומים בתוך 5 Å. בתהליך הטבעי, Zn נקשר עם ליגנד Co-crystallized MMS ומתחיל את תהליך ייצור המלנין. הליגנד היה מרופד בשאריות חומצות אמינו, הידוע כממלא תפקיד קריטי בפעילות הקטליטית של TYRP1 כפי שמוצג באיור 1. שיירי המפתח שנצפו בסמיכות לחלל היו Tyr 362, Asn378, Leu382, His215, His377, His404, Phe400 ,Ser394, Thr391, His381, Gly389, Gln390 ו-Arg374. חומצות אמינו הידרופוביות באתר הפעיל הוצגו על ידי ה-greensphere בעוד שהידרופיליות מיוצגות על ידי הכדור הסגול. הליגנד המתגבש בשיתוף הראה קשירת מתכת עם Zn (ספרה אפורה). לחלק ארומטי של MMS היו אינטראקציות ארנה-π עם Thr391 שהראו גם קישור H עם אמוניום של MMS. שני פרוטונים שונים של Arg374 הראו Hbinding עם חלק קרבוניל של MMS כפי שמוצג באיור 1. שלושת סוגים שונים של אינטראקציות אלה (קשירת מתכת, Hbinding ו-arene-π) אחראים לייצור מלנין טבעי.

כל שלוש התרכובות הסטנדרטיות הידרוקסיקווינון, חומצה קוג'ית וניאצינמיד, ורוב המרכיביםמתכותנבלעו לתוך שלישיית חומצות האמינו הקטליטיות כפי שמוצג באיורים. 2 ו-3. הטריאדה הקטליטית של TYRP1 הייתה ממוקמת בתוך 5 Å של הליגנדים המעוגנים.

מתכת יוצרת קומפלקסים עם MMS ומחליפה את Zn. זה גורם לעיוות ושינוי בפרופיל האנרגיה של קומפלקסים. שינויים אלה במבנה ובאנרגיות של מתחמים מעוגנים ממזערים את ייצור המלנין. רוב המתכות נקשרות באתר הפעיל של טירוזינאז ומפריעות לדפוס האנרגיה ולקונפורמציות של חומצות אמינו באתר הפעיל, מה שגורם לדיכוי ייצור המלנין. תנוחות מעוגנות של קומפלקסים של מתא-אנזים הראו גם סוגים מודרים של Hbinding של MMS עם חומצות אמינו סמוכות בהשוואה לקומפלקס אנזים טירוזינאז מקורי. קישור מתכתי של Zn באתר הפעיל עם MMS מופרע עקב הבדל בתבנית האנרגיה. מתכת Zn הראתה שינויים קונפורמטיביים במיקום, עידון, אנרגיות אלקטרוסטטיות וניקוד כפי שמוצג בקובץ הפלט המעוגן. דפוסים מעוגנים בתלת מימד של חלקםמתכות(Cr,Zn, Ni ו-Hg) בקרבת טירוזינאז מוצגים באיור 2. ייצוג תלת מימדי מעוגן של אינטראקציות אנרגיית הקישור הנמוכות ביותר שלמתכותCd, Cu, Fe, Co, Pb, andAs ניתנים באיור S2 (מידע משלים.). ערכי האנרגיה המעוגנות של תרכובות אלו נעות בין 5.25 ל-8.62 קק"ל/מול. האנרגיה הדרושה לייצור מלנין היא 11.96 קק"ל/מול. שינויים בקונפורמציה בדפוסי חומצות אמינו היו אחראים גם לדיכוי ייצור המלנין, כפי שמוצג במבט מעוגן בתלת מימד של מתכות באתר הפעיל. ההתנהגות הרעילה של תרכובות אלו נבדקה גם על ידי שימוש ב- silicoPKCSM. התנהגות פרמקוקינטיקה יבשה במעבדה של מתכות אלה הראתה כי ריכוז גבוה של אלהמתכותהיה אחראי גם לרעילות הכבד. מתכות אלו אינן עוברות חילוף חומרים בגופנו ומצטברות בקומפלקס היעד, מה שגורם לציטוטוקסיות.

עגינה של תרכובות הלבנה סטנדרטיות עם TYRP1

על מנת להשוות אתהַלבָּנָההשפעה והתנהגות רעילה שנוצרת על ידי רעילים אלהמתכות, שלוש תרכובות סטנדרטיות שימשו גם למחקרי עגינה מולקולרית. תרכובות ההלבנה הסטנדרטיות הללו היו חומצה קוג'ית, הידרוקינון ואנדניאצינמיד. מתחם האנזים הליגנד בעל הזיקה הגבוהה ביותר (חומצה קוג'ית) נחקר ואותו תרגיל חזר על עצמו עם הידרוקינון וניאצינמיד. אנרגיה כרוכה נמצאה בטווח של 9.355 עד 12.07 קק"ל/מול. דפוס העגינה שלהם הראה שהם הראו קשירת מתכת עם אתר לא פעיל Zn והפריעו למלנוגנזה. Kojicacid הראה גם אינטראקציות חזקות של H וגם ארנה-π עם Gl388, Ser39, His404 ו-His381 בהתאמה. סוגים אלה של אינטראקציות עשויים להיות אחראים לייצור נמוך של מלנין שכן נצפו חומצות אמינו שונות (איור 3) הקשורות לתקןהַלבָּנָהסוכן (חומצה קוג'ית, הידרוקינון וניאצינמיד) בהשוואה לקומפלקס מקשר של MMS עם טירוזינאז כפי שמוצג באיור 1.

עם זאת, ההשפעה הרעילה שלהם קטנה מאוד בהשוואה לטומלית מכיוון שתרכובות אלו עוברות חילוף חומרים בקלות ומופרשות מהגוף. תבניות מעוגנות דו-ממדיות ותלת-ממדיות של תרכובות ההלבנה הללו קוג'ית והידרוקינון מוצגות באיור. 3 והתצוגה המעוגנת של ניאצינמיד מוצגת באיור S2 (מידע משלים.).

סיכום

מתכות מתווספות לקוסמטיקה בכוונה למטרות הלבנה או שלא בכוונה במהלך העיבוד כזיהום. הנוכחות שלהם ב-SWCs עלולה לגרום למשתמשים בסיכונים בריאותיים. חֲמֵשׁ עֶשׂרֵההלבנת עורקרמים הוערכו עבור ריכוזי מתכת (As, Cu, Cd, Ni, Cr, Co, Hg, Zn, Fe ו-Pb). ב-SWCs, כלמתכותנותחו זוהו מלבד As ו-Cd. כל ה-SWCs נמצאו מזוהמים במתכות מלבד לוריאל פריז ווייט פרפקט בהשוואה לגבולות המותרים שלמתכותמוגדר על ידי ה-FDA האמריקאי וה-WHO בתחום הקוסמטיקה. רמת ה-Hg הייתה גבוהה באופן מדאיג ברוב דגימות הקרם. מתכות ב-SWC אחראיות להלבנה על ידי הפחתת ייצור המלנין והשפעת ההזדקנות במשתמשים. עם זאת, ריכוזים גבוהים של מתכות אלה ושימוש קבוע עלולים לגרום לרעילות. גורמים אלו נחקרו גם באמצעות מחקרי עגינה מולקולרית. בסיליקו בוצעו מחקרים כדי לבדוק את הירידה בייצור המלנין על ידי קשירת מתכות אלו לאנזים טירוזינאז. מחקרי עגינה מולקולרית הראו שמתכות אלו נקשרות עם ה-MMS ומחליפות את מתכת האבץ שאחראית לייצור נמוך יותר של המלנין. ההתנהגות הרעילה של מתכות אלו נבדקה גם באמצעות PKCSM בסיליקו. מתכות אלו אינן עוברות חילוף חומרים בגופנו ומצטברות בקומפלקס המטרה, מה שגורם לציטוטוקסיות. נצפה מתאם טוב בין ממצאי הניסוי למחקרי עגינה חישוביים. קיים צורך עז להעלאת מודעות ציבורית (באמצעות מדיה חברתית, מודפסת ואלקטרונית), לגבי הרמה הגבוהה של כספית מסוכנת ותכולה כימית אחרת ב-SWC והשפעותיהם הן על העור והן על בריאות האדם. אנשים צריכים להבין שעור "בריא" הוא יופי, לא "עור הפנים" שלו ואנשים לא צריכים לחפש SWCs אשר מובילים לעור לא בריא ומכוער.

פיתוח גוף cistanche