Swertiajaponin מעכב פיגמנטציה של העור באמצעות מנגנונים כפולים לדיכוי טירוזינאז חלק 1

תַקצִיר

תרכובות רבות להלבנת עור מכוונות לטירוזינאז מכיוון שהיא מזרזת שני שלבים מגבילי קצב בסינתזת המלנין. למרות שמעכבי טירוזינאז רבים זמינים כיום למטרות הלבנת עור, מדווחות גם תופעות לוואי לא רצויות. לפיכך, נעשו מאמצים רבים לפתח מעכבי טירוזינאז בטוחים יותר ממוצרים טבעיים. בהתאם לכך, בדקנו חמישים פלבנואידים, קבוצה של נוגדי חמצון וקליטורי מתכות המופיעים באופן טבעי, ובדקנו את swertiajaponin כמעכב טירוזינאז החזק ביותר בניסויים ללא תאים. Swertiajaponin לא הראה ציטוטוקסיות בתאי B16F10, HaCat ו-Hs27 והפגין פעילות נוגדת חמצון חזקה בניסויים באמצעות מערכת נטולת תאים ותאי B16F10. זה עיכב בצורה ניכרת הצטברות מלנין המושרה על ידי MSH או UVB בתאי B16F10 ודיכא פיגמנטציה של העור במודל עור אנושי. כמנגנונים בסיסיים, בניתוחי העלילה של סיליקו ו-Lineweaver-Burk הראו ש-swertiajaponin עשוי להיקשר ישירות ולעכב פעילות טירוזינאז על ידי יצירת קשרי מימן מרובים ואינטראקציות הידרופוביות עם כיס הקישור של טירוזינאז. בנוסף, תוצאות הספיגה המערבית הצביעו על כך ש-swertiajaponin עיכב איתות MAPK/MITF המתווך על ידי מתח חמצוני, מה שהוביל לירידה ברמת חלבון טירוזינאז. יחד, swertiajaponin מדכא הצטברות מלנין על ידי עיכוב פעילות ורמות ביטוי חלבון של טירוזינאז. לפיכך, זה יהיה תוסף חדש עבור הלבנת קוסמטיקה.

מילות מפתח

swertiajaponin; מלנוגנזה; צִבעָנוּת; עור אדם; טירוזינאז

מבוא

העור הוא אתר מרכזי בו מצטברים פיגמנטים מלנין. סינתזה והצטברות מלנין מתרחשים כמנגנון הגנה מפני קרינה אולטרה סגולה (UV). לפיכך, אנשים עם עור שחור נמצאים בסיכון נמוך יותר לסרטן עור מאשר אלה עם עור חיוור, מכיוון שהם מוגנים מההשפעות המוטגניות של UV [1]. עם זאת, מלנוגנזה בלתי מבוקרת קשורה קשר הדוק להפרעות פיגמנטציה כולל מליזמה, נמשים ולנטיגינים סניליים [2]. בנוסף, שינויים חריגים בצבע העור מביאים לבעיות קוסמטיות שליליות ובסופו של דבר פוגעים באיכות החיים. לפיכך, מניעת מלנוגנזה חריגה משכה תשומת לב רבה לפיתוח מוצרי קוסמטיקה להלבנת עור [3-5].

המלנוציט הוא סוג התא העיקרי המסנתז מלנין באפידרמיס של העור. לאחר הסינתזה, מלנוציטים מעבירים מלנין לקרטינוציטים דרך הדנדריטים, מה שמוביל לפיגמנטציה של העור. ניתן לסנתז מלנין מ-L-tyrosine באמצעות תהליכי הידרוקסילציה וחמצון, שבהם טירוזינאז רב תכליתי המכיל נחושת ממלא תפקיד מרכזי בסינתזת המלנין. טירוזינאז מזרז שני שלבים מגבילי קצב בסינתזה של מלנין; הידרוקסילציה של Mycophenolate של L-tyrosine ל-3,4-dihydroxy-L-phenylalanine (L-DOPA), והחמצון של L-DOPA ל-DOPA quinine [6, 7]. בהתאם לכך, עיכוב טירוזינאז הוא אסטרטגיה טובה להבהרת העור, אך ציטוטוקסיות וחוסר יציבות הגבילו את היישום של מעכבי טירוזינאז שונים בתחום המוצרים הרפואיים והקוסמטיקה. לפיכך, נעשו מאמצים בלתי פוסקים למצוא מעכבי טירוזינאז בטוחים יותר עם יציבות וסלקטיביות חזקים יותר ממקורות טבעיים.

כדי למצוא תרכובות להשפעות הלבנה טובות ובטוחות יותר לעור, בדקנו חמישים פלבנואידים הזמינים באופן טבעי על השפעותיהם המעכבות על טירוזינאז ובדקנו את סוורטיאג'אפונין כמעכבי טירוזינאז החזק ביותר. עוד חקרנו את השפעתו על פיגמנטציה של העור באמצעות מודלים של תאים ועור אנושיים עם מבחנים ביולוגיים שונים ובניתוח סיליקו.

Cistanche הוא צמח נפוץ המכונה "עשב הנס מאריך חיים". המרכיב העיקרי שלו הוא cistanoside, בעל השפעות שונות כמו נוגד חמצון, אנטי דלקתי וקידום תפקוד חיסוני. המנגנון בין cistanche והלבנת העור טמון בהשפעה נוגדת החמצון של cistanche glycosides.

לחץ על Cistanche לשיפור הלבנת העור

תבקש עוד:

david.deng@wecistanche.com WhatApp:86 13632399501

המלנין בעור האדם מיוצר על ידי חמצון של טירוזין המזרז על ידי טירוזינאז, ותגובת החמצון דורשת השתתפות של חמצן, ולכן הרדיקלים החופשיים בחמצן בגוף הופכים לגורם חשוב המשפיע על ייצור המלנין. Cistanche מכיל ציסטאנוסיד, שהוא נוגד חמצון ויכול להפחית את יצירת הרדיקלים החופשיים בגוף, ובכך לעכב את ייצור המלנין.

בנוסף, ל-cistanche יש גם תפקיד של קידום ייצור קולגן, מה שיכול להגביר את הגמישות והברק של העור ולסייע בשיקום תאי עור פגומים.

Cistanche Phenylethanol Glycosides הם בעלי השפעה מווסתת משמעותית על פעילות טירוזינאז, וההשפעה על טירוזינאז הוכחה כעיכוב תחרותי והפיך, אשר יכול לספק בסיס מדעי לפיתוח וניצול מרכיבי ההלבנה ב- Cistanche.

לכן, ל-cistanche יש תפקיד מפתח בהלבנת העור. זה יכול לעכב את ייצור המלנין כדי להפחית שינוי צבע וקהות; ולקדם את ייצור הקולגן כדי לשפר את גמישות העור וזוהר. בשל ההכרה הרווחת בהשפעות אלו של סיסטאנצ'ה, מוצרי הלבנת עור רבים החלו להחדיר מרכיבים צמחיים כגון סיסטאנצ'ה כדי לענות על דרישת הצרכנים, ובכך להגדיל את הערך המסחרי של סיסטאנצ'ה במוצרי הלבנת עור.

לסיכום, תפקידו של cistanche בהלבנת העור הוא מכריע. השפעתו נוגדת החמצון והאפקט מייצר הקולגן יכולים להפחית את שינוי הצבע והקהות, לשפר את גמישות העור והברק, וכך להשיג אפקט הלבנה. כמו כן, היישום הרחב של Cistanche במוצרי הלבנת עור מוכיח שאי אפשר לזלזל בתפקידו בערך המסחרי.

תוצאות ודיון

Swertiajaponin הוא מעכב טירוזינאז החזק ביותר מבין חמישים פלבנואידים

מבין תרכובות טבעיות שונות, ידוע כי פלבנואידים, קבוצה של נוגדי חמצון וקלאטורים טבעיים, מדכאים את פעילות טירוזינאז בגלל יכולתם ליצור קומפלקסים נחושת-פלבנואידים [8, 9]. השתמשנו בחמישים פלבנואידים שהיו זמינים מסחרית כדי לבדוק אם יש להם פעילות מעכבת נגד טירוזינאז פטריות. חומצה קוג'ית, מעכב טירוזינאז ידוע, שימשה כבקרה חיובית לבדיקת מעכבי טירוזינאז טובים יותר (איור 1A-1B). כתוצאה מכך, מדגם מספר 40 (סוורטיאג'אפונין) (איור 1C) הציג את הפעילות המעכבת החזקה ביותר נגד טירוזינאז מזו של פלבנואידים אחרים (איור 1A-1B ואיור משלים 1). כאשר הפעילות המעכבת נבדקה עוד על ידי ניסוי תלוי ריכוז, ערך ה-IC50 של חומצה קוג'ית היה 41.26 מיקרומטר וזה של swertiajaponin היה 43.47 מיקרומטר (איור 1D), מה שמצביע על כך שעיכוב פעילות טירוזינאז של חומצה קוג'ית דומה לזה של חומצה קוג'יפונית. על ניסויים במבחנה.

Swertiajaponin אינו מראה ציטוטוקסיות במבחנה

Swertiajaponin שייך למשפחת הפלבנואידים C-גליקוזידים. הוא מכיל חלק פחמימה המקושר C-גליקוזידית לאחד מעמודי השדרה של הפלבנואידים (איור 1C). הוא דווח כתרכובת שנמצאת בכל העשב של סורטיה ג'פוניקה [10]. למרות שמחקרים מסוימים דיווחו ש-Swertia japonica משמשת קלינית כתרופה לתסמיני מערכת העיכול ביפן [11], מעט מחקרים זמינים לגבי התפקודים הביולוגיים של swertiajaponin. לפיכך, בדקנו עוד את ההשפעות שלו על המלנוגנזה. מכיוון שציטוטוקסיות היא בעיה מרכזית של מעכבי טירוזינאז סינתטיים, בדקנו האם swertiajaponin הראה רעילות תאית באמצעות שורות תאים מרובות כולל HaCat (קרטינוציט אנושי), B16F10 (מלנומה של עכבר) ו-Hs27 (פיברובלסט אנושי). Swertiajaponin לא הראה ציטוטוקסיות בשורות תאים אלה (איור 2A-2C).

Swertiajaponin מעכב מלנוגנזה בתאי B16F10

חקרנו את השפעתו על מלנוגנזה באמצעות תאי B16F10 שטופלו מראש בחומצה קוג'ית או swertiajaponin ולאחר מכן חשיפה ל-UVB או MSH, הגורמים המלנוגניים החזקים ביותר. כצפוי, חשיפה ל-UVB או MSH העלתה באופן ניכר את רמות המלנין בתאי B16F10 (איור 2D-2F), וטיפול ב-swertiajaponin הפחית את תכולת המלנין הסלולרית באופן תלוי מינון לאחר חשיפה ל-UVB או MSH (איור 2D{10 }}ו). במחקרי תאים, נראה שהאפקט האנטי-מלנוגני של swertiajaponin חזק יותר מזה של חומצה קוג'ית (איור 2E- 2F). באופן דומה, הצבע של גלולת התא שטופלה מראש ב- swertiajaponin לפני הטיפול ב- MSH הובהר בהשוואה לתאים שטופלו ב- MSH (איור 2D), מה שמעיד על כך ש- swertiajaponin מעכב UVB או מלנוגנזה המושרה על ידי MSH.

Swertiajaponin מעכב מלנוגנזה במודל עור אנושי

כדי לאשר ש-swertiajaponin מדכא פיגמנטציה של העור בבני אדם, תרביתנו אפידרמיס אנושי בר-קיימא, תלת-ממדי, משוחזר המורכב ממלנוציטים וקרטינוציטים אנושיים שידוע כי הם עוברים מלנוגנזה ספונטנית עם הזמן [12]. טיפלנו מראש במודל העור האנושי עם swertiajaponin במשך שעה אחת וטיפחנו אותו במדיום התחזוקה במשך 5 ימים. בהשוואה ליום 1, מודל העור האנושי הוכהה ביום 5 וטיפול ב-swertiajaponin מנע זאת באופן תלוי ריכוז (איור 3A-3B). באופן דומה, צביעת Fontana-Masson הראתה ש-swertiajaponin הפחית באופן ניכר את רמות המלנין באפידרמיס (איור 2C), מה שמרמז ש-swertiajaponin מפחית פיגמנטציה בגוף.דגם עור אנושי.

Swertiajaponin עשוי להיקשר ולנטרל טירוזינאז

לאחר מכן חקרנו מנגנונים העומדים בבסיס ההשפעות האנטי-מלנוגניות בתיווך swertiajaponin באמצעות תאי B16F10. מכיוון ש-swertiajaponin דיכא את פעילות טירוזינאז בניסויים ללא תאים באמצעות טירוזינאז פטריות (איור 1B), שיערנו שהוא נקשר ישירות לטירוזינאז ומנטרל אותו. כדי לבדוק זאת, בוצעה סימולציית עגינה של חלבון-ליגנד כדי לחזות את זיקת הקישור באמצעות AutoDock Vina. זיקת הקישור החזויה בין טירוזינאז לחומצה קוג'ית הייתה -5.4 קק"ל/מול והזיקה בין טירוזינאז לסוורטיאג'אפונין הייתה -6.3 קק"ל/מול (איור 4A ו-4C), מה שמצביע על כך שסוורטיאג'אפונין עשוי להיקשר לטירוזינאז עם זיקה חזקה יותר מזו של חומצה קוג'ית. כדי להמשיך ולחקור את אופן הקישור בין תרכובות וטירוזינאז, בוצע ניתוח פרמקפורי באמצעות תוכנת LigandScout 3.1. בעוד שחומצה קוג'ית עשויה להיקשר לטירוזינאז בעיקר באמצעות קשרי מימן עם שאריות ASN260 או GLU256 של טירוזינאז (איור 4B), swertiajaponin יוצר קשרי מימן מרובים עם HIS85, ASN81, ASN260, HIS244, ו-ARG268 של אינטראקציות של tyrosinase ו- METRO2475, הידרופו27 , ושארית PHE264 של טירוזינאז (איור 4D), מה שמסביר ככל הנראה את זיקת הקישור הגבוהה יותר של swertiajaponin ל-tyrosinase.

מכיוון שאתר קישור מוגדר מראש של טירוזין יושם בתור כיס עגינה בסימולציית עגינה של חלבון-ליגנד [3], סביר להניח ש-swertiajaponin עשוי להיקשר באופן תחרותי לטירוזין עם טירוזין. כדי לבחון זאת, בוצע ניתוח Lineweaver-Burk. ככל שהריכוז של swertiajaponin עלה, ערכי Km עלו אף הם בעוד ערכי Vmax היו עקביים (איור 4E-4F), מה שמצביע על כך ש-swertiajaponin הוא מעכב תחרותי של טירוזינאז.

Swertiajaponin הוא נוגד חמצון המדכא איתות MITF/tyrosinase המושרה על ידי UVB

למרות שערך ה-IC50 של swertiajaponin דומה לזה של חומצה קוג'ית בניסוי ללא תאים, עיכוב בפועל של מלנוגנזה גדול יותר בתאים שטופלו ב-swertiajaponin מאשר בתאים שטופלו בחומצה קוג'ית, מה שמעיד על כך שהקשירה הישירה לטירוזינאז לא תהיה. המנגנון היחיד העומד בבסיס swertiajponin עיכוב מלנוגנזה בתיווך. מתועד היטב שהתפקודים הביולוגיים של הפלבנואידים קשורים להשפעות האנטי-אוקסידטיביות שלהם [13]. לכן, חקרנו האם swertiajaponin מווסת את הלחץ החמצוני על ידי מבחני סילוק חמצן תגובתי ללא תאים (ROS) ו-peroxynitrite (ONOO-). Swertiajaponin הפגין פעילויות ניקוי ROS ו-ONOO חזקות, השוות ל-Trolox ו- penicillamine, מעכבי ROS ו-ONOO ידועים, בהתאמה (איור 5A-5B). עוד בדקנו האם הפעילות האנטי-אוקסידטיבית של swertiajaponin הוצגה גם בתאי B16F10 לאחר חשיפה ל-UVB. חשיפה ל-UVB הגדילה באופן משמעותי את ייצור ROS ו-ONOO-, בעוד ש-swertiajaponin הפחית אותם באופן תלוי ריכוז, מה שמצביע על כך ש-swertiajaponin הוא נוגד חמצון (איור 5C-5D).

david.deng@wecistanche.com WhatApp:86 13632399501