Zerumbone, ססקיטרפן ג'ינג'ר טרופי של Zingiber Officinale Roscoe, מחליש מלנוגנזה הנגרמת על ידי MSH בתאי B16F10 חלק 1

תַקצִיר:Zerumbone (ZER), מרכיב פעיל ממשפחת ה-Zingiberaceae, הוכח כמציג מספר פעילויות ביולוגיות, כגון אנטי-דלקתיות, אנטי-אלרגיות, אנטי-מיקרוביאליות ואנטי-סרטניות; עם זאת, זה לא נחקר לגבי תכונות אנטי-מלנוגניות. במחקר הנוכחי, אנו מדגימים כי ZER ו-Zingiber הם תמציות רשמיות (ZO) המחלישות באופן משמעותי את הצטברות המלנין בתאי B16F10 של עכבר מגרה הורמון מגרה-מלנוציטים (-MSH). יתר על כן, כדי להבהיר את המנגנון המולקולרי שבאמצעותו ZER מדכא הצטברות מלנין, ניתחנו את הביטוי של גורם השעתוק הקשור למלנוגנזה, גורם שעתוק קשור למיקרופתלמיה (MITF), וגני המטרה שלו, כגון טירוזינאז, חלבון הקשור לטירוזינאז 1 ( TYRP1), וחלבון 2 הקשור ל-tyrosinase (TYRP2), בתאי B16F10 המוגרים על ידי -MSH. כאן, מצאנו כי ZER מעכב את הביטוי בתיווך MITF של גנים מלנוגניים בגירוי -MSH. בנוסף, תאים שטופלו בריכוזים שונים של zerumbone ו-ZO הראו זרחון מוגבר של קינאזות 1 ו-2 (ERK1/2) מווסתות אותות חוץ-תאיים, המעורבים במנגנון הפירוק של MITF. עיכוב תרופתי של ERK1/2 באמצעות U0126 הפך במידה מספקת את ההשפעה האנטי-מלנוגנית של ZER, דבר המצביע על כך שנדרשת זרחון מוגבר של ERK1/2 לפעילות האנטי-מלנוגנית שלו. יחד, תוצאות אלו מצביעות על כך שניתן להשתמש בתמציות ZER ו-ZO כמרכיבים פעילים בקוסמטיקה להלבנת עור בגלל ההשפעה האנטי-מלנוגנית שלהן.

על פי מחקרים רלוונטיים, סיסטאנצ'ה הוא צמח נפוץ המכונה "עשב הנס שמאריך חיים". המרכיב העיקרי שלו הואcistanoside, בעל השפעות שונות כגוןנוגד חמצון,אנטי דלקתי, וקידום תפקוד חיסוני. המנגנון ביןcistancheוהלבנת עורטמון בהשפעה נוגדת החמצון של cistancheגליקוזידים. המלנין בעור האדם מיוצר על ידי חמצון של טירוזין המזוזז על ידיטירוזינאז, 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, ובכךעיכוב ייצור המלנין.

לחץ על How Use Cistanche

למידע נוסף:

david.deng@wecistanche.com WhatApp:86 13632399501

מילות מפתח:zerumbone; זינגיבר הפקיד רוסקו; מלנוגנזה; MITF; ERK1/2

1. הקדמה

מלנוגנזה, ייצור המלנין על ידי מלנוציטים אפידרמיס, מגורה על ידי ההורמון מגרה -מלנוציטים (-MSH) המופרש מקרטינוציטים בחשיפה לקרינה אולטרה סגולה (UV) [1,2]. גורם תאי הגזע (SCF) הוא גורם מלנוגני נוסף השולט בקפדנות על נדידת מלנוציטים, התפשטות והתמיינות לשמירה על מלנוגנזה עורית לאחר לידה [3]. Microphthalmia-associated transcription factor (MITF), שהוא גורם שעתוק מלנוגני, מופעל באמצעות מסלול איתות cAMP-PKA-CREB (cyclic adenosine monophosphate-protein kinase A-cAMP response element binding protein) לאחר גירוי -MSH באמצעות קולטן מלנוקורטין 1 (MC1R) בממברנות ציטופלזמיות של מלנוציטים אפידרמיס [4]. ידוע כי מספר כימיקלים, כגון פורסקולין ו-IBMX (3-isobutyl-1-מתילקסנטין), מפעילים את מסלול האיתות cAMP-PKA-CREB, המוביל להשראת מלנוגנזה [5]. מספר מחקרים גילו כי הפעלה מתמשכת של קינאזות 1 ו-2 (ERK1/2) המוסדרות חוץ-תאיות, המעורבת במנגנון המולקולרי של אונקוגנזה, מקדמת זרחון MITF ב-Ser73 ופירוקו לאחר מכן באמצעות פרוטאוליזה תלוית יוביקוויטין [6,7 ]. ואכן, U0126, מעכב מסלול סלקטיבי ERK1/2, דווח כמגביר את ביטוי MITF ופעילות טירוזינאז, מה שמוביל לייצור מלנין [6]. MITF מיוצב ומופעל מגביר את הביטוי של גנים מלנוגניים, כגון טירוזינאז, חלבון הקשור לטירוסינאז 1 (TYRP1), וחלבון הקשור לטירוזינאז 2 (TYRP2). הטרנספורמציה של טירוזין ל-3,4-דיהידרוקסיפנילאלנין (L-DOPA), שהוא השלב הראשוני של המלנוגנזה, מזורזת על ידי טירוזינאז. חלבונים הקשורים לטירוזינאז (TRPs) מזרזים תגובות חמצון וטאוטומריזציה נוספים [8]. לאחר סינתזת המלנין, מלנין בוגר מועבר ממלנוציטים אפידרמיס אל הציטופלזמה של הקרטינוציטים הבסיסיים כדי להגן על התאים מקרינת UV [2].

מלנוגנזה מוגברת בצורה חריגה גורמת למספר סוגים של הפרעות עור, כגון סרטן עור, כלואזמה ונמשים [4]; לפיכך, מולקולות קטנות או מוצרים טבעיים המכוונים לפעילות הקטליטית של טירוזינאז, או מווסתים של מסלולי איתות במלנוגנזה, כולל ERK1/2, או שעתוק מתווכת MITF של גנים מלנוגניים, זוהו כמרכיבים פעילים לניצול בתכשיר הקוסמטיקאי. תַעֲשִׂיָה. מספר מולקולות קטנות, כגון חומצה קוג'ית, ארבוטין וניאצינמיד, נמצאות בשימוש נרחב כמרכיבים קוסמטיים בשל פעילותם האנטי-מלנוגנית. עם זאת, דיווחים הראו שחומצה קוג'ית גורמת לתופעות לוואי מרובות, כולל ציטוטוקסיות, דרמטיטיס, סרטן עור וקרצינומה כבדית, בגלל פעילותה הגנוטוקסית [9]. למרות שהארבוטין שבודד מצמח הדובי שימש לטיפול בהפרעת היפרפיגמנטציה, לאחרונה, השימוש בו כמרכיב קוסמטי הוגבל בשל מספר תופעות הלוואי שלו [9]. דווח כי לניאצינמיד פעילות אנטי-מלנוגנית ופעילות זו מתבצעת על ידי עיכוב מעבר מלנוזומים ממלנוציטים לקרטינוציטים שמסביב [10]. לפיכך, הוא שימש בדרך כלל כתרכובת להלבנת עור בתעשיית הקוסמטיקה. כדי להתגבר על המגבלות של חומרי הלבנת עור מבוססים שיש להם מספר תופעות לוואי, חשוב לפתח מרכיבים בטוחים להלבנת עור שמקורם במקורות טבעיים. לדוגמה, -thujaplicin, linderanolide B, 4-butyl resorcinol ו-plumbagin זוהו כתרכובות אנטי-מלנוגניות בשל השפעותיהם מעכבות טירוזינאז [4,11]. Nobiletin, withaferin A, Sesamol, ו-chaetocin מציגים תכונות אנטי-מלנוגניות על ידי אפנון מתווכים איתותים במסלול המלנוגנזה [11].

Zerumbone (ZER) הוא מוצר טבעי, אשר מבודד מהשמנים האתריים הנדיפים של צמחים השייכים למשפחת ה-Zingiberaceae, כגון Zingiber zerumbet Smith ו-Zingiber officinal Roscoe [12]. מספר מחקרים הראו של-ZER מגוון רחב של פעילויות ביולוגיות, כולל פעילויות אנטי-מיקרוביאליות, נוגדות חמצון, אנטי-סוכרתיות, אנטי-סרטניות, אנטי-דלקתיות, אנטי-אלרגניות ואנטי-אנגיוגניות [12]. מעניין לציין כי הוכח כי ZER מפעיל אפקט מגן מפני נזק חמצוני המושרה על-ידי אולטרה סגול (UVA) בקרטינוציטים של העור, בשל יכולתו לאסוף מיני חמצן תגובתיים (ROS) באמצעות הפעלה של גורם גרעיני-E{{8} }גורם קשור-2 (Nrf2) [1,13]. זה מצביע על כך שניתן להשתמש ב-ZER כתוסף פונקציונלי בקוסמטיקה לטיפול בעור. עם זאת, המנגנון המפורט של התכונות האנטי-מלנוגניות של פעולת ZER טרם נחקר.

במחקר הנוכחי, נחקרו ההשפעות המעכבות של תמצית ZER ו-Zingiber officinal (ZO) על מלנוגנזה מגורה -MSH, והמנגנונים הבסיסיים שלהם. כאן, אנו מראים ש-ZER מדכא באופן משמעותי את המלנוגנזה המושרה על ידי-MSH על ידי הסדרת הזרחון של ERK1/2 ועיכוב הביטוי בתיווך MITF של גנים מלנוגניים.

2. תוצאות

2.1. Zerumbone (ZER) מדכא מלנוגנזה המושרה ב-MSH בתאי מלנומה של עכבר B16F10

כדי לחקור את ההשפעה האנטי-מלנוגנית של zerumbone (ZER), הערכנו תחילה את הציטוטוקסיות שלו בתאי B16F10 וגם בתאי HaCaT. המבנה הכימי של ZER מוצג באיור 1A. נצפה כי ZER בריכוזים מעל 20 מיקרומטר הפגין אפקט ציטוטוקסי חזק, בעוד שבאלה מתחת ל-20 מיקרומטר, ZER לא הראה ציטוטוקסיות בשני שורות התאים (איור 1B). לאחר מכן, חקרנו את ההשפעות המעכבות של ZER על הצטברות והפרשת מלנין המושרה בהורמון מעורר -מלנוציטים (-MSH) בתאי B16F10. הוכח כי ZER מדכא חזק הצטברות תוך תאית המושרה על ידי MSH של מלנין והפרשתו למדיום התרבותי (איור 1C, D). יתרה מכך, מצאנו ש-ZER מחליש את המלנוגנזה בצורה יעילה יותר מ-1 mM ארbutin או 0.2 mM kojic acid, המרכיבים הפעילים הידועים של מוצרי קוסמטיקה להלבנת עור (איור 1D). כדי להבהיר האם ZER מספיק כדי לדכא מלנוגנזה בתאים אנושיים, השתמשנו בתאי מלנומה אנושיים G361 המייצרים מלנין. כפי שמוצג באיור 1E, ZER מקטין באופן משמעותי את תכולת המלנין החוץ-תוך-תאי המושרה על ידי גורם תאי גזע (SCF). תוצאות אלו מאשרות את הפעילות האנטי-מלנוגנית של ZER בתאי B16F10 של עכבר מלנוגני ותאי G361 אנושיים.

2.2. Zerumbone מדכא ביטוי גנים של גורם שעתוק מלנוגנזה, MITF, וגני המטרה שלו בתאי מלנומה אנושיים G361 

דווח כי אנדותלין-1 ו-SCF ממלאים תפקידים חיוניים במלנוגנזה במלנוציטים אנושיים ובמספר תת-סוגים של מלנומה [3,14-16]. במחקר זה, מצאנו כי ZER מדכא מלנוגנזה על גירויים מלנוגניים, -MSH ו-SCF, בתאי מלנומה של עכבר B16F10 ותאי G361 אנושיים (איור 1).

לפיכך, מדדנו שינויים ברמות הביטוי של גנים וחלבונים הקשורים למלנוגנזה לאחר גירוי SCF בתאי מלנומה אנושיים G361. מצאנו כי ZER מחליש את ביטוי MITF ו-tyrosinase המושרה על ידי SCF 2-4 שעות ו-24-48 שעות לאחר גירוי SCF, בהתאמה (איור 2A). בנוסף, ביטוי גנים של גנים הקשורים למלנוגנזה, כגון MITF, tyrosinase ו-tyrosinase-related protein 1 (TYRP1) דוכא בתאי G361 שטופלו ב-ZER (איור 2B, C). תוצאות אלו חשפו את זמן השיא לביטוי של גנים הקשורים למלנוגנזה לאחר גירוי SCF; אינדוקציה מקסימלית של MITF mRNA נצפתה תוך 1-2 שעות, ורמות mRNA של טירוזינאז ו-TYRP1 נצפו להגיע למקסימום 24-48 שעות לאחר גירוי SCF.

2.3. Zerumbone מדכא גנים מלנוגניים וביטוי אנזימים בתאי B16F10 של עכבר

כדי לחקור את המנגנון המולקולרי שבאמצעותו ZER מדכא את המלנוגנזה, מדדנו את ביטוי הגנים של גורם השעתוק המלנוגנזה, MITF, וגני המטרה שלו, כגון חלבון 1 הקשור לטירוזינאז (TYRP1), טירוזינאז וחלבון 2 הקשור לטירוזינאז (TYRP2) בהיעדר או בנוכחות של ZER. מכיוון שזמן השיא לביטוי גנים הקשורים למלנוגנזה בגירוי SCF ו-MSH ידוע בתאי מלנומה G361 (איור 2) ועכבר B16F10 מלנומה [4], בהתאמה, מדדנו עוד יותר את הביטוי של MITF, tyrosinase, TYRP1 ו-TYRP2 בתאי מלנומה של עכבר B16F10 שטופלו ב-ZER לאחר 2 שעות או 48 שעות של דגירה עם -MSH. איור 3A מראה ש-ZER מספיק כדי להחליש את ביטוי MITF, TYRP1, TYRP2 ו-tyrosinase המושרה על ידי MSH בתאי B16F10. באופן דומה, רמות ביטוי החלבון MITF, tyrosinase ו-TYRP2 ירדו בטיפול ב-ZER. זרחון בתיווך חלבון קינאז A (PKA) של CREB הוא מסלול איתות עיקרי המגביר את ה-MITF ברמת התעתיק לאחר גירוי -MSH [4]. לפיכך, כאן, ניתחנו אם ירידה בזרחון של CREB על ידי ZER יכולה לתווך את דיכוי MITF. מצאנו שזרחון CREB המושרה על ידי-MSH לא הושפע מטיפול ב-ZER, מה שמרמז על כך ש-ZER מדכא ביטוי MITF המושרה על ידי-MSH ללא תלות בציר מסלול האיתות PKA-CREB (איור 3B). מכיוון שטירוזינאז הוא אנזים מגביל קצב, המווסת את סינתזת המלנין [2,4,11], ניתחנו עוד את רמות חלבון טירוזינאז תוך תאי ואת הפעילות האנזימטית שלו בטיפול בארבוטין, חומצה קוג'ית ו-ZER. איור 3C מראה ש-ZER מפחית במידה מספקת את רמות החלבון טירוזינאז המושרה על ידי MSH בתאי B16F10. בנוסף, איור 3D מגלה ש-10 מיקרומטר ZER מדכא את חמצון L-DOPA בצורה יעילה יותר מאשר מעכבי טירוזינאז, ארבוטין וחומצה קוג'ית, מה שמצביע על כך שהחמצון של L-DOPA לדופאקינון באמצעות הפעילות האנזימטית של טירוזינאז מדוכא בתאים שטופלו ב-ZER. . תוצאות אלו מדגימות כי ZER מחליש מלנוגנזה בתיווך MSH על ידי דיכוי ביטוי גנים של MITF, גורם שעתוק הקשור למלנוגנזה, וגני המטרה שלו.

2.4. ההשפעה האנטי-מלנוגנית של Zerumbone היא באמצעות זרחון של ERK1/2

הפעלה של חלבון קינאז B (AKT) וקינאזות מווסתות אותות חוץ-תאיים (ERK1/2) על ידי גורמי גדילה או גירויים מלנוגניים ידועה כמדכאת מלנוגנזה באמצעות ירידה בביטוי של MITF וגני המטרה שלו [11]. זרחון של MITF ב-Ser73 ו-Ser409 בתגובה למסלול האיתות ERK1/2 מקדם את השפלה התלויה בפרוטאזום [17,18]. לכן, חקרנו האם ZER מווסת זרחון ERK1/2 בתאי מלנומה אנושיים B16F10 עכבר ו-G361. זרחון מוגבר של ERK1/2 (p-ERK1/2) אך לא סך ERK1/2 (T-ERK1/2) נצפתה בטיפול ב-ZER באופן תלוי זמן ומינון (איור 4A, B). מעניין לציין שהזרחון של ERK1/2 גדל במהירות תוך 10-30 דקות ו-1-2 שעות לאחר טיפול ZER בתאי מלנומה של עכבר B16F10 ותאי G361 אנושיים (איור 4A). עם זאת, הזרחון של AKT ו-MEK לא נצפתה בטיפול ב-ZER, מה שמצביע על כך שזרחון ERK1/2 המושרה על ידי ZER עשוי לדכא MITF (איור 4B). מכיוון שזרחון ERK1/2 מקדם את הזרחון וההשפלה הפרוטאזומלית של MITF [17,18], חקרנו האם מעכב פרוטאזום מונע הפחתה של MITF על ידי ZER. דיכוי של MITF על ידי ZER לא נצפה בנוכחות MG132, מה שמאשר כי ZER מקטין את ביטוי MITF באמצעות פירוק פרוטאזומלי (איור 4C). לאחר מכן, בדקנו האם ZER מזרחן MITF ב-Ser73, שהוא שארית היעד של ERK1/2. כדי לזהות MITF מזורחן, תאים נחשפו ל-MSH ו-MG132. כאן, מצאנו כי MITF מזורחן (Ser73) גדל באופן משמעותי על ידי ZER בנוכחות -MSH ו-MG132 (איור 4D). U0126, מעכב חלבון קינאז סלקטיבי (MAPK) [19], ביטל זרחון MITF המושרה על ידי ZER (איור 4D). יתר על כן, רמות החלבון הכוללות של MITF בליזטים של תאים שלמים (WCL) לא שונו על ידי ZER ו-U0126 בנוכחות MG132 (איור 4D). תוצאות אלו מצביעות על כך שזרחון של MITF (Ser73) בתיווך ERK1/2- ופירוק פרוטאזומלי הם מנגנון קריטי בדיכוי ה-MITF בתיווך ZER. בנוסף, איור 4E מראה ש-U0126 שיחזר באופן משמעותי רמות מופחתות של חלבון MITF בתאים שטופלו ב-ZER. באופן עקבי, ירידה בתכולת המלנין התוך תאית על ידי ZER שוחזרה על ידי U0126 לכ-40 אחוזים (איור 4F), מה שמצביע על כך שהפעלת ERK1/2 נדרשת להשפעה האנטי-מלנוגנית של ZER.

2.5. אפקט אנטי מלנוגני של תמציות Zingiber Offificinale (ZO).

ZER הוא פיטוכימיקל שמקורו במספר מיני צמחים ממשפחת ה-Zingiberaceae, כגון Zingiber zerumbet ו-Zingiber officinal [12]. לפיכך, מדדנו בתחילה את כדאיות התא בהיעדר או נוכחות של תמצית ZO בתאי B16F10 ו- HaCaT. איור 5A מראה שכדאיות התא לא השתנתה על ידי טיפול בתמצית ZO. עוד ניתחנו את ההשפעות האנטי-מלנוגניות של תמצית זינגיבר אופיסינלית (ZO). מכיוון שהביטוי של MITF והגנים המלנוגניים היעד שלו פחתו על ידי ZER דרך מסלול האיתות הפעיל ERK1/2 (איורים 2 ו-3), בדקנו אם תמצית ZO מדכאת MITF המושרה על ידי MSH וביטוי חלבוני המלנוגני היעד שלו בתאי B16F10. בדומה להשפעה האנטי-מלנוגנית של ZER, MITF המושרה על ידי MSH, טירוזינאז ו-TYRP2 ירדו באופן משמעותי על ידי תמצית ZO באופן תלוי מינון (איור 5B). מעניין לציין כי זרחון ERK1/2 גדל גם בתאים שטופלו בתמצית ZO (איור 5B). ביטוי של MITF וגני המטרה שלו, כגון טירוזינאז, TYRP1 ו-TYRP2, ירד באופן משמעותי לאחר טיפול בתמצית ZO של 5 מיקרוגרם/µL (איור 5C). יתרה מכך, תכולת המלנין החוץ-תאית וגם התוך-תאית הופחתה באופן משמעותי לכ-40 אחוזים לאחר טיפול בתמצית ZO של 5 מיקרוגרם/µL (איור 5D). בנוסף, נצפתה ירידה בפעילות טירוזינאז בתאים שטופלו בתמצית ZO (איור 5E). תוצאות אלו מצביעות על כך שתמצית זינגיבר אופיסינלית (ZO) מדכאת מלנוגנזה על ידי הנחתה של ביטוי גנים מלנוגני בתיווך MITF.

למידע נוסף: david.deng@wecistanche.com WhatApp:86 13632399501