Κυανοβακτήρια και βιοδραστικές ενώσεις μικροφυκών στη γήρανση του δέρματος: Δυνατότητα αποκατάστασης της πλήρωσης της εξωκυτταρικής μήτρας και υπέρβασης της υπερμελάγχρωσης

Παρακαλώ επικοινώνησεoscar.xiao@wecistanche.comΓια περισσότερες πληροφορίες

ΑΦΗΡΗΜΕΝΗ

Ως το μεγαλύτερο όργανο στο ανθρώπινο σώμα, το δέρμα λειτουργεί ως φυσικοχημικός φραγμός, προσφέροντας προστασία από επιβλαβείς περιβαλλοντικούς στρεσογόνους παράγοντες, όπως χημικές ουσίες, παθογόνα, θερμοκρασία και ακτινοβολία. Ωστόσο, η προβολή του δέρματος προχωρά περαιτέρω, με σημαντικό ψυχοκοινωνικό ρόλο σε έναν ολοένα και πιο γηρασμένο πληθυσμό. Υποκινούμενη από την ανησυχία των καταναλωτών σχετικά με την περιποίηση του δέρματος, η βιομηχανία καλλυντικών έχει αναπτύξει νέες φόρμουλες ικανές να μειώσουν τα πιο ορατά σημάδια γήρανσης, συμπεριλαμβανομένης της μείωσης της πυκνότητας και της ελαστικότητας του δέρματος, των ρυτίδων και της υπερμελάγχρωσης. Σύμμαχο με τη φροντίδα του δέρματος είναι η αυξανόμενη σημασία που δίνεται στα φυσικά προϊόντα, που λαμβάνονται με βιώσιμο τρόπο από μεθόδους λιγότερο περιβαλλοντικές επιπτώσεις. Τα κυανοβακτήρια και τα μικροφύκη αποκτούν μεγαλύτερη σημασία σε αυτόν τον τομέα, δεδομένης της ικανότητάς τους να βιοσυνθέτουν δευτερογενείς μεταβολίτες με δυνατότητα αντιγήρανσης. Σε αυτήν την ανασκόπηση, παρουσιάζουμε μια επισκόπηση της δυνατότητας των κυανοβακτηρίων και των ενώσεων μικροφυκών να ξεπεράσουν τη γήρανση του δέρματος, ουσιαστικά διερευνώντας τις επιδράσεις τους στις μεταλλοπρωτεϊνάσες κολλαγενάση, ελαστάση, ζελατινάση και υαλουρονιδάση και άλλα ένζυμα που εμπλέκονται στη διαδικασία μελάγχρωσης.

1. Εισαγωγή

Αντιπροσωπεύοντας το 16 τοις εκατό του συνολικού σωματικού βάρους, το δέρμα είναι το μεγαλύτερο ανθρώπινο όργανο.βιοφλαβονοειδήΜεταξύ των πολλών λειτουργιών του, το δέρμα λειτουργεί ως φυσικός φραγμός, προσφέροντας προστασία από επιβλαβείς στρεσογόνους παράγοντες, όπως χημικά, παθογόνα, κρύο, ζέστη και υπεριώδη ακτινοβολία (UVR)]. Επιπλέον, το δέρμα παίζει καθοριστικό ρόλο στη σύνθεση της βιταμίνης D, η οποία είναι απαραίτητη για τη διατήρηση της ομοιόστασης του ασβεστίου, καθώς και στις λειτουργίες του ανοσοποιητικού, των αισθητηριακών και της ρύθμισης της θερμοκρασίας του σώματος23. Δομικά, το δέρμα αποτελείται από τρία διακριτά στρώματα: επιδερμίδα, χόριο και υποδερμίδα» (Εικόνα 1). Το πιο επιφανειακό και εκτεθειμένο στρώμα, η επιδερμίδα, είναι ένα διαρκώς ανανεούμενο στρωματοποιημένο κερατινοποιημένο πλακώδες επιθήλιο, που αποτελείται κυρίως από κερατινοκύτταρα και μελανοκύτταρα. Η κύρια λειτουργία του βασίζεται στην προστασία από περιβαλλοντικές χημικές και βιοχημικές απειλές, λειτουργώντας ως φυσικός και προσαρμοστικός ανοσολογικός φραγμός;. Κάτω από την επιδερμίδα, υπάρχει το χόριο, που αποτελείται από συνδετικό ιστό που περιλαμβάνει μια εξωκυτταρική μήτρα (ECM) και κύτταρα όπως ινοβλάστες και μακροφάγα. Το ECM είναι ένα τρισδιάστατο δίκτυο ινών κολλαγόνου και ελαστίνης που περιβάλλονται από αλεσμένες ουσίες, όπως το υαλουρονικό οξύ (HA), που δρουν μαζί για να διατηρήσουν το γέμισμα, την ελαστικότητα και την ευελιξία του δέρματος4 (Εικόνα 1). Οποιαδήποτε ανισορροπία μεταξύ αυτών των κύριων συστατικών μπορεί να οδηγήσει σε απώλεια της δομής του δέρματος, οδηγώντας σε μια ανθυγιεινή και γερασμένη εμφάνιση4. Δεδομένου του κρίσιμου ρόλου της στα προσωπικά χαρακτηριστικά και την κοινωνική ευημερία, η διατήρηση όλων των δερματικών στρωμάτων έχει γίνει μια από τις βασικές απαιτήσεις των σύγχρονων κοινωνιών, γεγονός που έχει οδηγήσει στην ανάπτυξη νέων και καινοτόμων προϊόντων από τις βιομηχανίες φαρμάκων και καλλυντικών6.

Τα προϊόντα περιποίησης δέρματος και ομορφιάς έχουν παίξει σημαντικό ρόλο στην ανθρώπινη ιστορία. Τα παλαιότερα αρχεία για τα καλλυντικά προέρχονται από Αιγύπτιους που ασχολούνταν ιδιαίτερα με τη φυσική εμφάνιση, δηλαδή με την ανάπτυξη των ρυτίδων του προσώπου. Λόγω του ξηρού και ζεστού καιρού στον οποίο εκτέθηκε ο πληθυσμός, η περιποίηση του δέρματος με τη χρήση ελαίων και κρέμων ήταν μέρος της καθημερινής ρουτίνας8.αγοράστε κιστανάκιΜε την πάροδο των ετών, άλλα προϊόντα όπως άλατα, μέλι και υδροξυ, και τρυγικά οξέα χρησιμοποιήθηκαν επίσης για τη θεραπεία και τον καθαρισμό του δέρματος. Με προέλευση από τα αρχαία ρωμαϊκά δημόσια λουτρά, εμφανίστηκε ο όρος "καλλυντικό", που σημαίνει "ομορφαίνει το σώμα". Επί του παρόντος, τα καλλυντικά προϊόντα ορίζονται από τον κανονισμό αριθ. 1223/2009 της Ευρωπαϊκής Επιτροπής (ΕΚ) ως "κάθε ουσία ή μείγμα που προορίζεται να έλθει σε επαφή με τα εξωτερικά μέρη του ανθρώπινου σώματος (επιδερμίδα, μαλλιά, νύχια, χείλη και εξωτερικά γεννητικά όργανα) ή με τα δόντια και τους βλεννογόνους της στοματικής κοιλότητας, με σκοπό τον καθαρισμό, το άρωμα, την αλλαγή την εμφάνιση, προστατέψτε, διατηρήστε σε καλή κατάσταση ή διορθώστε τις οσμές του σώματος"10. Σε παγκόσμιο επίπεδο, η βιομηχανία καλλυντικών έχει επηρεαστεί λιγότερο από την ταλάντωση των χρηματοπιστωτικών αγορών. Σύμφωνα με μια πολύ πρόσφατη έρευνα", προβλέπεται οικονομικός όγκος 805,61 δισεκατομμυρίων δολαρίων έως το 2023, ως αποτέλεσμα της αύξησης της παγκόσμιας κατανάλωσης. Ομοίως, η αύξηση του μέσου προσδόκιμου ζωής οδήγησε σε ισχυρή ζήτηση για προϊόντα αντιγήρανσης, δημιουργώντας έτσι χώρο για αμέτρητες καινοτομίες και ενισχύοντας τον βαθμό ανάπτυξης της βιομηχανίας.

Κάντε κλικ εδώ για να μάθετε περισσότερα

Το κύριο αίτημα της κοινωνίας για το δέρμα είναι στην πραγματικότητα η καθυστέρηση της γήρανσης του δέρματος. Αυτή η αργή και πολύπλοκη διαδικασία προκαλείται από ενδογενείς παράγοντες όπως η γενετική και εξωγενείς παράγοντες όπως οι προσωπικές συνήθειες και το περιβάλλον»2. Η ενδογενής γήρανση είναι μια φυσική διαδικασία όπου το δέρμα χάνει σταδιακά τα λειτουργικά και δομικά του χαρακτηριστικά, ως φυσική συνέπεια της κυτταρικής γήρανσης λόγω μείωσης του κυτταρικού μεταβολισμού, ικανότητα επιδιόρθωσης DNA, γονιδιακές μεταλλάξεις, απώλεια τελομερών, χρωμοσωμική

ανωμαλίες και ορμονικές αλλαγές3,12. Από την άλλη πλευρά, η εξωγενής γήρανση προκαλείται από χημικές ουσίες, τοξίνες, ρύπους, ακραίες συνθήκες κρύου ή ζέστης και ακτινοβολίας»4. Και στις δύο περιπτώσεις, το φαινόμενο επηρεάζει συνήθως το πάχος, τη δομή και τη μελάγχρωση της επιδερμίδας, καθώς και τη μορφολογία και τη μικροδομή των βαθύτερων στρωμάτων, με αποτέλεσμα λέπτυνση, ξηρότητα, χαλάρωση, διευρυμένους πόρους, λεπτές γραμμές και ρυτίδες, σκούρες κηλίδες και υπερμελάγχρωση. ".

Τις τελευταίες δεκαετίες, η επιστημονική έρευνα γνώρισε σημαντική εξέλιξη στον τομέα των αντιγηραντικών προϊόντων, με έμφαση στις φυσικές πηγές και τις πράσινες διαδικασίες, χωρίς δοκιμές σε ζώα και με πράσινο κύκλο ζωής, συμπεριλαμβανομένων συσκευασίας, κατασκευής, διανομής, μετα- καταναλωτική χρήση και προμήθεια».κιστανάκιΩς αποτέλεσμα, εμφανίστηκε μια σημαντική επέκταση των βιομηχανιών καλλυντικών και ένας αμέτρητος αριθμός νέων προϊόντων κυκλοφόρησε στην αγορά". τη χρήση άλλων οργανισμών όπως τα μακροφύκη και τα ευκαρυωτικά μικροφύκια, συγκεκριμένα θαλάσσιας προέλευσης.» Οι θαλάσσιοι οργανισμοί έχουν αναδειχθεί έτσι ως μια παραγωγική πηγή καλλυντικών συστατικών ικανών να ελαχιστοποιήσουν τις βλάβες που συμβαίνουν κατά τη γήρανση του δέρματος, όπως ο σχηματισμός και η έξαρση των ρυτίδων, μελάγχρωση, αποικοδόμηση κολλαγόνου και απώλεια ελαστικότητας και απώλεια υγρασίας". Μεταξύ αυτών, τα κυανοβακτήρια έχουν αποκτήσει σημασία, λόγω της ικανότητάς τους να παράγουν βιοδραστικούς δευτερογενείς μεταβολίτες, με μοναδικές δομές και μηχανισμούς δράσης. Αυτά τα αρνητικά κατά gram βακτήρια αντιπροσωπεύουν το μοναδικό ομάδα προκαρυωτικών που μπορούν να εκτελέσουν οξυγονική φωτοσύνθεση, παρόμοια με τα φυτά, αν και με υψηλότερο φωτοσυνθετικό ρυθμό και βιο μαζική παραγωγή 2021. Η ικανότητά τους να αυτοανανεώνονται, οι βασικές διατροφικές απαιτήσεις», ο ελάχιστος χώρος καλλιέργειας και οι χαμηλές περιβαλλοντικές επιπτώσεις''2, τα καθιστούν βιώσιμη επιλογή για προϊόντα περιποίησης δέρματος. Η υπολειπόμενη βιομάζα τους μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως λίπασμα ή σε ζωοτροφές και μπορεί να δημιουργήσει βιο- πολυεστέρες, γνωστοί ως "Πράσινα Πλαστικά", ταιριάζουν έτσι στην έννοια της κυκλικής οικονομίας'72425. Με δεδομένο αυτό, οι θαλάσσιοι οργανισμοί, και ιδιαίτερα οι μικροοργανισμοί, μπορούν να θεωρηθούν ως μια νέα ελπίδα στην αναζήτηση νέων και καινοτόμων βιοενεργών μορίων, ικανών να εξουδετερώσουν τις αντιδράσεις που οδηγούν σε βλάβες και γήρανση του δέρματος.

Το Cistanche μπορεί να αντιγηρανθεί

2. Μέθοδοι

Ο στόχος αυτής της ανασκόπησης ήταν να συγκεντρωθούν οι διαθέσιμες μελέτες σχετικά με εκχυλίσματα ή βιοδραστικές ενώσεις που παράγονται από κυανοβακτήρια και μικροφύκη για την πιθανή αποκατάσταση της ECM του δέρματος και την αντιμετώπιση της υπερμελάγχρωσης. Η ανασκόπηση διεξήχθη χρησιμοποιώντας βάσεις δεδομένων Scopus, Web of Science, PubMed, ScienceDirect, ResearchGate και Google Scholar. Οι όροι ερωτήματος περιελάμβαναν "κυανοβακτήρια", "μικροφύκη", "βιοδραστικές ενώσεις", "γήρανση του δέρματος", "μεταλλοπρωτεϊνάσες", "κολλαγενάση", "ζελατινάση", "ελαστάση", "υαλουρονιδάση", "τυροσινάση" και "υπερμελάγχρωση". Επιπλέον, έχουμε συμπληρώσει την αναζήτηση με περαιτέρω διερεύνηση παραπομπών των άρθρων που ανακτήθηκαν από τις αναφερόμενες βάσεις δεδομένων.

3. Κυανοβακτήρια και μικροφύκη στη γήρανση του δέρματος

Τα κυανοβακτήρια και τα μικροφύκη είναι παραγωγικές πηγές φυσικών βιοδραστικών ενώσεων με διαφορετικές περιοχές εφαρμογής22. Είναι γνωστό ότι τα κυανοβακτήρια και τα μικροφύκη συνθέτουν χρωστικές ουσίες, λιπίδια (πολυακόρεστα λιπαρά οξέα - PUFAs, υδρογονάνθρακες), πρωτεΐνες, πολυ-υσακχαρίτες (κυτταρίνη, αλγινικά, άμυλο) και άλλες ενώσεις, με αποδεδειγμένη βιοδραστηριότητα στον φαρμακευτικό, τον ενεργειακό, τον θρεπτικό και τον κόσμημα. πεδία242627. Σε σχέση με την εφαρμογή ενέργειας, διάφορα μικροφύκη χρησιμοποιούνται για την παραγωγή βιοαιθανόλης, βιοαερίου και βιοϋδρογόνου. Λόγω της υψηλής περιεκτικότητάς τους σε πρωτεΐνες και PUFAs, μπορούν επίσης να χρησιμοποιηθούν για τη διατροφή ανθρώπων και ζώων24. Στον φαρμακευτικό τομέα, είναι αξιοσημείωτη η παραγωγή της grassysta-tin AB για τον καρκίνο του πνεύμονα, της κεμποπεπτίνης Α για τον καρκίνο του παχέος εντέρου και της δολαστατίνης 15 για τον καρκίνο του μαστού28.cistanche ΑυστραλίαΆλλες μελέτες δείχνουν ότι έχουν επίσης αντικαρκινικές, αντιπηκτικές, αντιφλεγμονώδεις και ανασταλτικές δραστηριότητες πρωτεάσης48. Όσον αφορά τα καλλυντικά, οι βιοδραστικές ενώσεις τους, κυρίως ως εκχυλίσματα, έχει αναφερθεί ότι χρησιμοποιούνται σε σαμπουάν και σαπούνια σώματος1019, λοσιόν προσώπου, αντιγηραντικές κρέμες, μακιγιάζ και αντιηλιακά»71922. Όσον αφορά τα αντηλιακά, ορισμένοι από αυτούς τους μικροοργανισμούς παράγουν ενώσεις που απορροφούν την υπεριώδη ακτινοβολία, όπως αμινοξέα που μοιάζουν με μυκοσπορίνη (MAAs) και Stoneman, καθώς και καροτενοειδή και φυκοχολοπρωτεΐνες και πολυφαινόλες, με σημαντικό ρόλο στην πρόληψη του οξειδωτικού στρες μέσω της ικανότητάς τους να καθαρίζουν τα επιβλαβή ελεύθερες ρίζες47. Παράγουν επίσης εξωπολυσακχαρίτες (EPS), με σημαντικές ενυδατικές ιδιότητες'', αναστολείς μεταλλοπρωτεϊνάσης και ενώσεις ικανές να αναστέλλουν την τυροσινάση και έτσι να αποφεύγουν την υπερμελάγχρωση του δέρματος.

3.1.Ενώσεις-στόχοι ECM

Το χόριο αποτελείται από χαλαρό και πυκνό συνδετικό ιστό στον οποίο η ECM αποτελεί το κύριο συστατικό. Το ECM είναι ένα υλικό που μοιάζει με γέλη από κολλαγόνο και ελαστικές ίνες διασκορπισμένες σε μια αλεσμένη ουσία που αποτελείται από γλυκοζαμινογλυκάνες, πρωτεογλυκάνες και γλυκοπρωτεΐνες του συνδετικού ιστού. Είναι απαραίτητο να συγκρατούνται τα κύτταρα μαζί και να παρέχεται μια οδός για τα θρεπτικά συστατικά και το οξυγόνο στην επιδερμίδα-mis³! Αρκετοί τύποι κυττάρων, όπως κερατινοκύτταρα, ινοβλάστες, μακροφάγα, ενδοθηλιακά κύτταρα, μαστοκύτταρα, ηωσινόφιλα και ουδετερόφιλα, είναι ικανοί να παράγουν συγκεκριμένα ένζυμα υπεύθυνα για την ανακύκλωση της ECM και, σε ορισμένες περιπτώσεις, να οδηγήσουν στην απώλεια της δομής του δέρματος και στην εμφάνιση ρυτίδων . Πρόσφατα, έχει γίνει περισσότερη έρευνα για τις μεταλλοπρωτεϊνάσες και την επίδρασή τους στη δομή της δερματικής μήτρας, καθώς και στα ένζυμα που είναι υπεύθυνα για τη μελάγχρωση του δέρματος. Τόσο οι μεταλλοπρωτεϊνάσες όσο και τα ένζυμα που σχετίζονται με τη μελάγχρωση του δέρματος έχουν γίνει στόχοι για βιοδραστικές ενώσεις με δυνατότητα αντιγήρανσης. Ως εκ τούτου, παρουσιάζουμε παρακάτω μια επισκόπηση σχετικά με τις δυνατότητες των κυανοβακτηρίων και των ενώσεων που προέρχονται από μικροφύκια να ξεπεράσουν τη γήρανση του δέρματος, εστιάζοντας στα κύρια ένζυμα που είναι υπεύθυνα για τη διατήρηση της δομής της δερματικής μήτρας.

3.1.1.Μεταλλοπρωτεϊνάσες

Οι μεταλλοπρωτεϊνάσες μήτρας (MMPs) είναι μια οικογένεια εξωκυτταρικών ενζύμων που εξαρτώνται από ψευδάργυρο, η κύρια λειτουργία των οποίων είναι η αναδιαμόρφωση και η αποικοδόμηση του ECM30. Το κολλαγόνο και η ελαστίνη είναι πρωτεύουσες πρωτεΐνες της ECM, υπεύθυνες για την αντίσταση και την ελαστικότητα του δέρματος32. Επομένως, τυχόν αλλοιώσεις στο κολλαγόνο και την ελαστίνη που προκαλούνται από τα MMPs, θα συμβάλουν στην απώλεια της δομής του δέρματος, με αποτέλεσμα την καταστροφή του³3. Μια κύρια κατάσταση στρες του δέρματος είναι η έκθεση στην υπεριώδη ακτινοβολία, η οποία επιδεινώνει την αποικοδόμηση των ινών κολλαγόνου και ελαστίνης ECM μέσω της επαγωγής της δραστηριότητας των MMPs». Αν και τα MMPs είναι ζωτικής σημασίας για την επιδερμική διαφοροποίηση και την πρόληψη των ουλών πληγών, η αυξημένη ρύθμισή τους ενισχύει τα σημάδια γήρανσης και την ανάπτυξη καρκίνου του δέρματος».

Παρά την ύπαρξη διαφορετικών υποομάδων MMPs, όπως κολλαγενάσες, ζελατινάσες, στρομελυσίνες, μητριλυσίνες, MMP τύπου μεμβράνης (MT-MMPs), μεταξύ άλλων²4, αυτή η ανασκόπηση θα επικεντρωθεί στα πιο σημαντικά σχετικά με τη γήρανση του δέρματος: κολλαγενάση, ζελατινάση, ελαστάση, και υαλουρονιδάση (Εικόνα 1).

3.1.1.1. Κολαγενάσες. Υπάρχουν διάφοροι υποτύποι κολλαγενασών, π.χ. MMPs-1, -8, -13 και -18, που είναι πρωτεολυτικά ένζυμα υπεύθυνα για την έναρξη του κατακερματισμού του κολλαγόνου στον άνθρωπο

δέρμα και για τον έλεγχο του κύκλου εργασιών κολλαγόνου³5. Αυτά τα ένζυμα διασπούν όλους τους τύπους διάμεσων κολλαγόνων στο δέρμα (I, Il και II) σε ένα μόνο σημείο. Μετά τη διάσπαση, τα θραύσματα κολλαγόνου χάνουν τη σταθερότητα στη θερμοκρασία του σώματος και η δομή τους διαταράσσεται, συμβάλλοντας στην απώλεια της ομοιόστασης του δέρματος και οδηγώντας σε βλάβη των ιστών-γήρανση303637. Ως εκ τούτου, η αναστολή των MMPs αποτελεί μια στρατηγική για τη διατήρηση της δομής της δερματικής μήτρας, αποφεύγοντας τη βλάβη των ιστών και καθυστερώντας τον σχηματισμό ρυτίδων.

Αρκετές πρόσφατες αναφορές υποδεικνύουν διαφορετικές ενώσεις που απομονώνονται από κυανοβακτήρια και μικροφύκη ως ισχυρούς αναστολείς ενζύμων που είναι υπεύθυνα για την πέψη των συστατικών ECM, απαραίτητα για τη διατήρηση της πλήρωσης του δέρματος και που μειώνονται φυσικά κατά τη διαδικασία γήρανσης και την έκθεση σε επιβλαβείς αβιοτικούς παράγοντες * (Εικόνα 1 , Τραπέζι 1). Ένα παράδειγμα είναι η μυκοσπορίνη-2-γλυκίνη (M2G) (Εικόνα 2), που απομονώθηκε από το κυανοβακτήριο Aphanothece halophytica, η οποία παρουσίασε ανασταλτικές ιδιότητες της κολλαγενάσης, με ισχυρό ICso 0.47 mmol/L, συγκρίσιμο με αυτό του γνωστού αναστολέα της κολλαγενάσης φαινανθρολίνη. Προτάθηκε ότι ο μηχανισμός της αναστολής του ενζύμου θα μπορούσε να σχετίζεται με την ικανότητα του M2G να χηλώνει ιόντα ασβεστίου και με την αποτελεσματικότητα της ένωσης στην αναστολή του σχηματισμού διασταυρούμενης σύνδεσης πρωτεΐνης-πρωτεΐνης εξαρτώμενης από γλυκίωση, μια διαδικασία που σχετίζεται με την ανάπτυξη του θαμπού δέρματος και στη μείωση της ελαστικότητας του δέρματος. Αυτά τα αποτελέσματα κατέδειξαν το M2G ως δελεαστικό υποψήφιο για την ανάπτυξη νέων αντιγηραντικών καλλυντικών και υπογράμμισαν τις δυνατότητές του στην πρόληψη της γήρανσης του δέρματος».

Ένα εκχύλισμα πρωτεΐνης μπόρεσε να μειώσει την έκφραση του MMP-1 στο mRNA και τα επίπεδα πρωτεΐνης λήφθηκαν από τα μικροφύκη Chlorella minutissima**. Επίσης, ένα πεπτίδιο που προέρχεται από τη χορέλλα βρέθηκε ότι αναστέλλει την επαγόμενη από την UVB έκφραση της MMP-1, σε ανθρώπινους ινοβλάστες που ακτινοβολήθηκαν με UVB, καταστέλλοντας την έκφραση της πρωτεΐνης σηματοδότησης CYR61 που σχετίζεται με το ECM, του μεταγραφικού παράγοντα AP{{ 7}} και την παραγωγή του χημειοτακτικού παράγοντα MCP-1. Αυτά τα αποτελέσματα είναι ζωτικής σημασίας καθώς η ανοδική ρύθμιση του CYR61 πυροδοτεί αλλοιώσεις του κολλαγόνου τύπου Ι παρόμοια με εκείνες που επαληθεύονται σε φωτογερασμένο και χρονολογικά γερασμένο δέρμα, μόλις η ακτινοβολία UV προκαλέσει τη μεταγραφή του AP-1 και του MCP{{14} }, το οποίο με τη σειρά του διεγείρει την έκφραση MMP-14!

Το Arthrospira maxima είναι ένα άλλο παράδειγμα κυανοβακτηρίων ικανών να παράγουν πεπτίδια κατά της κολλαγενάσης. Το πεπτιδικό κλάσμα PHS έδειξε δραστικότητα κατά της κολλαγενάσης (92,5 τοις εκατό) με ICso 32,5 ug/mL σε σύγκριση με τον συνθετικό αναστολέα (57,13 τοις εκατό)». Ο ανταγωνισμός με τη δραστική θέση του ενζύμου επισημάνθηκε ως η ανασταλτική δράση της κολλαγενάσης από αυτά τα πεπτίδια.

3.1.1.2.Ζελατινάσες

Οι ζελατινάσες (MMPs-2 και -9) αποικοδομούν τη βασική μεμβράνη και μετουσιώνουν τα δομικά κολλαγόνα3036. Αυτά τα ένζυμα είναι απαραίτητα για την πέψη των θραυσμάτων κολλαγόνου μετά την αρχική τους διάσπαση από ρινές κολλάζ"3. Αν και, σε μικρότερες ποσότητες, υπάρχουν επίσης αναφορές για τη δυνατότητα των ενώσεων που προέρχονται από κυανοβακτήρια να δρουν στις ζελατινάσες (Εικόνα 1, Πίνακας 1 Οι Kunte και Desai"αξιολόγησαν την επίδραση του εκχυλίσματος πρωτεΐνης που περιέχει φυκοχοληπρωτεΐνη C-φυκοκυανίνη (εκχύλισμα C-PC) που λαμβάνεται από τα κυανοβακτήρια Spirulina platensis, στις ανθρώπινες ζελατινάσες MMP-2 και MMP-9. Οι συγγραφείς διαπίστωσαν ότι, εκτός από τη σημαντική μείωση της δραστηριότητας της MMP-2 κατά 55,13 τοις εκατό και της MMP-9 κατά 57,9 τοις εκατό, το εκχύλισμα C-PC μείωσε επίσης την έκφραση του mRNA και των δύο ζελατινασών στο ηπατοκυτταρικό καρκινικό κύτταρο γραμμή HepG2. Αν και ο ακριβής μηχανισμός αναστολής παραμένει άγνωστος, αυτά τα ευρήματα μπορούν να οδηγήσουν σε νεότερες γνώσεις για το S. platensis ως πιθανή πηγή θεραπευτικά βιοδραστικών μορίων. Ένα χρόνο αργότερα, οι ίδιοι συγγραφείς βρήκαν ένα άλλο εκχύλισμα πρωτεΐνης από Chlorella minutissima που μείωσε επιτυχώς την έκφραση mRNA των ανθρώπινων MMP-2 και 9 και επίσης ρύθμισε προς τα πάνω την έκφραση mRNA του αναστολέα ιστού των μεταλλοπρωτεϊνασών-3 (TIMP{ {24}})40.

3.1.1.3.Ελαστάση

Η ελαστάση (MMPs-12) είναι μια πρωτεάση σερίνης με μοναδική ικανότητα πέψης της ελαστίνης. Μετά το κολλαγόνο, η ελαστίνη είναι το πιο άφθονο συστατικό του συνδετικού ιστού στο χόριο437. Η αποικοδόμηση των ινών ελαστίνης έχει ως αποτέλεσμα την απώλεια της ελαστικότητας του δέρματος και, κατά συνέπεια, τη χαλάρωση και τη γήρανση.οφέλη από το cistancheΤο MMP-12 είναι το πιο αποτελεσματικό MMP κατά της ελαστίνης και παράγεται από μακροφάγους και ινοβλάστες ως απόκριση στην υπεριώδη ακτινοβολία"5. Αρκετές πρόσφατες αναφορές ασχολήθηκαν με την ικανότητα των φυσικών ενώσεων που προέρχονται από κυανοβακτήρια και μικροφύκη να υπερνικούν την ελαστάση έναντι της -δραστηριότητα (Εικόνα 1, Πίνακας 1) Πρόσφατα βρέθηκε ότι τα κυκλικά δεψιπεπτίδια tutuilamides AC, που απομονώθηκαν από τα κυανοβακτήρια Schizothrix sp. και Coleofasciculus sp, δρουν ως ισχυροί αναστολείς της ελαστάσης του παγκρέατος χοίρου (PPE), μέσω ενός παρόμοιου τρόπου δέσμευσης σε εκείνα της φυσικής ένωσης κυανοβακτηρίων λυγκβυαστατίνη». Ακολουθώντας τις παραμέτρους του Εθνικού Ινστιτούτου Καρκίνου, μπορούμε να θεωρήσουμε ότι τα tutuilamides AC παρουσίασαν απίστευτες χαμηλές τιμές ICso (1,18 nM, 2,05 nM και 4,93 nM), όντας το tutuilamide A (Εικόνα 2) η πιο αποτελεσματική ένωση που προέρχεται από κυανοβακτήρια όσον αφορά την αναστολή της ελαστάσης. Η δομική ανάλυση του συμπλεγμένου τουτουϊλαμιδίου Α με PPE επιβεβαίωσε έναν πρόσθετο δεσμό υδρογόνου μεταξύ του υπολείμματος 4-χλωρο-3-μεθυλ αλλά-3-ενικού οξέος και της ομάδας αμιδίου κορμού του υπολείμματος ελαστάσης R226, που φαίνεται να σταθεροποιείται ο συνδέτης και μπορεί να εξηγήσει την αυξημένη ανασταλτική ισχύ της ένωσης. Στην πραγματικότητα, η τουτουϊλαμίδη Α έδειξε υψηλότερο δυναμικό αναστολής ελαστάσης σε σύγκριση με άλλες ενώσεις όπως η λυγκβυαστατίνη 7, όπου αυτή η πρόσθετη αλληλεπίδραση δεν εμφανίζεται *.

Other compounds such as the cyclic depsipeptides lyngbyasta-tin-4,-5,-6, and -7,somamide B, tiglicamides A-C, and largamides A-C, produced by Lyngbya spp,were shown to selectively inhibit PPE in vitro47-49. Lyngbyastatin -5, -6, -7, and somamide B inhib-ited elastase in a competitive way, following the Michaelis-Menten kinetics. The 2-amino-2-butenoic acid (Abu) moiety of the hexa-depsipeptide core appears to be the main contributor to the selectivity for elastase3. The activity of largamides A-C and tiglica-mides A-C in elastase inhibition was inferior to lyngbyastatin 4-74950. Later, three new members of lyngbyastatins, namely lyng-byastatins 8, 9 and 10 isolated from the marine cyanobacteria Lyngbia semiplena, were also found to inhibited PE, with ICso val-ues ranging from 120 to 210 nM>'. Παρόλο που πρόκειται για υψηλές τιμές ICso, υποδηλώνουν τη δυνατότητα των λυγκβυαστατινών για αναστολή της ελαστάσης και ανοίγουν τις πόρτες για περαιτέρω μελέτες όπου χημικές τροποποιήσεις μπορεί να θεωρηθεί ότι αυξάνουν τη δραστηριότητα και την ειδικότητα των ενώσεων. Από τις λυγγβυαστατίνες που αξιολογήθηκαν μέχρι στιγμής, η λιγγβυαστατίνη 5 (Εικόνα 2) και η λυγγβυαστατίνη 6 ήταν οι πιο αποτελεσματικές έναντι της ελαστάσης, με τιμές ICso 3,2 και 3,3 nM, αντίστοιχα. Στο ίδιο γένος, ο Rubio και η ομάδα του52 απομόνωσαν δύο κυκλικά δεψιπεπτίδια ανάλογα της δολαστατίνης 13, βουιλλομίδια Α και Β, από τα κυανοβακτήρια Lyngbya bouillonii, και βρήκαν την ικανότητά τους να αναστέλλουν επιλεκτικά αυτές τις πρωτεάσες σερίνης, αν και με υψηλότερο IC 1,9μM）. Το τμήμα Abu υπάρχει επίσης σε αυτές τις δύο ενώσεις, γεγονός που ενισχύει τον ρόλο του στην εκλεκτικότητα για την ελαστάση. Ένα άλλο κυκλικό δεπ-σιπεπτίδιο που περιέχει το τμήμα Abu, η στιγονεμαπεπτίνη, που απομονώθηκε από το Stigonema sp, έδειξε επίσης εκλεκτική ανασταλτική δράση ελαστάσης, με ICso 0.26μM53.

Ο Salvador και οι συνεργάτες του;4 απέδειξαν ότι η συμλοστατίνη 5-10 (κυκλικά δεψιπεπτίδια που περιέχει Abu) (Εικόνα 2), που απομονώθηκε από τα κυανοβακτήρια Symploca sp., ανέστειλε ισχυρά την προτεολυτική δράση της ελαστάσης (ICso από 37 έως 89 nM) , η οποία ήταν συγκρίσιμη με τη δραστικότητα των σχετικών ενώσεων lyngbyastatin 4 και 7. Αποδείχθηκε επίσης ότι οι ενώσεις που περιέχουν N-Me-Tyr (συμπλοστατίνη 8-10) ήταν ελαφρώς πιο ισχυρές από το N-Me-Phe τους ( συμπλοστατίνη 5-7) συγγενείς στην αναστολή της PPE ελαστάσης και της ανθρώπινης ελαστάσης ουδετερόφιλων. Αυτές οι ενώσεις, με υψηλή εξειδίκευση για την ελαστάση, εξασθένησαν τα αποτελέσματα της ελαστάσης στην ενεργοποίηση υποδοχέα και εμφάνισαν ανώτερη δραστικότητα από τον κλινικά εγκεκριμένο αναστολέα ελαστάσης sivelestat, σε βραχυπρόθεσμους προσδιορισμούς, και επίσης επέδειξαν ανώτερη παρατεταμένη δραστικότητα σε μακροπρόθεσμους προσδιορισμούς54.

The cyclic depsipeptides oscillapeptins A, B, D, and E, isolated from Oscillatoria agardhil, inhibited elastase with ICso values of 0.3, 0.05,30, and 3.0ug/mL, respectively. The structure/activity analysis of these compounds suggested that the presence of an amino acid residue between Thr and the 3-amino-6-hydroxy-2-piperidone (Ahp) unit is essential in the selectivity>Το τρικυκλικό πεπτίδιο microviri-din I έδειξε ανασταλτική δράση στην ελαστάση με ICso 0,34 μg/mL. Τα κυκλικά δεψιπετίδια που περιέχουν το τμήμα Ahp όπως ο παλμολαπεπτίνη G και τα παλμοπεπτίδια 97-Α, -Β, αναγνωρίστηκαν επίσης ως αναστολείς ελαστάσης (ICso =0.73, 0.42 και 1.12 ug/mL) βαθμός. Άλλα πεπτίδια τύπου μικροβιριδίνης (G και H) και νοστοπεπτίνες (Α και Β), που παράγονται από το Nostoc minutum, έχουν επίσης αποδείξει την ικανότητα να αποτρέπουν την αποικοδόμηση της ελαστίνης μέσω της αναστολής της ελαστάσης5758. Το κυανοβακτήριο Microcystis aeruginosa αποδείχθηκε επίσης ότι παράγει μικροβιριδίνες, συγκεκριμένα μικροβιριδίνες Β και C, οι οποίες ανέστειλαν την ελαστάση με ICso=0.044 και 0.084 ug/mL και μικροπεπτίνες HH978, HH960, HH992 και DR1006, με ICso =17.6,55.5,16.9 και 13.0μM, αντίστοιχα. Οι μικροβιριδίνες Β και C είχαν παρόμοια ICso έναντι της ελαστάσης με τα G και H, και αυτή η παρατήρηση μπορεί να εξηγηθεί, τουλάχιστον εν μέρει, από τη μοριακή δομή: αναφέρθηκε ότι η αλληλουχία αμινοξέων του X-Thr-Y επηρεάζει την ανασταλτική δραστηριότητα της ελαστάσης. και οι δύο μικροβιριδίνες Β, C, G και Η παρουσίασαν ένα υδρόφιλο υπόλειμμα αμινοξέος στη θέση του Χ και ένα Leu στη θέση του Υ59-61

Ένα νέο πεπτίδιο, η μολασαμίδη, από το Dichothrix utahensis, βρέθηκε ότι έχει ανασταλτική δράση πρωτεάσης σερίνης έναντι ελαστάσης με ICso=0.032μM και παρόμοιο προφίλ επιλεκτικότητας με αυτά που περιγράφηκαν προηγουμένως για τη λυγκβυαστατίνη 4-7, ίσως λόγω της δομικής τους ομοιότητας

2. Δύο άλλα κυκλικά δεψιπεπτίδια με δραστικότητα

έναντι ελαστάσης απομονώθηκαν από Scytonema Hofmann και ορίστηκαν συστολικά Α και Β*3. Μια συσχέτιση μεταξύ της μοριακής δομής και της βιοδραστικότητας μπορεί επίσης να προβλεφθεί, όταν παρατηρήθηκαν δύο διακριτικά χαρακτηριστικά: η πέμπτη θέση αντικαταστάθηκε από Leu, όπως αναφέρθηκε προηγουμένως στις μικροβιριδίνες, και ένα 3-χλωριωμένο υπόλειμμα N-methyl-Tyr στην όγδοη θέση. Όπως και στις προηγούμενες μελέτες, το PPE χρησιμοποιήθηκε ως μοντέλο και η σκυπτολίνη Α και Β αναφέρθηκε ότι μπλοκάρουν τη δραστηριότητα ελαστάσης σε χαμηλές συγκεντρώσεις. Έχει αποδειχθεί ότι οι σκυπτολίνες συνδέονται απευθείας στο ενεργό κέντρο της πεπτιδάσης στόχου, με τρόπο που μοιάζει με υπόστρωμα, ωστόσο, η μοριακή βάση αυτής της εκλεκτικότητας είναι ακόμα ασαφής

Το Planktothrix rubescens είναι ένα άλλο κυανοβακτήριο που παράγει αναστολείς ελαστάσης (πλαγκτοπεπτίνη BL1125, BL843 και BL106) με τιμές ICso 96 nM, 1,7 μM και 40 nM, αντίστοιχα. Μετά την εξέταση της μοριακής δομής αυτών των ενώσεων, ήταν δυνατό να προβλεφθεί μια σχέση δομής-δραστικότητας, αποκαλύφθηκε ότι η εύκαμπτη πλευρική αλυσίδα των μορίων έδειξε οριακή εκλεκτικότητα για την ελαστάση. Το BL1125 είναι ένας ανταγωνιστικός αναστολέας της επένδυσης στενής δέσμευσης των ανθρώπινων λευκοκυττάρων (HLE) (K; =2.9nM) και της παγκρεατικής (K =7.2nM) ελαστάσης και είναι αποτελεσματικός στην αναστολή της διάσπασης, όχι μόνο του συνθετικού υποστρώματος, αλλά και της ελαστίνης φυσικής προέλευσης. Το HLE έχει γίνει πιο σχετικό λόγω της εμπλοκής του σε διάφορες παθολογικές διεργασίες, επομένως, η εύρεση αναστολέων για αυτό το ένζυμο έχει στρατηγικό θεραπευτικό ενδιαφέρον;4. Χρόνια αργότερα, ο Bubik και οι συνεργάτες του*5 ανακάλυψαν τα πεπτίδια αναβαενο-πεπτίνες Β και F από το ίδιο στέλεχος κυανοβακτηρίων, με επίσης την ικανότητα να αναστέλλουν το HLE και το PPE, αν και σε μικρότερο βαθμό από το PPBL1125. Τα προφίλ αναστολής του HLE έδειξαν ανταγωνιστική αναστολή, με το Κ; τιμές μεταξύ 0.1-1 μΜ. Όσον αφορά τα ΜΑΠ, τα προφίλ αποκάλυψαν ένα σιγμοειδές σχήμα, το οποίο περιγράφει τη σύνδεση δύο μορίων αναστολέα στο ένζυμο. Το πρώτο μόριο αναστολέα είχε ένα Κ. που κυμαίνονται από 1-2 uM και, το δεύτερο, προσταλμένο K; τιμές περίπου 50-πλάσιες υψηλότερες 5.

Η αναστολή του HLE επιτεύχθηκε επίσης με brunsvicamides AC που παράγονται από το Tychonema sp. Αυτές οι ενώσεις ήταν ιδιαίτερα εκλεκτικές για HLE με Κ. Οι τιμές των 1,1, 0,70 και 1,6 uM, αντίστοιχα, υπολογίζονται υποθέτοντας ανταγωνιστική αναστολή. Αναφέρθηκε επίσης ότι τα brunsvicamides μπορεί να δρουν ως εναλλακτικά υποστρώματα HLE με έντονα επιβραδυνόμενη διακυλίωση 0. Μια άλλη αναστολή HLE βρέθηκε με τις Nostoc insulare κυανοπεπτολίνες, insulapeptolides AH. Τα Insulapeptolides AD είχαν τιμές ICso μεταξύ 85 (Κ, τιμή 36nM) και 140 nM, επομένως είναι πολύ ισχυροί αναστολείς, ενώ τα insulapeptolides EH ήταν λιγότερο ενεργά, με τιμές ICso να κυμαίνονται μεταξύ 1,6 και 3,5 uM. Ως εκ τούτου, μπορεί να συναχθεί το συμπέρασμα ότι αυτές οι ενώσεις καταλαμβάνουν τη θέση δέσμευσης του υποστρώματος του HLE, υποδηλώνοντας ότι οι ινσουλαπεπτολίδες δρουν ως ανταγωνιστικοί αναστολείς διαβροχοποιώντας τα μη ομοιοπολικά σύμπλοκα ενζύμου-αναστολέα με HLE6' (Πίνακας 1).

Τα κυκλικά δεψιπεπτίδια που απομονώθηκαν από κυανοβακτήρια έχουν αποκαλύψει μια τεράστια δυνατότητα αποφυγής και επιβράδυνσης της αποικοδόμησης ελαστίνης τόσο μέσω της άμεσης αναστολής της ελαστάσης όσο και μέσω της παρεμβολής στο επίπεδο της έκφρασης του ενζύμου. Σε ορισμένες περιπτώσεις, η υψηλή ειδικότητα για το ένζυμο θέτει αυτές τις ενώσεις στην πρώτη γραμμή για την ανάπτυξη αποτελεσματικών και καινοτόμων αντιγηραντικών σκευασμάτων, με δυνατότητα διατήρησης και βελτίωσης της δερματικής πλήρωσης και καθυστέρησης της δημιουργίας ρυτίδων. Από τα μόρια που παρουσιάστηκαν προηγουμένως, οι τουτουϊλαμίδες και οι λυγκβυαστατίνες φαίνονται άξιες περαιτέρω μελετών από τις βιομηχανίες φαρμακευτικών και καλλυντικών, εν όψει της αποδεδειγμένης ισχύος τους έναντι αυτού του ενζύμου.

3.1.1.4.Υαλουρονιδάσες

Το υπερβολικό επιφανειακό νερό που χάνεται από την εξάτμιση συμβάλλει σημαντικά στη γήρανση του δέρματος. Το εξατμισμένο νερό αντικαθίσταται με νερό από τα εσωτερικά επιδερμικά στρώματα και το χόριο, οδηγώντας σε συρρίκνωση των κυττάρων και στη χειρότερη περίπτωση κυτταρικό θάνατο *863. Η σχέση μεταξύ της ενυδάτωσης του δέρματος και της εμφάνισης ρυτίδων έδειξε ότι η ενυδάτωση του δέρματος μειώνει σημαντικά το βάθος των ρυτίδων και των αυλακιών. Οι υαλουρονιδάσες (HASE) είναι ένζυμα που διασπούν τα πολυμερή διασπώντας το υψηλού μοριακού βάρους ΗΑ σε μικρότερα θραύσματα4. Το ΗΑ είναι το βασικό μόριο που εμπλέκεται στην υγρασία του δέρματος. Η λειτουργία του είναι, μεταξύ άλλων, να δεσμεύει νερό και να λιπαίνει κινητά μέρη του σώματος»2. Όπως αναφέρθηκε ήδη, το ΗΑ αποικοδομείται σε θραύσματα ποικίλων μεγεθών από HASEs^β. Το ΗΑ βρίσκεται στο νεανικό δέρμα στην περιφέρεια των ινών κολλαγόνου και ελαστίνης. Το γερασμένο δέρμα, το οποίο είναι λιγότερο παχύ από το νεανικό δέρμα, χαρακτηρίζεται από μειωμένα επίπεδα ΗΑ. Η μείωση των επιπέδων HA μπορεί να εμπλέκεται στις αλλαγές που σημειώνονται στο γηρασμένο δέρμα, συμπεριλαμβανομένων των ρυτίδων, της αλλοιωμένης ελαστικότητας και της μειωμένης σφριγηλότητας74. Η καταπολέμηση των ενζύμων που ευθύνονται για την αποδόμηση του ΗΑ φαίνεται τότε μια αποτελεσματική στρατηγική για την καθυστέρηση της γήρανσης του δέρματος και τη βελτίωση της εμφάνισης του δέρματος σε όλες τις ηλικίες.

Όσον αφορά την ανασταλτική δραστηριότητα HASE, οι Yamaguchi και Koketsu75 βρήκαν ότι τα κυανοβακτήρια Nostochopsis lobatus MAC08{{1{0}}4NAN παράγουν μεγάλη ποσότητα πολυσακχαρίτη με υψηλή ανασταλτική δράση (ICso{{2} }.18 μg/mL) στο HASE, είναι περίπου 14,5 φορές ισχυρότερο από τον φυσικό αναστολέα χρωμογλυκικό δινάτριο. Το ότι είναι εδώδιμο είδος υποστηρίζει τη χρήση του για καλλυντικούς σκοπούς, καθώς και την αποδοχή του από τους καταναλωτές, καθώς έχει ήδη ένα γνωστό προφίλ ασφάλειας. Εκτός από τις καθαρές ενώσεις, παρατηρήθηκε επίσης ότι εκχυλίσματα, συγκεκριμένα κλάσματα αδιάλυτα στην αιθανόλη, θα μπορούσαν να αναστείλουν τη δράση του HASE, όπως φαίνεται από τους Fujitani et al. σε μια μελέτη που διεξήχθη με επτά διαφορετικά γένη μικροφυκών (Πίνακας 1). Η επίσης των Spirulina platensis, Porphyridium purpureum, Rhodosorus Marinus, Chlorella pyrenoidosa, Dunaliella salina και Pleurochrysis carterae ήταν 0.15, 0.18,0.26,0.94,0. 0,41 mg/mL, αντίστοιχα, με τα S.platensis και D. salina να παρουσιάζουν παρόμοιες τιμές με αυτές του φυσικού αναστολέα HASE. Αναφέρθηκε ότι το αδιάλυτο στην αιθανόλη κλάσμα περιελάμβανε μακρομόρια όπως πολυσακχαρίτες, που μπορεί να εμπλέκονται στην αναστολή της υαλουρονιδάσης.

Η χρήση αποτελεσματικών εκχυλισμάτων ως ενεργών συστατικών για την παραγωγή καλλυντικών μπορεί να αποτελέσει πλεονέκτημα για μεμονωμένες ενώσεις, λόγω της υψηλότερης απόδοσης εκχύλισης και του χαμηλότερου κόστους επεξεργασίας.

3.2.Υπερμελάγχρωση

Η λεύκανση του δέρματος, καθώς και η αισθητικά ευχάριστη και ομοιόμορφη μελάγχρωση του δέρματος, αποτελούν πρωταρχικό στόχο πολλών βιομηχανιών καλλυντικών. Το δέρμα συχνά σκουραίνει ακανόνιστα λόγω της υπεριώδους ακτινοβολίας, της γήρανσης και της εγκυμοσύνης. Αν και η υπερμελάγχρωση δεν είναι επιβλαβής με κανέναν τρόπο, μερικές φορές μπορεί να προκαλέσει σοβαρά προβλήματα, όπως το μελάνωμα. Ως αποτέλεσμα, διερευνώνται διάφορες μέθοδοι θεραπείας για την αποτελεσματικότητά τους στη θεραπεία διαταραχών μελάγχρωσης του δέρματος. Η μελανογένεση εμφανίζεται σε μελανοκύτταρα, που βρίσκονται στη βάση της επιδερμίδας, σε μια διαδικασία που περιλαμβάνει πολλές χημικές και ενζυμικές αντιδράσεις για την παραγωγή μελανίνης, ενός κύριου συστατικού του δέρματος χρώμα Η υπερμελάγχρωση μπορεί να συμβεί μέσω αύξησης του αριθμού των μελανοκυττάρων ή μέσω της υπερδραστηριότητας των μελανογόνων ενζύμων -Tyrosinase780 (Εικόνα 1). Η συσσώρευση της μη φυσιολογικής ποσότητας μελανίνης προκαλείται κυρίως από την έκθεση στην υπεριώδη ακτινοβολία, η οποία αυξάνει τον βαθμό παραγωγής αντιδραστικών ειδών οξυγόνου (ROS). Τα ROS παράγονται στην επιδερμίδα του δέρματος και διεγείρουν τα μελανοκύτταρα να μετατρέψουν την τυροσίνη σε μελανίνη μέσω οξείδωσης, μέσω της δράσης της τυροσινάσης. Η τυροσινάση είναι ένα κρίσιμο ένζυμο που καταλύει τη σύνθεση μελανίνης στα μελανοκύτταρα. Επομένως, η μελάγχρωση του δέρματος μπορεί να αποφευχθεί με αναστολείς τυροσινάσης1081. Μερικοί από τους γνωστούς αναστολείς τυροσινάσης είναι η υδροκινόνη (HQ), το κοζικό οξύ και η αρβουτίνη. Αν και είναι αποτελεσματικές ως αποχρωματιστικοί παράγοντες, αυτές οι ενώσεις δεν στερούνται επιβλαβών επιδράσεων. Έχει ήδη αποδειχθεί ότι το HQ έχει μεταλλαξιογόνες επιδράσεις και κυτταροτοξικότητα έναντι των κυττάρων V79 θηλαστικών82, προκαλεί βλάβη στο DNA88 και έχει κάποιες ενδείξεις καρκινογόνου δράσης84. Όσον αφορά το kojic acid, ο ερεθισμός του δέρματος και η αλλεργική δερματίτιδα αναπτύχθηκαν μετά τη χρήση προϊόντων περιποίησης που το περιείχαν85. Σε σχέση με την αρμπουτίνη, η εφαρμογή υψηλότερων συγκεντρώσεων προκάλεσε ερεθισμό του δέρματος και υπερμελάγχρωση 3. Επιπλέον, έχουν υψηλή τοξικότητα, χαμηλή σταθερότητα, κακή διείσδυση στο δέρμα και ανεπαρκή δραστηριότητα87. Αντιμέτωποι με τους εκτεθειμένους, είναι εξαιρετικά σημαντικό να βρούμε εναλλακτικές λύσεις για να ξεπεράσουμε την υπερμελάγχρωση ή να βρούμε νέους αναστολείς τυροσινάσης με αποτελεσματικότητα και λιγότερο επιβλαβείς παρενέργειες. Η έρευνα για την αναστολή της τυροσινάσης από κυανοβακτήρια και ενώσεις που προέρχονται από μικροάλγη ήταν πολύ περιορισμένη μέχρι σήμερα και η πλειονότητα των διαθέσιμων μελετών διερευνά την τυροσινάση μανιταριού ως ενζυματικό μοντέλο, καθιστώντας δύσκολη τη μετάφραση των αποτελεσμάτων στο ανθρώπινο περιβάλλον. Ωστόσο, μερικές πολλά υποσχόμενες ενώσεις και βιοενεργά εκχυλίσματα από κυανοβακτήρια και μικροφύκια έχουν εμφανιστεί τα τελευταία χρόνια (Πίνακας 2).

Παραδείγματα της δυνατότητας των κυανοβακτηρίων στην υπερμελάγχρωση περιλαμβάνουν ακατέργαστα εκχυλίσματα Arthrospira platensis. Ο Sahin8', διαπίστωσε ότι τα εκχυλίσματα αιθανόλης και νερού του A. platensis παρουσίασαν τιμές ICso σε συγκρίσιμη κλίμακα με εκείνες του κοχικού οξέος. Διαπιστώθηκε ότι ορισμένες φαινολικές ενώσεις που παράγονται από αυτό το είδος, π.χ. καφεϊκό και φερουλικό οξύ, και υπάρχουν στα εκχυλίσματα, θεωρούνται ως οι πιο αποτελεσματικοί αναστολείς του ενζύμου τυροσινάση, με τιμές ICso σημαντικά χαμηλότερες από αυτές των φαρμάκων kojic acid και αρμπουτίνη. Αν και οι συγγραφείς έχουν αναλάβει τη μελέτη σε ένα μοντέλο μη ανθρώπινου ενζύμου, η σύγκριση των αποτελεσμάτων τους με αυτά των αναστολέων ανθρώπινης τυροσινάσης υποδεικνύει εκχυλίσματα A. platensis ως εναλλακτικούς πρόδρομους για τη λήψη τόσο αποτελεσματικών όσο και ασφαλέστερων αναστολέων για τη δράση της τυροσινάσης87.

Το 1996, μια μελέτη που διεξήχθη με το Oscillatoria agardhii έδειξε ότι η οσκιλαπεπτίνη G εμφάνισε αναστολή της τυροσινάσης στο 55 τοις εκατό στο πρόσωπο του ελέγχου χωρίς θεραπεία, αλλά δεν διερευνήθηκαν μηχανιστικά ή φάρμακα αναφοράς88. Πιο πολύπλοκη έρευνα σε αυτό το θέμα έχει αναληφθεί από τον Wu και τους συνεργάτες του, οι οποίοι διερεύνησαν την αντιμελανογόνο δράση του C-PC από την Spirulina sp., χρησιμοποιώντας κύτταρα μελανώματος ποντικού B16F10. Οι συγγραφείς διαπίστωσαν ότι το C-PC αναστέλλει τη βιοσύνθεση μελανίνης με έναν διπλό μηχανισμό, ο ένας προάγει την αποδόμηση της πρωτεΐνης MITF, του μεταγραφικού παράγοντα της τυροσινάσης, μέσω της προς τα πάνω ρύθμισης της οδού σηματοδότησης MAPK/ERK και ο άλλος καταστέλλοντας την ενεργοποίηση του CREB. , ο παράγοντας μεταγραφής του MITF, μέσω της προς τα κάτω ρύθμισης της οδού p38 MAPK 89. Ω και συνάδελφοι; διερεύνησε ένα νέο πεπτίδιο που απομονώθηκε από την Pavlova lutherie στη δημιουργία ROS και έκφραση ειδικών μελανογόνων πρωτεϊνών. Οι συγγραφείς διαπίστωσαν ότι το πεπτίδιο επέδειξε ανασταλτικές ιδιότητες έναντι της μελανογένεσης που προκαλείται από c-Melanocyte Stimulating Hormone μέσω της περιεκτικότητας σε μελανίνη, της αναστολής της τυροσινάσης σε κύτταρα μελανώματος B16F10 και επίσης μείωσε τις πρωτεΐνες που σχετίζονται με τη μελανογένεση. Ως εκ τούτου, αυτή η πρωτεΐνη έχει πιθανές λευκαντικές επιδράσεις και εξέχουσες προστατευτικές επιδράσεις στην κυτταρική βλάβη που προκαλείται από το οξειδωτικό στρες, η οποία μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως αποτελεσματική φυσική πηγή σε καλλυντικά και φαρμακευτικά προϊόντα.

Παρά τις σπάνιες in vitro δοκιμές στο θέμα της υπερμελάγχρωσης με χρήση κυανοβακτηρίων και ενώσεων που προέρχονται από μικροφύκια, η εταιρεία CODIF Research & Nature έκανε ένα βήμα μπροστά με μια δοκιμή στην οποία συμμετείχαν εθελοντές. Αυτή η βιοτεχνολογική εταιρεία, η οποία διερευνά θαλάσσιους πόρους για την παραγωγή καλλυντικών, ανέπτυξε ένα βιοτεχνολογικό εκχύλισμα, το PHORMISKIN Bioprotech G@, από το κυανοβακτήριο Phormidium persicinum, ικανό να μειώσει τη σύνθεση μελανίνης. Σε μια μελέτη, 15 εθελοντές ηλικίας μεταξύ 25 και 46 ετών εφάρμοσαν το εκχύλισμα, σε συγκέντρωση 2 τοις εκατό, για 28 συνεχόμενες ημέρες. Μετά την πειραματική περίοδο, ο τόνος του δέρματος έγινε πιο ομοιόμορφος και το δέρμα πιο φωτεινό. Το εκχύλισμα διεγείρει επίσης τη σύνθεση της πρωτεΐνης θειορεδοξίνης, η οποία είναι γνωστή για τις αντιοξειδωτικές και αποτοξινωτικές της ιδιότητες».

Υπάρχουν επίσης κάποιες μελέτες με βιοενεργά εκχυλίσματα και ενώσεις που απομονώθηκαν από μικροφύκη. Ένα από αυτά χρησιμοποιεί ασταξανθίνη από τον Haematococcus Pluvialis και δείχνει τη δράση πολλαπλών στόχων αυτής της ξανθοφύλλης, συγκεκριμένα στην αναστολή της συσσώρευσης ROS και στη μείωση της ρύθμισης της τυροσινάσης. Σε αυτή τη μελέτη, οι διεστέρες ασταξανθίνης είχαν την υψηλότερη ανασταλτική δράση τυροσινάσης από τους μονοεστέρες, παρουσιάζοντας τιμές ICso 2,12 και 3,5 ug/mL, αντίστοιχα. Ως εκ τούτου, οι αναφερόμενες ιδιότητες μπορεί να εμποδίσουν τον ανεξέλεγκτο πολλαπλασιασμό και συσσώρευση μελανοκυττάρων και κατά συνέπεια μελανίνης. 2. Επίσης, μια άλλη έρευνα με ζεαξανθίνη από το Nannochloropsis oculata ανέφερε ανασταλτική δράση της τυροσινάσης με τρόπο εξαρτώμενο από τη δόση», υποθέτοντας τη δυνατότητα των ξανθοφύλλων ως λαμπρυντικών παραγόντων.

Μια άλλη προσέγγιση για την πρόληψη του σχηματισμού μελανοσωμάτων στο δέρμα είναι η χρήση βιταμινών C και E*4. Από αυτή την άποψη, μπορεί να υποτεθεί ότι η Spirulina sp.8995 και η Chlorella Vulgaris? 6 αποτελούν εξαιρετικούς υποψήφιους για καλλυντικούς σκοπούς, λόγω της σημαντικής περιεκτικότητάς τους σε αυτές τις βιταμίνες.

Σε μια προσπάθεια να επισημανθεί μια πιθανή σχέση δομής-δραστικότητας και λαμβάνοντας υπόψη τις τιμές ICso που βρέθηκαν για τα διαφορετικά κυανοβακτήρια και ενώσεις που προέρχονται από μικροφύκη, φαίνεται ότι τα φαινολικά οξέα όπως το καφεϊκό και το φερουλικό οξύ, που υπάρχουν σε βιοενεργά εκχυλίσματα και με μοριακή δομή που μοιάζει περισσότερο με το κοτζικό οξύ, είναι πιο αποτελεσματικά στην αναστολή της τυροσινάσης από τα πεπτίδια.

4. Μελλοντικές προοπτικές

Η ανησυχία για την καθυστέρηση των επιπτώσεων της γήρανσης ήταν το καύσιμο για την επένδυση στην αναζήτηση νέων, καινοτόμων, αποτελεσματικών και φιλικών προς το περιβάλλον ενώσεων, με στόχο την ανακάλυψη της τέλειας αντιγηραντικής σύνθεσης. Σε συνδυασμό με αυτό, η αυξανόμενη έρευνα σε φυσικές πηγές, πιο συγκεκριμένα από θαλάσσια προέλευση, έχει προσφέρει σε έναν αμέτρητο αριθμό νέων μορίων με πολλά υποσχόμενες βιοδραστηριότητες που αξίζει να αξιοποιηθούν περαιτέρω στον τομέα της γήρανσης του δέρματος. Εκτός από τα εγγενή πλεονεκτήματα της χρήσης κυανοβακτηρίων και μικροφυκών ως μεταβολικών παραγωγών, έχει αποδειχθεί εδώ η τεράστια δυνατότητα τους να στοχεύουν συγκεκριμένα ένζυμα που εμπλέκονται στη διαδικασία γήρανσης, τις περισσότερες φορές με δραστικότητα σημαντικά υψηλότερη από αυτή των φαρμάκων αναφοράς που χρησιμοποιούνται σήμερα. Από αυτή την άποψη, φαίνεται αναμφισβήτητο ότι περαιτέρω τοξικολογικές και βιοτεχνολογικές μελέτες θα είναι τα επόμενα βήματα για την αξιολόγηση της ασφάλειας και της αποτελεσματικότητας αυτών των μορίων σε σκευάσματα αντιγήρανσης και ότι πιθανότατα θα φέρουν επανάσταση στην αγορά καλλυντικών.

Ευχαριστίες

Αυτή η εργασία υποστηρίχθηκε από την ALGAVALOR-MicroALGAs: ολοκληρωμένη παραγωγή και αξιοποίηση της βιομάζας και των διαφόρων εφαρμογών της-SI I&DT αρ. 352234-που υποστηρίζεται από την ΠΟΡΤΟΓΑΛΙΑ 2020 μέσω του Ευρωπαϊκού Ταμείου Περιφερειακής Ανάπτυξης και από την BLUEHUMAN-BLUE biotechnology ως δρόμος για καινοτομία στην υγεία του ανθρώπου με στόχο την έξυπνη ανάπτυξη στην περιοχή του Ατλαντικού-EAPA_151/2016 του προγράμματος Interreg Atlantic Area που χρηματοδοτείται από το Ευρωπαϊκό Ταμείο Περιφερειακής Ανάπτυξης. Η ClIMAR αναγνωρίζει τη στρατηγική χρηματοδότηση UIDB/04423/2020 και UIDP/04423/2020.

Δήλωση αποκάλυψης

Οι συγγραφείς αναφέρουν ότι δεν υπάρχει σύγκρουση συμφερόντων. Οι χρηματοδότες δεν είχαν κανένα ρόλο στο σχεδιασμό της μελέτης, στη συλλογή, αναλύσεις ή ερμηνεία δεδομένων, στη συγγραφή του χειρογράφου ή στην απόφαση δημοσίευσης των αποτελεσμάτων.

Χρηματοδότηση

Αυτή η εργασία υποστηρίχθηκε από την ALGAVALOR-MicroALGAs: ολοκληρωμένη παραγωγή και αξιοποίηση της βιομάζας και των διαφόρων εφαρμογών της-SI I&DT αρ. 352234-που υποστηρίζεται από την ΠΟΡΤΟΓΑΛΙΑ 2020 μέσω του Ευρωπαϊκού Ταμείου Περιφερειακής Ανάπτυξης. Η CIMAR αναγνωρίζει τη στρατηγική χρηματοδότηση UIDB/04423/2020 και UIDP/04423/2020.

Αυτό το άρθρο προέρχεται από το JOURNAL OF ENZYME INHIBITION AND MEDICINAL CHEMISTRY 2021, ΤΟΜ. 36, ΑΡ. 1, 1829–1838 https://doi.org/10.1080/14756366.2021.1960830