Η Ishophloroglucin A που απομονώθηκε από το Ishige Okamurae καταστέλλει τη μελανογένεση που προκαλείται από -MSH: In vitro και in vivo Μέρος 1

Αφηρημένη:Η διφλορεθοϋδροξυκαρμαλόλη (DPHC) που απομονώθηκε από το Ishige Okamura (IO) έδειξε πιθανά λευκαντικά αποτελέσματα έναντι της ακτινοβολίας UV-B. Ωστόσο, τα συστατικά του IO και ο μοριακός τους μηχανισμός έναντι της ορμόνης διέγερσης των μελανοκυττάρων (-MSH) δεν έχουν ακόμη διερευνηθεί. Έτσι, αυτή η μελέτη στόχευε να διερευνήσει τις ανασταλτικές επιδράσεις της Ishophloroglucin A (IPA), μιας χλωροταννίνης που απομονώθηκε από καφέ φύκια IO, και του ακατέργαστου εκχυλίσματος της (IOE), στη μελανογένεση in vivo σε ένα επαγόμενο από -MSH μοντέλο zebrafish και σε κύτταρα μελανώματος B16F10 in vitro. Πραγματοποιήθηκαν μελέτες μοριακής σύνδεσης των φλωροταννινών για να προσδιοριστούν τα ανασταλτικά τους αποτελέσματα και να διευκρινιστεί ο τρόπος αλληλεπίδρασής τους με την τυροσινάση, μια γλυκοπρωτεΐνη που σχετίζεται με τη μελανογένεση. Επιπλέον, οι μορφολογικές αλλαγές και η περιεκτικότητα σε μελανίνη μειώθηκαν στο μοντέλο zebrafish που προκαλείται από -MSH μετά από θεραπεία με IPA και IOE. Επιπλέον, το στύπωμα Western αποκάλυψε ότι το IPA ρύθμισε προς τα πάνω την εξωκυτταρική έκφραση πρωτεΐνης σε κύτταρα B16F10 που διεγείρονται από -MSH. Ως εκ τούτου, αυτά τα αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι το IPA που απομονώθηκε από το IOE έχει τη δυνατότητα χρήσης στη φαρμακευτική και τη βιομηχανία καλλυντικών.

Σύμφωνα με σχετικές μελέτες,κιστανάκιείναι ένα κοινό βότανο γνωστό ως «το θαυματουργό βότανο που παρατείνει τη ζωή». Το κύριο συστατικό του είναισιστανοζίτη, που έχει διάφορα αποτελέσματα όπως π.χαντιοξειδωτικό, αντιφλεγμονώδη και προαγωγή της ανοσοποιητικής λειτουργίας. Ο μηχανισμός μεταξύ του cistanche και της λεύκανσης του δέρματος έγκειται στην αντιοξειδωτική δράση των γλυκοσιδών του cistanche.Μελανίνηστο ανθρώπινο δέρμα παράγεται από την οξείδωση της τυροσίνης που καταλύεται από την τυροσινάση. Η αντίδραση οξείδωσης απαιτεί τη συμμετοχή οξυγόνου, έτσι οι ελεύθερες ρίζες στο σώμα γίνονται ένας σημαντικός παράγοντας που επηρεάζει την παραγωγή μελανίνης. Το Cistanche περιέχει cistanoside, το οποίο είναι ένα αντιοξειδωτικό και μπορεί να μειώσει τη δημιουργία ελεύθερων ριζών στο σώμα.αναστέλλοντας την παραγωγή μελανίνης.

1. Εισαγωγή

Τα θαλάσσια φύκια έχουν κερδίσει τεράστια προσοχή από τις λειτουργικές βιομηχανίες τροφίμων, καλλυντικών και φαρμακευτικών ειδών καθώς χρησιμοποιούν βιοδραστικές ενώσεις όπως οι φλωροταννίνες, οι φουκοϊδάνες, οι πολυσακχαρίτες και οι πρωτεΐνες [1-7]. Σύμφωνα με μια προηγούμενη μελέτη, το Ishige Okamurae (IO) εξετάστηκε για τις ανασταλτικές του επιδράσεις στη δραστηριότητα της τυροσινάσης [8]. Αν και η φλωροταννίνη της, η διφθοροϋδροξυκαρμαλόλη (DPHC), αξιολογήθηκε για αντιμελανογένεση δράση που προκαλείται από ακτινοβολία UV-B σε ένα μοντέλο in vitro [8], δεν πραγματοποιήθηκαν περαιτέρω μελέτες για να εξηγηθεί η αλληλεπίδραση μεταξύ DPHC και πρωτεϊνών που σχετίζονται με τη μελανογένεση. Σε αυτή τη μελέτη, μια νέα ένωση πολυφαινόλης, η Ishophloroglucin A (IPA) [9], αξιολογήθηκε για την αλληλεπίδρασή της με την τυροσινάση σε μια μελέτη μοριακής σύνδεσης, σε σύγκριση με αυτή της DPHC.

Κάντε κλικ στο Organic Cistanche Tubulosa για λεύκανση

Ζήτα περισσότερα:

david.deng@wecistanche.com WhatApp:86 13632399501

Η μοριακή σύνδεση είναι μια αποτελεσματική υπολογιστική μέθοδος για την πρόβλεψη του πιθανού τρόπου δέσμευσης μικρών μορίων ή προσδεμάτων εντός της ενεργού θέσης μιας πρωτεΐνης ή υποδοχέα γνωστής τρισδιάστατης δομής για τη μελέτη των προτύπων αλληλεπίδρασής τους ή για το σχεδιασμό φαρμάκων [10-12]. Προηγούμενες μελέτες ανέφεραν τη θέση αλληλεπίδρασης του ενζύμου τυροσινάσης και την ενεργειακή αξία, όπως διερευνήθηκαν από μελέτες μοριακής σύνδεσης [13,14]. Λειτουργικά, η τυροσινάση είναι ένα ένζυμο περιορισμού του ρυθμού που καταλύει έναν σχετικά αργό ρυθμό αντίδρασης στο μονοπάτι σηματοδότησης και παίζει κεντρικό ρόλο στη βιοσύνθεση μελανίνης σε εξειδικευμένα οργανίδια που ονομάζονται μελανοσώματα, που συντίθενται ειδικά από μελανοκυτταρικά κύτταρα [15]. Έτσι, η ενζυματική δραστηριότητα της τυροσινάσης όπως διαμορφώθηκε σε προσομοιώσεις μοριακής σύνδεσης πυριτίου ήταν ο στόχος για τη διερεύνηση των αναστολέων για την πρόληψη δερματικών υπερμελάγχρωσης διαταραχών. Με βάση αυτό, σε πειραματικά και υπολογιστικά πεδία, πολλές φαινολικές ενώσεις ή αναστολείς που διαθέτουν ικανότητα χηλοποίησης μετάλλων έχουν μελετηθεί ευρέως ως αναστολείς τυροσινάσης [16].

Η μελανίνη ρυθμίζει κυρίως το χρώμα του δέρματος και δρα ως προστατευτική χρωστική ουσία όταν το δέρμα εκτίθεται στην υπεριώδη ακτινοβολία [17]. Η έκθεση στην υπεριώδη ακτινοβολία προκαλεί την απελευθέρωση της μελανοκυττάρων-διεγερτικής ορμόνης (-MSH) από τα δερματικά κερατινοκύτταρα και τα μελανοκύτταρα για να προκαλέσει τη σύνθεση μελανίνης και στη συνέχεια να προστατεύσει το δέρμα από τις βλαβερές συνέπειες της ηλιακής ακτινοβολίας [18]. Ωστόσο, η μακροχρόνια έκθεση στην υπεριώδη ακτινοβολία προκαλεί σημαντική σύνθεση μελανίνης από -MSH, με αποτέλεσμα δερματικές βλάβες όπως φακίδες, ηλιακές κηλίδες και μαύρες κηλίδες στην επιδερμίδα, οδηγώντας σε φωτοφθορές του DNA και καρκίνο του δέρματος [19]. Κατόπιν αυτού, η χορήγηση -MSH σε μελανοκύτταρα έχει μελετηθεί ευρέως για να προκαλέσει σημαντικές αλλαγές στη δραστηριότητα της τυροσινάσης για τη μελανογένεση στο μελάνωμα [20].

Τα ψάρια ζέβρα εμφανίζουν παραλλαγές στο χρώμα του δέρματος όπως οι άνθρωποι. Είναι ένα ζωικό μοντέλο που χρησιμοποιείται για την κατανόηση της γενετικής προέλευσης του χρώματος του ανθρώπινου δέρματος, συνδέοντας τη βασική βιολογία του οργανισμού με την ανθρώπινη γενετική [21]. Επιπλέον, οι χρωστικές στις κοιλιακές και πλευρικές περιοχές του zebrafish gastrula και η διαφάνειά τους κατά τα στάδια της προνύμφης επιτρέπουν την απλή παρατήρηση της διαδικασίας μελάγχρωσης, παρέχοντας την ευκαιρία να αναπτυχθούν βιώσιμα μοντέλα για την κατανόηση των διαταραχών των κυττάρων του δέρματος που προκύπτουν από ελαττώματα στην ανάπτυξη μελανοκυττάρων [22- 24].

Η σύνθεση μελανίνης λαμβάνει χώρα μέσω της δραστηριότητας πολλών πρωτεϊνών που σχετίζονται με τη μελανογένεση, όπως η τυροσινάση, ο παράγοντας μεταγραφής που σχετίζεται με τη μικροφθαλμία (MITF), η πρωτεΐνη που σχετίζεται με τυροσινάση-1 (Trp-2) και η πρωτεΐνη που σχετίζεται με την τυροσινάση {6}} (Trp-1) [15]. Σε αυτή τη μελέτη, στοχεύσαμε να διερευνήσουμε την ανασταλτική επίδραση του ακατέργαστου εκχυλίσματος IPA και IO στη δραστηριότητα της τυροσινάσης και τη μελανογένεση σε κύτταρα ζέβρα που προκαλούνται από -MSH in vivo και B16F10 in vitro για να αξιολογήσουμε τη πιθανή χρήση τους στη θεραπεία της μελάγχρωσης του δέρματος και του μελανώματος .

2. Αποτελέσματα

2.1. Μελέτη Molecular Docking

Πραγματοποιήθηκε μια μέθοδος σύνδεσης για την προσομοίωση της δέσμευσης του εμπορικού ενζύμου τυροσινάσης με IPA, DPHC και αρμπουτίνη [25]. Οι τρόποι δέσμευσης των IPA, DPHC ή αρμπουτίνης με τυροσινάση μανιταριού παρουσιάζονται στο Σχήμα 1A–C. Όπως φαίνεται στο τρισδιάστατο διάγραμμα του συμπλέγματος τυροσινάση-IPA (Εικόνα 1Α), τυροσινάση-DPHC (Εικόνα 1Β) και τυροσινάση-αρβουτίνη (Εικόνα 1C), παρόλο που το IPA, το DPHC και η αρμπουτίνη προσδέθηκαν στην ενεργό θέση, η τυροσινάση- Το σύμπλεγμα IPA έδειξε τη μεγαλύτερη επιφάνεια δέσμευσης. Επιπλέον, όπως φαίνεται σε ένα διάγραμμα 2D, το σύμπλεγμα τυροσινάσης-IPA έδειξε περισσότερες αλληλεπιδράσεις με τα διάφορα αμινοξέα της τυροσινάσης, σε σύγκριση είτε με τυροσινάση-DPHC είτε με τυροσινάση-αρμπουτίνη. Επτά δακτύλιοι βενζολίου (1ος, 2ος, 3ος, 8ος, 9ος, 12ος και 16ος) και τα άτομα οξυγόνου τους έχουν αλληλεπιδράσεις π–π με Ιστιδίνη60, Μεθειονίνη61, Λυσίνη157, Γλουταμική158, Προλίνη28, Προλίνη201,160, . Συγκεκριμένα, ο 16ος δακτύλιος βενζολίου συνδυάστηκε με Histidine60 και Histidine204, τα κύρια αμινοξέα της ενεργού θέσης. Επιπλέον, πολλά άτομα οξυγόνου στο IPA αλληλεπιδρούν μέσω δεσμών υδρογόνου με Glutamate158, Proline160, Aspartate167, Methionine184, Phenylalanine197, Asparagine199, Glutamine202, Asparagine205 και Arginine209. Επιπλέον, με βάση τα αποτελέσματα της ανάλυσης σύνδεσης, υπολογίστηκε ότι η συνολική ενέργεια δέσμευσης και η ενέργεια αλληλεπίδρασης CDOCKER χρησιμοποιώντας το πρόγραμμα ενέργειας αλληλεπίδρασης CDOCKER του DS 3.0 (Εικόνα 1D) ήταν ως εξής: ενέργεια αλληλεπίδρασης με τυροσινάση: Ισοχλωρογλυκίνη Α (IPA): − 152,154 kcal/mol, διφθοροϋδροξυκαρμαλόλη (DPHC): −65,5221 kcal/mol και αρβουτίνη: −33,6835 kcal/mol και η ενέργεια δέσμευσης με τυροσινάση: Ισοχλωρογλυκίνη A (IPA): −546,504 kcal/mol, 0,0mol, 0,0mol/mol/ /mol και αρβουτίνη: −79,0913 kcal/mol.

2.2. Επιδράσεις των μελανογόνων αναστολέων στη σύνθεση μελανίνης σε προνύμφες ψαριών Zebra

Ο σκοπός αυτής της μελέτης ήταν να προσδιοριστεί εάν το IPA και το IOE μπορούν να αναστείλουν τη μελανογένεση σε προνύμφες ψαριών zebra in vivo. Στην προηγούμενη μελέτη μας, το IPA και το IOE δεν έδειξαν τοξικότητα στις προνύμφες των ψαριών zebra [26]. Αντιμετωπίσαμε προνύμφες zebrafish με zebrafish (0.05, 0.15, and 0.5 nM) και IOE (3, 10 και 30 μg/mL ) για τον προσδιορισμό της περιεκτικότητάς τους σε μελανίνη. Για να εκτιμήσουμε τις ανασταλτικές δραστηριότητες, μετρήσαμε τη συνολική περιεκτικότητα σε μελανίνη των εκχυλισμάτων ζέβρα. Η φαινοτυπική επίδραση στη μελανίνη του ψαριού ζέβρα παρατηρήθηκε με ανάλυση της μελάγχρωσης του σώματός τους σε μικροσκόπιο σε θερμοκρασία δωματίου. Η επιφανειακή μελανίνη μειώθηκε σημαντικά από διάφορες συγκεντρώσεις των αναστολέων-στόχων (Εικόνα 2). Η θεραπεία με 3 nM -MSH αύξησε σημαντικά την περιεκτικότητα σε μελανίνη του zebrafish σε σύγκριση με την ομάδα που δεν έλαβε θεραπεία. Οι υψηλότερες συγκεντρώσεις IPA (0,5 nM) και IOE (30 μg/mL) μείωσαν τη συνολική περιεκτικότητα σε μελανίνη κατά σχεδόν 28,56 τοις εκατό και 30,36 τοις εκατό, αντίστοιχα, τα οποία παρουσίασαν παρόμοια αποτελέσματα με την ομάδα που έλαβε αρβουτίνη (200 μΜ) (Εικόνα 2Α, ΣΙ).

2.3. Επιδράσεις IPA και IOE στη σύνθεση μελανίνης σε κύτταρα B16F10

Οι κυτταροτοξικές επιδράσεις του IPA και του IOE στα κύτταρα B16F10 μετρήθηκαν μέσω του MTT (3-(4,5-dimethylthiazol-2-yl)-2,{{ δοκιμασία 7}}βρωμιούχου διφαινυλτετραζόλιου). Αρχικά εξετάσαμε τις κυτταροτοξικές επιδράσεις των IPA και IOE σε κύτταρα B16F10 που υποβλήθηκαν σε επεξεργασία με διαφορετικές συγκεντρώσεις χωρίς διέγερση -MSH. Το IPA (0,15, 0,5, 1,5 και 5 ηΜ) δεν αποκάλυψε καμία σημαντική κυτταροτοξικότητα στα κύτταρα B16F10, ενώ το IOE (1, 3, 10 και 30 μg/mL) δεν έδειξε κυτταροτοξικότητα (Εικόνα 3Α, Β). Οι συγκεντρώσεις IPA και IOE χωρίς τοξικότητα χρησιμοποιήθηκαν για περαιτέρω μελέτη.

Εξετάσαμε εάν η επίδραση της αναστολής της μελανίνης από θεραπεία με IPA ή IOE in vivo ήταν αναστρέψιμη χωρίς διέγερση -MSH σε κύτταρα B16F10. Η περιεκτικότητα σε μελανίνη μειώθηκε σημαντικά κατά τη θεραπεία με IPA (5 ηΜ) ή IOE (30 μg/mL) σε σύγκριση με την ομάδα ελέγχου (Εικόνα 3C, D). Αυτά τα αποτελέσματα υποδεικνύουν ότι το IPA και το IOE ανέστειλαν τη σύνθεση μελανίνης χωρίς διέγερση -MSH στα κύτταρα B16F10, συμβάλλοντας έτσι στην αντιμελανογένεση του.

2.4. Επιδράσεις του IPA και του IOE στη δραστηριότητα της τυροσινάσης και τη σύνθεση μελανίνης σε κύτταρα B16F10 που διεγείρονται με MSH

Ως εκ τούτου, δόσεις IPA (0.5, 1.5 και 5 nM) και IOE (3, 10 και 30 μg/mL) επωάστηκαν με κύτταρα μελανώματος B16F10 για να προσδιοριστεί η βιοδραστηριότητά τους στη δραστηριότητα της κυτταρικής τυροσινάσης και της -MSH -μεσολαβούμενη μελανογένεση.

Οι συγκεντρώσεις της -MSH και της αρβουτίνης προσδιορίστηκαν με βάση τα αποτελέσματα της κυτταροτοξικότητας και της παραγωγής μελανίνης τους σε κύτταρα B16F10 (Εικόνα S2A–D). Αναλύοντας τα δεδομένα σχετικά με το ποσοστό επιβίωσης, 1 nM -MSH και 100 μΜ αρβουτίνης χρησιμοποιήθηκαν για περαιτέρω πειράματα.

Όσον αφορά την κυτταρική δραστηριότητα τυροσινάσης, αν και τα ανασταλτικά αποτελέσματα 1,5 ηΜ ΙΡΑ ήταν σχετικά χαμηλότερα από αυτά που απεικονίζονται στον θετικό έλεγχο, η συγκέντρωση διέφερε σχεδόν 10 φορές, με την υψηλότερη συγκέντρωση αρμπουτίνης στα 100 μΜ (Εικόνα 4Α). Το IOE μείωσε τη δραστικότητα τυροσινάσης με μια ελαφρά διακύμανση μεταξύ των επιδράσεων διαφορετικών συγκεντρώσεων σε σύγκριση με την ομάδα που υποβλήθηκε σε αγωγή με -MSH (Εικόνα 4Β). Όσον αφορά τη μελανογένεση με τη μεσολάβηση -MSH, παρατηρήθηκαν σημαντικές μειώσεις στην περιεκτικότητα σε μελανίνη στις ομάδες που υποβλήθηκαν σε αγωγή με ΙΡΑ 1,5 και 5 ηΜ (Εικόνα 4C). Επιπλέον, 30 μg/mL IOE ανέστειλε τη μελάγχρωση σε σημείο που έμοιαζε με την τυφλή ομάδα (Εικόνα 4D). Αυτά τα αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι το IPA και το IOE μείωσαν τη δραστηριότητα της τυροσινάσης και ότι αυτή η ανασταλτική δράση μπορεί να οδηγήσει σε μειωμένη σύνθεση κυτταρικής μελανίνης στα κύτταρα B16F10.

2.5. Επιδράσεις του IPA και του IOE στον μοριακό μηχανισμό σε κύτταρα B16F10 που διεγείρονται με MSH

Για να αποσαφηνιστεί ο μηχανισμός που είναι υπεύθυνος για την ανασταλτική τους δράση στη μελανογένεση, προσδιορίσαμε την επίδραση των IPA και IOE στα επίπεδα έκφρασης των μορίων σηματοδότησης που εμπλέκονται στη σύνθεση μελανίνης (Εικόνα 5). Η ERK (εξωκυτταρική κινάση ρυθμιζόμενη από σήμα), η JNK (Jun N-τερματική κινάση) και η ρ38 ανήκουν στον καταρράκτη ενδοκυτταρικής μεταγωγής σήματος ενεργοποιημένης από μιτογόνο πρωτεϊνική κινάση (MAPK) [27,28]. Όπως παρουσιάζεται στο Σχήμα 5Α, Β, η φωσφορυλίωση ERK ενισχύθηκε με την επεξεργασία ΙΡΑ, ενώ η φωσφορυλίωση της JNK μειώθηκε ελαφρώς μετά από επεξεργασία με ΙΡΑ (1,5 και 5 ηΜ) ή IOE (30 μg/mL). Επιπλέον, όπως παρουσιάζεται στο Σχήμα 5Γ, τα επίπεδα p-p38 ήταν πολύ αυξημένα στις ομάδες που διεγείρονται από -MSH, σε περίπου 80 τοις εκατό σε σύγκριση με τον έλεγχο. Επιπλέον, μετά από θεραπεία με IPA, IOE ή αρβουτίνη, η φωσφορυλίωση της ρ38 κατεστάλη ελαφρά. Αυτά τα ευρήματα υποδηλώνουν ότι τα μελανογόνα ανασταλτικά αποτελέσματα των IPA και IOE μπορεί να σχετίζονται με τα μονοπάτια σηματοδότησης JNK και p38 MAPK.

Ζητήστε περισσότερα: david.deng@wecistanche.com WhatApp:86 13632399501