2.2. Καροτενοειδή

Τα καροτενοειδή είναι οι πιο κοινές φυσικές χρωστικές ουσίες. Είναι ευρέως γνωστά για την ισχυρή αντιοξειδωτική τους δράση, καθώς είναι πολύ αποτελεσματικοί φυσικοί αποσβεστήρες του απλού οξυγόνου και σαρωτές άλλων ROS. Τα καροτενοειδή είναι επίσης ευρέως γνωστά για την ικανότητά τους να δρουν ως κατασταλτικά των προϊόντων φωτοευαισθητοποίησης, δίνοντάς τους φωτοπροστατευτικές ιδιότητες [109].

Σύμφωνα με σχετικές μελέτες, το κιστάνσε είναι ένα κοινό βότανο που είναι γνωστό ως «το θαυματουργό βότανο που παρατείνει τη ζωή». Το κύριο συστατικό του είναισιστανοζίτη, που έχει διάφορα αποτελέσματα όπως π.χαντιοξειδωτικό, αντιφλεγμονώδη, καιπροαγωγή της ανοσοποιητικής λειτουργίας. Ο μηχανισμός μεταξύ cistanche καιδέρμαλεύκανσηέγκειται στην αντιοξειδωτική δράση του κιστάνιγλυκοσίδες. Η μελανίνη στο ανθρώπινο δέρμα παράγεται από την οξείδωση της τυροσίνης που καταλύεται απότυροσινάσηκαι η αντίδραση οξείδωσης απαιτεί τη συμμετοχή οξυγόνου, έτσι οι ελεύθερες ρίζες στο σώμα γίνονται ένας σημαντικός παράγονταςεπηρεάζουν 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.

Κάντε κλικ στο Cistanche Tubulosa για λεύκανση

Για περισσότερες πληροφορίες:

david.deng@wecistanche.com WhatApp:86 13632399501

Την τελευταία δεκαετία, το ενδιαφέρον για τη μικροβιακή ζύμωση για την παραγωγή φυσικών καροτενοειδών έχει αυξηθεί. Η παραγωγή καροτενοειδών από βακτήρια, σπορογόνους ζυμομύκητες, νηματοειδείς μύκητες [110] και μικροάλγη [111] έχει αναφερθεί εκτενώς, με τα κυανοβακτήρια να είναι η πιο σημαντική πηγή [112]. Συνεπώς, τα καροτενογόνα μικρόβια Xanthophyllomyces dendrorhous, Blakeslee transport και Haematococcus pluvialis έχουν χρησιμοποιηθεί ευρέως σε διεργασίες μεγάλης κλίμακας. Επιπλέον, ο μετασχηματισμός των μη καροτενογόνων μικροβίων E. coli, S. cerevisiae, Candida utilis και Zymomonas mobilis, με γονίδια καροτενοειδών από επιλεγμένα μικρόβια έχει εφαρμοστεί με επιτυχία για την παραγωγή καροτενοειδών [113]. Το E. coli σε ζύμωση τροφοδοτούμενης παρτίδας παρήγαγε 72,6 mg/g cdw (ξηρό βάρος κυττάρων) -καροτίνης [1] και 1,44 g/L λυκοπενίου [49], ενώ η παραγωγή ασταξανθίνης αυξήθηκε κατά 1.4- φορές σε σύγκριση. στο γονικό στέλεχος X. dendrorhous, φθάνοντας τα 1,25 mg/L (Πίνακας 1) [46]. Η ασταξανθίνη (5), το -καροτένιο (6) και η λουτεΐνη είναι τα καροτενοειδή με την υψηλότερη προστιθέμενη αξία (Εικόνα 2) [114]. Το οξυκαροτενοειδές λουτεΐνη παράγεται κυρίως από μικροφύκη του γένους Chlorella, Dunaliella και Haematococcus [114]. Η βαθιά του επίδραση στο αντιοξειδωτικό αμυντικό σύστημα αποδίδεται στη χημική του δομή. Σε συστήματα in vitro, καθάρισε σημαντικά το υπεροξείδιο (IC50: 21 μg/mL), το υδροξύλιο (IC50: 1,75 μg/mL), το μονοξείδιο του αζώτου (IC50: 3,8 μg/mL) και το DPPH (IC50: 35 μg /mL) ριζική και ανέστειλε την υπεροξείδωση των λιπιδίων (2,2 μg/mL). Σε συστήματα in vivo, έχει αποδειχθεί ότι είναι αποτελεσματικός καθαριστής ριζών υπεροξειδίου (IC50: 21 μg/mL) [51].

2.3. Εξωπολυσακχαρίτες (EPSs)

Τα EPS είναι πολυμερή υδατανθράκων υψηλού μοριακού βάρους που επιδεικνύουν ισχυρές δραστηριότητες σάρωσης, ικανότητα χηλοποίησης μετάλλων και αναστολή της υπεροξείδωσης των λιπιδίων. Αυτές οι ενώσεις είναι από τις πιο αξιοποιούμενες βιοδραστικές ουσίες για την αντιγηραντική τους ικανότητα [115].

Τα EPS βιοσυντίθενται κυρίως από βακτήρια και μύκητες. Η ικανότητα ενός μικροοργανισμού να παράγει αντιοξειδωτικά EPS εισήχθη για πρώτη φορά με τη μελέτη του Paenibacillus polymyxa. Αυτό το ενδοφυτικό βακτήριο, που απομονώθηκε από τη ρίζα του Stemona japonica, παράγει διαφορετικά EPSs με ισχυρή δράση καθαρισμού έναντι του υπεροξειδίου και της ρίζας υδροξυλίου [116,117] (Πίνακας 1). Όταν δοκιμάστηκε σε συγκέντρωση 1 mg/mL, το αποτέλεσμα σάρωσης του ακατέργαστου EPS έναντι της ρίζας υπεροξειδίου ήταν 74,38 τοις εκατό, ενώ η δραστηριότητα των καθαρισμένων EPS-1 και EPS-2 ήταν υψηλότερη από το ασκορβικό οξύ . Στην ίδια συγκέντρωση, τα EPS, EPS-1 και EPS-2 ήταν επίσης πολύ αποτελεσματικά έναντι της ρίζας υδροξυλίου [56]. Το EPS{11}} και το EPS-2 αποτελούνταν από μαννόζη, φρουκτόζη και γλυκόζη σε μοριακές αναλογίες 2,6:29,8:1 και 4,2:36,6:1, αντίστοιχα. Από αυτή την ανακάλυψη, πολλά ενδοφυτικά βρέθηκαν να παράγουν αντιοξειδωτικά EPS. Χαρακτηριστική περίπτωση είναι το καθαρισμένο κλάσμα ραμνόζης-γαλακτάνης Fusarium solani και Bacillus cereus που απομονώθηκαν από τα Alstonia scholaris και Artemisia annua L., αντίστοιχα. Αυτό το κλάσμα EPS έδειξε σημαντική δράση σάρωσης έναντι της DPPH, (IC50:0,6 mg/mL), του υπεροξειδίου (IC50: 2,6 mg/mL) και της ρίζας υδροξυλίου (IC50: 3,1 mg/mL) [ 54,55].

Η βελτιστοποίηση των παραμέτρων καλλιέργειας του P. polymyxa χρησιμοποιώντας σακχαρόζη, εκχύλισμα ζυμομύκητα και CaCl2 έδειξε απόδοση EPS 35,26 g/L (18,74 τοις εκατό ), που ήταν 1,55- φορές υψηλότερη σε σύγκριση με το αρχικό μέσο [57]. Οι δομές EPS έχουν μεγάλη ποικιλία. EPS που απομονώθηκαν από το μέσο καλλιέργειας του ενδοφυτικού μύκητα Aspergillus sp. αποτελούνταν κυρίως από μαννόζη και γαλακτόζη (89,4:10,6) [59], ενώ τα EPS που απομονώθηκαν από τα ενδοφυτικά βακτήρια Burkholderia tropica αποτελούνταν κυρίως από ραμνόζη, γλυκόζη και γλυκουρονικό οξύ (2:2:1) [60]. Τα αντιοξειδωτικά EPS έχουν επίσης απομονωθεί από τα χερσαία μικροφύκη Rhodella reticulata. Οι εξωκυτταρικοί πολυσακχαρίτες του έδειξαν ισχυρή αντιοξειδωτική δράση, σημαντικά υψηλότερη από την τοκοφερόλη. Η ικανότητα δέσμευσης ριζών έναντι της ρίζας υπεροξειδίου του αποπρωτεϊνοποιημένου εξωκυτταρικού πολυσακχαρίτη έφτασε τα 328,48 U/L, σε σύγκριση με 174,03 U/L -τοκοφερόλης [118].

2.4. Ένζυμα

Οι δισμουτάσες υπεροξειδίου (SOD) καταλύουν την εξουδετέρωση δύο ριζών υπεροξειδίου με την προσθήκη δύο ιόντων υδρογόνου για να σχηματίσουν υπεροξείδιο του υδρογόνου και οξυγόνο. Ανήκοντας στην οικογένεια των μεταλλοενζύμων, τα SOD διαφοροποιούνται στον μεταλλικό συμπαράγοντά τους: Ni-SOD, CuZn-SOD, Fe-SOD και Mn-SOD. τα τρία τελευταία βρίσκονται συνήθως στα μικροφύκη. Η βιοσύνθεση SOD συσχετίζεται άμεσα με το επίπεδο των κυτταρικών ROS. Μια μελέτη που πραγματοποιήθηκε σε μικροφύκια Scenedesmus vacuolations και Pinnularia viridis έδειξε ότι η συγκέντρωση και η δραστηριότητα SOD συσχετίζονται με το στρες που σχετίζεται με το ROS [119,120]. Ομοίως, η εξάλειψη των ROS στα περισσότερα βακτηρίδια Streptococcus και Lactococcus. συμμορφώνεται με αυτό το γενικό σύστημα αντιοξειδωτικής άμυνας αφού και τα δύο γένη εκφράζουν MnSOD. Ωστόσο, αυτά τα βακτήρια διαθέτουν μόνο έναν τύπο SOD, δηλαδή το ένζυμο που περιέχει Mn (MnSOD), καθιστώντας αυτό το ένζυμο βασικό μέρος του αντιοξειδωτικού κυτταρικού μηχανισμού [121].

Οι καταλάσες περιέχουν ενεργές θέσεις αίμης πορφυρίνης που αποικοδομούν το υπεροξείδιο του υδρογόνου σε νερό και οξυγόνο [119]. Ένα μόριο καταλάσης μπορεί να μετατρέψει έξι δισεκατομμύρια μόρια υπεροξειδίου του υδρογόνου κάθε λεπτό [122]. Στη ζύμη S. cerevisiae, η υπερέκφραση της καταλάσης μειώνει το οξειδωτικό στρες που προκαλείται από το γαλακτικό οξύ [123]. Επιπλέον, μια μελέτη που αφορούσε το μονοκύτταρο πράσινο φύκι Chlamydomonas reinhardtii έδειξε ότι το υπεροξείδιο του υδρογόνου από τα μέσα αποικοδομήθηκε ταχύτερα όταν ο αναστολέας της καταλάσης αμινοτριαζόλη απουσίαζε. Έτσι, η καταλάση είναι ένα από τα κύρια ένζυμα που εμπλέκονται στην αποτοξίνωση των ROS [124].

Τέλος, οι υπεροξειδάσες καταλύουν την οξείδωση πολλών υποστρωμάτων από το υπεροξείδιο του υδρογόνου. Το ασκορβικό, το κυτόχρωμα C, η πυρογαλλόλη και η γλουταθειόνη είναι παραδείγματα αυτών των υποστρωμάτων. Όσον αφορά τα άλλα αντιοξειδωτικά ένζυμα, η επαγωγή της δράσης της υπεροξειδάσης κατά τη συσσώρευση ROS φαίνεται να εξαρτάται από τη συγκέντρωση και το χρόνο [119].

3. Φωτοπροστατευτικοί παράγοντες

Η υπεριώδης ακτινοβολία Α (UVA, 315–400 nm) και η υπεριώδης ακτινοβολία Β (UVB, 280–315 nm) παίζουν σημαντικό ρόλο στη βλάβη των κυττάρων του δέρματος. Η UVA εμπλέκεται κυρίως στη δημιουργία ROS ενώ η UVB επηρεάζει σε μεγάλο βαθμό την ακεραιότητα του DNA και των πρωτεϊνών. Για να προστατευθούν από την υπεριώδη ακτινοβολία, οι επίγειοι μικροοργανισμοί έχουν αναπτύξει διάφορες στρατηγικές, μία από τις οποίες είναι η συσσώρευση φωτοπροστατευτικών ενώσεων [2].

Παρά τις ενδείξεις ότι αρκετές ενώσεις από μικροοργανισμούς έχουν φωτοπροστατευτικές δραστηριότητες, έχει γίνει εκπληκτικά λίγη εργασία που περιλαμβάνει in vivo μοντέλα δέρματος. Αυτό μπορεί να εξηγηθεί εν μέρει από το γεγονός ότι η ΕΕ έχει απαγορεύσει τις in vivo δοκιμές καλλυντικών από το 2013. Έτσι, έχουν τεκμηριωθεί πιθανές επιδράσεις στην προστασία του δέρματος με βάση τις υπάρχουσες in vitro μελέτες [125].

3.1. Μελανίνες 

Τα βακτήρια, οι μύκητες και οι πρωτίστες μπορούν να παράγουν μια διαφορετική ομάδα χρωστικών. Οι μελανισμένοι μύκητες είναι ως επί το πλείστον μαύρες ζύμες και τα μελανισμένα βακτήρια ανήκουν κυρίως στα Actinobacteria [126].

Ο βασικός ρόλος των μελανινών στους μικροοργανισμούς εξακολουθεί να αποτελεί θέμα διαμάχης και εικασιών. Το γεγονός ότι αυτές οι ενώσεις είναι αναχαιτιστές των φωτονίων UV οδηγεί σε χαμηλότερη ευπάθεια των μικροοικοσυστημάτων στην υπεριώδη ακτινοβολία. Οι μελανίνες συμμετέχουν επίσης στην παραγωγή ενέργειας λόγω της ικανότητάς τους να δέχονται ηλεκτρόνια. Τέλος, σε ορισμένους παθογόνους μικροοργανισμούς, αυτές οι ενώσεις δρουν σαν λοιμογόνοι παράγοντες, μειώνοντας τους αμυντικούς μηχανισμούς του ξενιστή [127].

Ο όρος μελανίνη περιλαμβάνει τρεις πολυμερείς ουσίες. ευμελανίνη, φαιομελανίνη και αλλομελανίνες. Τα βακτήρια περιέχουν κυρίως ευμελανίνη και όλες τις μελανίνες, ενώ οι μύκητες εκφράζουν κυρίως όλες τις μελανίνες [126]. Οι μυκητιακές μελανίνες έχουν απομονωθεί από τους Cryptococcus neoformans, Candida albicans, Aspergillus sp., Sporothrix schenckii, Fonsecaea pedrosoi, Paracoccidioides brasiliensis, Coccidioides sp. και Histoplasma capsulatum [128]. Οι μελανίνες είναι επίσης ευρέως διαδεδομένες σε μια ποικιλία βακτηρίων, όπως E. coli, B. cereus, Klebsiella sp., Pseudomonas aeruginosa, Pseudomonas stutzeri, Bacillus thuringiensis, Vibrio cholera και Streptomyces Kathie [129]; το τελευταίο έχει επιλεγεί ως ιδανικός μικροοργανισμός για την παραγωγή μελανίνης. Υπό βέλτιστες συνθήκες, η απόδοση μεγιστοποιήθηκε στα 13,7 g/L. Σε αυτή τη μελέτη, το S. kathirae αναγνωρίστηκε ως εξαιρετικός υποψήφιος για παραγωγή μελανινών σε βιομηχανική κλίμακα [67].

3.2. Παράγωγα ινδόλης και πυρρολίου 

Η σκυτονεμίνη (7) είναι μια κίτρινη προς καφέ αλκαλοειδής χρωστική ουσία που αποτελείται από μια ινδολική και μια φαινολική υπομονάδα. Μέχρι τώρα, έχουν αναφερθεί μόνο τέσσερα διαφορετικά παράγωγα: διμεθοξυκυτονεμίνη (8), κυτοκινίνη (9), ακετοναιμία-3α-ιμίνη (10) και τετραμεθοξυκυτονεμίνη (11) (Εικόνα 3). Γνωστή για την ισχυρή απορρόφηση της υπεριώδους ακτινοβολίας και την ικανότητα σάρωσης των ελεύθερων ριζών, η σκυτονεμίνη και τα παράγωγά της είναι εξαιρετικοί υποψήφιοι για σκοπούς προστασίας του δέρματος. Η σκυτονεμίνη εμποδίζει έως και το 90 τοις εκατό της ηλιακής υπεριώδους ακτινοβολίας να εισέλθει στο κύτταρο. Η ισχυρή δράση δέσμευσης ριζών αυτής της ένωσης (IC50: 36 μΜ έναντι της ρίζας ABTS), σε συνδυασμό με τον εντοπισμό της στο βακτηριακό κυτταρικό τοίχωμα εξηγεί τον προστατευτικό της ρόλο και την αδυναμία της ακτινοβολίας UV-A να διασχίσει τον κυτταρικό φάκελο [130,131].

Σχεδόν αποκλειστικά που συντίθεται από κυανοβακτήρια από ακραία περιβάλλοντα, η σκυτονεμίνη (7) έχει περιγραφεί σε περισσότερα από 300 είδη κυανοβακτηρίων, πολλά από τα οποία είναι επίγεια. π.χ. Nostoc commune, Nostoc microscopic, Phormidium sp., και Pleurocapsa sp. Η σκυτονεμίνη βρίσκεται επίσης στο Scytonema hoffmani μαζί με τη διμεθοξυκυτονεμίνη (8), την τετραμεθοξυκυτονεμίνη (11) και την κυτοκινίνη (9) [132]. Για να προκληθεί βιοσύνθεση σκυτονεμίνης (7), η ρύθμιση της θερμοκρασίας ή το φωτο-οξειδωτικό στρες πρέπει να συνδυαστεί με το οσμωτικό στρες και την περιοδική ξήρανση [126]. Για βιομηχανικές εφαρμογές, η παραγωγή της σκυτονεμίνης που προστατεύει την υπεριώδη ακτινοβολία έχει βελτιστοποιηθεί στη N. commune για να αποδώσει 758 μg/g [73] (Πίνακας 1).

Η προδιγιοσίνη (12) χαρακτηρίζεται από έναν κοινό σκελετό πυρρολυλδιπυρρομεθενίου που περιέχει ένα σύστημα δακτυλίου 4-μεθοξυ-2,20 -πυρρολίου (Εικόνα 3). Αυτή η κόκκινη χρωστική ουσία παράγεται κυρίως από στελέχη που ανήκουν στο βακτηριακό γένος Serratia [75]. Γνωστή για την αντιελονοσιακή, αντιβακτηριακή και αντικαρκινική της δράση, η προδιγιοσίνη έχει επίσης επιδείξει προστατευτική δράση στην υπεριώδη ακτινοβολία. Όταν χρησιμοποιείται ως πρόσθετο σε εμπορικά αντηλιακά (4 τοις εκατό w/w prodigiosin), οι παράγοντες προστασίας του αντηλιακού (SPF) αυξήθηκαν κατά 20–65 τοις εκατό. Στην ίδια μελέτη, η προσθήκη 4 τοις εκατό (w/w) προδιγιοσίνης σε φωτοπροστατευτικά εκχυλίσματα φύλλων της Aloe vera και των φρούτων Cucumis sativus έδειξε αύξηση των SPFs έως και 3,5 τάξεις μεγέθους [133]. Τα βακτήρια Pseudomonas magneslorubra, Vibrio psychroerythous, Vibrio gazogenes, Alteromonas rubra και Rugamonas rubra, μαζί με ακτινομύκητες, όπως Streptomyces rubrireticuli και S. longisporus rubber, έχουν μελετηθεί για την ικανότητά τους να παράγουν προδιγιοσίνη [1333]. Βελτίωση στην παραγωγή προδιγιοσίνης (277 mg/L) αναφέρθηκε με την προσθήκη πεπτόνης κέρατος κριού (RHP, 0,4 τοις εκατό w/v) στα μέσα καλλιέργειας του S. marcescens MO-1 [75] (Πίνακας 1).

Η βιολακεΐνη (13) είναι μια μωβ χρωστική ουσία που παρουσιάζει μια ασυνήθιστη δομή που αποτελείται από μια 2-πυρρολιδόνη και ένα σύστημα δακτυλίου οξινδόλης που συνδέονται με διπλό δεσμό και μια μονάδα 5-υδροξυ ινδόλης (Εικόνα 3) [134] . Γνωστή ότι έχει αντιβακτηριακές επιδράσεις έναντι του Staphylococcus aureus και άλλων θετικών κατά Gram παθογόνων, η βιολακεΐνη μπορεί επίσης να δράσει ως φωτοπροστατευτικός παράγοντας έναντι της υπεριώδους ακτινοβολίας. Αυτή η ένωση απορροφά σε ορατά μήκη κύματος και παρουσιάζει μια ευρεία ζώνη απορρόφησης που εκτείνεται στα 700 nm [69]. Όταν χρησιμοποιείται ως πρόσθετο σε εμπορικά αντηλιακά (4 τοις εκατό w/w βιολακεΐνη), οι SPF αυξήθηκαν κατά 10-22 τοις εκατό. Επιπλέον, η προσθήκη 4 τοις εκατό (w/w) βιολακεΐνης σε φωτοπροστατευτικά εκχυλίσματα φύλλων A. vera και φρούτων C. sativus, έδειξε αύξηση των SPFs έως και 3,5 τάξεις μεγέθους [133]. Η βιολακεΐνη παράγεται κυρίως από τα βακτηριακά στελέχη Janthinobacterium lividum, Pseudoalteromonas sp. και Chromobacterium violaceum (Πίνακας 1). Αξίζει να σημειωθεί ότι το pH του μέσου, ο όγκος της καλλιέργειας, η συγκέντρωση νιτρικού καλίου και L-τρυπτοφάνης, επηρεάζουν σημαντικά την παραγωγή βιολακεΐνης. Η καλλιέργεια του C. violaceum, που απομονώθηκε από διάφορες πηγές φυτικών αποβλήτων, σε θρεπτικό υλικό συμπληρωμένο με σακχαρώδη βαγάσση και L-τρυπτοφάνη 10 τοις εκατό (v/v), αύξησε την παραγωγή τελικής απόδοσης της violacein σε 0,82 g/L [70]. Ομοίως, βελτιστοποιήθηκαν οι παράμετροι καλλιέργειας του Duganella sp. αύξησε κατά 4,8 φορές την τελική απόδοση ακατέργαστης βιολακεΐνης (1,62 g/L) [71].

3.3. Μυκοσπορίνες και αμινοξέα παρόμοια με μυκοσπορίνη (MAAs)

Αρχικά ανιχνεύτηκε στα μυκήλια των επίγειων βασιδιομυκήτων, η κυκλοσπορίνη παρουσιάζει έναν κεντρικό δακτύλιο κυκλοεξενόνης ή κυκλοεξιμιδίου και μια μεγάλη ποικιλία υποκαταστάσεων. Τα αμινοξέα που μοιάζουν με μυκοσπορίνη είναι παράγωγα ιμίνης της κυκλοσπορίνης. Ο δακτύλιος απορροφά το υπεριώδες φως και διαχέει ενέργεια ως θερμότητα, χωρίς να δημιουργεί ROS. Τα κυανοβακτήρια και τα μικροφύκη μπορούν να συνθέσουν κυκλοσπορίνη και ΜΑΑ, ενώ οι μύκητες παράγουν μόνο κυκλοσπορίνη [126] (Πίνακας 1).

Κυρίως γνωστά για τη φωτοπροστατευτική τους δράση, τα ΜΑΑ είναι επίσης αποτελεσματικά αντιοξειδωτικά και σαρωτές των ROS. Αυτές οι δραστηριότητες έχουν οδηγήσει σε πολλά διπλώματα ευρεσιτεχνίας στην έρευνα των φυσικών φίλτρων UV [135].

Όπως και σε άλλες περιπτώσεις, η παραγωγή μικροβιακών ΜΑΑ μπορεί να βελτιστοποιηθεί μετά από τροποποίηση των παραμέτρων καλλιέργειας. Οι Khosravi et al. έδειξε ότι ο συνδυασμός ακτινοβολίας UV και αυξημένης αλατότητας αυξάνει σημαντικά τη βιοσυσσώρευση των MAA [136]. Πράγματι, η έκθεση των χερσαίων μυκήτων στην υπεριώδη ακτινοβολία, η αποξήρανση και η έλλειψη θρεπτικών συστατικών αύξησαν σημαντικά την παραγωγή της ένωσης που απορροφά την υπεριώδη ακτινοβολία μυκοσπορίνη-γλουταμινυλ-γλυκοσίδη (14) (Εικόνα 3) [137].

4. Παράγοντες λεύκανσης του δέρματος

Οι παράγοντες λεύκανσης του δέρματος διατίθενται στο εμπόριο για κοσμητικούς και κλινικούς σκοπούς, για την απόκτηση πιο ανοιχτόχρωμης επιδερμίδας και τη θεραπεία υπερμελάγχρωσης [138]. Η ανομοιόμορφη μελάγχρωση του δέρματος μπορεί να οδηγήσει σε κηλίδες, κηλίδες από καφέ έως γκρι αποχρωματισμό ή φακίδες που μπορεί να απαιτούν αισθητικές παρεμβάσεις [13]. Οι λευκαντικοί παράγοντες δρουν σε διάφορα επίπεδα παραγωγής μελανίνης στο δέρμα, είτε αναστέλλοντας τη δραστηριότητα της τυροσινάσης, του βασικού ενζύμου στη μελανογένεση σε φυτά και ζώα, είτε αναστέλλοντας τη μεταφορά μελανοσωμάτων από τα μελανοκύτταρα στα γύρω κερατινοκύτταρα [139-141].

4.1. Πύρωνες

Το Kojic acid (15) είναι ένας φθηνός υδατοδιαλυτός δευτερογενής μεταβολίτης μυκήτων (Εικόνα 4). Έχει δύο ομάδες OH-, την πρωτογενή στο C-7 και τη δευτερεύουσα στο C-5, η οποία είναι απαραίτητη για τη δραστηριότητα δέσμευσης ριζών και παρεμβολής τυροσινάσης (IC50: 14 μΜ) [142,143]. Η δράση αποχρωματισμού του δέρματος του κοζικού οξέος προκύπτει από την αναστολή της δραστηριότητας πτυχώσεων και κατεχολάσης της τυροσινάσης. Αποτρέπει τη μετατροπή της Ο-κινόνης σε DL-DOPA και της ντοπαμίνης στην αντίστοιχη μελανίνη της. Μειωμένη περιεκτικότητα σε μελανίνη αποδεικνύεται στα μελανοκύτταρα μετά την επεξεργασία τους με κοτζικό οξύ [143]. Αυτή η ένωση έχει χρησιμοποιηθεί εκτενώς για την αποχρωματισμό του δέρματος (και κατά συνέπεια ως καλλυντικός παράγοντας) με εξαιρετική λευκαντική δράση, λόγω της ικανότητάς της να αναστέλλει τη δραστηριότητα της τυροσινάσης.

Παράγεται κυρίως από την Penicillium sp. και Acetobacter sp., το kojic acid έχει επίσης απομονωθεί από άλλους χερσαίους μικροοργανισμούς, όπως ο Aspergillus flavus, ένας ενδοφυτικός μύκητας του Vigna unguiculata [81]. Για την παραγωγή αυτής της ένωσης, η ζύμωση του Aspergillus sp., χρησιμοποιείται ευρέως. Άλλα στελέχη χρησιμοποιούνται επίσης συνήθως, όπως A. oryzae (0.26 g kojic acid/g γλυκόζης), A. parasiticus (0.089 g/g γλυκόζης), και A. candidus (0.3 g/g σακχαρόζης). Μια υψηλή απόδοση 0,453 g/g γλυκόζης ελήφθη με την καλλιέργεια του A. flavus [82,83,144] (Πίνακας 1).

4.2. Φαινολικές Λακτόνες

Το ελλαγικό οξύ (16) είναι μια αντιοξειδωτική πολυφαινόλη που έχει προκαλέσει εμπορικό ενδιαφέρον λόγω των συστάσεων για τοπική χρήση ως παράγοντα λεύκανσης του δέρματος (Εικόνα 4). Αυτή η ένωση αναστέλλει τη μελανογένεση μέσω της χημικής αναγωγής των Ο-κινονών (Ο-ντοπακινόνη) και των ημικινονών [145].

Το ελλαγικό οξύ μπορεί να παραχθεί από φυτικές τανίνες μέσω ζύμωσης χρησιμοποιώντας διαφορετικά στελέχη A. niger[146,147]. Μια απόδοση 6,3 και 4,6 mg ελλαγικού οξέος/g αποξηραμένου φλοιού ροδιού ελήφθη μετατρέποντας τις ελλαγιταννίνες του ροδιού σε ελλαγικό οξύ σε μια ζύμωση σε στερεά κατάσταση[85] (Πίνακας 1）.

4.3. Καρβοξυλικά Οξέα

Το αζελαϊκό οξύ (17) είναι ένα κορεσμένο δικαρβοξυλικό οξύ που παράγεται από το Malassezia furfur (επίσης γνωστό ως Pityrosporum ovale), μια ζύμη που ζει σε κανονικό δέρμα [91] (Εικόνα 4) (Πίνακας 1). Είναι αποτελεσματικό στη θεραπεία πολλών δερματικών παθήσεων, όπως η ακμή, η φλεγμονή και η υπερμελάγχρωση. Ως ανταγωνιστικός αναστολέας της τυροσινάσης in vitro, έχει χρησιμοποιηθεί για τη θεραπεία του μελάσματος, του κακοήθους Lentigo και της μεταφλεγμονώδους υπερμελάγχρωσης. Η ελάχιστη συγκέντρωση στην οποία το αζελαϊκό οξύ επιδεικνύει την αντιενζυματική του δράση είναι 10−3 mol/L και είναι περίπου ίση με το 20 τοις εκατό περιεκτικότητα σε αζελαϊκό οξύ σε μια κρέμα που εφαρμόζεται τοπικά [148,149]. Επιπλέον, η αποτελεσματικότητα μιας κρέμας αζελαϊκού οξέος 20% είναι ανώτερη από μια κρέμα 2% υδροκινόνης (HQ), ενώ σοβαρές παρενέργειες δεν αναφέρθηκαν [90,150]. Κλινικές δοκιμές έδειξαν ότι αυτή η κρέμα ήταν επίσης αποτελεσματική κατά του μελάσματος όταν χρησιμοποιείται παράλληλα με ένα αντηλιακό ευρέος φάσματος. Έτσι, η ικανότητα του αζελαϊκού οξέος να μειώνει την ποσότητα μελανίνης σε μια συγκεκριμένη περιοχή του ιστού του δέρματος καθώς και η έλλειψη παρενεργειών το κάνει να χρησιμοποιείται ευρέως σε καλλυντικά σκευάσματα.

Το γαλακτικό οξύ χρησιμοποιείται επίσης ως λευκαντικό δέρματος (Πίνακας 1). Σε δόση 500 μg/mL, αναστέλλει το σχηματισμό μελανίνης με δοσοεξαρτώμενο τρόπο χωρίς να επηρεάζει την κυτταρική ανάπτυξη [151]. Πρόσφατες μελέτες έχουν δείξει ότι τα είδη του Rhizopus θα μπορούσαν να προσφέρουν μια πολύτιμη εναλλακτική πηγή για την παραγωγή γαλακτικού οξέος [152]. Ο νηματώδης μύκητας R. oryzae μετατρέπει τόσο τη γλυκόζη όσο και την ξυλόζη υπό αερόβιες συνθήκες σε l(συν)-γαλακτικό οξύ με αποδόσεις που κυμαίνονται μεταξύ 0,55 και 0,8 g/g [87].

Το πολυ-γλουταμινικό οξύ (-PGA) είναι ένα φυσικό πολυμερές που παράγεται από διαφορετικά είδη Bacillus (οι αποδόσεις ποικίλλουν από 10 έως 50 g/L ανάλογα με το είδος) [88] (Πίνακας 1). Μελέτες που σχετίζονται με την ανασταλτική δράση έναντι της τυροσινάσης και της τυροσινάσης μανιταριών σε κύτταρα μελανώματος Β16 ανέφεραν δοσοεξαρτώμενη δραστηριότητα. -Τα PGAs, και ειδικά τα πολυμερή χαμηλού μοριακού βάρους, έχουν προσελκύσει μεγάλη προσοχή λόγω των μεγάλων δυνατοτήτων τους στα καλλυντικά ως παράγοντες λεύκανσης του δέρματος [153].

4.4. Ένζυμα και παράγωγα προϊόντα

Η δυνατότητα χρήσης μελανοκυτταρικών ενζύμων στη λεύκανση του δέρματος εξετάστηκε με διαλογή της πιθανής μελανοκυτταρικής δραστηριότητας απομονώσεων άγριων μυκήτων. Μεταξύ αυτών, το Sporotrichum pruinose ήταν το πιο πολλά υποσχόμενο από τον πολύ περιορισμένο αριθμό μυκήτων που αποχρωματίζουν τη συνθετική μελανίνη [154]. Όπως περιγράφεται στο δίπλωμα ευρεσιτεχνίας ΗΠΑ 20030077236, οι συνθέσεις που περιέχουν ένζυμα αποικοδόμησης μελανίνης που προέρχονται από Aspergillus fumigatus ή S. cerevisiae ήταν δύο φορές πιο αποτελεσματικές από το κοζικό οξύ στην παραγωγή λευκαντικού αποτελέσματος στο δέρμα.

Μια μεγάλη ποικιλία ενώσεων με πιθανές εφαρμογές προστασίας του δέρματος μπορεί να ληφθεί μέσω βιοτεχνολογικών διεργασιών με τη χρήση ενζύμων που απομονώνονται από χερσαίους μικροοργανισμούς. Αυτή είναι η περίπτωση της ρετινόλης, της πιο δραστικής μορφής της βιταμίνης Α, ενός παράγοντα λεύκανσης του δέρματος που έχει συντεθεί με την εστεροποίηση του παλμιτικού οξέος χρησιμοποιώντας μια τροποποιημένη λιπάση Β από Candida antarctica (CALB) και μια τροποποιημένη λιπάση από Pseudomonas fluorescent, για να μεγιστοποιεί τη διαλυτότητά του στο νερό και ελαχιστοποιεί τον ερεθισμό του δέρματος. Άλλες τροποποιήσεις της βιταμίνης Α περιλαμβάνουν την εστεροποίηση με ελαϊκό, γαλακτικό, ηλεκτρικό ή μεθυλοηλεκτρικό, που καταλύεται από το CALB ή από τη λιπάση Rhizomucor miehei [155].

Καλύτερη απορρόφηση από το δέρμα και 10 τοις εκατό υψηλότερη δράση λεύκανσης του δέρματος, σε σύγκριση με τον γνωστό αναστολέα τυροσινάσης arbutin, αποδείχθηκε από το παράγωγό του εστέρα ενδεκυλενικού οξέος της αρβουτίνης που έχει συντεθεί ενζυματικά χρησιμοποιώντας μια αλκαλική πρωτεάση από Bacillus subtilis [94,155]. Επιπροσθέτως, οι γλυκοσίδες -αρβουτίνης συντέθηκαν με την αντίδραση διαγλυκοζυλίωσης γλυκανοτρανσφεράσης κυκλομαλτοδεξτρίνης από Bacillus macarons. Οι συντιθέμενοι γλυκοζίτες εμφάνισαν υψηλότερη αναστολή στην ανθρώπινη τυροσινάση από την -αρμπουτίνη [156].

Για περισσότερες πληροφορίες: david.deng@wecistanche.com WhatApp:86 13632399501