Potencijal odabranih tajlandskih biljaka protiv starenja kože i antioksidansa: in vitro procjena i in silico predviđanje cilja, 1. dio

Abstract: Koža je najveći organ koji obavlja niz osnovnih tjelesnih funkcija. Oštećenje strukture i funkcija kože tokom procesa starenja može ozbiljno uticati na naše zdravlje i dobrobit. Opsežni dokazi sugeriraju da reaktivne vrste kisika igraju fundamentalnu ulogu u starenju kože kroz aktivaciju srodnih degradativnih enzima. Ovdje je 16 tajlandskih ljekovitih biljnih vrsta testirano na njihova potencijalna svojstva protiv starenja kože. Svi ekstrakti su ispitivani na ukupan sadržaj fenola i flavonoida, antioksidativno, antielastazno i ​​antitirozinazno djelovanje, kao i sposobnost vezivanja spojeva sa ciljnim enzimima molekularnim pristajanjem. Među svim pregledanim biljkama, listovi A. occidentale i G. zeylanicum pokazali su snažne antioksidanse i inhibiciju protiv elastaze i tirozinaze. Ostale potencijalne biljke uključuju list S. alata i plod A. catechu, sa relativno visokim anti-elastaznim i anti-tirozinaznim aktivnostima, respektivno. Ovi rezultati su također u skladu sa studijama spajanja spojeva dobivenih iz ovih biljaka. Utvrđeno je da su inhibitorna dejstva pozitivnije povezana sa fenolima nego flavonoidima. Uzeti zajedno, naša otkrića otkrivaju da bi neke tajlandske biljke, zajedno sa jedinjenjima kandidatima kao prirodnim izvorima antioksidansa i moćnim inhibitorima elastaze i tirozinaze, mogli biti razvijeni kao obećavajući i efikasni agensi za terapiju starenja kože.

Glikozid cistanche takođe može povećati aktivnost SOD u tkivima srca i jetre, te značajno smanjiti sadržaj lipofuscina i MDA u svakom tkivu, efikasno hvatajući različite reaktivne radikale kisika (OH-, H₂O₂, itd.) i štiteći od oštećenja DNK uzrokovanih od strane OH-radikala. Cistanche feniletanoidni glikozidi imaju snažnu sposobnost uklanjanja slobodnih radikala, veću redukcijsku sposobnost od vitamina C, poboljšavaju aktivnost SOD u suspenziji sperme, smanjuju sadržaj MDA i imaju određeni zaštitni učinak na funkciju spermatozoida. Cistanche polisaharidi mogu pojačati aktivnost SOD i GSH-Px u eritrocitima i plućnim tkivima eksperimentalno starenja miševa uzrokovanih D-galaktozom, kao i smanjiti sadržaj MDA i kolagena u plućima i plazmi, te povećati sadržaj elastina. dobar učinak čišćenja na DPPH, produžava vrijeme hipoksije kod starijih miševa, poboljšava aktivnost SOD u serumu i odlaže fiziološku degeneraciju pluća kod eksperimentalno starenja miševa. i ima potencijal da bude lijek za prevenciju i liječenje bolesti starenja kože. U isto vrijeme, ehinakozid u Cistancheu ima značajnu sposobnost uklanjanja slobodnih radikala DPPH i sposobnost uklanjanja reaktivnih vrsta kisika i sprječavanja degradacije kolagena izazvane slobodnim radikalima, a također ima dobar učinak popravljanja oštećenja anjona slobodnih radikala timina.

Kliknite na rou cong rong pogodnosti

【Za više informacija:george.deng@wecistanche.com / WhatApp:86 13632399501】

Ključne riječi: fitomedicina; protiv starenja; antioksidans; anti-elastaza; anti-tirozinaza; proantocijanidin; Areca catechu; Anacardium occidentale; Glochidion zeylanicum; Senna alata

1. Uvod

Koža je najveći i najsloženiji organ u ljudskom tijelu. Koža služi kao barijera između tijela i vanjskog okruženja, te ima različite funkcije [1]. Ima značajnu kozmetičku ulogu osim što štiti tijelo od gubitka vode i mikrobnih infekcija [2]. Osim toga, djeluje na podršku drugim dijelovima tijela, kao što su imuni, nervni i endokrini sistem [1]. Izgled mladosti i ljepote može imati pozitivan utjecaj na društveno ponašanje ljudi i ljudski život [1,2]. Stoga, oštećenje strukture i funkcija kože koje se javlja kako starimo može imati ozbiljan utjecaj na naše zdravlje i dobrobit [2,3]. Mršavost, suhoća, nedostatak elastičnosti, gruba tekstura, bore i tamni pigmenti su uobičajene karakteristike starije kože [4]. Mnogi istraživači trenutno rade na stvaranju potencijalnih lijekova ili kemikalija protiv starenja, posebno onih dobivenih iz prirodnih izvora za liječenje starenja kože.

Općenito, ljudska koža stari na dva načina: iznutra (kao rezultat hronološkog starenja) i ekstrinzično (kao rezultat varijabli okoliša pod utjecajem okolišnih faktora) [5]. Opsežni dokazi sugeriraju da oksidativni stres, kroz stvaranje reaktivnih vrsta kisika (ROS), igra fundamentalnu ulogu u unutrašnjem i vanjskom starenju kože [6]. ROS uzrokuje oksidativno oštećenje stanica kože oštećujući esencijalne makromolekule kao što su nukleinske kiseline, enzimski proteini i membranski lipidi, što dovodi do kvara stanica i smrti stanice [7]. Oksidativni stres također doprinosi degradaciji ekstracelularnog matriksa (ECM) potiskivanjem sinteze komponenti ECM (npr. elastina) i aktiviranjem enzima koji razgrađuju ECM (npr. elastaze), što rezultira gubitkom elastičnosti kože [2,8,9]. Osim toga, ROS može uzrokovati nepravilne ili tamne boje na koži inducirajući proizvodnju hormona koji stimulira -melanocite (-MSH) u keratinocitima, pokrećući time aktivaciju enzima tirozinaze i promovirajući sintezu melanina u melanocitima [10,11]. Stoga bi uklanjanje ROS-a i inhibiranje aktivnosti elastaze i tirozinaze moglo biti korisno u liječenju ili čak prevenciji starenja kože.

Prirodni proizvodi trenutno imaju veliko zanimanje kao potencijalni alternativni lijekovi za liječenje nekoliko bolesti, kao i starenja i opadanja povezanih sa starenjem [8,12,13]. Tropske biljke mogle bi biti od interesa za istraživanje njihovog potencijala u tretmanima starenja kože. Kao što je ranije objavljeno, nekoliko andskih i himalajskih biljaka smatra se izvorima jedinjenja s potencijalnom upotrebom kao sastojci protiv starenja [14,15]. Tajland je poznato mjesto za uzgoj širokog spektra tropskih biljaka, od kojih mnoge nisu detaljno proučavane. Cilj ovog istraživanja bio je pronaći potencijalne prirodne izvore za razvoj novih tretmana protiv starenja kože. Ekstrakti 16 tajlandskih ljekovitih biljnih vrsta proučavani su in vitro zbog njihovih svojstava vezanih za sprječavanje starenja kože, uključujući ukupni sadržaj fenola i flavonoida, uklanjanje slobodnih radikala, djelovanje protiv elastaze i tirozinaze. Također smo izvršili korelacijske analize i in silico molekularni pristup pristajanja kako bismo otkrili obećavajuća fitokemijska jedinjenja u tri najefikasnije biljke sa jakom inhibicijom protiv enzima elastaze ili tirozinaze.

2. Rezultati

2.1. Prinosi ekstrakcije

Tabela 1 prikazuje naučni naziv, korištene dijelove, izvor, metodu ekstrakcije/otapalo i postotak prinosa tajlandskih biljaka korištenih u ovoj studiji. Procenti prinosa ekstrakata kretali su se od 20 posto do 36,3 posto (tabela 1). C. kalendari su imali najveći prinos ekstrakcije (36,3 posto), zatim M. caldera (18,2 posto) i A. occidentale (16.0 posto), dok je H. undatus imao najmanji prinos (2.{{ 13}} posto).

2.2. Ukupni sadržaj fenola u tajlandskim biljkama

Ekstrakti biljaka su pokazali različit sadržaj ukupnog fenola u rasponu od 14,06 ± 1,55 do 320,14 ± 7,95 mg ekvivalenta galne kiseline (GAE) po g suvog ekstrakta težine (Tabela 2). G. zeylanicum (320,14 ± 7,95 mg GAE po g ekstrakta suhe težine) imao je najveći sadržaj fenola u svim ekstraktima, a zatim A. catechu (295,79 ± 11,97 mg GAE po g ekstrakta suhe težine) i M. caldera (210,99 ± 10,99 mg ± 10,97 mg GAE po g ekstrakta suhe težine), respektivno. Najniži nivo je pronađen u kalendarima C. od 14,06 ± 1,55 mg GAE po g suvog ekstrakta težine.

2.3. Ukupan sadržaj flavonoida u tajlandskim biljkama

Ukupni sadržaj flavonoida u biljnim ekstraktima varirao je među biljnim vrstama, u rasponu od 2,61 ± 0.42 do 84,48 ± 18,32 mg kvercetinskog ekvivalenta (QE) po g suvog ekstrakta težine (Tabela 2). Od svih ekstrakata, najveći sadržaj flavonoida pronađen je u M. caldera (84,48 ± 18,32 mg QE po g suhog ekstrakta težine), zatim G. zeylanicum (52,54 ± 7,25 mg QE po g suhog ekstrakta težine) i P. dulce (28.01 ± 4,39 mg QE po g ekstrakta suhe težine), respektivno. S druge strane, najniži nivo je pronađen u E. Americana od 2,61 ± 0,42 mg QE po g suhog ekstrakta težine.

2.4. DPPH Radical Scavenging Activity of Thai Plants

DPPH test se zasniva na kapacitetu jedinjenja da donira vodonik da ukloni stabilne DPPH radikale [16]. Antioksidativni kapaciteti biljnih ekstrakata izraženi su kao procenat aktivnosti uklanjanja radikala DPPH, mg ekvivalentnog antioksidativnog kapaciteta vitamina C (VCEAC) po g ekstrakta suhe težine i polumaksimalna inhibitorna koncentracija (IC50) (tabela 3). Pri 0,1 mg/mL ekstrakata, procenti aktivnosti uklanjanja DPPH kretali su se od 6,40 do 93,18 posto. Četiri biljna ekstrakta: G. zeylanicum (93,18 posto), M. caldera (90,61 posto), A. occidentale (89,01 posto) i A. catechu (88,12 posto), pokazali su aktivnost uklanjanja DPPH veću od 80 posto. Nasuprot tome, C. ternatea je pokazala najnižu aktivnost čišćenja od 6,40 posto. Ovaj poredak ranga bio je isti kada se uporedi na osnovu relativnih VCEAC vrijednosti. Međutim, prema vrijednostima IC50, antioksidativni kapacitet četiri najbolja biljnih ekstrakta je promijenjen sljedećim redoslijedom: G. zeylanicum > A. catechu > A. occidentale > M. caldera. Dobijeni rezultati DPPH testa pokazuju da je G. zeylanicum pokazao najjači antioksidativni potencijal sa najvećim procentom aktivnosti uklanjanja i najnižom vrijednošću IC50.

2.5. ABTS Radical Scavenging Activity of Thai Plants

ABTS test se zasniva na sposobnosti jedinjenja da prenese atome vodonika za neutralizaciju stabilnog kationa radikala ABTS. Antioksidativni kapaciteti biljnih ekstrakata izraženi su kao procenat aktivnosti uklanjanja radikala ABTS, mg VCEAC po g ekstrakta suhe težine i IC50 (Tabela 4). Sa 0,1 mg/mL ekstrakata, procenti aktivnosti uklanjanja ABTS kretali su se od 13,93 do 99,37 procenata. Osam biljnih ekstrakata: G. zeylanicum (99,37 posto), A. catechu (99,31 posto), A. occidentale (99,23 posto), M. caldera (98,88 posto), E. Americana (95,62 posto), Z. officinale (94,07 posto) ), P. dulce (83,99 posto) i H. undatus (82,16 posto) su ispoljile aktivnost uklanjanja ABTS-a veću od 80 posto. Nasuprot tome, C. kalendari su pokazali najnižu aktivnost čišćenja od 13,93 posto. Antioksidativni kapacitet četiri najbolja biljnih ekstrakata, prema VCEAC, i vrijednosti IC50 pronađeni su u sličnom redoslijedu kako slijedi: G. zeylanicum > A. catechu > A. occidentale > M. caldera. Zanimljivo je da su rezultati ABTS testa takođe pokazali da je ekstrakt sa najjačim antioksidativnim delovanjem bio list G. zeylanicum, što je predstavljeno najvećim procentom aktivnosti čišćenja i najnižom vrednošću IC50.

2.6. Anti-elastazna aktivnost tajlandskih biljaka

Inhibicijska aktivnost biljnih ekstrakata na elastazu procijenjena je pomoću testa inhibicije elastaze sa N-sukcinil-trialanil-paranitroanilidom (SANA) kao supstratom. Epigalokatehin galat (EGCG) (0.1 mg/mL), koji je korišten kao pozitivna kontrola, pokazao je nivo inhibicije od 45,27 posto. Inhibicijska aktivnost ekstrakata na elastazu prikazana je u Tabeli 5 (vidi također Tabelu S1). Kod 0,5 mg/mL ekstrakata, procenti inhibicije elastaze kretali su se od 1,33 posto do 88,31 posto. Najveći inhibitorni efekat elastaze imala je A. catechu sa 88,31 posto, zatim G. zeylanicum (87,43 posto), A. occidentale (84,78 posto) i S. alata (73,95 posto), dok je kora S. asper imala najmanju inhibiciju elastaze. efekat od 1,33 odsto. Zbog visoke pozadinske apsorpcije, neki biljni ekstrakti bez vidljive aktivnosti ponovo su testirani na 0.1 mg/mL. Utvrđeno je da M. caldera, P. nigrum, Z. cassumunar i S. asper list, osim Z. officinale, pokazuju niske do umjerene inhibitorne aktivnosti u rasponu od 3,46 posto do 35,74 posto. Ipak, efekti C. kalendara, C. asiatica, C. ternatea, E. americana i H. undatus nisu uočeni čak ni pri višim koncentracijama.

2.7. Anti-tirozinazno djelovanje tajlandskih biljaka

Inhibicijska aktivnost biljnih ekstrakata na tirozinazu procijenjena je metodom dopahroma sa 3,4-dihidroksi-L-fenilalaninom (L-DOPA) kao supstratom. Kojična kiselina (KA) (0.02 mg/mL), pozitivna kontrola, pokazala je nivo inhibicije od 68,35 posto. Inhibicijska aktivnost ekstrakata na tirozinazu prikazana je u Tabeli 6 (vidi također Tabelu S2). Kod 1 mg/mL ekstrakata, procenti inhibicije tirozinaze kretali su se od 4,80 posto do 91,51 posto. G. zeylanicum je imao najveći inhibitorni učinak na tirozinazu od 91,51 posto, zatim A. occidentale (81,01 posto), M. caldera (76,12 posto) i A. catechu (75,38 posto), dok je P. nigrum imao najmanji efekat inhibitora tirozinaze. na 4,80 posto. Dva biljna ekstrakta bez vidljive aktivnosti zbog visoke pozadinske apsorpcije ponovo su ispitana na 0,1 mg/mL, a aktivnosti su nađene na 3,98 posto (Z. cassumunar) i 21,28 posto (Z. officinale). Međutim, P. dulce nije pokazao nikakav učinak, čak ni pri povećanoj koncentraciji.

2.8. Analiza korelacije

Uzimajući u obzir nekoliko prethodnih izvještaja o potencijalnom inhibicionom djelovanju biljnih ekstrakata na elastazu i tirozinazu [8,16,17], vjerovatno je da ekstrakti posjeduju visok antioksidativni potencijal i imaju tendenciju snažnog inhibitornog djelovanja na elastazu i tirozinazu. Dakle, da bismo potvrdili te veze u ovoj studiji, dalje smo izvršili Pearsonovu korelaciju kako bismo istražili odnos između inhibitornih aktivnosti oba enzima i nivoa sadržaja antioksidansa, kao i antioksidativnih kapaciteta među korištenim ekstraktima. Jačina korelacije je raspoređena koeficijentom korelacije (r-vrijednosti) kako slijedi: r=0.91{{10}} do 1.000 ukazuje na vrlo jaku korelaciju, r=0.710 do 0.900 ukazuje na visoku korelaciju, r=0.410 do 0.700 ukazuje na umjerenu korelaciju, r=0.210 na 0,400 ukazuje na malu korelaciju, a r=0.000 do 0,200 ukazuje na blagu korelaciju [18]. Inhibicija elastaze imala je visoku pozitivnu korelaciju sa ukupnim sadržajem fenola, aktivnostima uklanjanja radikala DPPH i ABTS, kao što je prikazano na slikama 1a,c i d, respektivno. Slično tome, inhibicija tirozinaze pokazala je vrlo jaku pozitivnu korelaciju sa ukupnim sadržajem fenola i aktivnošću uklanjanja radikala ABTS (Slika 2a,d), dok je pokazala visoku pozitivnu korelaciju sa aktivnošću uklanjanja radikala DPPH (Slika 2c). Međutim, ukupan sadržaj flavonoida bio je umjereno pozitivno povezan sa inhibicijom elastaze i tirozinaze (Slike 1b i 2b). Ovi rezultati su pokazali da fenolna jedinjenja i antioksidativna aktivnost mogu imati značajan doprinos inhibiciji enzima elastaze i tirozinaze.

2.9. Molecular Docking

Zatim smo procijenili sposobnosti fitokemijskih spojeva u tri najefikasnije biljke sa jakom inhibicijom protiv enzima elastaze ili tirozinaze. Molekularno spajanje se općenito koristi za predviđanje afiniteta vezivanja spojeva za proteinske receptore ili enzime u poređenju s poznatim inhibitorima. Prema našim rezultatima in vitro testova skrininga, otkrili smo da je A. occidentale bio najsnažniji inhibitor elastaze, a slijede G. zeylanicum i S. alata, po rangu vrijednosti IC50. Stoga smo odabrali fitokemijske spojeve dobivene iz ove tri biljke kako bismo procijenili njihovu sposobnost da inhibiraju elastazu. Rezultati interakcija između elastaze (3HGP) i jedinjenja prikazani su u Tabeli S4 kao energija vezivanja, konstanta inhibicije, broj vodoničnih veza, interakcija aminokiselina i dužina veze. Energija vezivanja između 3HGP i jedinjenja pokazuje rezultate u rasponu od -2,26 do -11,95 kcal/mol (Tabela S4). EGCG, pozitivna kontrola, pokazao je energiju vezivanja na -9,69 kcal/mol. Prema rezultatima pristajanja, pet spojeva je pokazalo nižu energiju vezivanja od pozitivne kontrole. Tetramer proantocijanidina pokazao je najnižu energiju vezivanja (−11,95 kcal/mol), što je pokazalo da ima najbolji afinitet u odnosu na druga jedinjenja u inhibiciji elastaze, a slijede amentoflavon, rutin, agatisflavon i kempferol 3-O-gent , sa energijama vezivanja na −11,81, −10,12, −9,92 i −9,73, respektivno.

Pored toga, redoslijed vrijednosti IC50 za biljne ekstrakte sa inhibicijom tirozinaze bio je blisko sličan inhibiciji elastaze. Otkrili smo da G. zeylanicum ima najveći inhibitorni efekat, a slijede A. catechu i A. occidentale. Stoga su jedinjenja dobijena iz ove tri biljke odabrana kako bi se ispitala njihova sposobnost da inhibiraju tirozinazu. Rezultati interakcija između tirozinaze (2Y9X) i jedinjenja prikazani su u tabeli S5 kao energija vezivanja, konstanta inhibicije, broj vodoničnih veza, interakcija aminokiselina i dužina veze. Energija vezivanja između 2Y9X i jedinjenja pokazala je rezultate u rasponu od -4,56 do -10,42 kcal/mol (Tabela S5). KA, dobro poznati inhibitor tirozinaze, pokazao je energiju vezivanja na -4,59 kcal/mol. Na osnovu rezultata pristajanja, o-kumarinska kiselina (-10,42 kcal/mol) i tetramer proantocijanidina (-10,42 kcal/mol) su pokazali najnižu energiju vezivanja za elastazu u poređenju sa drugim jedinjenjima, a slijede ih kafeinska kiselina, ferulna kiselina i areca tanin A1 sa energijama vezivanja na −10,10, −10.00 i −9,94, respektivno. Slike 3 i 4 predstavljaju 2D dijagrame interakcija ligand-protein za elastazu i tirozinazu, za pozitivnu kontrolu i pet jedinjenja sa najnižom energijom vezivanja.

【Za više informacija:george.deng@wecistanche.com / WhatApp:86 13632399501】