DIO 2 Polisaharid Cistanche Deserticola inducira melanogenezu u melanocitima i smanjuje oksidativni stres putem aktivacije NRF2/HO-1 puta

KLIKNITE OVDJE ZA NAZAD NA PRVI DIO

Kontakt:joanna.jia@wecistanche.com

cistancheučinak izbjeljivanja na kožu do antioksidacije

4|DISKUSIJA I ZAKLJUČCI

U ovoj studiji smo istraživali ulogu CDP-a u HEM i B16F10 ćelijama. Po prvi put smo otkrili da CDP može promovirati melanogenezu u melanocitima i promovirati pigmentaciju kod zebrica. Naknadni eksperiment je pokazao da je MAPK signalni put aktiviran pod tretmanom CDP. Dalje smo istražili njegovu ulogu uoksidativnonaglasili i otkrili da CDP može ublažiti citotoksičnost i apoptozu u melanocitima izazvanu H2O2-; u međuvremenu, CDP bi mogao aktivirati NRF2/HO-1 antioksidativni put i sakupljati unutarćelijske ROS podoksidativnostresuslovima.

CistanchePolisaharidi mogu biti antioksidansi

Protein kinaza aktivirana mitogenom je vitalni put uključen u regulaciju MITF-a, ključnog transkripcionog faktora koji promoviše ekspresiju gena povezanih s melanogenezom i nakon toga utiče na sintezu i transport melanina.26,27 U našoj studiji, aktivacija ERK, JNK , a p38 u melanocitima je značajno povećan nakon CDP tretmana; u međuvremenu, ekspresije MITF/p-MITF i TYR, TRP1, TRP2 i RAB27A vođene MITF-om su u skladu s tim povećane. Stoga predlažemo da CDP može promovirati melanogenezu putem aktiviranja MAPK puta, ali kako CDP aktivira MAPK ostaje nepoznato. Prema nedavnim studijama, receptor 4 (TLR4) je visoko eksprimiran u melanocitima i uključen je u melanogenezu.28,29 TLR4 je važan transmembranski protein koji može specifično vezati lipopolisaharid (LPS)30; studije su objavile da LPS može inducirati melanogenezu.29 Zanimljivo, nekolikopolisaharidiekstrahiran iz biljaka ili gljiva navodno je aktivirao TLR i nizvodne signalne puteve kao što su MAPK i nuklearni faktor kapa beta (NF-κB).31,32 Stoga sumnjamo da se CDP može prepoznati i vezati TLR-ima, a zatim aktivira nizvodni MAPK signal- ling puta i podstiče melanogenezu. Nadalje, poznato je da receptori slični domeni oligomerizacije koji se vezuju za nukleotide (NLR) prepoznaju unutarćelijske ligande i pokreću aktivaciju MAPK i NF-κB signalnih puteva.33,34 Kao što je objavljeno, polisaharidi ekstrahirani iz Ganoderma lucidum i Astragalus mogu ući u ćelije i utiču na NLR.35,36 Stoga je moguće da CDP može ući u melanocite i regulisati MAPK signalni put preko NLR-a. Međutim, potrebne su daljnje studije kako bi se potvrdila ova hipoteza.

Neka dosadašnja istraživanja izvještavaju o primjeniherbalpolisaharidiu melanogenezi da inhibira proizvodnju melanina.37,38 Međutim, u ovoj studiji, CDP je promovirao melanogenezu u

melanocita, a ovaj efekat je dodatno potvrđen nakon poređenja sa -MSH. CDP je takođe neka vrstapolisaharidaekstrahirano iz bilja, sumnjamo da bi suprotan efekat CDP-a mogao biti povezan sa strukturnim razlikama između CDP-a i drugihpolisaharidi. Polisaharidinastaju polimerizacijom monosaharida, ali su varijabilni po tipu monosaharida, sastavu monosaharida, glikozidnoj vezi, strukturi bočnog lanca i molekulskoj težini39,40; Smatra se da ovi faktori određuju njihove biološke funkcije.41 Postojeće studije su predložile strukturu CDP-a i sugerirale da struktura CDP-a naknadno utiče na njegovu funkciju.42 Stoga je potrebno više dokaza da bi se u potpunosti razumjelo CDP i potvrdila naša hipoteza.

Melanogeneza je važan zaštitni mehanizam odupiranja ultraljubičastim oštećenjima i održavanja homeostaze tijela43; istovremeno, melanociti su lako izloženi nepovoljnim okruženjima kao što je preopterećenje ROS.11 Poznato je da ROS učestvuju u promociji melanogeneze, jedan od mehanizama je aktiviranje MAPK.44 Ali studije su takođe otkrile da ovaj efekat postoji samo unutar određenog ROS-a. nivo, dok ROS preopterećenje značajno narušava melanogenezu.45 Odnos između ROS, MAPK i melanogeneze je varijabilan pod različitim uslovima, stoga je ravnoteža između pro- i antioksidativnih sistema očigledno važna. Kod bolesti depigmentacije kao što je vitiligo, neuravnotežen antioksidativni sistem i nekontrolisano preopterećenje ROS-a će oštetiti melanocite i smanjiti vitalnost ćelija.11,46 U ovoj studiji koristili smo različite koncentracije H2O2 da simuliramo preopterećenje ROS-a u ćelijama, a HEM-ovi su pokazali lošiju toleranciju na H2O2 nego ćelije B16F10. Kada su melanociti bili podvrgnuti tretmanu H2O2, njihova vitalnost i stopa apoptoze su se pogoršali, ali

acteoside incistanchemože protiv starenja

Predtretman CDP-a mogao bi djelimično preokrenuti trend. U isto vrijeme, ROS je očišćen. Kao što je objavljeno, aktivacija NRF2/ARE antioksidacionog puta je glavna metoda uklanjanja ROS-a u ćelijama kože.14 U našim eksperimentima, nivoi proteina NRF2 i HO-1 u melanocitima su bili povišeni nakon tretmana H2O2 bez CDP; to znači da je H2O2-indukovanaoksidativnostres može aktivirati NRF2/HO-1 put, ali je nedovoljan za održavanje redoks ravnoteže i zaštitu ćelije od ozljeda. Međutim, predtretman CDP-om poboljšao je put antioksidacije NRF2/HO-1 i vratio ravnotežu. Stoga, predlažemo da CDP može zaštititi melanocite od ozljede oksidativnim stresom putem aktivacije NRF2/HO-1 antioksidacionog puta i uklanjanja ROS.

Otkrili smo da samo liječenje CDP nema utjecaja na ROS ili NRF2/HO-1 u melanocitima. Ovaj rezultat sugerira da CDP može utjecati na redoks ravnotežu ispodoksidativnostres, ali ne i normalna stanja. Štaviše, put antioksidacije NRF2/HO-1 je navodno regulisan signalnim putevima PI3K, NF-κB i MAPK.47,48 U našoj studiji, CDP je bio u stanju da aktivira MAPK signalni put. Moguće je da CDP može aktivirati NRF2/HO-1 put putem MAPK-ova koji regulišu naviše. Kako je izvijestio Slominski, melanociti su senzori stresa uključeni u regulatornu mrežu, a njihove funkcije se mogu brzo mijenjati kao odgovor na okolinu.49 Predlažemo da na ulogu CDP-a utiče status melanocita, da može promovirati melanogenezu bez utjecaja na antioksidans. sistema u normalnim uslovima, ali vraća redoks ravnotežu podoksidativnostresnim uslovima. Stoga se funkcija melanocita i preživljavanje mogu održavati na dva različita načina pomoću CDP-a. CDP pomaže melanocitima u održavanju homeostaze, što je također važna funkcija melanogeneze.50,51

Zaključno, CDP može promovirati melanogenezu melanocita

preko aktiviranja MAPK signalnog puta. CDP može poboljšati preživljavanje melanocita aktivacijom antioksidativnog puta NRF2/HO-1 i uklanjanjem intracelularnog ROS-a u uslovima oksidativnog stresa. Naši nalazi su značajni jer pokazuju da CDP može i promovirati melanogenezu i zaštititi melanocite od ozljede oksidativnim stresom, koji je vjerojatno odgovoran za disfunkciju i gubitak melanocita. Nalazi ove studije pokazuju da bi CDP mogao biti novi lijek u liječenju bolesti depigmentacije.

Cistanchedeserticola ima mnogo efekata

ZAHVALNICA

Ovaj rad je podržala Nacionalna fondacija za prirodne nauke Kine (br. 81703101), Novi projekti za talente Xiangya Treće bolnice Xiangya Univerziteta Central South (br. JY201623 i br. 20170301), Fondacija za prirodne nauke provincije Hunan ( br. 2018JJ3788 i br. 2018JJ3793) i Projekt zdravstvene komisije Hunan (br. C2019173). Dr Yibo Hu je izvršio glavni dio studije i napisao rukopis; Profesor Jing Chen i Qinghai Zeng dizajnirali su studiju i vodili pisanje rukopisa; Profesor Jinhua Huang, Lihua Huang i Hong Xiang pružili su tehničku podršku i analizirali podatke; Dr Yixiao Li, Ling Jiang, Yujie Ouyang, Yumeng Li, Lun Yang i Xiaojiao Zhao dali su doprinos dijelu eksperimenata.

SUKOB INTERESA

Autori potvrđuju da nema sukoba interesa.

IZJAVA O DOSTUPNOSTI PODATAKA

Podaci koji podržavaju nalaze ove studije dostupni su od odgovarajućeg autora na razuman zahtjev.

REFERENCE

1. Bleuel R, Eberlein B. Terapeutski tretman vitiliga. J Dtsch Dermatol Ges. 2018;16:1309-1313.

2. Taieb A, Meurant JM. Trebamo li dati prioritet psihološkim intervencijama u liječenju vitiliga? J Eur Acad Dermatol Venereol. 2018;32:2053-2054.

3. Picardo M, Dell'Anna ML, Ezzedine K, et al. Vitiligo. Nat Rev Dis Primeri. 2015;1:15011.

4. Slominski A, Tobin DJ, Shibahara S, Wortsman J. Pigmentacija melanina u koži sisara i njena hormonska regulacija. Physiol Rev. 2004;84:1155-1228.

5. Slominski A, Zmijewski MA, Pawelek J. L-tirozin i L-dihidroksifenilalanin kao hormonski slični regulatori funkcija melanocita. Pigment Cell Melanoma Res. 2012;25:14-27.

6. Spritz RA. Zajedničke genetske veze u osnovi generaliziranog vitiliga i autoimune bolesti štitnjače. Thyroid. 2010;20:745-754.

7. Lin X, Tang LY, Fu WW, Kang KF. Dječji vitiligo u Kini: klinički profili i imunološki nalazi u 620 slučajeva. Am J Clin Dermatol. 2011;12:277-281.

8. Boehncke WH, Brembilla NC. Autoreaktivni T-limfociti u inflamatornim kožnim bolestima. Front Immunol. 2019;10:1198.

9. Iannella G, Greco A, Didona D, et al. Vitiligo: Patogeneza, kliničke varijante i pristupi liječenju. Autoimmun Rev. 2016;15:335-343.

10. Forrester SJ, Kikuchi DS, Hernandes MS, et al. Reaktivne vrste kiseonika u metaboličkoj i inflamatornoj signalizaciji. Circ Res. 2018;122:877-902.

11. Denat L, Kadekaro AL, Marrot L, et al. Melanociti kao pokretači i žrtve oksidativnog stresa. J Invest Dermatol. 2014;134:1512-1518.

12. Qiu L, Song Z, Setaluri V. Oksidativni stres i vitiligo: signalna veza Nrf2-ARE. J Invest Dermatol. 2014;134:2074-2076.

13. Hayes JD, Dinkova-Kostova AT. Regulatorna mreža Nrf2 pruža interfejs između redoks i posrednog metabolizma. Trends Biochem Sci. 2014;39:199-218.

14. Marrot L, Jones C, Perez P, Meunier JR. Značaj Nrf2 puta u (foto)-oksidativnom odgovoru na stres u melanocitima i keratinocitima ljudske epiderme. Pigment Cell Melanoma Res. 2008;21:79-88.

15. van Geel N, Speeckaert R, Mollet I, et al. In vivo model indukcije i terapije vitiliga: dvostruko slijepo, randomizirano kliničko ispitivanje. Pigment Cell Melanoma Res. 2012;25:57-65.

16. Nicolaidou E, Antoniou C, Stratigos A, Katsambas AD. Uskopojasna ultraljubičasta B fototerapija i 308-nm ekscimer laser u liječenju vitiliga: pregled. J Am Acad Dermatol. 2009;60:470-477.

17. Novak Z, Bonis B, Baltas E, et al. Ksenon hlorid ultraljubičasti B laser je efikasniji u liječenju psorijaze i indukciji apoptoze T ćelija od uskopojasnog ultraljubičastog B. J Photochem Photobiol B Biol. 2002;67:32-38.

18. Xu P, Su S, Tan C, et al. Efekti vodenih ekstrakata Eclipse herba, Polygoni multiflora radix praeparata i Rehmanniae radix praeparata na melanogenezu i migraciju ljudskih melanocita. J Ethnopharmacol. 2017;195:89-95.

19. Wang T, Zhang X, Xie W. Cistanche deserticola YC Ma, "Desert ginseng": recenzija. Am J Chin Med. 2012;40:1123-1141.

20. Guo Y, Cao L, Zhao Q, et al. Preliminarne karakteristike, antioksidativna i hepatoprotektivna aktivnost polisaharida iz Cistanche deserticola. Int J Biol Macromol. 2016;93:678-685.

21. Cai RL, Yang MH, Shi Y, et al. Antizamorno djelovanje ekstrakta Cistanche deserticola bogatog feniletanoidima. Phytother Res. 2010;24:313-315.

22. Zhang H, Xiang Z, Duan X, et al. Antitumorski i protuupalni efekti oligosaharida iz ekstrakta Cistanche deserticola na ozljede kičmene moždine. Int J Biol Macromol. 2019;124:360-367.

23. Liu Y, Wang H, Yang M, et al. Polisaharidi Cistanche deserticola štite ćelije PC12 od OGD/RP-induciranih ozljeda. Biomed Pharmacother. 2018;99:671-680.

24. Song D, Cao Z, Liu Z, et al. Polisaharid Cistanche deserticola umanjuje osteoklastogenezu i resorpciju kosti inhibirajući RANKL signalizaciju i proizvodnju reaktivnih vrsta kisika. J Cell Physiol. 2018;233:9674-9684.

25. Fu C, Chen J, Lu J, et al. Smanjenje TUG1 potiče melanogenezu i melanogenezu izazvanu UVB zrakama. Exp Dermatol. 2019;28:730-733.

26. Johannessen CM, Johnson LA, Piccioni F, et al. Program loze melanocita daje otpornost na inhibiciju puta MAP kinaze. Priroda. 2013;504:138-142.

27. Vachtenheim J, Borovansky J. "Fiziologija transkripcije" formiranja pigmenta u melanocitima: centralna uloga MITF-a. Exp Dermatol. 2010;19:617-627.

28. Yu N, Zhang S, Zuo F, et al. Kulturisani humani melanociti eksprimiraju funkcionalne receptore slične toll-u 2–4, 7 i 9. J Dermatol Sci. 2009;56:113-120.

29. Ahn JH, Park TJ, Jin SH, Kang HY. Ljudski melanociti eksprimiraju funkcionalni Toll-like receptor 4. Exp Dermatol. 2008;17:412-417.

30. Reed SG, Carter D, Casper C, et al. Korelati aktivnosti pomoćnih sredstava GLA porodice. Semin Immunol. 2018;39:22-29.

31. Guo MZ, Meng M, Feng CC, et al. Novi polisaharid dobiven iz Craterellus cornucopioides pojačava imunomodulatornu aktivnost kod imunosupresivnih miševa putem regulacije TLR4-NF-kappaB puta. Funkcija hrane. 2019;10(8):4792-4801.

32. Wei W, Xiao HT, Bao WR, et al. TLR-4 može posredovati u signalnim putevima Astragalus polisaharidom RAP indukovane ekspresije citokina ćelija RAW264.7. J Ethnopharmacol. 2016;179:243-252.

33. Chen H, Yang D, Han F, et al. Bakterijski T6SS efektor EvpP sprečava aktivaciju inflamasoma NLRP3 inhibiranjem Ca(2 plus )-zavisnog MAPK-Jnk puta. Cell Host Microbe. 2017;21:47-58.

34. Levy M, Shapiro H, Thaiss CA, Elinav E. NLRP6: višestruki urođeni imunološki senzor. Trends Immunol. 2017;38:248-260.

35. Chen YS, Chen QZ, Wang ZJ, Hua C. Protuupalni i hepatoprotektivni efekti polisaharida Ganoderma lucidum protiv ozljede jetre uzrokovane tetrahloridom ugljika kod Kunming miševa. Farmakologija. 2019;103:143-150.

36. Tian Z, Liu Y, Yang B, et al. Astragalus polisaharid ublažava mišji kolitis kroz inhibiciju inflamasoma NLRP3. Planta Med. 2017;83:70-77.

37. Jiang L, Huang J, Lu J, et al. Polisaharid Ganoderma lucidum smanjuje melanogenezu inhibiranjem parakrinih efekata keratinocita i fibroblasta putem IL-6/STAT3/FGF2 puta. J Cell Physiol. 2019;234:22799-22808.

38. Cai ZN, Li W, Mehmood S, et al. Utjecaj polisaharida FMP-1 iz Morchella esculenta na melanogenezu u ćelijama B16F10 i zebrice. Funkcija hrane. 2018;9:5007-5015.

39. Zhang C, Li Z, Zhang CY, et al. Molekularne karakteristike i bioaktivnost polisaharida iz lucerke (Medicago sativa L.). Nutrienti. 2019;11:1181.

40. Coconi Linares N, Di Falco M, Benoit-Gelber I, et al. Prisustvo komponenti u tragovima značajno proširuje molekularni odgovor Aspergillus niger na guar gumu. New Biotechnol. 2019;51:57-66.

41. Ma H, Zhang K, Jiang Q, et al. Karakterizacija biljnih polisaharida iz Dendrobium officinale višestrukim kromatografskim i masenim spektrometrijskim tehnikama. J Chromatogr A. 2018;1547:29-36.

42. Dong Q, Yao J, Fang JN, Ding K. Strukturna karakterizacija i imunološka aktivnost dva polisaharida koji se ekstrahuju hladnom vodom iz Cistanche deserticola YC Ma. Carbohydr Res. 2007;342:1343-1349.

43. Slominski AT, Zmijewski MA, Plonka PM, et al. Kako UV svjetlo dodiruje mozak i endokrini sistem kroz kožu i zašto. Endokrinologija. 2018;159:1992-2007.

44. Schalke S. Novi podaci o poremećajima hiperpigmentacije. J Eur Acad Dermatol Venereol. 2017;31(Suppl 5):18-21.

45. Glassman SJ. Vitiligo, reaktivne vrste kiseonika i T-ćelije. Clin Sci. 2011;120:99-120.

46. ​​Ristow M. Otkrivanje istine o antioksidansima: mitohormeza objašnjava zdravstvene prednosti izazvane ROS. Nat Med. 2014;20:709-711.

47. Balogun E, Hoque M, Gong P, et al. Kurkumin aktivira gen hem oksigenaze-1 regulacijom Nrf2 i elementa koji reaguje na antioksidans. Biochem J. 2003;371:887-895.

48. Paine A, Eiz-Vesper B, Blasczyk R, Immenschuh S. Signalizacija heme oksigenaze-1 i njen antiinflamatorni terapeutski potencijal. Biochem Pharmacol. 2010;80:1895-1903.

49. Slominski A, Paus R, Schadendorf D. Melanociti kao "senzorne" i regulatorne ćelije u epidermi. J Theor Biol. 1993;164:103-120.

50. Slominski RM, Zmijewski MA, Slominski AT. Uloga pigmenta melanina u melanomu. Exp Dermatol. 2015;24:258-259.

51. Slominski A, Kim TK, Brozyna AA, et al. Uloga melanogeneze u regulaciji ponašanja melanoma: melanogeneza dovodi do stimulacije HIF-1alfa ekspresije i pratećih puteva zavisnih od HIF-a. Arch Biochem Biophys. 2014;563:79-93.