Propionska kiselina koju proizvodi Cutibacterium Acnes Fermentacija poboljšava sintezu melanina

Kontakt: Audrey Hu Whatsapp/hp: 0086 13880143964 Email:audrey.hu@wecistanche.com

Hsin‑Jou Kao1, Yan‑HanWang2, Sunita Keshari3, John JacksonYang3, Shinta Simbolon1, Chun‑Chuan Chen1 i Chun‑Ming Huang1*

Ultraljubičasto zračenje izaziva nakupljanje melanina, koje se može smanjiti upotrebom hemijskih proizvoda za izbjeljivanje. Međutim, povezani sigurnosni problemi takvih proizvoda potaknuli su potragu za prirodnim i bezopasnim alternativama. Ova studija imala je za cilj identificiranje prirodne kisele formulacije za smanjenje pigmentacije kože. Metabolit propionska kiselina (CH3CH2COOH, PA) bila je najzastupljenija masna kiselina u filtratu iz Pluronic F68 (PF68) fermentacije Cutibacterium acnes (C. acnes) i smanjila je DOPA-pozitivne melanocite značajno inhibirajući ćelijsku aktivnost tirozinaze putem biniranja. receptor slobodnih masnih kiselina 2 (FFAR2). Štaviše, tretman sa 4 mM PA nije promenio proliferaciju melanocita, što ukazuje da je efikasno rešenje za hiperpigmentaciju, ne izazivajući oštećenje ćelija. Smanjena DOPA-pozitivna aktivnost melanocita i tirozinaze također je uočena u tkivu kože uha miševa ubrizganog mješavinom C. acnes i PF68, što potvrđuje da će inhibicija melanogeneze vjerovatno biti posredovana fermentacijskim metabolitima iz C. acnesfermentacije koristeći PF68 kao izvor ugljenika. Osim toga, PA nije utjecao na rast svoje roditeljske bakterije C. acnes, stoga je moćan metabolit fermentacije koji ne narušava ravnotežu mikrobioma kože.

Koža djeluje kao veza između ljudskog tijela i vanjskog okruženja pružajući odbranu od patogena, fizičkih i ultraljubičastih oštećenja1. Ako je ljudska koža prekomjerno izložena ultraljubičastom zračenju (UVR) koje utječe na funkciju i preživljavanje mnogih tipova stanica, izazivajući upalu kože, što može dovesti do raka2,3. Oštećenje DNK izazvano UV zračenjem aktivira signale stanične popravke za proizvodnju melanina u melanocitima, što rezultira pigmentacijom kože4,5. Zdrava površina ljudske kože kolonizirana je raznolikim miljeom mikroorganizama, od kojih su mnogi bezopasni kao komensali ili oportunistički patogeni6,7. Probiotici su uobičajeni primjeri bakterioterapije s potencijalom za fotoprotekciju usporavanjem znakova starenja kože i ublažavanjem efekata upale kože izazvane UV zračenjem3,8,9. Na primjer, probiotičke bakterije mliječne kiseline značajno sprječavaju upalne, alergijske reakcije i imunosupresiju kože uzrokovane UV zračenjem10. Štaviše, sposobnost Cutibacterium acnes (C. acnes), dominantne bakterije u mikrobiomu kože, da proizvodi porfirin kao odgovor na UVR, čini ga glavnim biomarkerom zbog njegove uloge u zaštiti i prevenciji neravnoteže2,11,12, stoga je od praktičnog interesa13. Studije su otkrile da fermentni filtrat (GFF) smanjuje melanin u ljudskim stanicama melanoma, čime se smanjuje pigmentacija kože14. Slobodne masne kiseline (FFA) imaju izvanredne regulatorne efekte na melanogenezu i potisnutu aktivnost tirozinaze u kultivisanim B16F10 ćelijama mišjeg melanoma15. Većina opcija liječenja hiperpigmentacije blokira konverziju tirozina u melanin, djelujući kao inhibitor tirozinaze, ključnog regulatornog enzima potrebnog za biosintezu melanina16. Nedavno je široka upotreba sredstava za izbjeljivanje kože, poput jedinjenja fenola i žive, u kozmetičkim formulacijama izazvala ozbiljne sigurnosne zabrinutosti17. Štaviše, FFAR2 (također poznat kao GPR43) je prisutan u različitim tkivima poput koštane srži, slezine i normalne kože18 i obećavajuća je meta lijeka za gojaznost, kolitis i neke upalne odgovore19. FFAR2 je receptor za kratkolančane masne kiseline (SCFA) sa dužinama lanca manjim od šest ugljenika, kao što su acetat, butirat i propionat, najmoćniji agonist za FFAR220,21. Prethodno smo pokazali da in vivo srušenje FFAR2 u koži miša blokira posredovanje butirne kiseline iritacije UV zracima3.

C. acnes is abundant on the human skin surface accounting for>60 posto bakterija2. Štaviše, propionska kiselina (PA), fermentacijski metabolit iz C. acnes, i njeni esterifikovani derivati ​​deluju kao potencijalni antimikrobni agens protiv Staphylococcus aureu11,22, a poli(etilen oksid) obloge su obećavajuća metoda za izbegavanje infekcija23. Komenzalne probiotičke bakterije mogu inhibirati rast USA300 kroz fermentaciju poli(etilen glikol) dime-metakrilata kao selektivnog pokretača fermentacije24. PF68, polimer baziran na PEG-u, stabilan je gel nosač za antimikrobne agense, povećava površinsku topljivost lijeka i obično se koristi u liječenju inficiranih rana bez ikakvih uočljivih nuspojava25. U ovoj studiji smo utvrdili da je PF68 kao jedinjenje izvedeno iz polimera potencijalno siguran i efikasan agens, a primjena metabolita iz fermentacije PF68 od strane kožnih komenzalnih C. acnes može inhibirati hiperpigmentaciju ili melanogenezu kože uzrokovanu UV zračenjem.

cistanche tubolosa prednosti: inhibira melanogenezu kože.

Metode

Etička izjava.

Ova studija je sprovedena u skladu s odobrenim protokolom Institucionalnog odbora za njegu i korištenje životinja (IACUC) na Nacionalnom centralnom univerzitetu (NCU), Tajvan (NCU-106-016) iu skladu sa smjernicama Arrive (https://arriveguidelines .org/). Miševi Instituta za istraživanje raka (ICR) (ženke stare 8-9 sedmica; Nacionalni laboratorijski centar za životinje, Tajpej, Tajvan) žrtvovani su korištenjem CO2 u zatvorenoj kutiji. Sve metode su izvedene u skladu sa relevantnim smjernicama i propisima

Bakterijska kultura.

C. acnes (ATCC 6919) je kultivisan na ojačanom medijumu klostridija (RCM, Oksford, Hempšir, Engleska) u anaerobnim uslovima korišćenjem Gas-Pak-a (BD, Sparks, MD, SAD). Bakterije su uzgajane na 37 stepeni do logaritamske faze rasta. Bakterijske pelete su sakupljene centrifugiranjem na 5,000×g tokom 10 minuta, isprane u fiziološkom rastvoru sa fosfatnim puferom (PBS), a zatim suspendovane u PBS ili RCM za dalje eksperimente.

Fermentacija bakterija.

C. acnes (105 jedinica za formiranje kolonija (CFU)/mL) inkubirana je u 10 mL TSB u prisustvu ili odsustvu 2 posto PF68 (BASF, NY, SAD) u anaerobnim uvjetima koristeći Gas-Pak na 37 stepeni. PF68 sam u TSB je uključen kao kontrola. Te 0,002 posto (w/v) fenol crvenog (Sigma) u TSB služilo je kao indikator fermentacije. Promjena boje iz crveno-narančaste u žutu ukazuje na pojavu bakterijske fermentacije, što je detektirano optičkom gustoćom na 560 nm (OD560).

Analiza gasnom hromatografijom-masenom spektrometrijom (GC–MS).

C. acnes (105 CFU/mL) je inkubirana u TSB (10 mL) u prisustvu 2 procenta PF68. Nakon 1- dana fermentirani medij je centrifugiran na 5000 g tokom 10 minuta, a supernatant je korišten za detekciju SCFA prema ranije objavljenom protokolu26. Nivoi octene kiseline (AA), PA, butirne kiseline (BA) i izo-maslačne kiseline (I-BA) u mediju za fermentaciju kvantificirani su kalibracionom krivuljom napravljenom od šest nivoa koji nisu nula koristeći FFA test standard ( Restek Corporation, Bellefonte, PA, SAD) koji je razrijeđen u 500-, 1,000-, 2,000-, 5,000- i 10,000- fold.

Kultura ćelija melanoma B16F10.

Ćelijsku liniju melanoma B16F10 ljubazno su obezbijedili dr. Richard Gallo, Univerzitet Kalifornije u San Dijegu, SAD, i dr. Cheng Ching-Yi, Univerzitet nauke i tehnologije Chang Gung, Tajvan. Ćelije su uzgajane u Dulbeccovom modificiranom orlovom mediju (DMEM, Life Technologies, Carlsbad, Kalifornija, SAD) sa dodatkom 10 posto fetalnog goveđeg seruma (FBS, Life Technologies) i 1 posto penicilina-streptomicina (Life Technologies) na 37 stupnjeva i 5 posto CO2. Ćelije su uzgajane do 70-80 posto konfluencije, a zatim su subkulturisane tripsin-etilendiamintetrasirćetnom kiselinom (EDTA, Life Technologies).

Kvantitativna polimerazna lančana reakcija reverzne transkripcije (RT-qPCR).

RT-qPCR je korišćen za proučavanje ekspresije gena tirozinaze u ćelijama melanoma B16F10 tretiranim sa 4 mM PA tokom 48 sati. Ukupna ćelijska RNK ekstrahirana je korištenjem Quick-RNA MiniPrep Kit (Zymo Research, Kalifornija, SAD), nakon čega je uslijedila reverzna transkripcija na cDNK pomoću iScript kompleta za sintezu cDNA (Bio-Rad, Hercules, CA, USA) i amplificirana pomoću RT-qPCR u sistem ABI 7300 (Applied Biosystems, Waltham, MA, SAD). Uporedni prag ciklusa (ΔΔCT) korišten je za određivanje kvantifikacije ekspresije gena. Nivo gena gliceraldehid 3-fosfat dehidrogenaze (GAPDH) korišten je za normalizaciju gena za tirozin kinazu. Prajmer za tirozinazu i GAPDH su 5′-TGACAAAAGCCAAAACCCCCA-3′ (naprijed); 5′-TTGTTCAAAAATACTTCCAGTGTGT-3′ (nazad) i 5′-TGTGTCCGTCGRGGATCTGA-3′ (naprijed); 5′-GATGCCTGCTTCACCACCTT3′ (obrnuto).

Aktivnost stanične tirozinaze nakon obaranja gena FFAR2.

B16F10 ćelije melanoma su zasijane u gustini od 5×104 ćelija/jažici u 24-pločama. Dalje, ćelije su tretirane sa FFAR2 selektivnim antagonistom GLPG0974 (0,1 µM, GLPG) i PA (4 mM) i inkubirane na 37 stepeni u 5% CO2 tokom 24 h. Ćelije su tripsinizirane i lizirane RIPA puferom (Thermo Fisher Scientific, NJ, SAD). Te lizirane ćelije su zamrznute na -80 stepeni i dva puta odmrznute nakon čega je uslijedilo centrifugiranje na 12,{16}} o/min tokom 10 min. Supernatant je pomiješan sa 1 ug/mL levodope (L-DOPA, Sigma) u omjeru 2:1 u pločici 96-jažice, inkubiran na sobnoj temperaturi (RT) 1 h i OD na 475 nm je otkriveno27.

za šta se koristi cistanche: smanjuje aktivnost tirozinaze

BrdU etiketiranje.

B16F10 ćelije melanoma su uzgajane na 8-slajdovima komore (Thermo Fisher Scientific) u DMEM-u sa 10 posto FBS-a, penicilina i streptomicina dok se ne postigne 70 posto konfluentnosti. Bromodeoksiuridin (10 μM, BrdU, ACROS, New Jersey, SAD) je dodan u medijum za kulturu zajedno sa 4 mM PA. BrdU dodan sa PBS u podloge za kulturu uključen je kao kontrola. Nakon 24 h, ćelije su fiksirane sa 4 posto perfluoro Roxy (PFA, Sigma) i zatim permeabilizirane sa 0,2 posto Triton X-100 (Sigma) 10 minuta. Zatim su ćelije tretirane sa 2 N HCl na 37 stepeni tokom 25 minuta, neutralizovane sa HCl sa 0,1 M boratnim puferom (pH 8,5) tokom 10 minuta i blokirane puferom za blokiranje pre inkubacije anti-BrdU antitela (Abcam, MA, SAD) preko noći i magareća anti-koza Alexa Fluor 568 IgG (H plus L) (životne tehnologije) kao druga antitela 1 h na 4 stepena. Jezgra su obojena sa 4,6-diamidino2-fenilindolom (DAPI, Sigma). Slike su dobijene pomoću cellSens softvera spojenog na Olympus BX63 mikroskop.

Modeli miševa su kreirani izlaganjem UV svjetlu.

Modeli miša su bili ključni u unapređenju razumijevanja mnogih uloga UVR28. UVR povećava DOPA-pozitivne melanocite u koži, posebno na mjestu izlaganja29. Protokol za liječenje injekcije C. acnes u uši miševa opisan je u našoj prethodnoj studiji3 (Ova referenca ne govori o injekciji C. acnes). U uši ICR miševa intradermalno su ubrizgane C. acnes (107 CFU) sa i bez 2 posto PF68, nakon čega je uslijedilo izlaganje ultraljubičastom B (UVB) 312 nm talasne dužine u dozi od 200 mg/cm2 pomoću UV lampe (model EB{ {10}}C, Spectronics Corp., Westbury, NY, SAD) 2 min svaki dan tokom 3 dana. Mišje uši kojima je ubrizgan PBS ili PF68 nakon čega je uslijedilo izlaganje UVB-u uključene su kao kontrola. U drugoj grupi eksperimentalnih miševa, uši su nanesene sa 4 mM PA nakon čega je uslijedilo izlaganje UV zrakama, sa PBS kao kontrolom.

siRNA-posredovano utišavanje gena FFAR2.

Kako bismo utišali gen FFAR2, koristili smo kemijski modificiranu siRNA koja cilja na FFAR2 receptor (FFAR2 siRNA), negativnu kontrolu siRNA (NC siRNA) i kontrolu bez injekcije (C), koje su dobivene od GenePharma Co. (Šangaj, Kina). Njihove oligonukleotidne sekvence su siFFAR2: čulni lanac, 5′-CCGGUGCAGUACAAGUUAUTT-3′; anti-sense lanac, 5′-AUAACUUGUACUGCACCGGTT-3′. kontrola: osjetilni niz, 5′-UUCUCCGAACGUGUCACGUTT-3′; anti-sense lanac, 5′-ACGUGACACGUUCGGAGAATT-3′. Ove hemijski modifikovane siRNA davane su svaki dan tokom 3 dana intradermalnom injekcijom u uši miševa pomoću mikroigle (2 mg/kg težine miševa). Od drugog dana nanosite sa 2 posto PA i UV izlaganjem 3 dana. Predtretman za ubrizgavanje siRNA mišu kao što je opisano u referenci30. Deseto, miševima su izrezane i obojene uši četvrtog dana.

Western blotting.

U uši miševa je ubrizgan hemijski modifikovani FFAR2 i kontrolne siRNA, nakon čega je usledila primena sa 2% PA i UVB izlaganjem tokom 3 dana. Trećeg dana miševima su uši izrezane, homogenizirane, a zatim lizirane RIPA puferom (Thermo Fisher Scientific). Ćelijski lizati (30 µg) su podvrgnuti 10% SDS-PAGE gelu, koji je zatim prebačen na poli(viniliden fluorid) (PVDF) membranu (Sigma) i blokiran sa 5% (w/v) nemasnim mlijekom prije inkubacije preko noći sa primarna antitijela na FFAR2 Rabbit PolyAb (Proteintech, Rosemont, IL, USA) na 4 stepena ili -aktin (1:1,000; Cusabio Technology, Houston, TX, SAD). Nakon toga je uslijedio tretman sa kozjim anti-zečjim sekundarnim antitijelom konjugiranim s peroksidazom hrena (1:5000) (Thermo Fisher Scientific) u trajanju od 1 h. Proteinske trake su detektovane hemiluminiscentnim reagensom za detekciju (Thermo Fisher Scientific) i Omega Lum C Imaging System (Gel Co., San Francisco, Kalifornija, SAD). Proteinske trake su rađene pomoću softvera ImageJ.

Brojanje melanocita.

Hrskavice sa miša su uklonjene ručno, a kožna tkiva su natopljena rastvorom amonijum tiocijanata (Sigma) na 37 stepeni u trajanju od 20 min. Epidermalni i bazalni slojevi su očišćeni od ostatka tkiva kože, a melanociti su obojeni uranjanjem u 0.1 M PBS (pH 7,2) koji sadrži 0,14 posto L-DOPA na sobnoj temperaturi u trajanju od 3 sata i broj melanocita u tkivima kože određena je mikroskopski prema ranije objavljenom protokolu29.

Statističke analize.

Analiza podataka obavljena je nesparenim t-testom korišćenjem Prism softvera. Te nivoi statističke značajnosti su označeni na sledeći način: *P<0.05,><0.01,><0.001, and="" ns="non-significant." the="" mean±standard="" deviation="" (sd)="" for="" at="" least="" three="" independent="" experiments="" except="" for="" two="" independent="" western="" blotting="" analyses="" for="" fig.="" 4c="" was="" displayed.="" animal="" experiments="" were="" performed="" with="" at="" least="" three="" animals="" per="" treatment="">

cistanche tubolosa

Rezultati

C. acnes indukuje fermentaciju PF68.

Prethodne studije su pokazale fermentaciju kožnih probiotika za indukciju proizvodnje SCFA u prisustvu spojeva kao izvora ugljika26. Da bi se istražilo da li C. acnes može fermentirati PF68, C. acnes je inkubirana sa PF68 u TSB mediju 1 dan sa fenol crvenim kao indikatorom za praćenje bakterijske fermentacije. U TSB mediju inkubiranom samo s bakterijama, fenol crvena se promijenila iz crvene u narančastu zbog bakterijske replikacije, dok je u TSB mediju koji sadrži bakterije i PF68, fenol crvena boja promijenila se u blijedožutu sa smanjenjem pH što ukazuje na upotrebu PF68 kao izvor ugljenika za fermentaciju (slika 1A). Nadalje, OD560 fenol crvenog pokazao je značajno smanjenje pH vrijednosti u TSB mediju koji sadrži bakterije i PF68 (slika 1B) u poređenju sa bakterijama ili samim PF68. Te SCFA sadržane u fermentu C. acnes kultivisane sa PF68 identifikovane su GC-MS analizom (slika 1C) i utvrđeno je da su AA, PA, BA i I-BA kiselina, pri čemu PA11 ima najveću koncentraciju (slika 1D ).

Slika 1. Bakterijska fermentacija sa polimerom bila je praćena smanjenjem intracelularnog pH.

In vitro efekat PA na proizvodnju melanina putem PA-FFAR2.

Fatty acids modulate the degradation of tyrosinase, a crucial enzyme involved in melanin biosynthesis in melanocytes and melanoma cells31. Therefore, to detect the in vitro effect of PA on melanin synthesis, B16F10 melanoma cells were treated with 4 mM PA for 48 h, with the decreased expression of the tyrosinase in PA treated melanoma cells compared to the control (Fig. 2A). The immunostaining of PA-treated melanoma cells after BrdU labeling showed that PA did not alter the proliferation of melanoma cells (Fig. 2B). Furthermore, the effect of PA and AA, two highly expressed SCFAs in the fermentation filtrate (Fig. 1D)32, on melanin production was assessed in melanoma cells, with PA causing a>dvostruko smanjenje proizvodnje melanina u poređenju sa AA (slika 2C). SCFA, poput PA i AA, regulišu svoje funkcije interakcijom sa FFAR2 i FFAR3, pri čemu je PA među najmoćnijim SCFA za oba ova receptora33. Uzimajući u obzir regulaciju PA putem njegove interakcije sa FFAR2, blokiranje signalizacije ovog receptora pomoću selektivnog inhibitora može biti koristan pristup procjeni uloge PA u regulaciji melanogeneze. Aktivnost ćelijske tirozinaze je bila nepromijenjena blokiranjem FFAR2 korištenjem FFAR2 selektivnog antagonista GLPG prije tretmana PA i smanjena bez GLPG za razliku od kontrolne grupe (slika 2D). Ovi rezultati su pokazali efikasnu ulogu PA-FFAR2 u smanjenju sadržaja melanina inhibiranjem aktivnosti tirozinaze kinaze u ćelijama melanoma sa nepromenjenom ćelijskom proliferacijom.

Slika 2. Efekti ekspresije gena tirozinaze i proliferacije ćelija u ćelijama melanoma nakon tretmana PA.

Mešavina C. acnes i PF68 inhibirala je melanocite izazvane UVB-om u mišjim ušima.

Pokazalo se da lokalna primjena fermentacijskih ekstrakata ili masnih kiselina smanjuje hiperpigmentaciju kože uzrokovanu UV zračenjem regulacijom razgradnje tirozinaze34,35. Prethodne studije su pokazale da je melanogeneza nakon izlaganja UV zračenju posljedica aktivacije funkcionalnih melanocita u epidermisu ili dermisu36. Nakon što smo ustanovili da PA kao glavni SCFA iz C. acnes fermentacije PF68 može efikasno smanjiti proizvodnju melanina in vitro, zatim smo ispitali efekat C. acnes plus PF68 na njega in vivo. Uši ICR miševa su bile izložene UVB-u svaki drugi dan tokom 3 dana istovremeno sa injekcijom C. acnes i PF68. Injekcije sa PBS ili C. acnes ili samo PF68 su uključene kao kontrole. Epidermalni i bazalni slojevi su odstranjeni sa kožnog tkiva u mišjem uhu, a melanociti su obojeni L-DOPA. Došlo je do značajnog povećanja broja melanocita nakon izlaganja UVB-u, bez promjene nakon injekcije sa C. acnes ili samo PF68. Međutim, značajno smanjenje broja DOPA-pozitivnih melanocita otkriveno je u grupama izloženim UVB-u nakon tretmana mješavinom C. acnes i PF68 (slika 3A).

Slika 3. Indukcija melanocita UVB i inhibicija različitim tretmanima.

Poboljšanje rada melanocita izazvanog UVB-om u mišjem uhu pomoću PA, fermentacionog metabolita C. acnes.

Procijenjen je učinak direktne primjene PA na melanogenezu izazvanu UV zračenjem. Hiperpigmentacija indukovana UV zračenjem i ekspresija tirozinaze u koži uha miša u kontrolnoj grupi su značajno smanjene nakon topikalne primene PA tokom 3 dana (slika 3B). Tus, PA, metabolit iz PF68 fermentacije C. acnes inhibira funkcionalnu proizvodnju melanocita sa sintezom melanina izazvanom UVB zračenjem. Ekspresija tirozinaze je primetno smanjena u ćelijama tretiranim PA u poređenju sa kontrolom (slika 3C).

PA inhibira UVB-inducirane funkcionalne melanocite putem FFAR2 in vivo.

Da bi se utvrdilo da li je do smanjenja egzogene melanogeneze došlo putem PA interakcije sa njegovim srodnim receptorom, FFAR2 je oboren u kožnim melanocitima mišjeg uha, nakon čega je uslijedilo izlaganje UVB-u i PA tretman. Povećanje proliferacije melanocita izazvano UVB zrakama i aktivnost tirozinaze značajno je smanjena u epidermu mišjeg uha ubrizganog NC siRNA nakon primjene PA (Slika 4A, B). Međutim, broj melanocita i aktivnost tirozinaze ostaju nepromijenjeni čak i nakon primjene PA u epidermisu mišjeg uha ozračenog UVB zrakama koji je oboren FFAR2. Potvrdili smo obaranje gena FFAR2 mjerenjem nivoa ekspresije proteina FFAR2 Western blot analizom (slika 4C). Dakle, PA ometa melanogenezu potiskivanjem aktivnosti tirozinaze, u kojoj PA-FFAR2 igra potencijalnu ulogu u proizvodnji melanina.

ekstrakt cistanche tubolosa

Diskusija

Melanin, kritični faktor odbrane kože od UV zračenja, sintetiše se u melanosomima melanocita, prenosi se u susjedne keratinocite preko dendritskih vrhova i na kraju se distribuira po epidermi kože37. Metaboliti bakterijske fermentacije se sve više koriste u terapiji kože zbog njihovog blagotvornog djelovanja na upale kože uzrokovane UV zračenjem i infektivne poremećaje3. U ovoj studiji smo pokazali da PA, glavni metabolit iz PF68 fermentacije C. acnes, smanjuje nivoe funkcionalnih melanocita izazvanih UVB-om tako što inhibira aktivnost tirozinaze in vitro i in vivo putem FFAR2.

Prethodne studije su pokazale inhibiciju melanogeneze putem inhibicije tirozinaze fermentacijskim metabolitima iz probiotičkih LA i Lactobacillus bakterija24,38,39. Također, polimer visoke molekularne težine na bazi PEG-a (~20,000) je potpuno razgrađen fermentacijom od strane gram-negativnih bakterija koje proizvode acetat i propionat40. U ovoj studiji, PA (~4 mM) je bio najzastupljeniji SCFA u filtratu iz PF68 fermentacije C. acnes i smanjio je sadržaj melanina u melanocitima efikasnije od AA. Nadalje, tretman sa 4 mM PA značajno je inhibirao ćelijsku aktivnost tirozinaze u melanocitima, što je dokazalo da se inhibicija melanogeneze PA dogodila smanjenjem ekspresije gena tirozinaze. Ljudi imaju isti broj melanocita što nije razlog za pigmentaciju kože već aktivaciju funkcionalnih melanocita UV zračenjem36,41. Ovdje tretman 4 mM PA nije promijenio proliferaciju melanocita, što ukazuje da je to efikasna opcija liječenja, koja ne uzrokuje oštećenje ćelija. Smanjen broj melanocita i aktivnost tirozinaze također su primijećeni u tkivu kože uha miševa ubrizganog mješavinom C. acnes i PF68, što pokazuje da će inhibicija melanogeneze vjerovatno biti posredovana fermentacijskim metabolitima iz fermentacije C. acnes koristeći PF68 kao ugljik izvor. Osim toga, naša studija je potvrdila PA kao odličan antimikrobni agens, bez promjene u rastu matične bakterije C. acnes, pokazujući PA kao moćan metabolit koji ne narušava ravnotežu mikrobioma kože11.

Proizvodnja melanina se pokreće i reguliše pomoću nekoliko signalnih sistema, pri čemu tirozinaza katalizuje konverziju tirozina u DOPA, i u dopakinon, što dovodi do stvaranja melanocitnih pigmenata42,43. U većini slučajeva, reagensi za posvjetljivanje kože djeluju na različitim nivoima proizvodnje melanina preko FFAR2 kako bi utjecali na aktivnost tirozinaze ili direktno ciljali tirozinazu kako bi inhibirali melanogenezu u koži44-46. SCFA kao što su PA i AA ispoljavaju svoje efekte kroz vezivanje za svoje selektivne srodne receptore kao što su FFAR2 ili FFAR3, pri čemu je PA među najmoćnijim SCFA za oba receptora47. GLPG, selektivni FFAR2 antagonist, i siRNA posredovano utišavanje gena FFAR2 kako bi se podržalo blokiranje FFAR23,48. U trenutnoj studiji, povećani broj melanocita i ekspresija gena tirozinaze u kožnom tkivu ušiju miševa nisu se promijenili kao odgovor na UVB zračenje čak i nakon primjene PA na nokdaun FFAR2 kod miševa (slika 4A). Nadalje, ekspresija gena za tirozinazu je smanjena nakon PA tretmana in vitro, međutim, blokiranje gena FFAR2 sa GLPG, selektivnim FFAR2 antagonistom, poboljšalo je učinak PA na smanjenje ekspresije gena tirozinaze. Nakon blokiranja FFAR2 gubitak FFAR2 rezultira pojačanom ekspresijom aktivnosti tirozinaze nakon tretmana PA. Iako i PA i AA, fermentacijski metaboliti iz C. acnes, imaju sličan afinitet za vezivanje FFAR220, relativno niža efikasnost AA u smanjenju aktivnosti tirozinaze u melanocitima potvrđuje terapeutski potencijal PA kao postbiotika protiv melanogeneze.

Štetni efekti za fotografije uzrokovani UVR-om na koži privukli su veliku pažnju. Proizvodi za zaštitu od sunca i protiv hiperpigmentacije se široko koriste, ali su njihova sigurnost, prodiranje u kožu i terapijska učinkovitost još uvijek pod znakom pitanja49. Iako je avobenzon uobičajena komponenta u kremama za sunčanje zbog svoje visoke efikasnosti protiv UV zračenja, fotonestabilan je i stoga nije siguran, a otkriven je u krvi nakon kronične primjene50,51. Razvoj efikasnog izbjeljivanja kože blokiranjem ekspresije tirozinaze fermentacijskim metabolitima iz probiotičkih bakterija ili polimera kao izvora ugljika je efikasan i prirodan način za suzbijanje melanogeneze38,39. Kako je upotreba živih probiotika za kozmetiku strogo regulirana, promocija njihovog blagotvornog djelovanja putem fermentacijskih metabolita iz živih probiotičkih bakterija postala je izvediva primjena. Osim toga, PF68 kao prebiotik može potaknuti proizvodnju SCFA iz C. acnes fermentacije i koristi se za poboljšanje biološke stabilnosti i pomoć raznim terapeutskim agensima kao što su 6- mikrosfere napunjene merkaptopurinom u njihovoj interakciji s ljudskim tijelom52. Nadalje, PF68 se može ugraditi u ćelijske membrane i trans-locirati u ćelije te se koristi kao stabilan gel nosač za antimikrobne agense, povećavajući površinsku topljivost lijeka u tretmanu kože12,23. Stoga se PF68 smatra sigurnom i efikasnom opcijom za razvoj farmaceutskih i kozmetičkih proizvoda. Pored funkcije PF68 kao inicijatora fermentacije za povećanje fermentacijske aktivnosti C. acnes, on također ima potencijal da bude pomoćno sredstvo za smanjenje efektivnih doza medicinskih reagensa i poboljšanje rastvorljivosti lijekova koji su slabo rastvorljivi u vodi.

Sve u svemu, ovi rezultati pokazuju da PA-FFAR2 interakcija može biti centralni mehanizam u djelovanju probiotika ili postbiotika na hiperpigmentaciju uzrokovanu UVR-om. Terapija PA nije uticala na proliferaciju melanocita. U poređenju sa hemijskim terapijama, metaboliti probiotika su blaži i prirodni53. Iako je tačan mehanizam kojim metaboliti PF68 fermentacije C. acnes inhibiraju melanogenezu nejasan, dokazi iz ove studije ukazuju na uključenost SCFAs-FFAR2-tirozinaznog puta. Ovi rezultati su korisni za buduće kliničko liječenje poremećaja pigmentacije i za razvoj kozmetike koja povećava opseg primjene proizvoda za izbjeljivanje. Konačno, raznolikost probiotika nudi personalizirane tretmane za hiperpigmentaciju i razvoj namjenskih proizvoda s većim učinkom.

Prednosti ekstrakta cistanche: izbjeljivanje kože