Marinesvampe repræsenterer en fascinerende samling af hvirvelløse marinedyr

Venligst kontaktoscar.xiao@wecistanche.comfor mere information

Abstrakt:I de sidste årtier blev havmiljøet opdaget som et enormt reservoir af nye bioaktive forbindelser, nyttige til medicinske behandlinger, der forbedrer menneskers sundhed og velvære. Blandt flere marine organismer, der udviser bioteknologisk potentiale, blev svampe fremhævet som en af ​​de mest interessante phyla ifølge en bred litteratur, der beskriver nye molekyler hvert år. Ikke overraskende blev de første marine lægemidler anvendt til medicinske formål isoleret fra en marine svamp og bruges nu som anti-cancer og anti-virale midler. I de fleste tilfælde rapporterede eksperimentelle beviser, at meget ofte associerede og/eller symbiotiske samfund producerede disse bioaktive forbindelser til gensidig fordel. I dag er skønhedsbehandlinger formuleret ved at drage fordel af de gavnlige egenskaber, der udøves af nye marine forbindelser. Faktisk blev adskillige biologiske aktiviteter, der er egnede til kosmetiske behandlinger, registreret, såsom antioxidant, anti-aldring, hudblegning og emulgerende aktiviteter, blandt andre. Her indsamlede og diskuterede vi adskillige videnskabelige bidrag, der rapporterede om det kosmetiske potentiale af marine svampe-symbionter, som udelukkende var repræsenteret af svampe og bakterier. Bioaktive forbindelser, der specifikt er angivet som produkter af svampemetabolismen, var også inkluderet. Oprindelsen af ​​svampemetabolitter er imidlertid tvivlsom, og den associerede biotas rolle kan ikke udelukkes, i betragtning af at isoleringen af ​​symbionter repræsenterer en hård udfordring på grund af deres uopdyrkelige egenskaber.

Klik venligst her for at vide mere

Nøgleord:svampe; bakterie; svampe; anti-oxidant; anti-aldring; hudblegning; anti-mikrobielle; foto-beskyttelse

1. Introduktion

Marine svampe repræsenterer en fascinerende filum af marine hvirvelløse dyr, der er vært for et bredt symbiotisk samfund sammen med en enorm produktion af sekundære metabolitter [1-7]. Den svampeassocierede biota kan samle en bred gruppe af fylogenetiske afstamninger, herunder archaea, bakterier og svampe [8,9]. Forholdet mellem svampe og deres mutualistiske symbionter er komplekse, og produktionen af ​​bioaktive sekundære metabolitter kan have en mulig forsvarsrolle eller være involveret i konkurrencen om plads i bentiske habitater[10,11]. I det hele taget blev svampesymbionter anerkendt for at være ansvarlige for værtsmetabolisme og vækst, kemisk forsvar og tilpasning til biotiske og abiotiske stressorer[2,12-14].

Opdagelsen af ​​marine bioaktive metabolitter som potentielle lægemidler til den farmaceutiske, nutraceutiske og kosmetiske industri førte til adskillige forskningsprojekter, der var afhængige af identifikation af nye kemiske dele med innovative biologiske funktioner[15].hvad er cistanchePå det seneste har det kosmetiske område været hurtigt voksende, da forbrugerne har givet større opmærksomhed til cremer og lotioner, der indeholder naturlige forbindelser med farmakologiske egenskaber [16]. Cosmeceuticals er topiske produkter, der indeholder nogle bioaktive ingredienser, der efterligner lægemiddellignende fordele ved at forbedre hudens sundhedsrelaterede funktion [16,17]. På globalt plan skifter den kosmetiske industri gradvist til naturlige forbindelser på grund af deres biokompatible, sikre og miljøvenlige egenskaber [18]. Succesen for kosmetiske produktioner afhænger primært af sikkerheden; lave omkostninger; og evnen til at opretholde den aktive ingrediens, levere den i en biologisk aktiv form og udøve en biologisk effekt gennem kendte mekanismer[19]. For at overvinde disse sidstnævnte problemer, især relateret til uegnede kemiske egenskaber, blev nogle indkapslings- og nanoformuleringsmetoder udviklet for i høj grad at forbedre lægemiddellevering og effektivitet [20-25].

På trods af at kosmetik historisk er blevet hentet fra landplanter[26-28], blev flere af dem opdaget i marine miljøer i de sidste årtier. Faktisk repræsenterer havet en rig kilde til bioaktive ingredienser, såsom vitaminer, mineraler, aminosyrer, proteiner, lipider, polysaccharider, terpenoider, polyfenoler, pigmenter og enzymer, som finder flere anvendelser inden for det kosmetiske område [29]. Marine kosmetik viste en bred vifte af gavnlige aktiviteter, såsom antioxidanter, anti-UV, anti-aging, anti-tyrosinase (hudblegning), antimikrobielle, sårhelende og emulgerende egenskaber (Figur 1)[{{8} }].

Cistanche kan anti-aging

For nylig har der været meget opmærksomhed på marine antioxidanter, herunder cyclosporin og mycosporin-lignende aminosyrer (MAA), carotenoider og andre forbindelser, der udviser flere roller inden for det kosmetiske område [4,45]. Nogle eksempler er pigmenter (f.eks. carotenoider), der er ekstremt mange i havmiljøet, da de produceres af alle autotrofe organismer (f.eks. bakterier, arkæer, alger og svampe). Carotenoider omfatter carotener (f.eks. lycopen og -og -caroten) og xanthophyller (f.eks. astaxanthin, fucoxanthin og lutein), som udviste antioxidantaktiviteter[46] og beskyttede huden mod Reactive Oxygen Species (ROS), der normalt frigives inden for celler efter den naturlige oxidation induceret af UV-stråling og hudens aldring[42]. Siden syntetiske forbindelserkan have toksiske virkninger på menneskers sundhed og velvære[47], naturlige antioxidanter blev undersøgt for deres potentielle anvendelse i kosmetik[49]. Antimikrobielle og antibegroningsmidler, der beskytter mod hudsygdomsrelaterede patogener, såsom Staphylococcus epidermis, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginous og Candida albicans, blev også beskrevet fra forskellige kilder og betragtes som nyttige værktøjer til formulering af kosmetiske produkter og dermatologiske produkter. behandlinger [39,50-54].Anti-aging cistancheDesuden fandt bioaktive forbindelser med anti-tyrosinase-aktivitet adskillige anvendelser i den kosmetiske industri, da tyrosinase repræsenterer et nøgleenzym involveret i melaninbiosyntesen, og blokeringen af ​​dets enzymatiske aktivitet kan bruges til hudblegningsbehandlinger, hvis anvendelse er ekstremt populær i nogle lande [55]. Overfladeaktive stoffer og emulgatorer, med både hydrofile og hydrofobe grupper, kunne også anvendes på det kosmetiske område [56,57]. Adskillige protein-polysaccharidkomplekser, glycolipider og lipopeptider isoleret fra marine mikroorganismer blev undersøgt til produktion af biooverfladeaktive midler og emulgatorer [58]. For eksempel blev chitosan, på grund af dets høje vandbindende kapacitet, foreslået som en hudfugtighedscreme og tilførselsmiddel i kosmetiske præparater af anti-aldringsprodukter [59].

Anerkendte producenter af marine kosmetik er cyanobakterier sammen med mikro- og makroalger [24,60-63], med flere forbindelser under kliniske forsøg eller allerede godkendt til markedet [64,65]. Som tidligere nævnt producerer svampeassocieret mikrobiota et væld af bioaktive forbindelser med gavnlige egenskaber for menneskers sundhed [6]. På trods af den store bioteknologiske relevans er der indtil videre kun nogle få undersøgelser, der har gennemgået de potentielle anvendelser af svampesymbiontmetabolitter på det kosmetiske område med fokus på specifikke svampearter[66] eller gruppering af flere taxaer af marine organismer [29].

I denne gennemgang har vi analyseret en samling af videnskabelig litteratur om svampe symbiont-relaterede forbindelser, der viser interessante biologiske aktiviteter i det kosmetiske område. Især fokuserede vi på bakterier og svampe, som er ekstremt rigelige i svampe-associerede samfund. Desuden overvejede vi også svampemetabolitter, hvis biologiske aktiviteter blev fundet yderst velegnede til kosmetiske formuleringer.

2. Svampe-symbionter på kosmetisk område

2.1.Bakterier

En række bioaktive forbindelser beskrevet fra marine bakterier såsom polyketider, alkaloider, peptider, proteiner, lipider, cyclosporin og MAA'er, glycosider, isoprenoider og hybrider, udviste overraskende aktiviteter, såsom fotobeskyttende, anti-aldring, antimikrobiel, anti -oxidant og fugtgivende aktiviteter[58,67]. Den interessante evne til at producere nogle UV-absorberende forbindelser, herunder scytoneminer (eksklusivt cyanobacte-ria), mycosporiner, carotenoider og melanin, blev forklaret gennem mulige evolutionære mekanismer udviklet for at beskytte svampe mod de skadelige virkninger af UV-stråling [68,69].

Som rapporteret i introduktionsafsnittet udviste carotenoider, såsom -caroten og lycopen, en fotobeskyttende aktivitet, hvilket afslørede adskillige anvendelser inden for kosmetiske områder[70]. Dharmaraj og medforfattere[71] undersøgte carotenoidekstraktet af en Streptomyces-stamme (AQBWWS1) forbundet med svampen Callyspongia diffusa indsamlet fra Keralas vestkyst (Indien). Dens kemiske profil afslørede tilstedeværelsen af ​​lycopen, foreslået som en potentiel ingrediens til fremstilling af kosmetiske produkter[71].

En ny diapolycopendisyre-xylosylester A, ekstraheret fra den marine svampe-afledte bakterie Rubritalea squalenifaciens sp. nov, afslørede en potent antioxidantaktivitet i en 'O2-undertrykkelsesmodel med halv maksimal hæmmende koncentration (IC50) på 4,1 ug/ml 【72】.cistanche benefíciosAlkaloidet Diazepinomicin blev også isoleret fra stammen Mi-cromonospora sp. RV115 er forbundet med svampen Aplysina aerophoba indsamlet fra Middelhavet. Dette molekyle var i stand til at beskytte de humane nyre (HK-2) og humane promyelocytiske (HL-60) cellelinjer mod toksicitet og genomisk skade induceret af H2O2[73]. Metabolitterne isoleret fra Virgibacillus sp. forbundet med svampen C. diffusa (Mannarbugten) viste 1,1-Diphenyl-2-Picrylhydrazyl (DPH) radikalopfangende aktivitet med ICso på 857,49 ug/ml. Derudover blev der påvist en klar hydroxyl- og superoxid-frie radikal-fjernende aktivitet (henholdsvis ICso =471,07 ug/mL og 1353,28 ug/mL), sandsynligvis korreleret til tilstedeværelsen af ​​bioaktive forbindelser såsom alkaloider, terpenoider, reducerende sukkerarter og antraquinoner, påvist ved kemiske analyser[74]. I lignende værker, to stammer af Vibrio (P1Ma8 og P1Ma5) og flere Bacillus sp. isoleret fra svampene Phorbas tenacious og Tedania anhelans, henholdsvis, udviste forbedret frie radikaler-fjernende aktivitet vurderet ved DPPH-assay [75,76]. Antioxidantegenskaberne af en bioaktiv forbindelse (Pyrrolo[1,2-alpyrazin-1,4-dion, hexahydro-C-HnoN2O2) ekstraheret fra en svamp-afledt Bacillus sp. (Lakshadweep-øgruppen i Indien) blev også undersøgt ved hjælp af DPPH-assay, nitrogenoxid (NO) og hydrogenperoxid (H2O2) rensende aktivitet og total reducerende kraft. Den aktive forbindelse var i stand til at opfange H2O2 på en dosisafhængig måde. Desuden var ICso for NO- og DPPH-hæmning henholdsvis 41,70 ug/mL og 15,025 ug/mL 【77】.

Bioaktivitetsscreening af hundrede bakterielle bionter isoleret fra flere indiske svampe førte til isoleringen af ​​GUVFCFM{{0}}-stammen, identificeret som Chromohalobacter israe-lensis. Især methanolekstraktet viste en betydelig procentdel af DPPH (67,83 procent) og superoxid (65,87 procent) rensende aktiviteter[78]. DPPH-test og kvantificering af totalt phenolindhold (TPC) blev også brugt til at evaluere antioxidantaktiviteten af ​​Pseudomonas sp. ekstrakt forbundet med marinesvampen Hyrtios aff. erektioner fra Det Røde Hav. Især viste DPPH-assay en 100 procent af inhibering ved alle testede mængder (50,25,12,5 og 6,25mg)[79]. Desuden demonstrerede Vijayan et al.[80], at bakterier associerede med mørkt pigmenterede svampe (Haliclona) pigmentifera, Sigmadocia pumila, Fasciospongia cavernosa, Spon-gia Officinalis og C. diffusa) indsamlet fra Mannarbugten i Det Indiske Ocean producerede ikke-cytotoksisk melanin med antioxidant- og fotobeskyttende aktiviteter. Blandt bakteriestammer, der viser høj produktion af melanin, beskyttede Vibrio alginolyticus, isoleret fra Hali clona pigmentifera, Sigmadocia pumila og S. officinalis, musefibroblastceller (L929) mod UV-induceret intracellulært reaktivt oxygenstress (IC50 =9.0 /ml) og udøvede ingen cytotoksicitet på L929-celler og artemia [80]. Svampe-afledte stammer hentet fra indonesiske farvande, HAL-08, HAL-13 og HAL-74(Haliclona sp.) samt PTR-21(Petrosia sp.), var evalueret under anvendelse af DPPH og ABTS (2,2'-azinobis3-ethylbenzothiazolin-6-sulfonat)-metoderne. Blandt de testede isolater blev den højeste antioxidantaktivitet afsløret af det rå ekstrakt af HAL-08 med ICso-værdier på 17,10 og 59,39 ug/mL for henholdsvis DPPH- og ABTS-radikaler. Derudover så PTR-21 ud til at være det mest potente anti-aldringsmiddel, der blev testet på levedygtigheden af ​​Schizosaccharomyces pombe [81]. Antioxidantaktiviteten af ​​bakterierne PTR-08,PTR-40,PTR-41 og PTR-47, identificeret som Pseudomonas sp, blev også evalueret. PTR-08-ekstrakt udviste de højeste antioxidantegenskaber med ICsn-værdier på 9,25 og 235,53 ug/mL for henholdsvis DPPH- og ABTS-radikaler. Interessant nok modulerede PTR-08 gærlevetiden for Schizosaccharomyces pombe, hvilket fremmer antioxidantforsvarsmekanismerne korreleret med intracellulært oxidativt stress[82]. De samme forfattere undersøgte ekstraktet af en anden indonesisk bakterie (Pseudoalteromonas flavipulchra, kaldet STILL-33) forbundet med svampen Stylotella sp.Cistanche Extract Anti RadiationSTILL-33, som udviste en høj DPPH- og ABTS-nedbrydende aktivitet med ICso-værdier på 7,80 ug/mL (DPPH) og 31,50 ug/mL (ABTS)[83].

Nogle værker evaluerede sammen med antioxidantegenskaberne den væksthæmmende aktivitet af specifikke patogener, der almindeligvis er involveret i hudinfektioner. For eksempel en chloreret quinolon, Ageloline A, isoleret fra Streptomyces sp. SBT345, en bakteriel symbiont af middelhavssvampen Agelas oroides, blev undersøgt for dens radikale rensende og antimikrobielle egenskaber. Denne forbindelse udviste antioxidantpotentiale på en human leukæmicellelinje (HL-60) og var yderligere i stand til at reducere oxidativ stress og genomisk skade induceret af 4-nitroquinolin-1-oxid (NQO). Desuden hæmmede Agelolin A væksten af ​​Chlamydia trachomatis på en dosisafhængig måde med en ICsn-værdi på 2,14 ug/mL [84]. Antimikrobielle aktiviteter mod E. coli MTCC-1687, P. aeruginosa MTCC-1688, B.subtilis MICC-441 og S.aureus MICC-737 blev også observeret fra en GSA10 stamme forbundet med svampen Halichondria glabrata (vestkysten af ​​Mumbai, Indien). Derudover blev antioxidantegenskaber påvist ved hjælp af DPPH-opfangning og Total Radikal-fangst Antioxidant Parameter(TRAP)-assay. Især gennem TRAP-assay fungerede GSA10 som peroxylfangere, og procentdelen af ​​inhibering var proportional med GSA10-koncentrationerne [85]. I et nyligt arbejde udviste det rå methanoliske ekstrakt og fraktionerne af Bacillus 2011SOCCUF3-stammen isoleret fra svampen S. officinalis (Cortiou og Riou, Frankrig) antioxidant- og anti-nikrobielle aktiviteter. Især viste DPPH-assay en dosisafhængig opfangningsaktivitet med en procentvis hæmning på 38.9-49.1 procent (10-50 mg/ml), og agarbrøndsdiffusionsmetode afslørede en høj hæmmende effekt mod C.albicans i et koncentrationsområde på 2.5-20mg/mL[86].

Anti-aldrings- og hudblegningsegenskaber fra råekstrakterne af bakterielle symbionter fra Scopalina hapalia (Mayottes sydøstlige kyster) blev evalueret på flere mål, herunder elastase, tyrosinase, katalase, sirtuin 1 (Sirt1), cyclinafhængig kinase 7 (CDK7), fynkinase og proteasom[66]. Især isolatet SH-82(Micromonospora fluostatini) udviste tilstrækkelig hæmning af elastaseaktivitet, hvorimod SH-89 udøvede signifikante anti-melanogene egenskaber ved tyrosinaseinhibering (58,33 procent). De mest potente aktivatorer af Sirtl-aktivitet blev vist af SH-82- og SH-100-ekstrakter (Bacillus licheniformis). Desuden udviste fire Bacillus-stammer og tre ekstrakter af Salinispora arenicola mærkbare antioxidant- og CDK7-hæmmende aktiviteter, henholdsvis. Overraskende resultater blev rapporteret fra S.cistanche herbaarenicola (SH{{0}}EA-SM) og B.licheniformis (SH-04-EA-SM),hæmmer fynsk aktivitet ved de tre testede koncentrationer (0.{{ 8}}33,0.0033 og 0,00033 ug/mL). I modsætning hertil er de rå ekstrakter af SH-45, SH-54, SH-78 og SH{ {13}} udviste en lille aktivitet, der kun blev detekteret ved den højeste koncentration (0,033 ug/mL). I det hele taget har forfatterne foreslået disse svampe-afledte bakterier som egnede kilder til nye hudblegnings- og anti-aldringsmidler [66].

Som nævnt ovenfor (se introduktionsafsnittet) udviste mikrobielle biooverfladeaktive stoffer egnede egenskaber til hudplejeformuleringer[57]. For eksempel vurderede Dhasayan et al.[87] de fugtgivende egenskaber af flere stammer isoleret fra den indiske svamp C. diffusa. Især MB-30 (Halomonas sp.) og MB-D9(Alcaligenes sp.) udviste den højeste emulgeringsaktivitet efter 48 timers inkubation, hvorimod MB-7 (Bacillus subtilis) og MB{{ 8}} (Bacillus amyloliquefaciens) isolater viste de samme egenskaber efter 72 timers inkubation, hvilket tyder på, at de bioaktive forbindelser sandsynligvis udskilles under den stationære vækstfase [87]. I et nyligt arbejde viste en bakteriestamme (Bacillus niabensis, My-30) tilknyttet svampen Mycale ramulosa (Californienbugten) desuden en klar aktivitet i kollapsdråbetest og emulgeringsegenskaber med høj stabilitet i 24 timer , sammenlignet med kontrollen (Sodium Dodecyl Sulfate, SDS). Ydermere demonstrerede supernats af My-30 en lovende antifouling-aktivitet med Minimum Inhibitory Concentration (MIC)-værdier på 1-2 procent (v/v), mod Bacillus subtilis, Micrococus sp., og Sagittula stellata [88].

Denne artikel er uddraget fra Mar. Drugs 2021, 19, 444. https://doi.org/10.3390/md19080444 https://www.mdpi.com/journal/marinedrugs