Den menneskelige hud er det største organ i den menneskelige krop og beskytter kroppen mod miljøgifte
Sep 05, 2022
Venligst kontaktoscar.xiao@wecistanche.comfor mere information
Abstrakt:For nylig, da melanins anti-aldringsrolle i huden og hæmningen af melaninproduktionen er blevet identificeret, har udviklingen af materialer, der er i stand til at opretholde hudens homeostase, tiltrukket sig opmærksomhed. I denne undersøgelse undersøgte vi yderligere den anti-melanogene virkning af Codonopsis pilosula-ekstrakt (CPE) og, under oxidativt stress, den cytobeskyttende effekt i Melan-a-melanocytter udsat for H2O2. For det første reducerede CPE-behandling melaninproduktionen betydeligt ved at hæmme melanogenese-associerede proteiner, herunder mikrophthalmia-associeret transkriptionsfaktor (MITF), tyrosinase og tyrosinase-relateret protein 2 (TRP 2), som et resultat af phosphoryleringen af MAPK/JNK i Melan -a celler. Dernæst, for at undersøge de beskyttende virkninger af CPE på oxidativ stress-induceret hudskade og dens molekylære mekanisme, bestemte vi effekten af CPE efter induktion af oxidativ stress ved at udsætte melanocytter for H2O2. CPE-beskyttede celler fra H2O2-inducerede cytotoksicitet ved at reducere ekspressionen af genet, der koder for det pro-apoptotiske protein Bax, hvorimod det inducerede generne, der koder for B-cellelymfomfamilien (Bcl2) og MITF, som er en transkriptionel regulator der fremmer melanocytdifferentiering. Desuden viser vores resultater, at CPE øgede produktionen af autofagi-relaterede proteiner såsom Beclin-1 og let kæde 3 (LC3)Ⅱ; dette blev væsentligt vendt ved 3-methyladenin (MA, en autofagi-hæmmer) forbehandling. Samlet viser vores resultater, at CPE-behandling ikke kun udviser en anti-melanogen effekt i normale melanocytter, men også en cytobeskyttende effekt i melanocytter, der er udsat for oxidativ stress ved at inducere autofagi og MITF-ekspression.cistanche penis størrelse,Derfor mener vi, at CPE er en potent kandidat til cellevedligeholdelse i melanocytter.
Nøgleord:Codonopsis pilosula; Melan-a-celler; melanogenese; autofagi; oxidativt stress

Klik venligst her for at vide mere
1. Introduktion
Den menneskelige hud er det største organ i den menneskelige krop og beskytter kroppen mod miljømæssige toksiner, allergener og oxidativ stress. Melanin, som hovedsageligt produceres af melanocytter, er kendt for at spille en vigtig rolle i forebyggelsen af hudsygdomme og er til stede i forskellige væv i den menneskelige krop [1,2]. Imidlertid resulterer den overdrevne produktion og ophobning af reaktive oxygenarter (ROS) på grund af stress, ultraviolet (UV) stråling og aldring i mange hudlidelser, såsom hyperpigmentering, melasma og i sidste ende nedbrydning af melanocytter. Adskillige undersøgelser af behandling af melanogenese har fokuseret på at regulere ekspressionen af mikrophthalmia-associeret transkriptionsfaktor (MITF) og tyrosinaseaktivitet [3-5]. Derudover har nyere undersøgelser vist, at hudmelanogenese medieres via adskillige melanogene signalveje, herunder mitogenaktiveret proteinkinase (MAPK) signalering, proteinkinase A(PKA) og cyklisk adenosinmonophosphat (cAMP)-medieret vej [6].

Cistanche kan anti-aging
Det cellulære autofagisystem er velkendt som en cellulær selvfordøjelsesproces, der nedbryder beskadigede proteiner eller isolerer dysfunktionelle organeller i en celle og derefter nedbryder dem i lysosomer for at opretholde cellehomeostase [7,8]. Nylige undersøgelser har identificeret autofagi som værende involveret i den normale funktion af melanocytter og i regulering af ekspressionen af den melanindannende transkriptionsfaktor MITF. Derfor har autofagi-inducerende midler potentialet til at begrænse skaden forårsaget af UV-stråler og lipidoxidation og til at opretholde homeostase i melanocytter og keratinocytter [9-11].cistanche pulver,Der er dog lidt information om anvendelsen af naturlige autofagi-inducerende præparater, der beskytter melanocytter mod oxidativt stress.

Codonopsis pilosula er roden til Codonopsis pilosula (Fr.) Nanny., der tilhører familien Campanula. Det dyrkes eller dyrkes i bjergene i Gangwon-do, Korea, og er også distribueret i de nordlige og vestlige regioner i Kina, såsom Guanxi og Shanxi-regionerne [12]. I folkemedicinen har det været brugt som erstatning for ginseng i hundreder af år, da det har de samme farmakologiske aktiviteter, såsom genopfyldning af energi, styrkelse af immunsystemet, sænkning af mave-tarmsygdomme og regulering af blodtrykket, men til en lavere pris. Fytokemisk forskning viser, at C. pilosula indeholder store mængder saccharose, polysaccharider, triterpener, saponiner, phytosteroler, phenolglycosider, alkaloider og polyacetylener [13]. Blandt dem er lobetyolin, hovedacetylenet i C. pilosula, kendt for at aktivere NF-kB og har en immunstimulerende effekt [14] Desuden, ifølge nyere undersøgelser af virkningen af C. pilosula-ekstrakt, et ethanolekstrakt af C. pilosula hæmmer signifikant allergiske reaktioner forårsaget af ovalbumin, mens et vandekstrakt sænker plasmaglucoseniveauet, og et butanolekstrakt viser fri-radikal-fjernende aktivitet og en hæmmende effekt på lipidperoxidation i rottehjernehomogenat[15-17] .
Tidligere blev antioxidantaktiviteten af C.pildsula fundet at variere på grund af forskelle i polyphenolindhold afhængigt af det anvendte ekstraktionsopløsningsmiddel [18]. Således undersøgte vi den melanogene hæmmende effekt af C. pilosula-ekstrakt (CPE) under normale forhold gennem mekanistiske signalveje, såvel som den cytobeskyttende effekt mod H2O 2--induceret oxidativt stress i Melan-a-melanocytter.
2. Materialer og metoder
2.1.Reagenser
RPMI 1640 og føtalt bovint serum (FBS) blev købt fra Welgene (Daegu, Korea).cistanche salsa ekstraktPenicillin-streptomycin blev købt fra GibcoBRL (Eggenstein, Tyskland). Phorbol 12-myristat 13-acetat (TPA) blev købt fra TOCRIS (Bristol, UK). Hydrogenperoxid (HaO2),3-(4,5-dimethylthiazol{{7} }yl)-2,5-diphenyltetrazoliumbromid (MTT), 4',6-diamidino-2-phenylindol (DAPI) og 3-MA blev købt hos Sigma -Aldrich (St Louis, MO, USA). Alle de andre kemikalier og reagenser var af analytisk kvalitet.
2.2. Fremstilling af Codonopsis Pilosula-ekstraktet
C. pilosula-roden (CP) blev simpelthen hakket, og 100 g CP blev nedsænket i 1 Lof 50% ethanol (vægt/volumen); derefter blev det ekstraheret tre gange ved hjælp af ultralydsbølger ved 30 grader. Efter at hver ekstrakt var centrifugeret for at opsamle supernatanten, blev supernatanten koncentreret og frysetørret til fremstilling af C. pilosula-ekstrakten (CPE).
2.3. Cellekultur og stamfremstilling af CPE
Melanocyt-melan-a-cellerne blev dyrket og vedligeholdt i RPMI 1640 suppleret med 10 procent FBS, penicillin (100 U/mL), streptomycin (100 U/mL) og 200 nM phorbol 12-myristat 13- acetat (TPA) og holdes ved 37 grader i en 5 procent CO2-inkubator. Efter dyrkning af 3 x 105 celler pr. brønd i en plade med seks brønde, blev Melan-a-cellerne anbragt i en inkubator i 48 timer, indtil farven på mediet ændrede sig til sort. Stamopløsningerne (100 mg/ml) af CPE blev opløst i sterilt vand og opbevaret ved -20 grad.
2.4. Måling af cellelevedygtighed
Cellelevedygtigheden af CPE i Melan-a-celler blev bestemt ved anvendelse af et MT kolorimetrisk assay og flowcytometri. Cellerne blev opretholdt, indtil de nåede 80 procent konfluens i 96-brøndsplader og derefter behandlet med CPE og/eller 0,5 mMH2O2 i 24 timer. Et cellemedium med 10 μL MTT-opløsning (5 mg/mL) blev tilsat, og cellerne blev inkuberet i yderligere 4 timer. Efter inkubationen af cellerne blev de uopløselige formazan-krystaller opløst i 100 µl dimethylsulfoxid. Absorbansen ved 540 nm blev målt ved spektrofotometri under anvendelse af en mikropladelæser. Døde celler blev bestemt med et PI/Annexin V celledødsdetektionskit (EMD Millipore Corporation, Billerica, MA, USA) i henhold til producentens protokol. Kort fortalt blev cellerne vasket og inkuberet i 15 minutter ved stuetemperatur i mørke indeholdende FITC-Annexin V og PI. Bagefter blev døde celler analyseret med MuselM-celleanalysatoren.

2.5. In vitro melanin-estimering
Ca. 2×105 celler/brønd blev dyrket i en plade med seks brønde. Efter behandling med CPE og/eller 0,5 mM H-Op som tidligere beskrevet [19] blev PBS-vaskede celler høstet, lyseret i 1 x PBS indeholdende 1 procent Triton X-100 og centrifugeret ved 4 grader ved 13, 000 rpm i 15 min. Det cellulære melaninindhold blev solubiliseret under anvendelse af 1 N NaOH. En ELISA-pladelæser blev brugt til at kvantificere melaninet ved at måle absorbansen ved 405 nm. Data blev opnået fra tre eksperimenter, og melaninindholdet blev beregnet og angivet som foldændringen sammenlignet med kontrolcellerne. 2.6. Proteinisolering og Western Blot Assay
Proteinprøver blev ekstraheret som forklaret i vores tidligere arbejde [20]. Derefter blev proteinkoncentrationen af cellelysatet målt under anvendelse af et BCA-proteinassay-kit (Thermo Scientific, Waltham, MA, USA). Ækvivalente mængder af denatureret cellelysat (30 ug cellelysat pr. prøve) blev adskilt ved 10% natriumdodecylsulfat-polyacrylamidgelelektroforese (SDS-PAGE) og overført til en nitrocellulosemembran. Membranen blev inkuberet med det primære antistof fortyndet i 5 procent skummetmælkspulver i PBS indeholdende 0,05 procent Tween 20(PBST) natten over ved 4 grader.
Efter primær antistofinkubation blev membranerne vasket og inkuberet i det HRP-konjugerede sekundære antistof fortyndet i 5 procent skummetmælk i PBST i 1 time ved stuetemperatur. Proteinekspression blev analyseret under anvendelse af forbedret kemiluminescens (ECL) detektionssystem (AI680, GE Healthcare, Uppsala, Sverige).
2.7. Estimering af intracellulær ROS ved DCFH-DA-farvning
De cellulære ROS-niveauer i de Hoo-behandlede Melan-a-celler blev estimeret ved DCFH-DA-fluorescensmikroskopimetoden [21]. Niveauerne af intracellulær DCF-fluorescens er proportional med den producerede intracellulære ROS. Først blev 2 × 105 celler/brønd behandlet med individuelle koncentrationer af CPE og/eller H-O2 i 24 timer, derefter blev DCFH2-DA tilsat 2 timer før afslutningen af reaktionen. Data blev indsamlet fra tre eller flere uafhængige eksperimenter. 2.8.Statistisk behandling
Alle de eksperimentelle resultater præsenteres som middelværdierne ± standardafvigelser (SD'er) af tre biologiske replikater.cistanche stammeDen statistiske signifikans blandt de multiple middelværdier blev vurderet ved en-vejs variansanalyse (ANOVA), efterfulgt af Duncans multiple-sammenligningstest ved brug af SPSS 18.0(SPSS Inc., Chicago, IL, USA), som angivet i legenderne. En p-værdi<0.05 was="" considered="" to="" indicate="" a="" statistically="" significant="">0.05>
3. Resultater
3.1.Nedregulering af melanogenese i melanocytter ved CPE
Melanocytter syntetiserer melanin som reaktion på eksterne stimuli, såsom UV-bestråling. Vigtige faktorer såsom a-melanocytstimulerende hormon(-MSH), stamcellefaktor (SCF) og endothelin-1(ET-1) udskilles fra melanocytter og øger udtrykket af MITF og fremmer derved melanogenese [22,23]. Først undersøgte vi, om CPE-behandling hæmmede melaninproduktion og melanogenese-relaterede proteiner.
CPE-behandling ved 100.200 og 300 ug/ml reducerede melaninproduktionen signifikant sammenlignet med den negative kontrol. Især resulterede behandling med 300 ug/mL CPE i en reduktion svarende til den, der blev induceret af arbutinbehandling (figur 1A, B). Derudover undersøgte vi melanogeneseproteinerne tyrosinase, TRP-1, TRP{{6 }} og MITF ved Western blotting.cistanche tubulosa fordele og bivirkningerBehandling med CPE ved koncentrationer på 300 ug/mL reducerede signifikant niveauerne af MITF, TRP-2 og tyrosinaseproteinerne (figur 1C). Da det blev bekræftet, at CPE hæmmer ekspressionen af MITF-relaterede proteiner, hæmmer melanindannelsen, undersøgte vi yderligere, om CPE påvirkede MAPK-signalvejen. CPE øgede MAPK-phosphorylering på en dosisafhængig måde, hvilket specifikt inducerede JNK-phosphorylering (figur 1D). Disse resultater tyder på, at melanogenesehæmningen af CPE skyldes nedregulering af MITF og tyrosinaseekspression ved induktion af JNK/MAPK-phosphorylering.

3.2. Effekt af CPE på H2O2-induceret celledød i melanocytter
Hudceller, såsom keratinocytter og melanocytter, reagerer følsomt på ROS, såsom hydrogenperoxid (HzOz) og superoxidanion, for at opretholde en normal status. Imidlertid kan en ubalance i oxidant-antioxidant-status på grund af overdreven cellulær ROS føre til akkumulering af beskadigede proteiner eller organeller, hvilket i sidste ende fører til apoptotisk celledød [24,25]. For nylig er det blevet rapporteret, at melanin fremmer hudens aldring ved at stimulere dannelsen af melanin afhængigt af hudens ydre miljø, samt at hudens sundhed opretholdes ved at det intracellulære melaninindhold bevares [26]. Således undersøgte vi effekten af CPE-ekstrakt på celler udsat for oxidativ stress via H2O2-behandling. De HzO2--behandlede celler viste et fald i cellelevedygtighed på 32,8 procent sammenlignet med de ubehandlede celler. Imidlertid reducerede CPE-behandling hæmningen af cellelevedygtighed på en koncentrationsafhængig måde under H-O2-behandling. Især genoprettede CPE ved 300 ug/mL cellelevedygtigheden til 91,9 procent (figur 2A). Derudover blev den apoptotiske død af de CPE- og/eller H2O2--behandlede celler påvist ved dobbeltfarvning med Annexin V- FITC/PI, efterfulgt af flowcytometrisk analyse. Efter H2O2-behandling steg procentdelen af apoptotiske celler til 34,5 procent sammenlignet med 14,8 procent i de ubehandlede celler. CPE-behandling hæmmede imidlertid markant H2O2-induceret apoptotisk død, hvor procentdelen af Annexin V-farvede celler var 22,2 procent (figur 2B). Da dette viser det samme mønster som ROS-indholdet, viser disse resultater, at CPE opretholder cellelevedygtighed ved at hæmme celledød via beskyttelse mod H2O2-induceret ROS (figur 2C).

3.3. Effekt af CPE på HzO2-induceret celledød i melanocytter
Som tidligere bekræftet, opretholder CPE cellelevedygtighed ved at hæmme stigningen i apoptose efter HzO2-behandling. Således undersøgte vi derefter effekten af CPE på ekspressionen af proteinerne involveret i celledød og af MITF-proteinet, som regulerer melaninproduktionen i nærvær af H2O2. Som vist i figur 3 var MITF-ekspression en smule reduceret i cellerne behandlet med H2O2, på den anden side i cellerne behandlet med CPE, og MITF-ekspression var næsten den samme som i de ubehandlede celler. Derudover øgede H2O2 ekspressionen af det apoptose-inducerende Bax-protein [27,28], men reducerede Bax-ekspression på en koncentrationsafhængig måde i CPE-behandlede celler. I modsætning hertil reducerede H202 ekspressionen af Bcl2-proteinet, hvilket fremmer celleoverlevelse [28,29], men ekspressionen af Bel2 blev øget ved CPE-behandling på en koncentrationsafhængig måde. Da vi beregnede ekspressionen af disse to proteiner for at bestemme Bax/Bcl2-forholdet, blev den samme tendens observeret. Derfor, under H2O2-induceret oxidativt stress, blev udtrykket af MITF reduceret ved induktion af celledød, hvorimod CPE udviste en potent beskyttende effekt, der forhindrede H2Oz-induceret celledød og opretholdt udtrykkelsen af MITF.

3.4. Effekt af CPE på autofagi-aktivering i oxidativ-stress-inducerede melanocytter
Nylige undersøgelser har afsløret, at autofagi og dens regulator spiller en afgørende rolle i det antioxidative respons mod ROS-induceret oxidativt stress i humane celler [26,30]. Feng et al.[31] viste, at Apocymum venetum bladekstrakt beskytter beskadigede neuroner mod H2O2-induceret apoptose ved at reducere den ROS-inducerede aktivering af autofagi. Da sammenhængen mellem modulering af autofagi og anti-melanogenese er blevet etableret, blev autofagis rolle i CPE's beskyttende virkning mod H-Oz-induceret oxidativ stress undersøgt i Melan-a-celler. Niveauerne af LC3, et autophagosomprotein, blev brugt som en indikator for autofagi. Western blot-dataene indikerede, at CPE signifikant opregulerede ekspressionen af de pro-autofagiske LC3-Ⅱ- og Beclin-proteiner, hvis ekspression blev reduceret ved H2O2-behandling. Dette tyder på, at CPE har en cytobeskyttende effekt gennem autophagy-aktiveringsordre intracellulært oxidativt stress (figur 4A). Dernæst blev det intra-forhold mellem den cytobeskyttende effekt og autofagi af CPE i HzOz-behandlede Melan-a-celler yderligere analyseret ved hjælp af en potent autofagisk inhibitor, 3-MA. Sammenlignet med tidligere data viste celler forbehandlet med 3-MA og CPE og stimuleret med H2O2 nedsatte LC3-II-ekspressionsniveauer (figur 4B). Samlet set antyder disse data, at inhibering af autofagi negativt påvirker den cytobeskyttende effektivitet af CPE i HzO2--behandlede celler, hvilket indikerer, at autofagi er afgørende for CPE's cytobeskyttende virkninger.

4. Diskussion
Vi har tidligere etableret den optimale ekstraktionsmetode, der resulterer i den højeste antioxidantaktivitet samt polyphenolindhold [18]. I denne undersøgelse anvendte vi højudbytte ultralydsekstraktionsmetoden og fandt ud af, at ekstraktet udviser en cytobeskyttende effekt ved at aktivere autofagi under oxidative stressforhold såvel som ved at hæmme melanogenese i Melan-a-celler.
Først undersøgte vi yderligere den anti-melanogene effekt af CPE.CPE-nedreguleret melanogenese ved at reducere ekspressionen af gener relateret til melanogenese, såsom MITF, tyrosinase og TRP-2. Adskillige undersøgelser har vist, at de biosyntetiske mekanismer for melanogenese relateret til enzymekspression er medieret af forskellige signalveje, herunder mitogen-aktiveret proteinkinase (MAPK), proteinkinase A (PKA) og PI3K/Akt [32]. Blandt dem undertrykte aktivering af MAPK-signalvejen MITF på proteinstabilitetsniveauet såvel som det transkriptionelle niveau i humane primære melanocytter [33,34]. Fosforyleringen af MAPK og signalkaskaderne af den ekstracellulære responsive kinase (ERK), c-Jun N-terminal kinase (JNK) og p38 regulerer også melaninproduktionen. Blandt dem undertrykker JNK-aktivatoren melanogenese gennem phospho-inhibering af CREB-reguleret transkriptionskoaktivator 3(CRTC3)-afhængig MITF-ekspression [35,36]. Vores resultater viser, at phosphoryleringen af MAPK, især JNK, øges effektivt efter CPE-behandling sammenlignet med kontrolceller. Disse resultater tyder på, at CPE-induceret depigmentering i Melan-a melanocytter kan forekomme af MITF/JNK-regulerede signalveje.
Melanocytter producerer melaninpigmentet og overfører det til keratinocytter, hvor pigmenterne hjælper med at beskytte huden mod oxidative miljøbelastninger såsom luftforurenende stoffer, kemiske produkter og UV-skader [37-39]. MITF er en af de vigtigste transkriptionelle regulatorer, der er ansvarlige for nøglegener, der fremmer melanocytudvikling og -differentiering, samt regulerer melanogenese. Desuden regulerer MITF ekspressionen af visse gener, der opretholder cellehomeostase, inklusive dem, der koder for proteinerne involveret i proliferation (f.eks. CDK2) og apoptose (f.eks. Bcl2)[40-42]. Stein-Grimson et al.[43] identificerede MITF-mutante mus som påvirket af høretab og pigmentforstyrrelser som følge af tab af melanocytter, såvel som defekte osteoklaster og mastceller. Dette tyder på, at MITF spiller en vigtig rolle i udviklingen af disse celletyper.
CPE er et derivat af naturlægemidler, der bruges til at behandle gastrointestinale og allergiske sygdomme på grund af dets anti-aging og anti-allergiske virkninger[15,44]. Hvorvidt CPE kan beskytte melanocytter mod oxidativt stress er dog stadig ukendt. For at estimere effekten af CPE på melanocytoverlevelse som reaktion på oxidativ stress, observerede vi først celledød i melanocytterne udsat for H-O2. Efter behandling med 0.5 mM H-O2 i 24 timer var cellelevedygtigheden nedsat sammenlignet med de ubehandlede cellers. Levedygtigheden af de CPE-behandlede celler blev imidlertid genoprettet ved at reducere ROS-indholdet; derefter blev Bax/Bcl2-forholdet og MITF-ekspression øget, i modsætning til i de H2O2-behandlede celler.
Autofagi er det største intracellulære nedbrydningssystem, hvorved skaden af lysosomer resulterer i deres nedbrydning. Mizushima et al. [45] viste, at under forhold med sult, inflammation eller oxidativt stress, kan den autofagiske proces regulere nedbrydningen af beskadigede proteiner og organeller i celler, således at cellulær renovering og homeostase kan opnås. Mikrotubuli-associeret protein 1 let kæde 3 (LC3) og Beclin-1 spiller store roller i pattedyrs autofagi. LC3 findes i to former, nemlig en cytosolisk form (LC3 I) og en lipidphosphatidylethanolamin-konjugeret form (LC3 III), der indsættes i både de indre og ydre membraner af det voksende autophagosom[46,47]Zhang et al.[ 48] brugte konverteringen af LC3I til LC3II som en biokemisk markør til at analysere status for autofagi i melanocytter. Yderligere forskning indikerede, at LC3 er en markør for endelig autophagosomdannelse, hvorimod Beclin-l er involveret i det indledende trin af autophagosomdannelse, hvilket aktiverer autofagi [49]. Den konstitutive autofagiske aktivitet spiller en nøglerolle i forebyggelsen af oxidativ skade i melanocytter, men der har været få undersøgelser af de molekylære mekanismer, der regulerer autofagi i melanocytter under oxidativt stress.
Derfor undersøgte vi implikationen af CPE-medieret autofagi for celleoverlevelse i melanocytter udsat for oxidativ stress. Vores resultater viser, at autofagi efter CPE-behandling blev aktiveret gennem den øgede ekspression af Beclin-1 og induceret konvertering af LC3I til LC3 II. Dette tyder på, at CPE udøver en cytobeskyttende effekt gennem autofagi-aktivering i melanocytter, der er udsat for oxidativt stress.
Som konklusion viste den foreliggende undersøgelse, at CPE-behandling ikke kun har en anti-melanogen effekt gennem MITF/JNK-vejen i normale melanocytter, men også, under HzOg-induceret oxidativt stress, opretholdt celleoverlevelse og udøvede cytobeskyttelse gennem MITF, hvilket resulterer i vedvarende aktivering af autofagi i Melan-a-celler.
Denne artikel er uddraget fra Cosmetics 2021, 8, 67. https://doi.org/10.3390/cosmetics8030067 https://www.mdpi.com/journal/cosmetics






