Acidul propionic produs de fermentația Cutibacterium Acnes ameliorează sinteza melaninei

Contact: Audrey Hu Whatsapp/hp: 0086 13880143964 E-mail:audrey.hu@wecistanche.com

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

Iradierea ultravioletă induce acumularea de melanină, care poate fi redusă prin utilizarea produselor chimice de albire. Cu toate acestea, preocupările legate de siguranță asociate acestor produse au determinat căutarea unor alternative naturale și inofensive. Acest studiu și-a propus să identifice o formulă naturală acidă pentru a reduce pigmentarea pielii. Metabolitul acid propionic (CH3CH2COOH, PA) a fost cel mai abundent acid gras în filtratul din fermentarea Pluronic F68 (PF68) al Cutibacterium acnes (C. acnes) și a redus melanocitele DOPA pozitive prin inhibarea semnificativă a activității tirozinazei celulare prin legarea la receptorul 2 al acizilor grași liberi (FFAR2). Mai mult, tratamentul cu 4 mM PA nu a modificat proliferarea melanocitelor, ceea ce indică faptul că este o soluție eficientă pentru hiperpigmentare, fără a provoca leziuni celulare. Melanocitelor DOPA pozitive reduse și activitatea tirozinazei au fost observate, de asemenea, în țesutul pielii urechii de șoareci injectat cu un amestec de C. acnes și PF68, susținând că inhibarea melanogenezei este probabil mediată prin metaboliții de fermentație din C. acnesfermentarea folosind PF68 ca un sursa de carbon. În plus, PA nu a afectat creșterea bacteriilor sale părinte C. acnes, prin urmare este un metabolit puternic de fermentație care nu perturbă echilibrul microbiomului pielii.

Pielea acționează ca o interfață între corpul uman și mediul extern, oferind apărare împotriva agenților patogeni, a daunelor fizice și ultraviolete1. Dacă pielea umană este supraexpusă la radiațiile ultraviolete (UVR), care influențează funcția și supraviețuirea multor tipuri de celule, inducând inflamația pielii, care poate duce la cancer2,3. Deteriorarea ADN-ului indusă de UV activează semnalele de reparare celulară pentru a produce melanină în melanocite, ducând la pigmentarea pielii4,5. Suprafața pielii umane sănătoase este colonizată de un mediu divers de microorganisme, dintre care multe sunt inofensive ca comensali sau agenți patogeni oportuniști6,7. Probioticele sunt exemple comune de bacterioterapie cu potențial de fotoprotecție prin încetinirea semnelor de îmbătrânire a pielii și atenuarea efectelor infamației pielii induse de UV3,8,9. De exemplu, bacteriile probiotice ale acidului lactic previne în mod deosebit reacțiile inflamatorii, alergice și imunosupresia induse de UV la nivelul pielii10. Mai mult, capacitatea Cutibacterium acnes (C. acnes), o bacterie predominantă în microbiomul pielii, de a produce porfirina ca răspuns la UVR îl face un biomarker major datorită rolului său în protejarea și prevenirea dezechilibrului2,11,12, prin urmare este de interes practic13. Studiile au arătat că filtratul de ferment (GFF) a redus melanina în celulele melanomului uman, reducând astfel pigmentarea pielii14. Acizii grași liberi (FFA) au efecte de reglare remarcabile asupra melanogenezei și suprimarea activității tirozinazei în celulele de melanom murin B16F10 cultivate15. Majoritatea opțiunilor de tratament pentru hiperpigmentare blochează conversia tirozinei în melanină, acționând ca un inhibitor al tirozinazei, o enzimă de reglare cheie necesară pentru biosinteza melaninei16. Recent, utilizarea pe scară largă a agenților de albire a pielii, cum ar fi compușii fenolici și de mercur, în formulările cosmetice a ridicat probleme serioase de siguranță17. Mai mult, FFAR2 (cunoscut și ca GPR43) este prezent într-o varietate de țesuturi, cum ar fi măduva osoasă, splina și pielea normală18 și este o țintă promițătoare de droguri pentru obezitate, colită și unele răspunsuri inflamatorii19. FFAR2 este un receptor pentru acizii grași cu lanț scurt (SCFA) cu lungimi de lanț mai mici de șase atomi de carbon, cum ar fi acetat, butirat și propionat, cel mai puternic agonist pentru FFAR220,21. Anterior, am demonstrat că distrugerea in vivo a FFAR2 în pielea șoarecelui a blocat medierea acidului butiric a iritației UV3.

C. acnes is abundant on the human skin surface accounting for>60 la sută din bacterii2. Mai mult, acidul propionic (PA), un metabolit de fermentație din C. acnes, și derivații săi esterificați acționează ca un potențial agent antimicrobian împotriva Staphylococcus aureu11,22 și acoperirile de poli(oxid de etilenă) sunt o metodă promițătoare pentru a evita infecțiile23. Bacteriile probiotice comensale ale pielii pot inhiba creșterea USA300 prin fermentarea poli(etilenglicolului) dime-metacrilat ca inițiator selectiv de fermentație24. PF68, un polimer pe bază de PEG este un purtător stabil de gel pentru agenții antimicrobieni, crescând solubilitatea la suprafață a medicamentului și este de obicei utilizat în tratamentul rănilor infectate fără efecte secundare perceptibile25. În acest studiu, am stabilit că PF68 ca compus derivat din polimer este un agent potențial sigur și eficient, iar aplicarea metaboliților din fermentarea PF68 de către comensalul pielii C. acnes ar putea inhiba hiperpigmentarea sau melanogeneza pielii induse de UV.

Beneficii cistanche tubolosa: inhiba melanogeneza pielii.

Metode

Declarație de etică.

Acest studiu a fost realizat strict cu un protocol aprobat al Comitetului Instituțional pentru Îngrijirea și Utilizarea Animalelor (IACUC) de la Universitatea Națională Centrală (NCU), Taiwan (NCU-106-016) și în conformitate cu liniile directoare Arrive (https://arriveguidelines) .org/). Șoarecii Institutului de Cercetare a Cancerului (ICR) (femele cu vârsta de 8-9 săptămâni; Centrul Național pentru Animale de Laborator, Taipei, Taiwan) au fost sacrificați folosind CO2 într-o cutie închisă. Toate metodele au fost efectuate în conformitate cu ghidurile și reglementările relevante

Cultura bacteriană.

C. acnes (ATCC 6919) a fost cultivat pe mediu de clostridiu armat (RCM, Oxford, Hampshire, Anglia) în condiții anaerobe folosind un Gas-Pak (BD, Sparks, MD, SUA). Bacteriile au fost cultivate la 37 de grade până la faza de creștere logaritmică. Peletele bacteriene au fost recoltate prin centrifugare la 5,000xg timp de 10 minute, spălate în soluție salină tamponată cu fosfat (PBS) și apoi suspendate în PBS sau RCM pentru experimente ulterioare.

Fermentarea bacteriilor.

C. acnes (105 unități formatoare de colonii (CFU)/mL) a fost incubată în 10 mL TSB în prezența sau absența a 2% PF68 (BASF, NY, SUA) în condiții anaerobe folosind Gas-Pak la 37 de grade. PF68 singur în TSB a fost inclus ca martor. Te 0,002 procente (g/v) roșu fenol (Sigma) în TSB a servit ca indicator de fermentație. O schimbare de culoare de la roșu-portocaliu la galben a indicat apariția fermentației bacteriene, care a fost detectată prin densitatea optică la 560 nm (OD560).

Analiza cromatografie gazoasă-spectrometrie de masă (GC-MS).

C. acnes (105 CFU/mL) a fost incubat în TSB (10 mL) în prezenţa a 2% PF68. După 1-zi, mediul fermentat a fost centrifugat la 5000 g timp de 10 minute și supernatantul a fost utilizat pentru detectarea SCFA utilizând protocolul publicat anterior26. Nivelurile de acid acetic (AA), PA, acid butiric (BA) și acid izo-butiric (I-BA) din mediile de fermentație au fost cuantificate printr-o curbă de calibrare realizată din șase niveluri diferite de zero folosind standardul de testare FFA ( Restek Corporation, Bellefonte, PA, SUA) care este diluat în 500-, 1,000-, 2,000-, 5,000- și 10,000- pliază.

Cultură de celule de melanom B16F10.

Linia celulară de melanom B16F10 a fost oferită cu amabilitate de Dr. Richard Gallo, Universitatea din California San Diego, SUA, și Dr. Cheng Ching-Yi, Universitatea de Știință și Tehnologie Chang Gung, Taiwan. Celulele au fost cultivate în Dulbecco's Modified Eagle's Medium (DMEM, Life Technologies, Carlsbad, CA, SUA) suplimentat cu 10% ser fetal bovin (FBS, Life Technologies) și 1% penicilină-streptomicina (Life Technologies) la 37 de grade și 5% CO2. Celulele au fost crescute până la confluență de 70-80% și apoi subcultivate cu acid tripsină-etilendiaminotetraacetic (EDTA, Life Technologies).

Reacția în lanț a polimerazei cu transcripție inversă cantitativă (RT-qPCR).

RT-qPCR a fost folosit pentru a studia expresia genei tirozinazei în celulele melanomului B16F10 tratate cu 4 mM PA timp de 48 de ore. ARN-ul celular total a fost extras folosind un kit Quick-RNA MiniPrep (Zymo Research, CA, SUA), urmat de transcripție inversă la cADN folosind kitul de sinteză iScript cADN (Bio-Rad, Hercules, CA, SUA) și amplificat prin RT-qPCR în un sistem ABI 7300 (Applied Biosystems, Waltham, MA, SUA). Pragul ciclului comparativ (ΔΔCT) a fost utilizat pentru a determina cuantificarea expresiei genelor. Nivelul genei al gliceraldehidei 3-fosfat dehidrogenazei (GAPDH) a fost utilizat pentru normalizarea genei tirozin kinazei. Primerul pentru tirozinază și GAPDH sunt 5′-TGACAAAGCCAAAACCCCCA-3′ (înainte); 5′-TTGTTCAAAAATACTTCCAGTGTGT-3′ (înapoi) și 5′-TGTGTCCGTCGRGGATCTGA{-3′ (înainte); 5′-GATGCCTGCTTCACCACCTT3′(revers).

Activitatea tirozinazei celulare în urma distrugerii genei FFAR2.

Celulele de melanom B16F10 au fost însămânțate la o densitate de 5 × 104 celule/godeu în plăci de 24-godeuri. În plus, celulele au fost tratate cu antagonist selectiv FFAR2 GLPG0974 (0,1 pM, GLPG) și PA (4 mM) și incubate la 37 de grade în 5% CO2 timp de 24 de ore. Celulele au fost tripsinizate și lizate cu tampon RIPA (Thermo Fisher Scientific, NJ, SUA). Celulele lizate au fost congelate la -80 grade și dezghețate de două ori, urmate de centrifugare la 12,000 rpm timp de 10 minute. Supernatantul a fost amestecat cu 1 ug/mL de Levodopa (L-DOPA, Sigma) într-un raport de 2:1 într-o placă de godeuri, incubat la temperatura camerei (RT) timp de 1 oră și OD la 475 nm. detectat27.

la ce se folosește cistanche: reduce activitatea tirozinazei

Etichetarea BrdU.

Celulele de melanom B16F10 au fost crescute pe 8-lame cu camere de godeuri (Thermo Fisher Scientific) în DMEM cu 10 procente FBS, penicilină și streptomicină până când s-a atins confluența de 70%. Bromodeoxiuridină (10 μM, BrdU, ACROS, New Jersey, SUA) a fost adăugată la mediul de cultură împreună cu 4 mM PA. BrdU adăugat cu PBS în mediul de cultură a fost inclus ca martor. După 24 de ore, celulele au fost fixate cu 4% perfluor Roxy (PFA, Sigma) și apoi permeabilizate cu 0,2% Triton X-100 (Sigma) timp de 10 minute. Apoi, celulele au fost tratate cu HCI 2 N la 37 de grade timp de 25 de minute, neutralizate cu HCI cu tampon borat 0,1 M (pH 8,5) timp de 10 minute și blocate cu tampon de blocare înainte de incubare anticorp anti-BrdU (Abcam, MA, SUA) peste noapte și măgar anti-capră Alexa Fluor 568 IgG (H plus L) (Tehnologii de viață) ca anticorpi secundi timp de 1 oră la 4 grade. Nucleii au fost contracolorați cu 4,6-diamidino2-fenilindol (DAPI, Sigma). Imaginile au fost achiziționate cu software-ul cellSens conectat la un microscop Olympus BX63.

Modelele de șoarece au fost create prin expunerea la lumină UV.

Modelele de mouse au jucat un rol esențial în dezvoltarea înțelegerii numeroaselor roluri ale UVR28. UVR mărește melanocitele DOPA-pozitive din piele, în special la locul expunerii29. Protocolul pentru tratamentul injectării cu C. acnes la urechile șoarecilor a fost descris în studiul nostru anterior3 (Această referință nu vorbește despre injectarea cu C. acnes). Urechile șoarecilor ICR au fost injectate intradermic cu C. acnes (107 CFU) cu și fără 2% PF68 urmată de expunere la ultraviolete B (UVB) cu o lungime de undă de 312 nm la o doză de 200 mg/cm2 folosind o lampă UV (Model EB{ {10}}C, Spectronics Corp., Westbury, NY, SUA) timp de 2 minute în fiecare zi timp de 3 zile. Urechile de șoarece injectate cu PBS sau PF68 urmate de expunerea la UVB au fost incluse ca martor. Într-un alt grup de șoareci de experiment, urechile au fost aplicate cu 4 mM PA urmată de expunere la UV, cu PBS ca martor.

Silenciarea genelor mediată de siRNA a FFAR2.

Pentru a reduce la tăcere gena FFAR2, am folosit siARN modificat chimic care vizează receptorul FFAR2 (FFAR2 siRNA), controlul negativ siRNA (NC siRNA) și controlul fără injecție (C), care au fost obținute de la GenePharma Co. (Shanghai, China). Secvențele lor de oligonucleotide sunt siFFAR2: catenă de sens, 5′-CCGGUGCAGUACAAGUUAUTT-3′; fir anti-sens, 5′-AUAACUUGUACUGCACCGGTT-3′. control: fir sens, 5′-UUCUCCGAACGUGUCACGUTT-3′; fir anti-sens, 5′-ACGUGACACGUUCGGAGAATT-3′. Aceste siARN modificate chimic au fost administrate în fiecare zi timp de 3 zile prin injectare intradermică în urechile șoarecilor folosind un microac (2 mg/kg greutate șoareci). Din a doua zi, aplicați cu 2% PA și expunere UV timp de 3 zile. Pretratamentul pentru injectarea siARN la șoarece, așa cum este descris în referința30. Zece, urechile șoarecilor au fost excizate și colorate în a patra zi.

Western blot.

Urechile șoarecilor au fost injectate cu FFAR2 modificat chimic și ARNsi de control, urmate de aplicarea cu 2% expunere PA și UVB timp de 3 zile. În a treia zi, urechile șoarecilor au fost tăiate, omogenizate și apoi lizate cu tampon RIPA (Thermo Fisher Scientific). Lizatele celulare (30 pg) au fost supuse la 10% gel SDS-PAGE, care a fost apoi transferat pe o membrană de poli(fluorura de viniliden) (PVDF) (Sigma) și blocat cu lapte degresat 5% (g/v) înainte de incubare peste noapte cu anticorpi primari la FFAR2 Rabbit PolyAb (Proteintech, Rosemont, IL, SUA) la 4 grade sau -actină (1:1,000; Cusabio Technology, Houston, TX, SUA). Aceasta a fost urmată de tratament cu anticorp secundar de capră anti-iepure conjugat cu peroxidază de hrean (1:5000) (Thermo Fisher Scientific) timp de 1 oră. Benzile de proteine ​​au fost detectate cu un reactiv de detectare chemiluminiscent (Thermo Fisher Scientific) și Omega Lum C Imaging System (Gel Co., San Francisco, CA, SUA). Benzile de proteine ​​au fost realizate folosind software-ul ImageJ.

Numărarea melanocitelor.

Cartilajele de la șoarece au fost îndepărtate manual și țesuturile pielii au fost înmuiate în soluție de tiocianat de amoniu (Sigma) la 37 de grade timp de 20 min. Straturile epidermice și bazale au fost exfoliate de restul țesutului pielii, iar melanocitele au fost colorate prin imersarea în 0,1 M PBS (pH 7,2) care conține 0,14% L-DOPA la RT timp de 3 ore și numărul de melanocite. în țesuturile pielii a fost determinată microscopic conform unui protocol publicat anterior29.

Analize statistice.

Analiza datelor a fost efectuată prin test t neîmperecheat folosind software-ul Prism Nivelurile de semnificație statistică Te au fost indicate după cum urmează: *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

Rezultate

C. acnes induce fermentarea PF68.

Studiile anterioare au demonstrat fermentarea probioticelor pielii pentru inducerea producției de SCFA în prezența compușilor ca sursă de carbon26. Pentru a investiga dacă C. acnes ar putea fermenta PF68, C. acnes a fost incubat cu PF68 în mediu TSB timp de 1 zi cu roșu de fenol ca indicator pentru a monitoriza fermentația bacteriană. În mediile TSB incubate numai cu bacterii, roșul fenol s-a schimbat de la roșu la portocaliu datorită replicării bacteriene, în timp ce în mediul TSB care conține bacterii și PF68, culoarea roșu fenol s-a schimbat în galben pal, cu o scădere a pH-ului indicând utilizarea PF68 ca o sursă de carbon pentru fermentație (Fig. 1A). În plus, OD560 de roșu fenol a arătat o scădere semnificativă a valorii pH-ului în mediul TSB care conține bacterii și PF68 (Fig. 1B) în comparație cu bacteriile sau PF68 singur. SCFA conținute în fermentul de C. acnes cultivat cu PF68 au fost identificați prin analiza GC-MS (Fig. 1C) și s-au dovedit a fi acid AA, PA, BA și I-BA, PA11 având cea mai mare concentrație (Fig. 1D). ).

Figura 1. Fermentația bacteriană cu polimer a fost însoțită de o scădere a pH-ului intracelular.

Efectul in vitro al PA asupra producției de melanină prin 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>scăderea de două ori a producției de melanină în comparație cu AA (Fig. 2C). SCFA, precum PA și AA, își reglează funcțiile prin interacțiunea cu FFAR2 și FFAR3, PA fiind printre cele mai puternice SCFA pentru ambii acești receptori33. Având în vedere reglarea PA prin interacțiunea sa cu FFAR2, blocarea semnalizării acestui receptor folosind un inhibitor selectiv ar putea fi o abordare utilă pentru evaluarea rolului PA în reglarea melanogenezei. Activitatea tirozinazei celulare a fost neschimbată prin blocarea FFAR2 folosind antagonistul selectiv FFAR2 GLPG înainte de tratamentul cu PA și a scăzut fără GLPG, spre deosebire de grupul de control (Fig. 2D). Aceste rezultate au demonstrat rolul eficient al PA-FFAR2 în atenuarea conținutului de melanină prin inhibarea activității tirozinazei kinazei în celulele melanomului cu proliferare celulară nealterată.

Figura 2. Efectele expresiei genei tirozinazei și proliferării celulare în celulele melanomului după tratamentul cu PA.

Amestecul de C. acnes și PF68 a inhibat melanocitele funcționale induse de UVB în urechile de șoarece.

S-a demonstrat că aplicarea locală a extractelor de fermentație sau a acizilor grași scade hiperpigmentarea pielii indusă de UV prin reglarea degradării tirozinazei34,35. Studiile anterioare au demonstrat că melanogeneza după expunerea la UV se datorează activării melanocitelor funcționale din epidermă sau dermă36. După ce am stabilit că PA ca SCFA major din fermentația PF68 cu C. acnes ar putea reduce eficient producția de melanină in vitro, am examinat apoi efectul C. acnes plus PF68 asupra acesteia in vivo. Urechile șoarecilor ICR au fost expuse la UVB o dată la două zile timp de 3 zile concomitent cu injectarea de C. acnes și PF68. Injecția cu PBS sau C. acnes sau PF68 singur au fost incluse ca martori. Straturile epidermice și bazale au fost exfoliate din țesutul pielii din urechea șoarecelui și melanocitele au fost colorate cu L-DOPA. A existat o creștere semnificativă a numărului de melanocite după expunerea la UVB, fără nicio modificare după injectarea cu C. acnes sau PF68 singur. Cu toate acestea, o reducere semnificativă a numărului de melanocite DOPA-pozitive a fost detectată în grupurile de expunere UVB după tratamentul cu un amestec de C. acnes și PF68 (Fig. 3A).

Figura 3. Inducerea melanocitelor prin UVB și inhibarea prin diferite tratamente.

Ameliorarea melanocitelor funcționale induse de UVB în urechea șoarecelui prin PA, un metabolit de fermentație al C. acnes.

A fost evaluat efectul aplicării directe a PA asupra melanogenezei induse de UV. Hiperpigmentarea indusă de UV și expresia tirozinazei în pielea urechii de șoarece din grupul de control a fost semnificativ scăzută după aplicarea topică a PA timp de 3 zile (Fig. 3B). Tus, PA, un metabolit din fermentația PF68 a C. acnes inhibă producția de melanocite funcționale cu sinteza de melanină indusă de UVB. Expresia tirozinazei a fost semnificativ scăzută în celulele tratate cu PA în comparație cu controlul (Fig. 3C).

PA inhibă melanocitele funcționale induse de UVB prin FFAR2 in vivo.

Pentru a determina dacă reducerea melanogenezei exogene a avut loc prin interacțiunea PA cu receptorul său înrudit, FFAR2 a fost doborât în ​​melanocitele pielii ale urechii șoarecelui, urmată de expunerea la UVB și tratamentul cu PA. O creștere indusă de UVB a proliferării melanocitelor și activitatea tirozinazei a fost redusă semnificativ în epiderma urechii de șoarece injectată cu ARNsi NC după aplicarea PA (Fig. 4A, B). Cu toate acestea, numărul de melanocite și activitatea tirozinazei rămâne neschimbată chiar și după aplicarea PA în epiderma urechii de șoarece iradiată cu UVB, doborâtă cu FFAR2. Am confirmat distrugerea genei FFAR2 prin măsurarea nivelului de expresie a proteinei FFAR2 prin analiza Western blot (Fig. 4C). Prin urmare, PA interferează cu melanogeneza prin suprimarea activității tirozinazei, în care PA-FFAR2 joacă un rol potențial în producția de melanină.

extract de cistanche tubolosa

Discuţie

Melanina, un factor critic de apărare a pielii împotriva iradierii UV, este sintetizată în melanozomii melanocitelor, transferată către keratinocitele învecinate prin vârfurile dendritice și, în cele din urmă, distribuită în epiderma pielii37. Metaboliții de fermentare a bacteriilor sunt din ce în ce mai folosiți în terapia pielii datorită efectului lor benefic asupra inflamației pielii induse de UV și a tulburărilor infecțioase3. În acest studiu, am demonstrat că PA, metabolitul major din fermentația PF68 al C. acnes, a redus nivelurile de melanocite funcționale induse de UVB prin inhibarea activității tirozinazei in vitro și in vivo prin FFAR2.

Studiile anterioare au demonstrat inhibarea melanogenezei prin inhibarea tirozinazei de către metaboliții de fermentație din probiotic LA și bacteriile Lactobacillus24,38,39. De asemenea, polimerul pe bază de PEG cu greutate moleculară mare (~20,000) a fost complet degradat prin fermentație de către bacterii gram-negative producătoare de acetat și propionat40. În acest studiu, PA (~ 4 mM) a fost SCFA cel mai abundent în filtratul de la fermentația PF68 a C. acnes și a redus conținutul de melanină din melanocite mai eficient decât AA. În plus, tratamentul cu 4 mM PA a inhibat semnificativ activitatea tirozinazei celulare în melanocite, demonstrând că inhibarea melanogenezei de către PA a avut loc prin reducerea expresiei genei tirozinazei. Oamenii au același număr de melanocite, care nu este motivul care afectează pigmentarea pielii, ci activarea melanocitelor funcționale prin iradierea UV36,41. Aici, tratamentul cu 4 mM PA nu a modificat proliferarea melanocitelor, ceea ce indică faptul că este o opțiune de tratament eficientă, care nu provoacă daune celulare. S-a observat, de asemenea, scăderea numărului de melanocite și a activității tirozinazei în țesutul pielii urechii de șoareci injectat cu un amestec de C. acnes și PF68, demonstrând că inhibarea melanogenezei este probabil mediată prin metaboliții de fermentație din fermentarea C. acnes folosind PF68 ca carbon. sursă. În plus, studiul nostru a validat PA ca un agent antimicrobian excelent, fără nicio modificare a creșterii bacteriilor sale părinte C. acnes, arătând PA ca un metabolit puternic care nu perturbă echilibrul microbiomului pielii11.

Producția de melanină este inițiată și reglată de mai multe sisteme de semnalizare, prin care tirozinaza catalizează conversia tirozinei în DOPA și în dopachinonă, ducând la formarea pigmenților melanocitici42,43. În cele mai multe cazuri, reactivii de iluminare a pielii acționează la diferite niveluri de producție de melanină prin intermediul FFAR2 pentru a afecta activitatea tirozinazei sau țintește direct tirozinaza pentru a inhiba melanogeneza în piele44–46. SCFA, cum ar fi PA și AA, își exercită efectele prin legarea la receptorii lor înrudiți selectivi, cum ar fi FFAR2 sau FFAR3, PA fiind printre cei mai puternici SCFA pentru ambii receptori47. GLPG, un antagonist selectiv FFAR2 și tăcere a genei mediată de siRNA a FFAR2 pentru a sprijini blocarea FFAR23,48. În studiul actual, numărul crescut de melanocite și expresia genei tirozinazei în țesutul pielii urechilor șoarecilor nu s-au schimbat ca răspuns la radiațiile UVB, chiar și după aplicarea PA la distrugerea FFAR2 la șoareci (Fig. 4A). În plus, expresia genei tirozinazei a fost scăzută după tratamentul cu PA in vitro, cu toate acestea, blocarea genei FFAR2 cu GLPG, un antagonist selectiv FFAR2, a ameliorat efectul PA de a atenua expresia genei tirozinazei. După blocarea FFAR2, pierderea FFAR2 are ca rezultat o expresie sporită a activității tirozinazei după tratamentul cu PA. Deși atât PA cât și AA, metaboliții de fermentație din C. acnes, au o afinitate similară pentru legarea FFAR220, eficacitatea relativ mai scăzută a AA în atenuarea activității tirozinazei în melanocite validează potențialul terapeutic al PA ca postbiotic împotriva melanogenezei.

Efectele foto dăunătoare cauzate de UVR asupra pielii au atras o atenție extinsă. Produsele de protecție solară și anti-hiperpigmentare sunt utilizate pe scară largă, dar siguranța lor, penetrarea în piele și eficacitatea terapeutică sunt încă sub semnul întrebării49. Deși avobenzona este o componentă comună în cremele de protecție solară datorită eficacității sale ridicate împotriva UV, este foto instabilă și, prin urmare, nu este sigură și a fost detectată în sânge după aplicații cronice50,51. Dezvoltarea albirii eficiente a pielii prin blocarea expresiei tirozinazei de către metaboliții de fermentație din bacterii probiotice sau polimeri ca sursă de carbon este o modalitate eficientă și naturală de a suprima melanogeneza38,39. Deoarece utilizarea probioticelor vii pentru cosmetice este strict reglementată, promovarea efectelor lor benefice prin metaboliții de fermentație din bacteriile probiotice vii a devenit o aplicație fezabilă. În plus, PF68 ca prebiotic poate stimula producția de SCFA din fermentația C. acnes și a fost utilizat pentru a îmbunătăți stabilitatea biologică și a ajuta diferiți agenți terapeutici, cum ar fi microsferele încărcate cu 6-mercaptopurină în interacțiunea lor cu corpul uman52. Mai mult, PF68 poate fi încorporat în membranele celulare și translocat în celule și a fost utilizat ca un purtător stabil de gel pentru agenți antimicrobieni, crescând solubilitatea la suprafață a medicamentului în tratamentul pielii12,23. Prin urmare, PF68 a fost considerat o opțiune sigură și eficientă pentru dezvoltarea de produse farmaceutice și cosmetice. Pe lângă funcția PF68 ca inițiator de fermentație pentru a crește activitatea de fermentație a C. acnes, are și potențialul de a fi un adjuvant pentru a reduce dozele eficiente de reactivi pentru medicamente și pentru a îmbunătăți solubilitatea medicamentelor slab solubile în apă.

În general, aceste rezultate demonstrează că interacțiunea PA-FFAR2 poate fi un mecanism central în efectul probioticelor sau postbioticelor asupra hiperpigmentării cauzate de UVR. Tratamentul cu PA nu a afectat proliferarea melanocitelor. Comparativ cu terapiile chimice, metaboliții probioticelor sunt mai blânzi și naturali53. Deși mecanismul exact prin care metaboliții fermentației PF68 ai C. acnes inhibă melanogeneza este neclar, dovezile din prezentul studiu sugerează implicarea căii SCFAs-FFAR2-tirozinazei. Aceste rezultate sunt benefice pentru viitorul tratament clinic al tulburărilor de pigmentare și pentru dezvoltarea produselor cosmetice care măresc gama de aplicații ale produselor de albire. În sfârșit, diversitatea probioticelor oferă tratamente personalizate pentru hiperpigmentare și dezvoltarea de produse dedicate cu performanțe mai mari.

Beneficii extract de cistanche: albirea pielii