Zerumbone ، Sesquiterpene الزنجبيل الاستوائية من Zingiber Officinale Roscoe ، يخفف من تكوين الميلانين المستحث بـ MSH في خلايا B16F10 الجزء 1

خلاصة:لقد ثبت أن Zerumbone (ZER) ، وهو مكون نشط من عائلة Zingiberaceae ، يعرض العديد من الأنشطة البيولوجية ، مثل مضادات الالتهاب ، ومضاد الحساسية ، ومضاد الميكروبات ، ومضاد السرطان ؛ ومع ذلك ، لم يتم دراسة خصائصه المضادة للميلانين. في هذه الدراسة ، أوضحنا أن ZER و Zingiber هما مستخلصان نباتيان (ZO) يخففان بشكل كبير تراكم الميلانين في خلايا B16F10 المحفزة بالهرمون المحفز للخلايا الصباغية (-MSH). علاوة على ذلك ، لتوضيح الآلية الجزيئية التي من خلالها يقوم ZER بقمع تراكم الميلانين ، قمنا بتحليل التعبير عن عامل النسخ المرتبط بتكوين الميلانين ، وعامل النسخ المرتبط بالميكروفيلم (MITF) ، والجينات المستهدفة ، مثل التيروزيناز ، والبروتين المرتبط بالتيروزيناز 1 ( TYRP1) والبروتين 2 المرتبط بالتيروزيناز (TYRP2) ، في خلايا B16F10 التي يتم تحفيزها بواسطة -MSH. هنا ، وجدنا أن ZER يثبط التعبير بوساطة MITF للجينات الميلانينية عند تحفيز -MSH. بالإضافة إلى ذلك ، أظهرت الخلايا التي عولجت بتركيزات مختلفة من zerumbone و ZO زيادة فسفرة الكينازات 1 و 2 (ERK1 / 2) التي تنظم الإشارة خارج الخلية ، والتي تشارك في آلية تدهور MITF. أدى التثبيط الدوائي لـ ERK1 / 2 باستخدام U0126 إلى عكس التأثير المضاد لتولد الميلانين لـ ZER ، مما يشير إلى أن زيادة الفسفرة لـ ERK1 / 2 مطلوبة لنشاطها المضاد لتكوين الميلانين. مجتمعة ، تشير هذه النتائج إلى أنه يمكن استخدام مستخلصات ZER و ZO كمكونات نشطة في مستحضرات تجميل تبييض البشرة بسبب تأثيرها المضاد لتولد الميلانين.

وفقًا للدراسات ذات الصلة ، فإن cistanche هو عشب شائع يُعرف باسم "العشبة المعجزة التي تطيل العمر". مكونه الرئيسي هوالسيستانوسيد، والتي لها تأثيرات مختلفة مثلمضادات الأكسدة,مضاد التهاب، وتعزيز وظيفة المناعة. الآلية بينcistancheوتفتيح البشرةيكمن في التأثير المضاد للأكسدة من cistancheجليكوسيدات. ينتج الميلانين في جلد الإنسان عن طريق أكسدة التيروزين المحفزالتيروزيناز، ويتطلب تفاعل الأكسدة مشاركة الأكسجين ، لذلك تصبح الجذور الخالية من الأكسجين في الجسم عاملاً مهمًا يؤثر على إنتاج الميلانين. يحتوي Cistanche على السيستانوزيد ، وهو مضاد للأكسدة ويمكن أن يقلل من توليد الجذور الحرة في الجسم ، وبالتاليتثبيط إنتاج الميلانين.

انقر فوق How Use Cistanche

لمزيد من المعلومات:

david.deng@wecistanche.com WhatApp: 86 13632399501

الكلمات الدالة:زيرومبون. Zingiber officinal Roscoe ؛ تكون الميلانين. MITF ؛ ERK1 / 2

1 المقدمة

يتم تحفيز تكوين الميلانين ، وهو إنتاج الميلانين بواسطة الخلايا الصباغية للبشرة ، بواسطة هرمون تحفيز الخلايا الصباغية (-MSH) الذي يفرز من الخلايا الكيراتينية عند التعرض للأشعة فوق البنفسجية (1،2]. عامل الخلايا الجذعية (SCF) هو عامل آخر من عوامل الميلانين الذي يتحكم بشكل صارم في هجرة الخلايا الصباغية وانتشارها وتمايزها للحفاظ على تكوين الميلانين الجلدي بعد الولادة [3]. يتم تنشيط عامل النسخ المرتبط بالميكروفيلم (MITF) ، وهو عامل نسخ ميلاني المنشأ ، من خلال cAMP-PKA-CREB (بروتين رابط لعنصر استجابة أدينوزين أحادي فوسفات البروتين A-cAMP) الذي يشير إلى المسار عند تحفيز MSH عبر مستقبل الميلانوكورتين 1 (MC1R) في الأغشية السيتوبلازمية للخلايا الصباغية للبشرة [4]. العديد من المواد الكيميائية ، مثل forskolin و IBMX (3- isobutyl -1- methylxanthine) ، معروفة بتنشيط مسار إشارات cAMP-PKA-CREB ، مما يؤدي إلى تحريض تكون الميلانين [5]. كشفت العديد من الدراسات أن استمرار تنشيط الكينازات الخاضعة للتنظيم خارج الخلية 1 و 2 (ERK1 / 2) ، والتي تشارك في الآلية الجزيئية لتكوين الأورام ، تعزز فسفرة MITF في Ser73 وتدهورها اللاحق عبر التحلل البروتيني المعتمد على اليوبيكويتين [6،7 ]. في الواقع ، تم الإبلاغ عن U0126 ، وهو مثبط انتقائي لمسار ERK1 / 2 ، لزيادة تعبير MITF ونشاط التيروزيناز ، مما يؤدي إلى إنتاج الميلانين [6]. يزيد MITF المستقر والمنشط من التعبير عن الجينات الميلانينية ، مثل التيروزيناز والبروتين المرتبط بالتيروزيناز 1 (TYRP1) والبروتين المرتبط بالتيروزيناز 2 (TYRP2). يتم تحفيز تحول التيروزين إلى 3 ، 4- ثنائي هيدروكسي فينيل ألانين (L-DOPA) ، وهو الخطوة الأولى لتكوين الميلانين ، بواسطة التيروزيناز. تحفز البروتينات المرتبطة بالتيروزيناز (TRPs) مزيدًا من تفاعلات الأكسدة والتشكيل [8]. بعد تخليق الميلانين ، يتم نقل الميلانين الناضج من الخلايا الصباغية الموجودة في البشرة إلى سيتوبلازم الخلايا الكيراتينية القاعدية لحماية الخلايا من الأشعة فوق البنفسجية [2].

تؤدي الزيادة غير الطبيعية في تكون الميلانين إلى أنواع متعددة من اضطرابات الجلد ، مثل سرطان الجلد والكلف والنمش [4]. وهكذا ، فإن الجزيئات الصغيرة أو المنتجات الطبيعية التي تستهدف إما النشاط التحفيزي للتيروزيناز ، أو المنظمين لمسارات التأشير في تكوين الميلانين ، بما في ذلك ERK1 / 2 ، أو النسخ بوساطة MITF للجينات الميلانينية ، تم تحديدها كمكونات نشطة ليتم استغلالها في مستحضرات التجميل صناعة. العديد من الجزيئات الصغيرة ، مثل حمض الكوجيك ، أربوتين ، والنياسيناميد ، تستخدم على نطاق واسع كمكونات تجميلية بسبب أنشطتها المضادة لتكوين الميلانين. ومع ذلك ، فقد أظهرت التقارير أن حمض الكوجيك يسبب آثارًا جانبية متعددة ، بما في ذلك السمية الخلوية ، والتهاب الجلد ، وسرطان الجلد ، وسرطان الخلايا الكبدية ، بسبب نشاطه السام للجينات [9]. على الرغم من استخدام أربوتين الذي تم عزله من نبات عنب الدب لعلاج اضطراب فرط التصبغ ، فقد تم تقييد استخدامه كمكون تجميلي مؤخرًا بسبب آثاره الجانبية العديدة [9]. تم الإبلاغ عن أن النياسيناميد له نشاط مضاد للميلانين ويتم تنفيذ هذا النشاط عن طريق تثبيط انتقال الميلانوسوم من الخلايا الصباغية إلى الخلايا الكيراتينية المحيطة [10]. وبالتالي ، فقد تم استخدامه بشكل عام كمركب لتبييض البشرة في صناعة مستحضرات التجميل. للتغلب على القيود المفروضة على عوامل تبييض البشرة التي لها العديد من الآثار الجانبية ، من المهم تطوير مكونات تبييض البشرة الآمنة المستمدة من المصادر الطبيعية. على سبيل المثال ، تم تحديد -thujaplicin و linderanolide B و 4- butyl resorcinol و plumbagin على أنها مركبات مضادة لتكوين الميلانين نظرًا لتأثيراتها المثبطة للتيروزيناز [4،11]. نوبيليتين ، ويثافرين أ ، سيسامول ، وشيتوسين يعرضون خواصًا مضادة للميلانين عن طريق تعديل إشارات وسيطة في مسار تكوين الميلانين [11].

Zerumbone (ZER) هو منتج طبيعي معزول عن الزيوت الأساسية المتطايرة للنباتات التي تنتمي إلى عائلة Zingiberaceae ، مثل Zingiber zerumbet Smith و Zingiber officinal Roscoe [12]. أظهرت العديد من الدراسات أن ZER لديها مجموعة واسعة من الأنشطة البيولوجية ، بما في ذلك مضادات الميكروبات ومضادات الأكسدة ومضادات السكري ومضادات السرطان ومضادة للالتهابات ومضادة للحساسية ومضادة لتولد الأوعية [12]. ومن المثير للاهتمام ، أن ZER ثبت أنه يمارس تأثيرًا وقائيًا ضد الضرر التأكسدي الناتج عن الأشعة فوق البنفسجية A (UVA) في الخلايا الكيراتينية بالجلد ، نظرًا لقدرته على البحث عن أنواع الأكسجين التفاعلية (ROS) من خلال تنشيط العامل النووي E {{8} } عامل ذو صلة -2 (Nrf2) [1،13]. يشير هذا إلى أنه يمكن استخدام ZER كمادة مضافة وظيفية في مستحضرات التجميل للعناية بالبشرة. ومع ذلك ، فإن الآلية التفصيلية للخصائص المضادة للميلانين لعمل ZER لم يتم دراستها بعد.

في هذه الدراسة ، تمت دراسة التأثيرات المثبطة لمستخلص ZER و Zingiber officinal (ZO) على تكوين الميلانين المحفز MSH ، والآليات الكامنة وراءهما. هنا ، نوضح أن ZER يقمع بشكل كبير تكوين الميلانين الناجم عن MSH عن طريق تنظيم فسفرة ERK1 / 2 وتثبيط التعبير بوساطة MITF عن الجينات الميلانينية.

2. النتائج

2.1. Zerumbone (ZER) يثبط تكوين الميلانين المستحث بـ MSH في خلايا سرطان الجلد في الفئران B16F10

لدراسة التأثير المضاد لتولد الميلانين لـ zerumbone (ZER) ، قمنا في البداية بتقييم سميته الخلوية في كل من خلايا B16F1 0 وخلايا HaCaT. يظهر التركيب الكيميائي لـ ZER في الشكل 1 أ. وقد لوحظ أن ZER بتركيزات أعلى من 20 ميكرومتر أظهر تأثيرًا سامًا قويًا للخلايا ، في حين أنه في من هم أقل من 20 ميكرومتر ، لم يظهر ZER السمية الخلوية في كلا خطوط الخلايا (الشكل 1 ب). بعد ذلك ، درسنا التأثيرات المثبطة لـ ZER على تراكم الميلانين الناتج عن الهرمون المحفز للهرمون (-MSH) وإفرازه في خلايا B16F10. تم إظهار ZER لقمع التراكم داخل الخلايا الناجم عن MSH وإفرازه في الوسط المستنبت (الشكل 1C ، D). علاوة على ذلك ، وجدنا أن ZER يخفف تكوين الميلانين بشكل أكثر فعالية من 1 ملي أربوتين أو 0.2 ملي حمض كوجيك ، المكونات النشطة المعروفة لمستحضرات التجميل لتبييض البشرة (الشكل 1 د). لتوضيح ما إذا كان ZER كافٍ لقمع تكون الميلانين في الخلايا البشرية ، استخدمنا خلايا سرطان الجلد البشري المنتجة للميلانين G361. كما هو مبين في الشكل 1E ، يقلل ZER بشكل كبير من محتويات الميلانين الناتجة عن عامل الخلايا الجذعية (SCF) داخل وخارج الخلايا. تؤكد هذه النتائج النشاط المضاد لتكوين الميلانين لـ ZER في الفئران الميلانينية B16F10 وخلايا G361 البشرية.

2.2. يمنع Zerumbone التعبير الجيني لعامل النسخ الميلاني ، MITF ، والجينات المستهدفة في خلايا الميلانوما البشرية G361 

تم الإبلاغ عن أن الإندوثيلين -1 وإشارات SCF تلعب دورًا أساسيًا في تكون الميلانين في الخلايا الصباغية البشرية وأنواع فرعية عديدة من الورم الميلانيني [3،14–16]. في هذه الدراسة ، وجدنا أن ZER يثبط تكوين الميلانين على المحفزات الميلانينية ، -MSH و SCF ، في الماوس B16F10 وخلايا سرطان الجلد G361 البشرية (الشكل 1).

وهكذا ، قمنا بقياس التغيرات في مستويات التعبير عن الجينات والبروتينات المرتبطة بتكوين الميلانين عند تحفيز SCF في خلايا سرطان الجلد البشري G361. وجدنا أن ZER يخفف MITF الناجم عن SCF وتعبير بروتين التيروزيناز 2-4 ساعات و24-48 ساعة بعد تحفيز SCF ، على التوالي (الشكل 2 أ). بالإضافة إلى ذلك ، تم قمع التعبير الجيني للجينات المرتبطة بتكوين الميلانين ، مثل MITF ، والتيروزيناز ، والبروتين المرتبط بالتيروزيناز 1 (TYRP1) في خلايا G361 المعالجة بـ ZER (الشكل 2 ب ، ج). كشفت هذه النتائج عن وقت الذروة للتعبير عن الجينات المرتبطة بتكوين الميلانين عند تحفيز SCF ؛ لوحظ تحريض MITF mRNA الأقصى في غضون ساعة إلى ساعتين ، ولوحظ أن مستويات mRNA من التيروزيناز و TYRP1 وصلت إلى الحد الأقصى 24-48 ساعة بعد تحفيز SCF.

2.3 يمنع Zerumbone الجينات الميلانينية وتعبير الإنزيمات في خلايا الماوس B16F10

لاستكشاف الآلية الجزيئية التي من خلالها يقوم ZER بقمع تكوين الميلانين ، قمنا بقياس التعبير الجيني لعامل نسخ الميلانين ، MITF ، والجينات المستهدفة ، مثل البروتين المرتبط بالتيروزيناز 1 (TYRP1) ، والتيروزيناز ، والبروتين المرتبط بالتيروزيناز 2 (TYRP2) في غياب أو وجود ZER. نظرًا لأن وقت الذروة للتعبير عن الجينات المرتبطة بتكوين الميلانين عند تحفيز SCF و -MSH معروف بخلايا الورم الميلانيني البشري G361 (الشكل 2) والماوس B16F10 [4] ، على التوالي ، قمنا أيضًا بقياس التعبير عن MITF و tyrosinase و TYRP1 و TYRP2 في خلايا الورم الميلانيني B16F10 بالفأر المعالج ZER بعد ساعتين أو 48 ساعة من الحضانة مع -MSH. يوضح الشكل 3 أ أن ZER كافٍ لتخفيف تعبير MITF و TYRP1 و TYRP2 والتيروزيناز الناجم عن MSH في خلايا B16F10. وبالمثل ، انخفضت مستويات التعبير عن بروتين MITF و tyrosinase و TYRP2 عند علاج ZER. إن فسفرة البروتين كيناز أ (PKA) بوساطة بروتين CREB هو مسار تأشير رئيسي يزيد MITF على مستوى النسخ عند تحفيز MSH [4]. وهكذا ، هنا ، قمنا بتحليل ما إذا كان انخفاض الفسفرة لـ CREB بواسطة ZER يمكن أن يتوسط في قمع MITF. وجدنا أن فسفرة CREB المستحثة بـ MSH لم تتأثر بعلاج ZER ، مما يشير إلى أن ZER يمنع تعبير MITF الناجم عن MSH بشكل مستقل عن محور مسار إشارات PKA-CREB (الشكل 3 ب). نظرًا لأن التيروزيناز هو إنزيم يحد من المعدل ، وينظم تخليق الميلانين [2،4،11] ، فقد قمنا بتحليل مستويات بروتين التيروزيناز داخل الخلايا ونشاطه الأنزيمي على علاج أربوتين وحمض كوجيك و ZER. يوضح الشكل 3C أن ZER يقلل بشكل كافٍ من مستويات بروتين التيروزيناز الناجم عن MSH في خلايا B16F10. بالإضافة إلى ذلك ، يكشف الشكل ثلاثي الأبعاد أن 10 ميكرومتر من الصفر يثبط بشكل أكثر فعالية أكسدة L-DOPA من مثبطات التيروزيناز والأربوتين وحمض الكوجيك ، مما يشير إلى أن أكسدة L-DOPA إلى الدوباكينون من خلال النشاط الأنزيمي للتيروزيناز يتم قمعها في الخلايا المعالجة بـ ZER . توضح هذه النتائج أن ZER يخفف تكوين الميلانين بوساطة MSH عن طريق قمع التعبير الجيني لـ MITF ، عامل النسخ المرتبط بتكوين الميلانين ، والجينات المستهدفة.

2.4 التأثير المضاد للميلانين من Zerumbone من خلال الفسفرة من ERK1 / 2

من المعروف أن تنشيط بروتين كيناز ب (AKT) والكينازات المنظمة للإشارة خارج الخلية (ERK1 / 2) بواسطة عوامل النمو أو المحفزات الميلانينية يثبط تكوين الميلانين من خلال التعبير المنخفض عن MITF والجينات المستهدفة [11]. تعزز الفسفرة في MITF في Ser73 و Ser409 استجابة لمسار إشارات ERK1 / 2 تدهورها المعتمد على البروتيازوم [17 ، 18]. لذلك ، قمنا بالتحقق مما إذا كان ZER ينظم فسفرة ERK1 / 2 في خلايا سرطان الجلد B16F10 والماوس G361 البشرية. لوحظ زيادة فسفرة ERK1 / 2 (p-ERK1 / 2) ولكن ليس إجمالي ERK1 / 2 (T-ERK1 / 2) عند علاج ZER بطريقة تعتمد على الوقت والجرعة (الشكل 4 أ ، ب). ومن المثير للاهتمام ، لوحظ زيادة الفسفرة في ERK1 / 2 بسرعة خلال 10-30 دقيقة و1-2 ساعة بعد العلاج ZER في الماوس B16F10 وخلايا سرطان الجلد G361 البشرية (الشكل 4 أ). ومع ذلك ، لم تتم ملاحظة فسفرة AKT و MEK عند علاج ZER ، مما يشير إلى أن الفسفرة ERK1 / 2 الناجم عن ZER قد تمنع MITF (الشكل 4 ب). نظرًا لأن الفسفرة ERK1 / 2 تعزز الفسفرة والتحلل البروتوزومي لـ MITF [17،18] ، قمنا بالتحقيق فيما إذا كان مثبط البروتوزوم يمنع تقليل MITF بواسطة ZER. لم يلاحظ قمع MITF بواسطة ZER في وجود MG132 ، مما يؤكد أن ZER يقلل من تعبير MITF من خلال تدهور البروتياز (الشكل 4C). بعد ذلك ، حققنا فيما إذا كان ZER فسفوريلات MITF في Ser73 ، وهي البقايا المستهدفة لـ ERK1 / 2. للكشف عن MITF الفسفوري ، تعرضت الخلايا لـ -MSH و MG132. هنا ، وجدنا أن MITF الفسفوري (Ser73) قد زاد بشكل كبير بواسطة ZER في وجود -MSH و MG132 (الشكل 4D). ألغى U0126 ، وهو مثبط انتقائي لبروتين كيناز (MAPK) تنشيط الميتوجين (MAPK) [19] ، فسفرة MITF الناجم عن ZER (الشكل 4 د). علاوة على ذلك ، لم يتم تغيير إجمالي مستويات البروتين MITF في lysates الخلية الكاملة (WCL) بواسطة ZER و U0126 في وجود MG132 (الشكل 4 د). تشير هذه النتائج إلى أن ERK1 / 2- فسفرة MITF (Ser73) والتحلل البروتوزومي هي آلية حاسمة في قمع ZER بوساطة MITF. بالإضافة إلى ذلك ، يوضح الشكل 4E أن U0126 استعاد مستويات بروتين MITF المخفضة في الخلايا المعالجة بـ ZER. باستمرار ، تمت استعادة انخفاض محتوى الميلانين داخل الخلايا بواسطة ZER بواسطة U0126 إلى حوالي 40 بالمائة (الشكل 4F) ، مما يشير إلى أن تنشيط ERK1 / 2 مطلوب للتأثير المضاد لتولد الميلانين لـ ZER.

2.5 التأثير المضاد للميلانين لمستخلصات الزنجبيل Offificinale (ZO)

ZER هو مادة كيميائية نباتية مشتقة من عدة أنواع نباتية من عائلة Zingiberaceae ، مثل Zingiber zerumbet و Zingiber officinal [12]. وهكذا ، قمنا في البداية بقياس صلاحية الخلية في غياب أو وجود مستخلص ZO في خلايا B16F10 و HaCaT. يوضح الشكل 5 أ أن قابلية بقاء الخلية لم تتغير بعلاج مستخلص ZO. قمنا أيضًا بتحليل التأثيرات المضادة للميلانين لمستخلص نبات الزنجبيل (ZO). نظرًا لأن التعبير عن MITF والجينات الميلانينية المستهدفة قد انخفض بواسطة ZER من خلال مسار إشارات ERK1 / 2 المنشط (الشكلان 2 و 3) ، قمنا بفحص ما إذا كان مستخلص ZO يثبط MITF الناجم عن MITF وتعبير البروتينات الميلانينية المستهدفة في خلايا B16F10. على غرار التأثير المضاد للميلانين لـ ZER ، تم تقليل MITF الناجم عن MSH ، التيروزيناز ، و TYRP2 بشكل كبير بواسطة مستخلص ZO بطريقة تعتمد على الجرعة (الشكل 5 ب). ومن المثير للاهتمام ، أنه تمت زيادة الفسفرة ERK1 / 2 أيضًا في الخلايا المعالجة باستخراج ZO (الشكل 5 ب). انخفض التعبير عن MITF والجينات المستهدفة ، مثل التيروزيناز ، TYRP1 ، و TYRP2 ، بشكل كبير عند معالجة مستخلص 5 ميكروغرام / ميكرولتر ZO (الشكل 5C). علاوة على ذلك ، تم تقليل محتوى الميلانين خارج الخلية وداخل الخلايا بشكل كبير إلى حوالي 40 في المائة عند علاج استخراج 5 ميكروغرام / ميكرولتر ZO (الشكل 5 د). بالإضافة إلى ذلك ، لوحظ انخفاض نشاط التيروزيناز في الخلايا التي عولجت بمستخلص ZO (الشكل 5E). تشير هذه النتائج إلى أن مستخلص Zingiber officinal (ZO) يمنع تكون الميلانين عن طريق تخفيف التعبير الجيني الميلانيني بوساطة MITF.

لمزيد من المعلومات: david.deng@wecistanche.com WhatApp: 86 13632399501