Етанолов екстракт от сминдух: неговите молекулярни механизми срещу стареенето на кожата и подобрените функции чрез нанокапсулиране
Oct 09, 2022
Моля свържете сеoscar.xiao@wecistanche.comза повече информация
Резюме:Семената на сминдух или Trigonella foenum-graecumL. (семейство Leguminosae) обикновено се използват като хранителни добавки за увеличаване на постнаталната лактация. Екстрактът от сминдух показва антиоксидантни и противовъзпалителни свойства, но неговите механизми срещу стареенето на кожата не са използвани. В това изследване ние сме първите, които дефинираха in vitro инхибиторна активност на колагеназата на екстракт от сминдух (ICso =0.57±0.02mg/mL), което е 2,6 пъти повече по-силен от витамин С (IC50=1.46mg/mL). Нанокапсулирането е приложено за подобряване на стабилността на екстракта и впоследствие за подобряване на неговата биоактивност. Липониозомен капсулиращ екстракт от сминдух (LNF) се приготвя с помощта на високоскоростен хомогенизатор, което води до хомогенни сферични наночастици с размери в диапазона от 174,7±49,2 nm, 0.26±0,04 в PdI и 46,6 ±7,4 процента от ефективност на улавяне. Формулировката на LNF значително улеснява продължително освобождаване и значително подобрява проникването през кожата върху екстрактите, което предполага потенциална употреба на LNF за трансдермално доставяне. Формулираният LNF е много стабилен, не е токсичен за човешки фибробласти и е в състояние да подобри клетъчната жизнеспособност, производството на колаген и да инхибира секрециите на MMP1, MMP9, IL-6 и IL-8 в сравнение с екстракта в модел на съвместно култивирана кожа. Ето защо етаноловият екстракт от сминдух и разработеният от него LNF показват молекулярни механизми срещу стареенето на кожата и биха могли потенциално да се използват като новаторска съставка за предотвратяване на стареенето на кожата.
Моля, щракнете тук, за да научите повече
Ключови думи:сминдух; рутин; анти-колагеназа; против стареене; производство на колаген; липозоми; нанокапсулиране; липидни частици; трансдермално доставяне; забавено освобождаване
1. Въведение
Стареенето на кожата е биологичен процес, предизвикан както от вътрешни, така и от външни фактори. Вътрешното стареене се причинява от промени в еластичността на кожата с течение на времето, докато външното стареене се дължи на UV радиация, замърсяване и тютюнопушене. Излагането на UV радиация (фотостареене) е преобладаващ фактор [1,2]. Най-важните структури на извънклетъчния матрикс (ECM) са колаген, еластин и гликозаминогликани (GAG) [3]. Общите характеристики на стареенето на кожата включват генериране на реактивни кислородни видове (ROS) и разграждане на ECM от свръхекспресирани матрични металопротеинази (MPs). Доказано е, че кумулативният оксидативен стрес и UV радиацията повишават активността на разграждащите ензими, особено колагеназата и еластаза [1,4,5]. Това допринася за цялостното поведение на кожата, включително загуба на якост на опън и еластичност и произтичащо от това набръчкване и сухота. За да се справят със стареенето на кожата, изследванията се фокусират главно върху намаляването на оксидативния стрес (антиоксидант) и разграждането на ECM (анти-колагеназа и анти-еластаза) [6-8]. Натуралните продукти привлякоха интерес като ново поколение козмецевтика. Има множество доказателства, че растенията притежават различни активни съединения, например терпеноиди, алкалоиди и фенолни съединения [9-11].флавоноидиTrigonella foenum-graecum L. (сминдух), принадлежащ към семейство Leguminosae, е тревисто растение, което обикновено расте в Западна Азия, Северна Индия, Северна Африка и Средиземноморието [12]. Семената от сминдух обикновено се използват като храна, подправка, противовъзпалително средство и традиционна медицина за диабет [13-15]. Освен това, токсикологично проучване показа безопасността на семената от сминдух, когато се използват като хранителна добавка [16]. Семената на сминдух съдържат множество фитохимикали, включително алкалоиди, сапонини и флавоноиди (рутин, кверцетин и витексин) [17]. Много проучвания съобщават за антидиабетни, противоракови, антимикробни, антиоксидантни и противовъзпалителни действия на сминдух [18-23] Рутинът е съединение на сминдух, което е изследвано за неговите анти-стареене и антиоксидантни действия, както и инхибиране на разграждането на колаген [24-26]. Въпреки че няма доклад, включващ екстракт от сминдух в козмецевтиката, се очаква да покаже биологични свойства, които показват тези потенциални функции. Въпреки това, общите проблеми при използването на натурален екстракт в козметични продукти са лошото проникване в кожата, разтворимостта и стабилността. Нанокапсулирането е техника, която се използва за (i) подобряване на стабилността, (ii) увеличаване на разтворимостта във вода, (iii) подобряване на кожната пропускливост и абсорбция и iv) бавно освобождаване на активни съставки [27,28]. Има много различни видове наночастици, като липозоми, ниозоми и липониозоми (комбинация от липозоми и ниозоми). Липониозомите са съставени от фосфолипиди и нейонни повърхностно активни вещества, които подобряват способността и контролират освобождаването на нано-носители[29]. Морфологията на липониозомите наподобява тази на липозомите. Липониозомите обаче са по-гъвкави и адаптивни и, което е важно, функционират по различен начин. Предимствата на липониозомните носители са, че те могат да се деформират, за да проникнат в пори, които са много по-малки от размера на носителя и имат способността да транспортират както вода, така и мастноразтворими агенти. Следователно липозомите са обещаващи носители за доставяне на активна съставка в кожата [30]. В това проучване е валидиран и идентифициран екстракт от сминдух, използващ рутин като аналитичен маркер. Биологичната активност на екстракта от сминдух е изяснена. Сминдухът е показал антиколагеназна активност и повишено производство на колаген, което може да се отнася до свойството против стареене. Беше разработен и характеризиран липониозомен капсулиращ екстракт от сминдух (LNF). Цитотоксичността на LNF е наблюдавана в човешки дермални фибробласти с помощта на клетъчно базирани анализи. Те също така включват изследване на молекулярните механизми върху свойствата на LNF против стареене. Резултатите предполагат, че LNF е нетоксичен за кожните фибробластни клетки и може да инхибира секрецията на MMP1, MMP9, IL-6 и IL-8 при индуцирано от UV лъчи стареене на кожата. По този начин нашите открития подкрепят значението на екстракта от сминдух и LNF като иновативни агенти против стареене, повишаващи техния потенциал като активни съставки в козмецевтични продукти.
cistanche може да спре стареенето
2. Резултати
2.1. UHPLC валидиране и идентифициране на рутин в екстракт от сминдух
След мацерация с етанол се получава маслена жълтеникаво-кафява паста от екстракт от сминдух. Идентифицирането на съдържанието на рутин като аналитичен маркер беше изследвано с помощта на UHPLC. Оптималното отделяне на рутина от екстракта от сминдух е постигнато с време на задържане от приблизително 2,458 минути (Фигура 1) и е потвърдено чрез използване на LC-MS с открит продуктов йон при 301 (допълнителна фигура S1). Валидирането на рутина е извършено с помощта на указания на AOAC [31,32] и е показано в таблица 1. Уравнението в таблицата представлява добра линейност с коефициент на определяне (r2) от 0.998, с точност, измерена от процентът на възстановяване. Чувствителността беше показана с помощта на граница на откриване (LOD) и граница на количествено определяне (LOQ) съответно при 5,17 и 15,67 ug/mL. Екстрактите от сминдух бяха приготвени при различни концентрации и количеството рутин в екстракта беше интерпретирано с помощта на площта под кривата , спрямо стандартната крива на референтния търговски рутин. Резултатите показват, че приготвеният екстракт съдържа 7,73±0,40 mg/гофрутин.
2.2. In vitro инхибиране на колагеназата и производството на колаген от екстракт от сминдух
Активността против стареене на екстракта от сминдух е идентифицирана за първи път чрез in vitro инхибиторен тест за колагеназа. Наблюдавахме, че IC50 на рутин трихидрат стандарт, екстракт от сминдух и епигалокатехин галат (EGCG) като положителна контрола беше 0.06±0.56±{ {10}}.02 и съответно 0,11±0,01 mg/mL (Фигура 2a,b). Трябва да се отбележи, че инхибиторната концентрация на екстракт от сминдух е значително по-ниска от аскорбиновата киселина (IC50=1.46±0.02mg/mL), което показва, че екстрактът от сминдух и стандартният рутин трихидрат проявяват антиколагеназна активност. Способността на екстракта от сминдух върху производството на колаген беше след това изследвана с помощта на човешки дермален фибробласт. Клетките бяха третирани със 125 ug/mL екстракт и витамин Cas положителна контрола за 7 и 14 дни. Клетките се оцветяват със Sirius Red и оцветените колагени се разтварят с NaOH.използва хесперидинКакто е показано на фигура 2b, червеното Сириус представлява съдържанието на колаген. Количеството оцветен колаген е значително повишено в третираните с екстракт клетки (163 процента и 131 процента) в сравнение с контролата с носител (225 процента и 187 процента) съответно на ден 7 и ден 14. Тази индукция е подобна на ефекта от индуцираното от витамин С производство на колаген и е значително по-висока от индуцираното от рутин производство на колаген в човешки фибробластни клетки. Този резултат демонстрира, че екстрактът от сминдух индуцира производството на колаген в човешки дермални фибробластни клетки.
2.3. Физикохимични характеристики на формулиран LNF
За да се подобри стабилността на екстракта от сминдух и да се подобри неговия външен вид, формулирането на LNF беше извършено, като се използваха всички съставки, показани в Таблица 2, което доведе до жълто-златна паста (Фигура 3а: долу вляво), която лесно се диспергира във вода, за да се получи жълтеникав разтвор (Фигура 3a: вдясно).
LNF показа различен и мек билков аромат. Физикохимичната характеристика на формулирания LNF е изследвана с помощта на динамично разсейване на светлината (DLS) и е показана в Таблица 3. Размерът на частиците има диапазон от 174,7±49,2 nm, с нисък индекс на полидисперсност (PdI=0.26±{ {7}}.04) и отрицателно заредена повърхност поради фосфолипиди [33]. Ефективността на капсулиране и зареждане е съответно приблизително 46,6±7,4 процента и 33,5±4,0 процента. Микрография показва морфологията на формулираните частици като сферична частица, капсулираща екстракт от сминдух във Фигура 3а, с диаметри в диапазона от 50-150 nm (Фигура 3b). Ендотермичните пикове в DSC термограмата (Фигура 3с), разположени при 45,8 градуса, представляват температурата на топене на LNF, която е съответно между температурите на топене на липозома при 44,2 градуса и ниозома при 47,5 градуса.отефлавоноидМорфологията и топлинното поведение могат да потвърдят, че LNF показва физическите характеристики както на липозомите, така и на ниозомите.
LNF се поддържа при 4 градуса, 25 градуса и 40 градуса в продължение на 3 месеца, за да се проучи неговата стабилност по отношение на размера на частиците, PdI и Z потенциала, като се използва DLS техниката. pH и вискозитетът на получените частици също бяха изследвани1. Наблюдавахме леко увеличение на размерите на частиците, съхранявани при 40 градуса в сравнение с 4 градуса, но тези промени не бяха статистически различни.изгубената империя cistancheОсвен това, няма значителна промяна в другите характеристики на формулирания LNF, включително рН, вискозитет и процент на капсулиране. Всички тези резултати предполагат, че получените частици са физикохимично стабилни (Фигура 4).
2.4. Профил на освобождаване и проникване през кожата на формулиран LNF
Профилът на освобождаване (Фигура 5а) демонстрира, че екстрактът от сминдух се освобождава едновременно, докато неговите липозоми са открити 2 часа по-късно като 6,98±0.37 процента и се увеличават до 23,92±1,41 процента на 24 часа, което предполага поведение на продължително освобождаване на LNF. За да се изследва ефикасността на LNF при трансдермално доставяне, се извършва проникване през кожата, като се използва ех vivo свинска кожа. Използва се анализ с образен масов микроскоп (IMS), за да се наблюдава кумулативното количество рутин, което се транспортира през свинската кожа на стандартния рутин, екстракта и LNF. На фигура 5b наблюдаваме, че екстрактът от сминдух и LNF показват по-високо количество натрупан рутин върху кожата в сравнение със стандартния рутин. Този резултат показва, че пропускливостта на екстракта от сминдух и LNF е по-голяма и по-дълбока от рутина за 24 часа.микронизирана пречистена флавоноидна фракция 1000 mg използваОсвен това проникването през кожата на формулирания LNF е значително подобрено в сравнение с тези на екстракта. Според профила на освобождаване и ex vivo изследване на проникването на кожата, LNF вероятно подобрява ефективността на екстракта чрез повишено проникване и контролирано освобождаване.
Тази статия е извлечена от Pharmaceuticals 2022, 15, 254. https://doi.org/10.3390/ph15020254 https://www.mdpi.com/journal/pharmaceuticals
