Пропионовата киселина, произведена от ферментация на Cutibacterium Acnes, подобрява синтеза на меланин

Контакт: Audrey Hu Whatsapp/hp: 0086 13880143964 Имейл:audrey.hu@wecistanche.com

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

Ултравиолетовото облъчване предизвиква натрупване на меланин, което може да бъде намалено чрез използване на химически избелващи продукти. Въпреки това, свързаните с безопасността опасения на такива продукти са подтикнали търсенето на естествени и безвредни алтернативи. Това проучване имаше за цел да идентифицира естествена киселинна формула за намаляване на пигментацията на кожата. Метаболитът пропионова киселина (CH3CH2COOH, PA) е най-разпространената мастна киселина във филтрата от Pluronic F68 (PF68) ферментация на Cutibacterium acnes (C. acnes) и намалява DOPA-позитивните меланоцити чрез значително инхибиране на клетъчната тирозиназна активност чрез свързване към рецептор 2 за свободни мастни киселини (FFAR2). Освен това, лечението с 4 mM PA не променя пролиферацията на меланоцитите, което показва, че е ефективно решение за хиперпигментация, без да причинява клетъчно увреждане. Намалените DOPA-позитивни меланоцити и тирозиназна активност също се наблюдават в кожна тъкан на ушите на мишки, инжектирани със смес от C. acnes и PF68, което потвърждава, че инхибирането на меланогенезата е вероятно да бъде медиирано чрез ферментационни метаболити от C. acnesfermentation, използвайки PF68 като източник на въглерод. Освен това, PA не повлиява растежа на своите родителски бактерии C. acnes, следователно е мощен ферментационен метаболит, който не нарушава баланса на микробиома на кожата.

Кожата действа като интерфейс между човешкото тяло и външната среда, осигурявайки защита срещу патогени, физическо и ултравиолетово увреждане1. Ако човешката кожа е прекомерно изложена на ултравиолетова радиация (UVR), това влияе върху функцията и оцеляването на много видове клетки, предизвиквайки възпаление на кожата, което може да доведе до рак2,3. Индуцираното от ултравиолетовите лъчи увреждане на ДНК активира клетъчни възстановителни сигнали за производство на меланин в меланоцитите, което води до пигментация на кожата4,5. Повърхността на здравата човешка кожа е колонизирана от разнообразна среда от микроорганизми, много от които са безвредни като коменсали или опортюнистични патогени6,7. Пробиотиците са често срещани примери за бактериотерапия с потенциал за фотозащита чрез забавяне на признаците на стареене на кожата и смекчаване на ефектите от UV-индуцирано кожно възпаление3,8,9. Например, пробиотичните млечнокисели бактерии по-специално предотвратяват индуцирани от UV лъчи възпалителни, алергични реакции и имуносупресия в кожата10. Нещо повече, способността на Cutibacterium acnes (C. acnes), преобладаваща бактерия в микробиома на кожата, да произвежда порфирин в отговор на UVR го прави основен биомаркер поради ролята му в защитата и предотвратяването на неравновесие2,11,12, следователно е от практически интерес13. Проучванията разкриха, че ферментният филтрат (GFF) намалява меланина в човешките меланомни клетки, като по този начин намалява пигментацията на кожата14. Свободните мастни киселини (FFA) имат забележителни регулаторни ефекти върху меланогенезата и потискат тирозиназната активност в култивирани B16F10 миши меланомни клетки15. Повечето възможности за лечение на хиперпигментация блокират превръщането на тирозин в меланин, действайки като инхибитор на тирозиназата, ключов регулаторен ензим, необходим за биосинтеза на меланин16. Напоследък широкото използване на агенти за избелване на кожата, като фенолни и живачни съединения, в козметични формулировки повдигна сериозни опасения за безопасността17. Освен това, FFAR2 (известен също като GPR43) присъства в различни тъкани като костен мозък, далак и нормална кожа18 и е обещаваща лекарствена цел за затлъстяване, колит и някои възпалителни реакции19. FFAR2 е рецептор за късоверижни мастни киселини (SCFA) с дължина на веригата по-малка от шест въглеродни атома, като ацетат, бутират и пропионат, най-мощният агонист за FFAR220,21. Преди това демонстрирахме, че in vivo нокдаунът на FFAR2 в кожата на мишка блокира медиацията на маслената киселина на UV дразнене3.

C. acnes is abundant on the human skin surface accounting for>60 процента от бактериите2. Освен това, пропионовата киселина (PA), ферментационен метаболит от C. acnes, и нейните естерифицирани производни действат като потенциален антимикробен агент срещу Staphylococcus aureu11,22 и покритията от поли(етилен оксид) са обещаващ метод за избягване на инфекции23. Коменсалните пробиотични бактерии на кожата могат да инхибират растежа на USA300 чрез ферментация на поли(етиленгликол) дим-метакрилат като селективен инициатор на ферментация24. PF68, полимер на основата на PEG, е стабилен гел носител за антимикробни агенти, увеличавайки повърхностната разтворимост на лекарството и обикновено се използва при лечението на инфектирани рани без никакви забележими странични ефекти25. В това проучване установихме, че PF68 като съединение, получено от полимер, е потенциално безопасно и ефективно средство и прилагането на метаболити от ферментацията на PF68 от кожния коменсал C. acnes може да инхибира UV-индуцираната хиперпигментация или меланогенезата на кожата.

ползи от cistanche tubolosa: инхибира меланогенезата на кожата.

Методи

Декларация за етика.

Това проучване е проведено в стриктно съответствие с протокола на одобрен институционален комитет за грижа и използване на животните (IACUC) в Националния централен университет (NCU), Тайван (NCU-106-016) и в съответствие с указанията на Arrive (https://arriveguidelines .org/). Мишки от Института за изследване на рака (ICR) (женски на възраст 8–9 седмици; Национален лабораторен център за животни, Тайпе, Тайван) бяха умъртвени с помощта на CO2 в затворена кутия. Всички методи бяха изпълнени в съответствие със съответните насоки и разпоредби

Бактериална култура.

C. acnes (ATCC 6919) се култивира върху Reinforced Clostridium Medium (RCM, Oxford, Hampshire, England) при анаеробни условия с използване на Gas-Pak (BD, Sparks, MD, USA). Бактериите се култивират при 37 градуса до фазата на логаритмичен растеж. Бактериалните пелети се събират чрез центрофугиране при 5, 000 × g за 10 минути, промиват се във фосфатно буфериран физиологичен разтвор (PBS) и след това се суспендират в PBS или RCM за по-нататъшни експерименти.

Ферментация на бактерии.

C. acnes (105 колония-образуваща единица (CFU)/mL) се инкубира в 10 mL TSB в присъствието или отсъствието на 2 процента PF68 (BASF, Ню Йорк, САЩ) при анаеробни условия с използване на Gas-Pak на 37 градуса. PF68 самостоятелно в TSB беше включен като контрола. 0,002 процента (w/v) фенолово червено (Sigma) в TSB служи като индикатор за ферментация. Промяна на цвета от червено-оранжево до жълто показва появата на бактериална ферментация, която се открива чрез оптична плътност при 560 nm (OD560).

Анализ чрез газова хроматография-масспектрометрия (GC-MS).

C. acnes (105 CFU/mL) се инкубира в TSB (10 mL) в присъствието на 2 процента PF68. След 1-ден ферментиралата среда се центрофугира при 5000 g за 10 минути и супернатантата се използва за откриване на SCFA, като се използва публикуван по-рано протокол26. Нивата на оцетна киселина (AA), PA, маслена киселина (BA) и изомаслена киселина (I-BA) във ферментационната среда бяха количествено определени чрез калибровъчна крива, направена от шест ненулеви нива, като се използва FFA Test Standard ( Restek Corporation, Bellefonte, Пенсилвания, САЩ), което е разредено до 500-, 1,000-, 2,000-, 5,000- и 10,000- гънка.

B16F10 меланомна клетъчна култура.

Меланомна клетъчна линия B16F10 беше любезно предоставена от д-р Ричард Гало, Калифорнийски университет в Сан Диего, САЩ, и д-р Ченг Чинг-И, Университет за наука и технологии Chang Gung, Тайван. Клетките бяха култивирани в Dulbecco's Modified Eagle's Medium (DMEM, Life Technologies, Carlsbad, CA, USA), допълнена с 10 процента фетален говежди серум (FBS, Life Technologies) и 1 процент пеницилин-стрептомицин (Life Technologies) при 37 градуса и 5 процента CO2. Клетките се отглеждат до 70-80 процента сливане и след това се субкултивират с трипсин-етилендиаминтетраоцетна киселина (EDTA, Life Technologies).

Количествена полимеразна верижна реакция с обратна транскрипция (RT-qPCR).

RT-qPCR беше използван за изследване на експресията на тирозиназния ген в B16F10 меланомни клетки, третирани с 4 mM PA в продължение на 48 часа. Общата клетъчна РНК се екстрахира с помощта на комплект Quick-RNA MiniPrep (Zymo Research, Калифорния, САЩ), последвана от обратна транскрипция към сДНК с помощта на iScript комплект за синтез на сДНК (Bio-Rad, Херкулес, Калифорния, САЩ) и амплифицирана чрез RT-qPCR в система ABI 7300 (Applied Biosystems, Waltham, MA, САЩ). Прагът на сравнителния цикъл (ΔΔCT) се използва за определяне на количественото определяне на генната експресия. Генното ниво на глицералдехид 3-фосфат дехидрогеназа (GAPDH) се използва за нормализиране на гена на тирозин киназата. Праймерът за тирозиназа и GAPDH е 5′-TGACAAAAGCCAAAACCCCCA-3′ (напред); 5′-TTGTTCAAAAATACTTCCAGTGTGT-3′ (назад) и 5′-TGTGTCCGTCGRGGATCTGA-3′ (напред); 5'-GATGCCTGCTTCACCACCTT3'(обратен).

Клетъчна тирозиназна активност след нокдаун на FFAR2 ген.

B16F10 меланомни клетки се посяват при плътност от 5 × 104 клетки/ямка в 24-плаки с ямки. Освен това клетките бяха третирани с FFAR2 селективен антагонист GLPG0974 (0.1 цМ, GLPG) и PA (4 mM) и инкубирани при 37 градуса в 5 процента СО2 за 24 часа. Клетките бяха трипсинизирани и лизирани с RIPA буфер (Thermo Fisher Scientific, NJ, USA). Телизираните клетки бяха замразени при -80 градуса и размразени два пъти, последвано от центрофугиране при 12,000 rpm за 10 минути. Супернатантът се смесва с 1 ug/mL леводопа (L-DOPA, Sigma) в съотношение 2:1 в 96-ямкова плака, инкубира се при стайна температура (RT) за 1 час и се определя OD при 475 nm открит27.

за какво се използва цистанче: намалява активността на тирозиназата

BrdU етикетиране.

B16F10 меланомни клетки бяха отгледани върху 8-предметни стъкла с камерни гнезда (Thermo Fisher Scientific) в DMEM с 10 процента FBS, пеницилин и стрептомицин до достигане на 70 процента сливане. Бромодезоксиуридин (10 μM, BrdU, ACROS, Ню Джърси, САЩ) се добавя към културалната среда заедно с 4 mM PA. BrdU, добавен с PBS в културална среда, беше включен като контрола. След 24 часа клетките се фиксират с 4 процента перфлуоро Roxy (PFA, Sigma) и след това се пропускат с 0, 2 процента Triton X -100 (Sigma) за 10 минути. След това клетките се третират с 2 N НС1 при 37 градуса за 25 минути, неутрализират се с НС1 с 0,1 М боратен буфер (рН 8,5) за 10 минути и се блокират с блокиращ буфер преди инкубиране на анти-BrdU антитяло (Abcam, MA, USA) за една нощ и магарешки анти-кози Alexa Fluor 568 IgG (H плюс L) (Life technology) като втори антитела за 1 час при 4 градуса. Ядрата бяха насрещно оцветени с 4,6-диамидино2-фенилиндол (DAPI, Sigma). Изображенията са получени със софтуер cellSens, свързан с микроскоп Olympus BX63.

Моделите на мишката са създадени чрез излагане на UV светлина.

Моделите на мишка са изиграли важна роля за напредъка в разбирането на многото роли на UVR28. UVR увеличава DOPA-положителните меланоцити в кожата, по-специално на мястото на експозиция29. Протоколът за лечение на инжектиране на C. acnes в ушите на мишки е описан в нашето предишно проучване3 (Тази справка не говори за инжектиране на C. acnes). Ушите на ICR мишки се инжектират интрадермално с C. acnes (107 CFU) с и без 2 процента PF68, последвано от експозиция на ултравиолетови лъчи B (UVB) с дължина на вълната 312 nm при доза от 200 mg/cm2 с помощта на UV лампа (модел EB{ {10}}C, Spectronics Corp., Westbury, NY, USA) за 2 минути всеки ден в продължение на 3 дни. Миши уши, инжектирани с PBS или PF68, последвани от UVB експозиция, бяха включени като контрола. В друга група експериментални мишки, ушите бяха приложени с 4 mM PA, последвано от UV експозиция, с PBS като контрола.

siRNA-медиирано генно заглушаване на FFAR2.

За да заглушим гена FFAR2, използвахме химически модифицираната siRNA, която е насочена към FFAR2 рецептора (FFAR2 siRNA), siRNA отрицателната контрола (NC siRNA) и контролата без инжектиране (C), които бяха получени от GenePharma Co. (Шанхай, Китай). Техните олигонуклеотидни последователности са siFFAR2: сетивна верига, 5′-CCGGUGCAGUACAAGUUAUTT-3′; анти-сенс верига, 5′-AUAACUUGUACUGCACCGGTT-3′. контрол: сетивна нишка, 5'-UUCUCGAACGUGUCACGUTT-3'; анти-сенс верига, 5′-ACGUGACACGUUCGGAGAATT-3′. Тези химически модифицирани siRNA се доставят всеки ден в продължение на 3 дни чрез интрадермално инжектиране в ушите на мишки с помощта на микроигла (2 mg/kg тегло на мишка). От втория ден нанесете с 2 процента PA и UV експозиция за 3 дни. Предварителна обработка за инжектиране на siPHK на мишката, както е описано в препратка 30. Десет, ушите на мишките бяха изрязани и оцветени на четвъртия ден.

Western blotting.

Ушите на мишки бяха инжектирани с химически модифициран FFAR2 и контролни siRNAs, последвано от приложение с 2 процента PA и UVB експозиция за 3 дни. На третия ден ушите на мишките бяха отрязани, хомогенизирани и след това лизирани с RIPA буфер (Thermo Fisher Scientific). Клетъчните лизати (30 µg) се подлагат на 10 процента SDS-PAGE гел, който след това се прехвърля в мембрана от поли(винилиден флуорид) (PVDF) (Sigma) и се блокира с 5 процента (w/v) обезмаслено мляко преди инкубиране за една нощ с първични антитела към FFAR2 Rabbit PolyAb (Proteintech, Rosemont, IL, САЩ) при 4 степен или -актин (1:1, 000; Cusabio Technology, Хюстън, Тексас, САЩ). Това беше последвано от третиране с пероксидаза-конюгирано козе анти-заешко вторично антитяло (1:5000) (Thermo Fisher Scientific) в продължение на 1 час. Протеиновите ленти бяха открити с хемилуминесцентен реагент за откриване (Thermo Fisher Scientific) и Omega Lum C Imaging System (Gel Co., Сан Франциско, Калифорния, САЩ). Протеиновите ленти бяха проведени с помощта на софтуер ImageJ.

Броене на меланоцити.

Хрущялите от мишката се отстраняват ръчно и кожните тъкани се накисват в разтвор на амониев тиоцианат (Sigma) при 37 градуса за 2 0 минути. Епидермалните и базалните слоеве бяха ексфолирани от останалата част от кожната тъкан и меланоцитите бяха оцветени чрез потапяне в 0.1 М PBS (pH 7,2), съдържащ 0,14 процента L-DOPA при RT за 3 часа и броя на меланоцитите в кожните тъкани се определя микроскопски съгласно предварително публикуван протокол29.

Статистически анализи.

Анализът на данните беше извършен чрез несдвоен t-тест с помощта на софтуера Prism Te нивата на статистическа значимост бяха посочени, както следва: *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="">

цистанче туболоза

Резултати

C. acnes индуцира ферментация на PF68.

Предишни проучвания демонстрираха ферментация на кожни пробиотици за индуциране на производството на SCFA в присъствието на съединения като източник на въглерод26. За да се изследва дали C. acnes може да ферментира PF68, C. acnes се инкубира с PF68 в TSB среда за 1 ден с фенолно червено като индикатор за наблюдение на бактериалната ферментация. В TSB среда, инкубирана само с бактерии, фенолно червеното се променя от червено на оранжево поради бактериална репликация, докато в TSB среда, съдържаща бактерии и PF68, фенолночервеният цвят се променя на бледожълт с понижение на pH, което показва използването на PF68 като източник на въглерод за ферментация (фиг. 1A). Освен това, OD560 на фенолово червено показва значително понижение на стойността на pH в TSB среда, съдържаща бактерии и PF68 (Фиг. 1B) в сравнение с бактериите или PF68 самостоятелно. Те SCFAs, съдържащи се във фермента на C. acnes, култивиран с PF68, бяха идентифицирани чрез GC-MS анализ (фиг. 1C) и беше установено, че са AA, PA, BA и I-BA киселина, като PA11 има най-висока концентрация (фиг. 1D). ).

Фигура 1. Бактериалната ферментация с полимер е придружена от намаляване на вътреклетъчното рН.

In vitro ефект на PA върху производството на меланин чрез 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>двойно намаление на производството на меланин в сравнение с АА (фиг. 2C). SCFA, като PA и AA, регулират своите функции чрез взаимодействие с FFAR2 и FFAR3, като PA е сред най-мощните SCFA и за двата рецептора33. Като се има предвид регулирането на PA чрез взаимодействието му с FFAR2, блокирането на сигнализирането на този рецептор с помощта на селективен инхибитор може да бъде полезен подход за оценка на ролята на PA в регулирането на меланогенезата. Активността на клетъчната тирозиназа е непроменена чрез блокиране на FFAR2, използвайки FFAR2 селективен антагонист GLPG преди лечение с PA и намалява без GLPG за разлика от контролната група (Фиг. 2D). Тези резултати демонстрират ефективната роля на PA-FFAR2 в намаляването на съдържанието на меланин чрез инхибиране на активността на тирозиназа киназата в меланомни клетки с непроменена клетъчна пролиферация.

Фигура 2. Ефекти от експресията на ген на тирозиназа и клетъчна пролиферация в меланомни клетки след лечение с РА.

Сместа от C. acnes и PF68 инхибира UVB-индуцирани функциониращи меланоцити в миши уши.

Доказано е, че локалното приложение на ферментационни екстракти или мастни киселини намалява UV-индуцираната хиперпигментация на кожата чрез регулиране на разграждането на тирозиназата34,35. Предишни проучвания показват, че меланогенезата след излагане на ултравиолетови лъчи се дължи на активирането на функциониращи меланоцити в епидермиса или дермата36. След като установихме, че PA като основен SCFA от C. acnes ферментация на PF68 може ефективно да намали производството на меланин in vitro, след това изследвахме ефекта на C. acnes плюс PF68 върху него in vivo. Ушите на ICR мишки бяха изложени на UVB през ден в продължение на 3 дни едновременно с инжектирането на C. acnes и PF68. Инжектиране с PBS или C. acnes или PF68 самостоятелно бяха включени като контроли. Епидермалните и базалните слоеве бяха ексфолирани от кожната тъкан в ухото на мишката и меланоцитите бяха оцветени с L-DOPA. Има значително увеличение на броя на меланоцитите след излагане на UVB, без промяна след инжектиране само с C. acnes или PF68. Въпреки това, значително намаляване на броя на DOPA-позитивните меланоцити беше открито в групите с UVB експозиция след третиране със смес от C. acnes и PF68 (фиг. 3A).

Фигура 3. Индукция на меланоцити от UVB и инхибиране от различни лечения.

Подобряване на UVB-индуцирания функциониращ меланоцит в ухото на мишка от PA, ферментационен метаболит на C. acnes.

Беше оценен ефектът от директното приложение на PA върху UV-индуцираната меланогенеза. Индуцираната от ултравиолетовите лъчи хиперпигментация и експресията на тирозиназа в кожата на ухото на мишка в контролната група бяха значително намалени след локално приложение на PA в продължение на 3 дни (фиг. 3B). Tus, PA, метаболит от PF68 ферментация на C. acnes инхибира функциониращото производство на меланоцити със синтеза на меланин чрез UVB-индуциран. Експресията на тирозиназа беше значително намалена в третирани с PA клетки в сравнение с контролата (фиг. 3C).

PA инхибира UVB-индуцирани функциониращи меланоцити чрез FFAR2 in vivo.

За да се определи дали намаляването на екзогенната меланогенеза е настъпило чрез взаимодействие на PA с неговия сроден рецептор, FFAR2 е свален в кожните меланоцити на ухото на мишката, последвано от излагане на UVB и лечение с PA. UVB-индуцираното увеличение на пролиферацията на меланоцити и активността на тирозиназата беше значително намалена в епидермиса на ухото на мишката, инжектиран с NC siRNA след прилагане на PA (фиг. 4A, B). Въпреки това, броят на меланоцитите и активността на тирозиназата остават непроменени дори след прилагане на PA в UVB облъчен епидермис на ухото на мишка, съборен с FFAR2. Ние потвърдихме нокдауна на гена FFAR2 чрез измерване на нивото на експресия на протеин на FFAR2 чрез Western blot анализ (фиг. 4C). Освен това PA пречи на меланогенезата чрез потискане на активността на тирозиназата, в която PA-FFAR2 играе потенциална роля в производството на меланин.

екстракт от Cistanche tubolosa

Дискусия

Меланинът, критичен фактор за защита на кожата срещу ултравиолетово лъчение, се синтезира в меланозомите на меланоцитите, прехвърля се към съседни кератиноцити чрез дендритните върхове и в крайна сметка се разпределя в епидермиса на кожата37. Бактериалните ферментационни метаболити се използват все повече в кожната терапия поради техния благоприятен ефект върху UV-индуцирано възпаление на кожата и инфекциозни заболявания3. В това проучване ние демонстрирахме, че PA, основният метаболит от PF68 ферментация на C. acnes, намалява UVB-индуцираните функциониращи нива на меланоцити чрез инхибиране на тирозиназната активност in vitro и in vivo чрез FFAR2.

Предишни проучвания демонстрираха инхибирането на меланогенезата чрез инхибиране на тирозиназата от ферментационни метаболити от пробиотичните LA и Lactobacillus бактерии 24,38,39. Също така полимерът на основата на PEG с високо молекулно тегло (~20, 000) беше напълно разграден чрез ферментация от грам-отрицателни бактерии, произвеждащи ацетат и пропионат40. В това проучване PA (~4 mM) е най-изобилната SCFA във филтрата от PF68 ферментация на C. acnes и намалява съдържанието на меланин в меланоцитите по-ефективно от AA. Освен това, лечението с 4 mM PA значително инхибира активността на клетъчната тирозиназа в меланоцитите, което доказва, че инхибирането на меланогенезата от PA става чрез намаляване на експресията на тирозиназен ген. Хората имат еднакъв брой меланоцити, което не е причината да засяга пигментацията на кожата, а активирането на функциониращи меланоцити чрез UV-облъчване36,41. Тук лечението с 4 mM PA не променя пролиферацията на меланоцитите, което показва, че това е ефективна възможност за лечение, без да причинява клетъчно увреждане. Намален брой меланоцити и активност на тирозиназа също се наблюдават в кожна тъкан на ухото на мишка, инжектирана със смес от C. acnes и PF68, което показва, че инхибирането на меланогенезата е вероятно да бъде медиирано чрез ферментационни метаболити от ферментация на C. acnes, използвайки PF68 като въглерод източник. Освен това, нашето проучване потвърди PA като отличен антимикробен агент, без промяна в растежа на нейните родителски бактерии C. acnes, показвайки PA като мощен метаболит, който не нарушава баланса на микробиома на кожата11.

Производството на меланин се инициира и регулира от няколко сигнални системи, при което тирозиназата катализира превръщането на тирозин в DOPA и в допахинон, което води до образуването на меланоцитни пигменти42,43. В повечето случаи реагентите за изсветляване на кожата действат на различни нива на производство на меланин чрез FFAR2, за да повлияят на активността на тирозиназата или директно да се насочат към тирозиназата, за да инхибират меланогенезата в кожата44-46. SCFA като PA и AA упражняват своите ефекти чрез свързване към техните селективни родствени рецептори като FFAR2 или FFAR3, като PA е сред най-мощните SCFA и за двата рецептора47. GLPG, селективен FFAR2 антагонист и siRNA-медиирано генно заглушаване на FFAR2 за подпомагане на блокирането на FFAR23,48. В настоящото проучване увеличеният брой меланоцити и експресията на ген на тирозиназа в кожната тъкан на ушите на мишки не се променят в отговор на UVB радиация дори след прилагане на PA към нокдаун FFAR2 при мишки (фиг. 4A). Освен това, експресията на ген на тирозиназа е намалена след лечение с РА in vitro, но блокирането на гена FFAR2 с GLPG, селективен антагонист на FFAR2, подобрява ефекта на РА за отслабване на експресията на ген на тирозиназа. След блокиране на FFAR2 загубата на FFAR2 води до повишена експресия на тирозиназна активност след лечение с РА. Въпреки че както PA, така и AA, метаболитите на ферментация от C. acnes, имат подобен афинитет към свързване с FFAR220, относително по-ниската ефикасност на AA при отслабване на тирозиназната активност в меланоцитите потвърждава терапевтичния потенциал на PA като постбиотик срещу меланогенезата.

Увреждащите снимки ефекти, причинени от UVR върху кожата, привлякоха голямо внимание. Слънцезащитните продукти и продуктите против хиперпигментация са широко използвани, но тяхната безопасност, проникване през кожата и терапевтична ефикасност все още са под въпрос49. Въпреки че авобензонът е често срещан компонент в слънцезащитни продукти поради високата си ефикасност срещу UV, той е фотонестабилен и следователно не е безопасен и е открит в кръвта след хронични приложения50,51. Разработването на ефективно избелване на кожата чрез блокиране на експресията на тирозиназа чрез ферментационни метаболити от пробиотични бактерии или полимери като източник на въглерод е ефективен и естествен начин за потискане на меланогенезата38,39. Тъй като използването на живи пробиотици за козметика е строго регулирано, насърчаването на техните полезни ефекти чрез ферментационни метаболити от живи пробиотични бактерии се превърна в осъществимо приложение. Освен това, PF68 като пребиотик може да повиши производството на SCFA от ферментация на C. acnes и е използван за подобряване на биологичната стабилност и подпомагане на различни терапевтични агенти като 6-заредени с меркаптопурин микросфери при тяхното взаимодействие с човешкото тяло52. Освен това, PF68 може да бъде включен в клетъчните мембрани и да се премести в клетките и е бил използван като стабилен носител на гел за антимикробни агенти, увеличавайки повърхностната разтворимост на лекарството при лечение на кожата 12, 23. Следователно PF68 се счита за безопасен и ефективен вариант за разработване на фармацевтични продукти и козметика. В допълнение към функцията на PF68 като инициатор на ферментация за увеличаване на ферментационната активност на C. acnes, той също така има потенциала да бъде адювант за намаляване на ефективните дози на медицински реагенти и подобряване на разтворимостта на слабо разтворими във вода лекарства.

Като цяло, тези резултати показват, че взаимодействието PA-FFAR2 може да бъде централен механизъм в ефекта на пробиотиците или постбиотиците върху хиперпигментацията, причинена от UVR. Лечението с PA не повлиява пролиферацията на меланоцитите. В сравнение с химическите терапии, метаболитите на пробиотиците са по-меки и естествени53. Въпреки че точният механизъм, чрез който метаболитите на PF68 ферментация на C. acnes инхибират меланогенезата, не е ясен, доказателствата от настоящото проучване предполагат участието на SCFAs-FFAR2-тирозиназния път. Тези резултати са от полза за бъдещото клинично лечение на нарушения на пигментацията и за разработването на козметика, която разширява обхвата на приложение на избелващите продукти. И накрая, разнообразието от пробиотици предлага персонализирани лечения за хиперпигментация и разработване на специални продукти с по-висока ефективност.

ползи от екстракта от цистанче: избелване на кожата