Antioksidativna, protuupalna i anti-age svojstva aminokiselina sličnih mikosporinu

Ključne riječi:aminokiseline slične mikosporinu; mikosporin-2-glicin; Spoj koji apsorbira UV zrake;krema za sunčanje;protiv starenja; antioksidacija; protuupalno; aktivnost protiv glikacije proteina

Kliknite ovdje da biste dobili više informacija o Cistanche za usporavanje starenja

1. Uvod

Koža, najveći ljudski organ, neprestano je izložena vanjskom okruženju. Izlaganjerazličiti faktori stresa iz okoliša, osobito ultraljubičasto (UV) zračenje na sunčevoj svjetlosti, mogu oštetitikoža. Sunčeva svjetlost može se rastaviti na tri vrste neionizirajućeg elektromagnetskog zračenja — infracrveno(IR) (780–3000 nm), vidljivo (400–780 nm) i UV (100–400 nm). Postoci izračene energijena Zemlju, u ukupnoj energiji koju emitira Sunce, 53 posto je IR, 39 posto vidljivo i 8 posto UV [1]. Naosnovu svoje fiziološke i biološke effffects, UV zračenje se dalje može podijeliti u tri glavnapojasevi— pojas 315–400 nm (označen kao UV-A), pojas 280–315 nm (označen kao UV-B),i pojas 100–280 nm (označen kao UV-C) [2]. Sunčevo UV zračenje je drastično smanjenodok prolazi kroz ozonski omotač i atmosferu; kao rezultat toga, udio UV zraka uSunčeva svjetlost koja dopire do površine Zemlje sastoji se od 95 posto UV-A i 5 posto UV-B [1]. Iako je čini samo mali dio ukupnog UV zračenja, smatra se da je UV-B štetniji odUV-A, budući da UV-B najaktivnije oštećuje kožu i oči [3]. Poznati su i UV-A i UV-Bda su genotoksični, što znači da mogu izazvati fotokemijska oštećenja stanične DNA i proteina [4,5]. Posljedično, izlaganje UV-A i UV-B zračenju potiče fotostarenje kože i može biti odgovorno zaizazivanje raka kože [6]. Fotostarenje kože karakterizira razvoj pigmentacijeporemećaji, kao što su solarni lentigini, fine i grube bore te benigni, premaligni i malignitumori kože na koži izloženoj suncu [7]. Visoko energetsko UV-C zračenje nema biološki značaj,jer ne dospijeva do površine Zemlje, zbog potpune apsorpcije ozonskog omotača iatmosfera [1,3]. Oštećenje ozonskog omotača, tijekom posljednjih nekoliko desetljeća, povećalo jekoličina sunčevog UV zračenja koja dopire do Zemljine površine [8], posebice razine UV-B, budući da je UV-Ane apsorbira ozonski omotač [9]. Mnogi morski organizmi koji su izloženi UV zračenju razvili su fotozaštitumehanizmi [10]. Na primjer, kod cijanobakterija, koje dominiraju morskim okolišem, UVzaštitni mehanizmi evoluirali su na molekularnoj, staničnoj razini i razini ponašanja [11]. Cijanobakterijemože sintetizirati različite vrste spojeva za zaštitu od sunca, koji daju zaštitu od UV zračenja.Poznato je da su aminokiseline slične mikosporinu (MAA), skitonemin i karotenoidi ključni spojevikod cijanobakterija koje mogu apsorbirati valne duljine u UV području. Ovi prirodni proizvodi su obećavajućimolekule kandidati u području otkrivanja kozmeceutskih spojeva [12]. Zapravo, MAA imajuveć komercijaliziran kao Helioguard®365. Ovaj kozmetički reagens sadrži liposomalMAA, shinorine (SHI) i porfira-334 (P334), koji su izvorno ekstrahirani iz crvene algePorphyra umbilicalis, te je uspješno komercijaliziran kao prirodna i sigurna krema za sunčanjespoj [12]. Osim toga, MAA se smatraju multifunkcionalnim sekundarnim metabolitimastanice proizvođača [13]. Poznato je da mnoge MAA djeluju kao antioksidansi [14], dok nekoliko nedavnih izvješćasugeriraju da MAA imaju potencijalnu terapeutsku primjenu za smanjenje procesa starenja kože.S ove točke gledišta, nedavno je objavljeno nekoliko recenziranih izvješća s posebnim naglaskom na potencijalnu upotrebuMAA u kozmetičkim proizvodima, objavljeni su [15–17]. U ovom radu pregledavamo MAA injihov potencijal kao sastojaka protiv starenja kože, opisujući osnovni pregled njihove strukture, prijeprijeći na detaljan prikaz najnovijih eksperimentalnih opažanja, akumuliranih na taj načindaleko. Mehanizmi pomoću kojih MAA mogu djelovati na zaštitu kože od starenja raspravljaju se na, oba,staničnoj i molekularnoj razini. Konkretno, istaknuto potencijalno djelovanje protiv starenjaMAA mikosporin-2-glicin (M2G), koji biosintetizira cijanobakterija otporna na halotolerantne zrakeAphanothece halophytica, je istaknuto.

2. Mehanizmi UV-induciranog starenja kože

UV zračenje važno je za naše zdravlje budući da izloženost UV-B zrakama može potaknuti proizvodnju ključnognutrijent, vitamin D, u našoj koži [18]. Međutim, dugotrajno i opetovano izlaganje UV zračenju može pospješitiproces fotostarenja kože, uključujući nastanak raka kože [19]. Mehanizmi kojima UV-posredujeinducirano oštećenje stanica ukratko su opisani u ovom odjeljku.2.1. Oštećenje stanične DNAIzravni i neizravni toksični effffučinci UV zračenja na molekulu DNA, posreduju fotostarenje.Izravna apsorpcija UV-B fotona od strane DNA, može rezultirati stvaranjem pirimidinskih dimera,što dovodi do defekata u DNK lancu [20]. UV-B zračenje uglavnom dovodi do stvaranjacis-sinciklobutadipirimidini (CPD) i pirimidin (6-4) pirimidonski fotoproizvodi (6-4PP). 6-4PPsmogu se pretvoriti u srodne izomere Dewarove valencije (DewPPs), nakon UV-pobude na 314 nm.Takvo oštećenje DNK ometa replikaciju i transkripciju DNK i donosi razne štetne posljediceeffffučinci na stanicu, kao što su mutacije, nestabilnost kromosoma i stanična smrt. UV-A neizravno mijenjaju strukturu DNK jer DNK ne apsorbira jako zračenje u UV-A rasponu [21]. Međutim, UV-A može oštetiti DNA neizravno, preko fotosenzibilizirane reakcije posredovane generiranjemradikalni singletni kisik (1O2), što rezultira modifikacijama purinskih baza [20]. Singletni anion kisika oksidira guaninski dio, nakon čega slijedi stvaranje 8-okso-7,8-dihidrogvanina (8-okso-G) i8-okso-7,8-dihidro-2'-deoksigvanozin (8-okso-dG). Budući da se 8-okso-G i 8-okso-dG mogu povezati s adeninomumjesto citozina, mogle bi se pojaviti prijelazne mutacije.2.2. Generacija reaktivnih vrsta kisikaReaktivne vrste kisika (ROS), inicijatori oksidativnog stresa, reaktivne su na kisikkemijske vrste koje uključuju vodikov peroksid (H2O2), hidroksilni radikali (·OH), superoksidni anionradikali (·O2 −), i1O2. Poznato je da je u našoj koži izloženost UV zračenju povezana sgeneracija ROS-a. Ovi ROS mogu aktivirati kaskade starenja kože, kao što je matrična metaloproteinaza(MMP)-1-posredovano starenje i NF-κB-TNF- -posredovano starenje izazvano upalom [22]. Raznolikostmehanizma stvaranja ROS-a UV-om, ovise o rasponu valnih duljina UV-zračenja. Osim toga1O2 generacije, kao što je gore spomenuto, objavljeno je da UV-A zračenje može potaknuti generacijuod·O2 − aktivacijom intracelularnog nikotinamid adenin dinukleotid fosfata (NADPH)oksidaza, NOX [23] i povezanost s krajnjim produktima napredne glikacije (AGEs) [24]. Sakurai i sur.razjasnio da oboje1O2 i·O2 - nastali su u koži miševa izloženih UV-A [25]. H2O2, ·O2 −, i·OH vrste mogu nastati u AGE-ima, tijekom izlaganja UV-A [24]. Poznato je i da UV-Bdovesti do proizvodnje H2O2, ·O2 −, i·OH [26]. Iako je izvor ovih ROS izazvanih UV-Bostaje nejasno, nedavno je objavljeno da je NADPH oksidaza, NOX1, povezana s UV-B-induciranimp38/Aktivacija MAPK i citotoksičnost, putem stvaranja ROS u keratinocitima [26]. Kako bi se spriječilo oštećenje kože izazvano prekomjernim ROS-om izazvanim UV zračenjem i regulirala epidermalna homeostaza,stanice kože posjeduju antioksidativnu funkciju koja djeluje kao endogeni obrambeni sustav [20]. Ovaj sustavuglavnom se sastoji od šest enzima—superoksid dismutaza (SOD), katalaza (CAT), glutation peroksidaza(GPX), glutation reduktaza (GR), tioredoksin oksidaza (TRXR) i peroksiredoksin (PRDX) (Slika1). SOD i CAT eliminiraju·O2 − i H2O2, odnosno, i na kraju pretvoriti·O2 − do H2O, dokGPX, GR, TRXR i PRDX eliminiraju H2O2, regulacijom redoks uvjeta glutationai tioredoksin. Osim ovog enzimskog sustava, neenzimske molekule, poput vitamina C(askorbinska kiselina), vitamin E ( -tokoferol), glutation i ureinska kiselina igraju glavnu ulogu kao antioksidansiu koži [27]. Ove male molekule čiste i neutraliziraju slobodne radikale, pružajući dodatnielektron za stvaranje elektronskog para.

Slika 1.Uklanjanje reaktivnih kisikovih vrsta (ROS) antioksidativnim obrambenim sustavom koji se sastoji odsuperoksid dismutaza (SOD), katalaza (CAT), glutation peroksidaza (GPX), glutation reduktaza(GR), tioredoksin oksidaze (TRXR) i peroksiredoksina (PRDX). GSHred i GSSGox označavaju smanjenoglutation, odnosno oksidirani glutation. TRXred i TRXox označavaju smanjeni tioredoksinodnosno oksidirani tioredoksin.

2.3. Upalne reakcije

Izlaganje UV zračenju izaziva upalu pokrećući kemijske reakcije u koži. Izrazitoobrasci upale uzrokovani su izlaganjem određenim valnim duljinama svjetlosti.Tri skupine, UV-A,UV-B i UV-C klasificirani su na temelju ovih diffffprisutni obrasci upale [28]. Eriteminduciran u koži, nakon izlaganja UV-B zračenju karakterizira se kao opeklina od sunca. Upalniodgovori inducirani UV-B uglavnom se postižu kroz razne posrednike, uključujući dušikoksid (NO), inducibilna NO sintaza (iNOS), prostaglandin E2 (PGE2), ciklooksigenaza-2 (COX-2),faktor nekroze tumora- (TNF- ) i drugi citokini, kao što su interleukin-1 (IL-1) i interleukin-6(IL-6) (Slika2). Ove molekule uglavnom regulira nuklearni faktor kapa B (NF-κB), i većinom se proizvode u keratinocitima, koji su dominantna vrsta stanica u epidermisu [29]. Imazabilježeno je da ekspresija proteina COX-2, koji je odgovoran za PGE2 proizvodnja, jepojačano reguliran, nakon izlaganja UV-B zračenju, i u ljudskoj koži i u kultiviranim ljudskim keratinocitima [30]. Također je poznato da su ROS povezani s upalnim odgovorom, jer je primijećeno daEkspresiju COX-2 inducirao je ROS u diffffrazličite vrste stanica [31]

Slika 2.Upalni odgovor izazvan UV-B. Dušikov oksid (NO), inducibilna NO sintaza (iNOS),prostaglandin E2 (PGE2), ciklooksigenaza-2 (COX-2), faktor nekroze tumora- (TNF- ), i drugecitokini, kao što su interleukin-1 (IL-1) i interleukin-6 (IL-6), prikazani su kao medijatori.

2.4. Indukcija matričnih metaloproteinaza

UV zračenje pojačava ekspresiju matričnih metaloproteinaza (MMP) u koži. MMP,za koje se zna da su odgovorni za uništavanje proteina izvanstaničnog matriksa (ECM), kao što sukao kolagen igraju važnu ulogu u održavanju homeostaze kože i starenju kože [32]. MMP suizlučuju keratinociti i dermalni fibroblasti, kao odgovor na višestruke podražaje, uključujući oksidativnestres i citokini, uz UV zračenje. Ponovljena indukcija ovih degradirajućih kolagenaSmatra se da enzimi, dugoročno gledano, uzrokuju oštećenje kolagena, što je jedan od razlogafotostarenje. Iako se nekoliko MMP eksprimira u koži sisavaca, to je sugeriranoda je MMP-1 glavni enzim koji razgrađuje kolagen odgovoran za uništavanje kolagena, u teškim slučajevimafotooštećena koža [33]. Regulaciju ekspresije MMP-a stimulira protein aktivator-1(AP-1), za koji je poznato da je UV-inducibilan transkripcijski faktor [34]. Zapravo, AP-1 regulatorni elementpostoji u 5' flanking regiji MMP gena. Transformirajući faktor rasta beta (TGF- ) i NF-κB također je poznato da su uključeni u indukciju MMP-a u koži [34].

2.5. Indukcija glikacije proteina

Glikacija proteina (neenzimska glikozilacija), također poznata kao prvi korak Maillardove reakcije,uključuje stvaranje kovalentnih veza između proteina i reducirajućih šećera. Reakcija kondenzacijeizmeđu slobodnih amino skupina proteina i karbonilnih skupina šećera, rezultira stvaranjem aSchiff baza, a zatim Amadori proizvod. Prekomjerni proizvodi se oksidiraju i dehidrirajustabilni, molekularni, umrežujući proizvodi, koji se nazivaju krajnji produkti napredne glikacije (AGE) [35]. Proteinglikacija utječe na fizikalna i funkcionalna svojstva proteina, jer uzrokuje konformacijskepromjene u strukturi proteina [36]. Zabilježeno je da je u koži glikacija kolagena tipa Ipovezan s razvojem tuposti kože i smanjene elastičnosti kože [37]. AGE su takođeruključeni u stvaranje ROS-a. Masaki i sur. izvijestio je da je izlaganje AGE-a UV-A zračenjuin vitro, rezultiralo je stvaranjem ROS-a, kao što je·O2 −, H2O2, i·OH, kao što je gore spomenuto [24]. Kod ljudi, autofluorescencija kože, biomarker za AGE, može funkcionirati kao endogeni fotosenzibilizatorkoji inducira stvaranje ROS-a nakon izlaganja UV-A zračenju [35]. Dakle, reakcija glikacijenakon čega slijedi stvaranje AGE-a smatra se jednim od temeljnih mehanizama povezanih s kožomstarenje, pod uvjetima okoline, posebno UV zračenja [24].

E-pošta:wallence.suen@wecistanche.com Whatsapp plus 86 15292862950