Morske spužve predstavljaju fascinantan tip morskih beskralješnjaka

Molimo kontaktirajteoscar.xiao@wecistanche.comza više informacija

Sažetak:Posljednjih je desetljeća morski okoliš otkriven kao veliki rezervoar novih bioaktivnih spojeva, korisnih za medicinske tretmane koji poboljšavaju ljudsko zdravlje i dobrobit. Među nekoliko morskih organizama koji pokazuju biotehnološki potencijal, spužve su istaknute kao jedan od najzanimljivijih tipova prema širokoj literaturi koja svake godine opisuje nove molekule. Nije iznenađujuće da su prvi morski lijekovi primijenjeni u medicinske svrhe izolirani iz morske spužve i sada se koriste kao sredstva protiv raka i virusa. U većini slučajeva, eksperimentalni dokazi pokazuju da su vrlo često povezane i/ili simbiotske zajednice proizvodile te bioaktivne spojeve na obostranu korist. Tretmani ljepote danas su formulirani iskorištavanjem blagotvornih svojstava novih morskih spojeva. Zapravo, zabilježeno je nekoliko bioloških aktivnosti prikladnih za kozmetičke tretmane, kao što su aktivnosti protiv oksidacije, usporavanja starenja, izbjeljivanja kože i emulgiranja, između ostalog. Ovdje smo prikupili i raspravljali o nekoliko znanstvenih priloga koji govore o kozmeceutskom potencijalu simbionta morske spužve, koji su isključivo predstavljeni gljivama i bakterijama. Uključeni su i bioaktivni spojevi koji su specifično naznačeni kao produkti metabolizma spužve. Međutim, podrijetlo metabolita spužve je dvojbeno, a uloga povezane biote ne može se isključiti, s obzirom da izolacija simbionta predstavlja težak izazov zbog njihove nekultivativne osobine.

Kliknite ovdje da saznate više

Ključne riječi:spužve; bakterije; gljive; antioksidans;protiv starenja; izbjeljivanje kože; antimikrobno; foto-zaštita

1. Uvod

Morske spužve predstavljaju fascinantan tip morskih beskralješnjaka, ugošćuju široku simbiotičku zajednicu zajedno s ogromnom proizvodnjom sekundarnih metabolita [1-7]. Biota povezana sa spužvom može okupiti široku skupinu filogenetskih linija, uključujući arheje, bakterije i gljive [8,9]. Odnosi između spužvi i njihovih zajedničkih simbionta su složeni, a proizvodnja bioaktivnih sekundarnih metabolita mogla bi imati moguću obrambenu ulogu ili biti uključena u natjecanje za prostor unutar bentoskih staništa[10,11]. U cjelini, simbionti spužve su prepoznati kao odgovorni za metabolizam i rast domaćina, kemijsku obranu i prilagodbu na biotičke i abiotičke stresore[2,12-14].

Otkriće morskih bioaktivnih metabolita kao potencijalnih lijekova za farmaceutsku, nutraceutsku i kozmeceutsku industriju potaknulo je nekoliko istraživačkih projekata koji se oslanjaju na identifikaciju novih kemijskih dijelova s ​​inovativnim biološkim funkcijama[15].što je cistancheU posljednje vrijeme kozmeceutsko područje bilježi brzi rast jer su potrošači sve više pažnje posvetili kremama i losionima koji sadrže prirodne spojeve s farmakološkim svojstvima [16]. Kozmeceutika su lokalni proizvodi koji sadrže neke bioaktivne sastojke koji oponašaju dobrobiti sličnih lijekovima poboljšavajući funkcije povezane sa zdravljem kože [16,17]. Na globalnoj razini, kozmeceutska industrija postupno se prebacuje na prirodne spojeve zbog njihovih biokompatibilnih, sigurnih i ekološki prihvatljivih svojstava [18]. Uspjeh kozmeceutske proizvodnje prvenstveno ovisi o sigurnosti; niski troškovi; i sposobnost održavanja aktivnog sastojka, njegove isporuke u biološki aktivnom obliku i ispoljavanja biološkog učinka putem poznatih mehanizama[19]. Kako bi se prevladali ovi potonji problemi, posebno povezani s neprikladnim kemijskim svojstvima, razvijene su neke metode kapsuliranja i nanoformulacije kako bi se znatno poboljšala isporuka i učinkovitost lijeka [20-25].

Unatoč tome što su se kozmeceutski proizvodi povijesno preuzimali iz kopnenih biljaka [26-28], u posljednjim je desetljećima nekoliko njih otkriveno u morskom okolišu. Naime, ocean predstavlja bogat izvor bioaktivnih sastojaka, kao što su vitamini, minerali, aminokiseline, proteini, lipidi, polisaharidi, terpenoidi, polifenoli, pigmenti i enzimi, koji nalaze brojne primjene u kozmeceutici [29]. Morski kozmetički proizvodi pokazali su širok raspon korisnih aktivnosti, kao što su antioksidansi, UV-zračenje, starenje, tirozinaza (izbjeljivanje kože), antimikrobna svojstva, svojstva zacjeljivanja rana i emulgiranja (Slika 1)[{{8} }].

Cistanche može spriječiti starenje

Nedavno se mnogo pozornosti pridaje morskim antioksidansima, uključujući ciklosporin i aminokiseline slične mikosporinu (MAA), karotenoide i druge spojeve koji imaju višestruku ulogu u kozmeceutskom polju [4,45]. Neki primjeri su pigmenti (npr. karotenoidi) koji su iznimno bogati u morskom okolišu budući da ih proizvode svi autotrofni organizmi (npr. bakterije, arheje, alge i gljive). Karotenoidi uključuju karotene (npr. likopen i -i -karoten) i ksantofile (npr. astaksantin, fukoksantin i lutein), koji su pokazali antioksidacijsku aktivnost [46] štiteći kožu od reaktivnih kisikovih vrsta (ROS) koje se normalno oslobađaju unutar stanice nakon prirodne oksidacije izazvane UV zračenjem i starenjem kože[42]. Budući da sintetski spojevimogu imati toksične učinke na ljudsko zdravlje i dobrobit[47], prirodni antioksidansi su istraživani za njihovu potencijalnu upotrebu u kozmetici[49]. Antimikrobna sredstva i sredstva protiv obraštanja koja štite od patogena povezanih s kožnim bolestima, kao što su Staphylococcus epidermis, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginous i Candida albicans, također su opisana iz različitih izvora i smatraju se korisnim alatima za formuliranje kozmetičkih proizvoda i dermatoloških proizvoda. tretmani [39,50-54].Cistanche protiv starenjaŠtoviše, bioaktivni spojevi s djelovanjem protiv tirozinaze našli su nekoliko primjena u kozmetičkoj industriji, budući da tirozinaza predstavlja ključni enzim uključen u biosintezu melanina, a blok njezine enzimske aktivnosti mogao bi se koristiti za tretmane izbjeljivanja kože, čija je primjena iznimno popularna u nekim zemlje [55]. Surfaktanti i emulgatori, s hidrofilnim i hidrofobnim skupinama, također se mogu koristiti u kozmetičkom polju [56,57]. Nekoliko kompleksa proteina i polisaharida, glikolipida i lipopeptida izoliranih iz morskih mikroorganizama proučavano je za proizvodnju biosurfaktanata i emulgatora [58]. Na primjer, zbog svoje velike sposobnosti vezanja vode, kitozan je predložen kao ovlaživač kože i sredstvo za isporuku u kozmeceutskim pripravcima proizvoda protiv starenja [59].

Priznati proizvođači morske kozmeceutike su cijanobakterije, zajedno s mikro- i makro-algama [24,60-63], s nekoliko spojeva koji su u kliničkim ispitivanjima ili su već odobreni za tržište [64,65]. Kao što je već spomenuto, mikrobiota povezana sa spužvom proizvodi mnoštvo bioaktivnih spojeva s korisnim svojstvima za ljudsko zdravlje [6]. Unatoč velikoj biotehnološkoj važnosti, do sada je samo nekoliko studija pregledalo potencijalne primjene metabolita simbionta spužve u kozmetičkom području usredotočujući se na specifične vrste spužvi[66] ili grupirajući nekoliko taksona morskih organizama [29].

U ovom smo pregledu analizirali zbirku znanstvene literature o spojevima povezanim sa spužvom simbiontima koji pokazuju zanimljive biološke aktivnosti u kozmeceutskom polju. Posebno smo se usredotočili na bakterije i gljivice, kojih ima u izobilju u zajednicama povezanim sa spužvom. Štoviše, također smo razmotrili metabolite spužve, čije su biološke aktivnosti bile izuzetno prikladne za kozmeceutske formulacije.

2. Spužva simbionti u kozmeceutskom polju

2.1.Bakterije

Razni bioaktivni spojevi opisani iz morskih bakterija, kao što su poliketidi, alkaloidi, peptidi, proteini, lipidi, ciklosporin i MAA, glikozidi, izoprenoidi i hibridi, pokazali su iznenađujuće aktivnosti, kao što su fotozaštitna, anti-starenje, antimikrobna, anti -oksidativne i hidratantne aktivnosti[58,67]. Zanimljiva sposobnost proizvodnje nekih spojeva koji apsorbiraju UV zračenje, uključujući skitonemine (isključivo cijanobakterije), mikosporine, karotenoide i melanin, objašnjena je mogućim evolucijskim mehanizmima razvijenim za zaštitu spužvi od štetnih učinaka UV zračenja [68,69].

Kao što je navedeno u uvodnom odjeljku, karotenoidi, poput -karotena i likopena, pokazali su fotoprotektivno djelovanje, otkrivajući tako nekoliko primjena u kozmeceutskim poljima[70]. Dharmaraj i koautori [71] istraživali su karotenoidni ekstrakt soja Streptomyces (AQBWWS1) povezanog sa spužvom Callyspongia diffusa prikupljenom sa zapadne obale Kerale (Indija). Njegov kemijski profil otkrio je prisutnost likopena, koji se smatra potencijalnim sastojkom za pripremu kozmetičkih proizvoda[71].

Novi ksilozilni ester A dijapolikopendionske kiseline, ekstrahiran iz bakterije Rubritalea squalenifaciens sp. morske spužve. nov, otkrio je snažnu antioksidacijsku aktivnost u modelu supresije O2 s pola maksimalne inhibicijske koncentracije (IC50) od 4,1 ug/mL 【72】.cistanche benefíciosAlkaloid Diazepinomicin izoliran je i iz soja Mi-cromonospora sp. RV115 povezan je sa spužvom Aplysina aerophoba prikupljenom iz Sredozemnog mora. Ova je molekula uspjela zaštititi ljudske bubrege (HK-2) i ljudske promijelocitične (HL-60) stanične linije od toksičnosti i oštećenja genoma izazvanih H2O2[73]. Metaboliti izolirani iz Virgibacillus sp. povezan sa spužvom C. diffusa (Gulf of Mannar) pokazao je aktivnost hvatanja 1,1-difenil-2-pikrilhidrazil (DPH) radikala s ICso od 857,49 ug/mL. Osim toga, otkrivena je jasna aktivnost hvatanja slobodnih radikala hidroksila i superoksida (ICso =471.07 ug/mL odnosno 1353,28 ug/mL), vjerojatno u korelaciji s prisutnošću bioaktivnih spojeva kao što su alkaloidi, terpenoidi, redukcijski šećera i antrakinona, otkrivenih kemijskim analizama[74]. U sličnim radovima dva soja Vibrio (P1Ma8 i P1Ma5) i nekoliko Bacillus sp. izolirani iz spužvi Phorbas tenacious i Tedania anhelans, pokazali su pojačanu aktivnost hvatanja slobodnih radikala procijenjenu DPPH testom [75,76]. Antioksidativna svojstva bioaktivnog spoja (pirolo[1,2-alpirazin-1,4-dion, heksahidro-C-HnoN2O2) ekstrahiranog iz Bacillus sp. (Lakshadweep arhipelag u Indiji) također je proučavan pomoću DPPH testa, aktivnosti čišćenja dušikovog oksida (NO) i vodikovog peroksida (H2O2) i ukupne redukcijske moći. Aktivni spoj bio je sposoban čistiti H2O2 na način ovisan o dozi. Štoviše, ICso za inhibiciju NO i DPPH bio je 41,70 ug/mL i 15,025 ug/mL, respektivno 【77】.

Ispitivanje bioaktivnosti stotinu bakterijskih bionata izoliranih iz nekoliko indijskih spužvi dovelo je do izolacije soja GUVFCFM{{0}}, identificiranog kao Chromohalobacter israe-lensis. Konkretno, metanolni ekstrakt pokazao je značajan postotak aktivnosti čišćenja DPPH (67,83 posto) i superoksida (65,87 posto)[78]. DPPH testovi i kvantifikacija ukupnog sadržaja fenola (TPC) također su korišteni za procjenu antioksidativne aktivnosti Pseudomonas sp. ekstrakt povezan s morskom spužvom Hyrtios aff. erekcije iz Crvenog mora. Konkretno, DPPH test pokazao je 100 posto inhibicije u svim testiranim količinama (50, 25, 12,5 i 6,25 mg) [79]. Štoviše, Vijayan i sur. [80] su pokazali da su bakterije povezane s tamno pigmentiranim spužvama (Haliclona pigmentifera, Sigmadocia pumila, Fasciospongia cavernosa, Spon-gia Officinalis i C. diffusa) prikupljeni iz zaljeva Mannar u Indijskom oceanu proizvode necitotoksični melanin, s antioksidativnim i fotoprotektivnim djelovanjem. Među bakterijskim sojevima koji pokazuju visoku proizvodnju melanina, Vibrio alginolyticus, izoliran iz Hali clona pigmentifera, Sigmadocia pumila i S. officinalis, zaštitio je stanice mišjih fibroblasta (L929) od UV-induciranog intracelularnog reaktivnog kisikovog stresa (IC50 =9).0 ug /mL) i nije pokazao citotoksičnost na L929 stanice i morske račiće [80]. Sojevi dobiveni iz spužve izvađeni iz indonezijskih voda, HAL-08, HAL-13 i HAL-74(Haliclona sp.), kao i PTR-21(Petrosia sp.), bili su evaluirano korištenjem DPPH i ABTS (2,2'-azinobis3-etilbenzotiazolin-6-sulfonat) metoda. Među testiranim izolatima najveću antioksidacijsku aktivnost pokazao je sirovi ekstrakt HAL-08 s ICso vrijednostima od 17,10 odnosno 59,39 ug/mL za DPPH i ABTS radikale. Osim toga, čini se da je PTR-21 najjače sredstvo protiv starenja testirano na održivost Schizosaccharomyces pombe [81]. Također je procijenjena antioksidativna aktivnost bakterija PTR-08,PTR-40,PTR-41 i PTR-47, identificiranih kao Pseudomonas sp. Ekstrakt PTR-08 pokazao je najveća antioksidativna svojstva s vrijednostima ICsn od 9,25 odnosno 235,53 ug/mL za DPPH i ABTS radikale. Zanimljivo je da je PTR-08 modulirao dugovječnost kvasca Schizosaccharomyces pombe promičući antioksidativne obrambene mehanizme u korelaciji s unutarstaničnim oksidativnim stresom[82]. Isti autori ispitivali su ekstrakt druge indonezijske bakterije (Pseudoalteromonas flavipulchra, pod nazivom STILL-33) povezane sa spužvom Stylotella sp.Ekstrakt Cistanche protiv zračenjaSTILL-33, koji je pokazao visoku aktivnost degradacije DPPH i ABTS s ICso vrijednostima od 7,80 ug/mL (DPPH) i 31,50 ug/mL (ABTS)[83].

Neki su radovi, zajedno s antioksidativnim sposobnostima, procijenili aktivnost inhibicije rasta specifičnih patogena koji su obično uključeni u infekcije kože. Na primjer, klorirani kinolon, Ageloline A, izoliran iz Streptomyces sp. SBT345, bakterijski simbiont sredozemne spužve Agelas oroides, istraživan je zbog njegovih radikalnih i antimikrobnih svojstava. Ovaj spoj pokazao je antioksidativni potencijal na liniji ljudskih leukemijskih stanica (HL-60) i mogao je dodatno smanjiti oksidativni stres i genomsko oštećenje izazvano 4-nitrokinolin-1-oksidom (NQO). Štoviše, Ageloline A inhibirao je rast Chlamydia trachomatis na način ovisan o dozi s vrijednošću ICsn od 2,14 ug/mL [84]. Antimikrobne aktivnosti protiv E. coli MTCC-1687, P. aeruginosa MTCC-1688, B.subtilis MICC-441 i S.aureus MICC-737 također su opažene iz GSA10 soj povezan sa spužvom Halichondria glabrata (zapadna obala Mumbaija, Indija). Osim toga, antioksidacijska svojstva otkrivena su korištenjem DPPH čišćenja i analize antioksidativnog parametra (TRAP) totalnog hvatanja radikala. Konkretno, putem TRAP testa, GSA10 je djelovao kao čistač peroksila, a postotak inhibicije bio je proporcionalan koncentracijama GSA10 [85]. U nedavnom radu, sirovi metanolni ekstrakt i frakcije soja Bacillus 2011SOCCUF3 izolirani iz spužve S. officinalis (Cortiou i Riou, Francuska) pokazali su antioksidacijsku i antinikrobnu aktivnost. Konkretno, DPPH test je pokazao aktivnost čišćenja ovisnu o dozi, s postotkom inhibicije od 38.9-49.1 posto (10-50 mg/mL), a metoda difuzije u agar jažici otkrila je visok inhibicijski učinak protiv C.albicans u rasponu koncentracija od 2.5-20mg/mL[86].

Svojstva protiv starenja i izbjeljivanja kože iz sirovih ekstrakata bakterijskih simbionata iz Scopalina hapalia (jugoistočna obala Mayottea) procijenjena su na nekoliko ciljeva, uključujući elastazu, tirozinazu, katalazu, sirtuin 1 (Sirt1), kinazu ovisnu o ciklinu 7 (CDK7), fyn kinaza i proteasom[66]. Konkretno, izolat SH-82 (Micromonospora fluostatini) pokazao je dovoljnu inhibiciju aktivnosti elastaze, dok je SH-89 pokazao značajna antimelanogena svojstva inhibicijom tirozinaze (58,33 posto). Najsnažniji aktivatori aktivnosti Sirtla pokazali su se ekstrakti SH-82 i SH-100 (Bacillus licheniformis). Štoviše, četiri soja Bacillus i tri ekstrakta Salinispora arenicola pokazali su značajno antioksidativno i CDK7 inhibitorno djelovanje. Iznenađujući rezultati objavljeni su od S.cistanche herbaarenicola (SH{{0}}EA-SM) i B.licheniformis (SH-04-EA-SM), inhibiraju aktivnost Fyn u tri testirane koncentracije (0.{{ 8}}33,0.0033 i 0,00033 ug/mL). Nasuprot tome, sirovi ekstrakti SH-45, SH-54, SH-78 i SH{ {13}} je pokazao blagu aktivnost otkrivenu samo pri najvišoj koncentraciji (0,033 ug/mL). U cjelini, autori su te bakterije dobivene iz spužve predložili kao prikladne izvore novih sredstava za izbjeljivanje kože i sprječavanje starenja [66].

Kao što je gore spomenuto (vidi uvodni dio), mikrobni biosurfaktanti pokazali su prikladna svojstva za formulacije za njegu kože[57]. Na primjer, Dhasayan et al.[87]ocijenili su hidratantna svojstva nekoliko sojeva izoliranih iz indijske spužve C. diffusa. Konkretno, MB-30 (Halomonas sp.) i MB-D9 (Alcaligenes sp.) pokazali su najveću aktivnost emulgiranja nakon 48 sati inkubacije, dok su MB-7 (Bacillus subtilis) i MB{{ 8}} (Bacillus amyloliquefaciens) izolati su pokazali ista svojstva nakon 72 sata inkubacije, što sugerira da se bioaktivni spojevi vjerojatno izlučuju tijekom stacionarne faze rasta [87]. Štoviše, u nedavnom radu, bakterijski soj (Bacillus niabensis, My-30) povezan sa spužvom Mycale ramulosa (Kalifornijski zaljev) pokazao je jasnu aktivnost u testu kolapsirajućeg pada i svojstva emulgiranja s visokom stabilnošću tijekom 24 sata , u usporedbi s kontrolom (natrijev dodecil sulfat, SDS). Štoviše, supernat My-30 pokazao je obećavajuću aktivnost protiv obraštanja, s vrijednostima minimalne inhibitorne koncentracije (MIC) od 1-2 posto (v/v), protiv Bacillus subtilis, Micrococus sp. i Sagittula stellata [88].

Ovaj je članak izvađen iz Mar. Drugs 2021, 19, 444. https://doi.org/10.3390/md19080444 https://www.mdpi.com/journal/marinedrugs