Zerumbone, Sesquiterpene Halia Tropika Daripada Zingiber Officinale Roscoe, Melemahkan -Melanogenesis Terinduksi MSH dalam Sel B16F10 Bahagian 1

Abstrak:Zerumbone (ZER), konstituen aktif keluarga Zingiberaceae, telah ditunjukkan mempamerkan beberapa aktiviti biologi, seperti anti-radang, anti-alergi, anti-mikrob dan anti-kanser; bagaimanapun, ia belum dikaji untuk sifat anti-melanogenik. Dalam kajian ini, kami menunjukkan bahawa ZER dan Zingiber adalah ekstrak rasmi (ZO) yang melemahkan pengumpulan melanin dengan ketara dalam sel B16F10 melanogenik tikus yang dirangsang -melanocyte-stimulating hormone (-MSH). Selanjutnya, untuk menjelaskan mekanisme molekul yang mana ZER menindas pengumpulan melanin, kami menganalisis ungkapan faktor transkripsi berkaitan melanogenesis, faktor transkripsi berkaitan mikroftalmia (MITF), dan gen sasarannya, seperti tyrosinase, protein berkaitan tyrosinase 1 ( TYRP1), dan protein berkaitan tyrosinase 2 (TYRP2), dalam sel B16F10 yang dirangsang oleh -MSH. Di sini, kami mendapati bahawa ZER menghalang ekspresi gen melanogenik yang dimediasi MITF apabila rangsangan -MSH. Di samping itu, sel yang dirawat dengan kepekatan zerumbone dan ZO yang berbeza menunjukkan peningkatan fosforilasi kinase 1 dan 2 (ERK1/2) yang dikawal oleh isyarat ekstraselular, yang terlibat dalam mekanisme degradasi MITF. Perencatan farmakologi ERK1/2 menggunakan U0126 cukup membalikkan kesan anti-melanogenik ZER, menunjukkan bahawa peningkatan fosforilasi ERK1/2 diperlukan untuk aktiviti anti-melanogeniknya. Secara keseluruhan, keputusan ini mencadangkan bahawa ekstrak ZER dan ZO boleh digunakan sebagai bahan aktif dalam kosmetik pemutihan kulit kerana kesan anti-melanogeniknya.

Menurut kajian yang berkaitan, cistanche adalah herba biasa yang dikenali sebagai "herba ajaib yang memanjangkan hayat". Komponen utamanya ialahcistanoside, yang mempunyai pelbagai kesan sepertiantioksidan,anti-radang, dan promosi fungsi imun. Mekanisme antaracistanchedanpemutihan kulitterletak pada kesan antioksidan cistancheglikosida. Melanin dalam kulit manusia dihasilkan oleh pengoksidaan tirosin yang dimangkin olehtyrosinase, dan tindak balas pengoksidaan memerlukan penyertaan oksigen, jadi radikal bebas oksigen dalam badan menjadi faktor penting yang mempengaruhi pengeluaran melanin. Cistanche mengandungi cistanoside, yang merupakan antioksidan dan boleh mengurangkan penjanaan radikal bebas dalam badan, dengan itumenghalang pengeluaran melanin.

Klik pada Cara Menggunakan Cistanche

Untuk maklumat lanjut:

david.deng@wecistanche.com WhatApp:86 13632399501

Kata kunci:zerumbon; Zingiber officinal Roscoe; melanogenesis; MITF; ERK1/2

1. Pengenalan

Melanogenesis, penghasilan melanin oleh melanosit epidermis, dirangsang oleh hormon perangsang -melanocyte (-MSH) yang dirembeskan daripada keratinosit apabila terdedah kepada sinaran ultraungu (UV) [1,2]. Faktor sel stem (SCF) adalah satu lagi faktor melanogenik yang mengawal ketat penghijrahan, percambahan, dan pembezaan melanosit untuk mengekalkan melanogenesis kulit selepas bersalin [3]. Faktor transkripsi berkaitan mikroftalmia (MITF), yang merupakan faktor transkripsi melanogenik, diaktifkan melalui laluan isyarat cAMP-PKA-CREB (adenosine monophosphate-protein kinase A-cAMP elemen tindak balas unsur tindak balas A-cAMP) pada rangsangan -MSH melalui reseptor melanocortin 1 (MC1R) dalam membran sitoplasma melanosit epidermis [4]. Beberapa bahan kimia, seperti forskolin dan IBMX (3-isobutyl-1-methylxanthine), diketahui dapat mengaktifkan laluan isyarat cAMP-PKA-CREB, yang membawa kepada induksi melanogenesis [5]. Beberapa kajian telah mendedahkan bahawa mengekalkan pengaktifan kinase 1 dan 2 yang dikawal ekstraselular (ERK1/2), yang terlibat dalam mekanisme molekul onkogenesis, menggalakkan fosforilasi MITF di Ser73 dan degradasi seterusnya melalui proteolisis yang bergantung kepada ubiquitin [6,7]. ]. Malah, U0126, perencat laluan ERK1/2 terpilih, telah dilaporkan meningkatkan ekspresi MITF dan aktiviti tyrosinase, yang membawa kepada pengeluaran melanin [6]. MITF yang distabilkan dan diaktifkan meningkatkan ekspresi gen melanogenik, seperti tyrosinase, protein berkaitan tyrosinase 1 (TYRP1), dan protein berkaitan tyrosinase 2 (TYRP2). Transformasi tyrosine kepada 3,4-dihydroxyphenylalanine (L-DOPA), yang merupakan langkah awal melanogenesis, dimangkinkan oleh tyrosinase. Protein berkaitan tyrosinase (TRPs) memangkinkan tindak balas pengoksidaan dan tautomerisasi selanjutnya [8]. Selepas sintesis melanin, melanin matang diangkut dari melanosit epidermis ke dalam sitoplasma keratinosit basal untuk melindungi sel daripada sinaran UV [2].

Peningkatan melanogenesis yang tidak normal menyebabkan pelbagai jenis gangguan kulit, seperti kanser kulit, chloasma, dan bintik-bintik [4]; oleh itu, molekul kecil atau produk semula jadi yang menyasarkan sama ada aktiviti pemangkin tyrosinase, atau pengawal selia laluan isyarat dalam melanogenesis, termasuk ERK1/2, atau transkripsi gen melanogenik pengantara MITF, telah dikenal pasti sebagai bahan aktif untuk dieksploitasi dalam kosmetik. industri. Beberapa molekul kecil, seperti asid kojik, arbutin, dan niacinamide, digunakan secara meluas sebagai bahan kosmetik kerana aktiviti anti-melanogeniknya. Walau bagaimanapun, laporan telah menunjukkan bahawa asid kojic menyebabkan pelbagai kesan sampingan, termasuk sitotoksisiti, dermatitis, kanser kulit, dan karsinoma hepatoselular, kerana aktiviti genotoksiknya [9]. Walaupun arbutin yang diasingkan daripada tumbuhan bearberry telah digunakan untuk merawat gangguan hiperpigmentasi, baru-baru ini, penggunaannya sebagai bahan kosmetik telah dihadkan kerana beberapa kesan sampingannya [9]. Telah dilaporkan bahawa niacinamide mempunyai aktiviti anti-melanogenik dan aktiviti ini dijalankan dengan menghalang pemindahan melanosom daripada melanosit ke keratinosit di sekelilingnya [10]. Oleh itu, ia secara amnya digunakan sebagai sebatian pemutihan kulit dalam industri kosmetik. Untuk mengatasi keterbatasan agen pemutih kulit yang mempunyai beberapa kesan sampingan, adalah penting untuk membangunkan bahan pemutihan kulit yang selamat yang diperoleh daripada sumber semula jadi. Contohnya, -thujaplicin, linderanolide B, 4-butil resorcinol, dan plumbagin telah dikenal pasti sebagai sebatian anti-melanogenik disebabkan oleh kesan perencatan tyrosinase [4,11]. Nobiletin, withaferin A, sesamol, dan chaetocin mempamerkan sifat anti-melanogenik dengan memodulasi perantara isyarat dalam laluan melanogenesis [11].

Zerumbone (ZER) ialah produk semula jadi, yang diasingkan daripada minyak pati meruap tumbuhan milik keluarga Zingiberaceae, seperti Zingiber zerumbet Smith dan Zingiber officinal Roscoe [12]. Beberapa kajian telah menunjukkan bahawa ZER mempunyai pelbagai aktiviti biologi, termasuk aktiviti antimikrobial, antioksidan, anti-diabetes, antikanser, anti-radang, antialergen dan anti-angiogenik [12]. Menariknya, ZER telah ditunjukkan untuk memberikan kesan perlindungan terhadap kerosakan oksidatif yang disebabkan oleh ultraviolet A (UVA) dalam keratinosit kulit, disebabkan keupayaannya untuk menghilangkan spesies oksigen reaktif (ROS) melalui pengaktifan nuklear-faktor-E{{8} }faktor berkaitan-2 (Nrf2) [1,13]. Ini menunjukkan bahawa ZER boleh digunakan sebagai bahan tambahan berfungsi dalam kosmetik penjagaan kulit. Walau bagaimanapun, mekanisme terperinci sifat anti-melanogenik tindakan ZER masih belum dikaji.

Dalam kajian ini, kesan perencatan ekstrak ZER dan Zingiber officinal (ZO) pada melanogenesis yang dirangsang -MSH, dan mekanisme asasnya telah dikaji. Di sini, kami menunjukkan bahawa ZER dengan ketara menindas melanogenesis yang disebabkan oleh MSH dengan mengawal selia fosforilasi ERK1/2 dan menghalang ekspresi gen melanogenik yang dimediasi MITF.

2. Keputusan

2.1. Zerumbone (ZER) Menekan Melanogenesis Terinduksi MSH dalam Sel Melanoma Tikus B16F10

Untuk mengkaji kesan anti-melanogenik zerumbon (ZER), kami pada mulanya menilai sitotoksisitinya dalam kedua-dua sel B16F10 dan HaCaT. Struktur kimia ZER ditunjukkan dalam Rajah 1A. Telah diperhatikan bahawa ZER pada kepekatan melebihi 20 μM menunjukkan kesan sitotoksik yang kuat, manakala, pada yang di bawah 20 μM, ZER tidak menunjukkan sitotoksisiti dalam kedua-dua garisan sel (Rajah 1B). Seterusnya, kami menyiasat kesan perencatan ZER pada pengumpulan dan rembesan melanin yang disebabkan oleh -melanocytes stimulating hormone (-MSH) dalam sel B16F10. ZER ditunjukkan untuk menindas pengumpulan melanin intraselular yang disebabkan oleh -MSH dan rembesannya ke dalam medium kultur (Rajah 1C, D). Selain itu, kami mendapati bahawa ZER melemahkan melanogenesis dengan lebih berkesan daripada 1 mM arbutin atau 0.2 mM asid kojic, konstituen aktif kosmetik pemutihan kulit yang terkenal (Rajah 1D). Untuk menjelaskan sama ada ZER mencukupi untuk menyekat melanogenesis dalam sel manusia, kami menggunakan sel melanoma manusia G361 yang menghasilkan melanin. Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1E, ZER mengurangkan kandungan melanin tambahan dan intraselular yang disebabkan oleh faktor sel stem (SCF) dengan ketara. Keputusan ini mengesahkan aktiviti anti-melanogenik ZER dalam tetikus melanogenik B16F10 dan sel G361 manusia.

2.2. Zerumbone Menekan Ekspresi Gen Faktor Transkripsi Melanogenesis, MITF, dan Gen Sasarannya dalam Sel Melanoma Manusia G361 

Isyarat Endothelin-1 dan SCF telah dilaporkan memainkan peranan penting dalam melanogenesis dalam melanosit manusia dan beberapa subtipe melanoma [3,14–16]. Dalam kajian ini, kami mendapati bahawa ZER menindas melanogenesis apabila rangsangan melanogenik, -MSH dan SCF, dalam tetikus B16F10 dan sel melanoma G361 manusia (Rajah 1).

Oleh itu, kami mengukur perubahan dalam tahap ekspresi gen dan protein berkaitan melanogenesis apabila rangsangan SCF dalam sel melanoma manusia G361. Kami mendapati bahawa ZER melemahkan ekspresi protein MITF dan tyrosinase yang disebabkan oleh SCF 2-4 jam dan 24-48 jam selepas rangsangan SCF, masing-masing (Rajah 2A). Di samping itu, ekspresi gen gen berkaitan melanogenesis, seperti MITF, tyrosinase, dan protein berkaitan tyrosinase 1 (TYRP1) telah ditindas dalam sel G361 yang dirawat ZER (Rajah 2B, C). Keputusan ini mendedahkan masa puncak untuk ekspresi gen berkaitan melanogenesis apabila rangsangan SCF; induksi mRNA MITF maksimum diperhatikan dalam masa 1-2 jam, dan tahap mRNA tyrosinase dan TYRP1 diperhatikan mencapai maksimum 24-48 jam selepas rangsangan SCF.

2.3. Zerumbone Menindas Gen Melanogenik dan Ekspresi Enzim dalam Sel B16F10 tetikus

Untuk menyiasat mekanisme molekul yang ZER menindas melanogenesis, kami mengukur ekspresi gen faktor transkripsi melanogenesis, MITF, dan gen sasarannya, seperti protein berkaitan tyrosinase 1 (TYRP1), tyrosinase dan protein berkaitan tyrosinase 2 (TYRP2) dalam ketiadaan atau kehadiran ZER. Oleh kerana masa puncak untuk ekspresi gen yang berkaitan dengan melanogenesis pada rangsangan SCF dan -MSH dikenali untuk G361 manusia (Rajah 2) dan sel melanoma B16F10 tetikus [4], kami selanjutnya mengukur ekspresi MITF, tyrosinase, TYRP1, dan TYRP2. dalam ZER merawat sel melanoma tetikus B16F10 selepas 2 jam atau 48 jam inkubasi dengan -MSH. Rajah 3A menunjukkan bahawa ZER mencukupi untuk melemahkan ekspresi MITF, TYRP1, TYRP2, dan tyrosinase yang disebabkan -MSH dalam sel B16F10. Begitu juga, tahap ekspresi protein MITF, tyrosinase, dan TYRP2 telah menurun apabila rawatan ZER. Fosforilasi pengantara protein kinase A (PKA) CREB ialah laluan isyarat utama yang meningkatkan MITF pada tahap transkrip apabila rangsangan -MSH [4]. Oleh itu, di sini, kami menganalisis sama ada penurunan fosforilasi CREB oleh ZER boleh menjadi pengantara penindasan MITF. Kami mendapati bahawa fosforilasi CREB yang disebabkan oleh MSH tidak terjejas oleh rawatan ZER, menunjukkan bahawa ZER menindas ekspresi MITF yang disebabkan oleh MSH bebas daripada paksi laluan isyarat PKA-CREB (Rajah 3B). Oleh kerana tyrosinase ialah enzim yang mengehadkan kadar, yang mengawal sintesis melanin [2,4,11], kami selanjutnya menganalisis tahap protein tyrosinase intraselular dan aktiviti enzimatiknya pada rawatan arbutin, asid kojik dan ZER. Rajah 3C menunjukkan bahawa ZER cukup mengurangkan tahap protein tyrosinase yang disebabkan oleh MSH dalam sel B16F10. Di samping itu, Rajah 3D mendedahkan bahawa 10 µM ZER lebih berkesan menindas pengoksidaan L-DOPA daripada perencat tyrosinase, arbutin, dan asid kojic, menunjukkan bahawa pengoksidaan L-DOPA kepada dopaquinone melalui aktiviti enzimatik tyrosinase ditindas dalam sel yang dirawat ZER. . Keputusan ini menunjukkan bahawa ZER melemahkan melanogenesis pengantara -MSH dengan menekan ekspresi gen MITF, faktor transkripsi yang berkaitan dengan melanogenesis, dan gen sasarannya.

2.4. Kesan Anti-Melanogenik Zerumbone Adalah melalui Fosforilasi ERK1/2

Pengaktifan protein kinase B (AKT) dan kinase terkawal isyarat ekstraselular (ERK1/2) oleh faktor pertumbuhan atau rangsangan melanogenik diketahui dapat menekan melanogenesis melalui penurunan ekspresi MITF dan gen sasarannya [11]. Fosforilasi MITF di Ser73 dan Ser409 sebagai tindak balas kepada laluan isyarat ERK1/2 menggalakkan degradasi yang bergantung kepada proteasome [17,18]. Oleh itu, kami menyiasat sama ada ZER mengawal fosforilasi ERK1 / 2 dalam tetikus B16F10 dan sel melanoma manusia G361. Peningkatan fosforilasi ERK1 / 2 (p-ERK1 / 2) tetapi tidak jumlah ERK1 / 2 (T-ERK1 / 2) diperhatikan semasa rawatan ZER dalam cara yang bergantung pada masa dan dos (Rajah 4A, B). Menariknya, fosforilasi ERK1 / 2 diperhatikan dengan cepat meningkat dalam masa 10-30 minit dan 1-2 jam selepas rawatan ZER dalam tetikus B16F10 dan sel melanoma G361 manusia (Rajah 4A). Walau bagaimanapun, fosforilasi AKT dan MEK tidak diperhatikan semasa rawatan ZER, menunjukkan bahawa fosforilasi ERK1 / 2 yang disebabkan oleh ZER boleh menindas MITF (Rajah 4B). Oleh kerana fosforilasi ERK1/2 menggalakkan fosforilasi dan degradasi proteasomal MITF [17,18], kami menyiasat sama ada perencat proteasome menghalang pengurangan MITF oleh ZER. Penindasan MITF oleh ZER tidak diperhatikan dengan kehadiran MG132, mengesahkan bahawa ZER mengurangkan ekspresi MITF melalui degradasi proteasomal (Rajah 4C). Seterusnya, kami menyiasat sama ada ZER memfosforilasi MITF di Ser73, yang merupakan sisa sasaran ERK1/2. Untuk mengesan MITF terfosforilasi, sel telah terdedah kepada -MSH dan MG132. Di sini, kami mendapati bahawa MITF terfosforilasi (Ser73) telah meningkat dengan ketara oleh ZER dengan kehadiran -MSH dan MG132 (Rajah 4D). U0126, perencat kinase protein kinase (MAPK) diaktifkan mitogen terpilih [19], menghapuskan fosforilasi MITF yang disebabkan oleh ZER (Rajah 4D). Selain itu, jumlah tahap protein MITF dalam lisat sel keseluruhan (WCL) tidak diubah oleh ZER dan U0126 dengan kehadiran MG132 (Rajah 4D). Keputusan ini menunjukkan bahawa ERK1/2-pengantara MITF (Ser73) fosforilasi dan degradasi proteasomal ialah mekanisme kritikal dalam penindasan MITF pengantara ZER. Di samping itu, Rajah 4E menunjukkan bahawa U0126 memulihkan tahap protein MITF yang berkurangan dengan ketara dalam sel yang dirawat ZER. Secara konsisten, penurunan kandungan melanin intraselular oleh ZER telah dipulihkan oleh U0126 kepada kira-kira 40 peratus (Rajah 4F), menunjukkan bahawa pengaktifan ERK1/2 diperlukan untuk kesan anti-melanogenik ZER.

2.5. Kesan Anti-Melanogenik Ekstrak Zingiber Officinale (ZO).

ZER adalah fitokimia yang berasal daripada beberapa spesies tumbuhan keluarga Zingiberaceae, seperti Zingiber zerumbet dan Zingiber officinal [12]. Oleh itu, kami pada mulanya mengukur daya maju sel jika tiada atau kehadiran ekstrak ZO dalam sel B16F10 dan HaCaT. Rajah 5A menunjukkan bahawa daya maju sel tidak diubah oleh rawatan ekstrak ZO. Kami selanjutnya menganalisis kesan anti-melanogenik ekstrak Zingiber officinal (ZO). Oleh kerana ekspresi MITF dan gen melanogenik sasarannya telah dikurangkan oleh ZER melalui laluan isyarat ERK1/2 yang diaktifkan (Rajah 2 dan 3), kami menyemak sama ada ekstrak ZO menindas MITF yang disebabkan oleh MSH dan ekspresi protein melanogenik sasarannya dalam sel B16F10. Sama seperti kesan anti-melanogenik ZER, -MSH-induced MITF, tyrosinase, dan TYRP2 telah dikurangkan dengan ketara oleh ekstrak ZO dalam cara yang bergantung kepada dos (Rajah 5B). Menariknya, fosforilasi ERK1/2 juga meningkat dalam sel yang dirawat ekstrak ZO (Rajah 5B). Ekspresi MITF dan gen sasarannya, seperti tyrosinase, TYRP1, dan TYRP2, telah berkurangan dengan ketara apabila rawatan ekstrak ZO 5 µg/µL (Rajah 5C). Selain itu, kedua-dua kandungan melanin ekstrasel dan intrasel telah dikurangkan dengan ketara kepada kira-kira 40 peratus apabila rawatan ekstrak ZO 5 µg/µL (Rajah 5D). Di samping itu, penurunan aktiviti tyrosinase diperhatikan dalam sel yang dirawat dengan ekstrak ZO (Rajah 5E). Keputusan ini menunjukkan bahawa ekstrak Zingiber officinal (ZO) menindas melanogenesis dengan melemahkan ekspresi gen melanogenik pengantara MITF.

Untuk maklumat lanjut: david.deng@wecistanche.com WhatApp:86 13632399501