1부: 생쥐 흑색종 세포와 인간의 건강한 피부에서 식물 잎과 줄기 유래 세포외 소포체의 항멜라닌 생성 효과

Mar 23, 2023

추상적인

피부 미백 효과가 있는 화장품 산업 제품에 대한 소비자의 관심은 멜라닌 생성을 감소시키는 제제에 대한 수요를 증가시켰습니다. 다수의 항멜라닌 생성 약물은 접촉성 피부염 및 높은 독성, 피부 침투 불량과 같은 부작용이 있는 것으로 알려져 있습니다. 상당한 최근 연구는 부작용이 적은 화학 요법 약물의 대안으로 식물 유래 제품에 중점을 두었습니다.

즉석 연구에서는 Dendropanax 병원성 잎과 줄기에서 추출한 세포외 소포(EV)의 항멜라닌 생성 작용을 조사했습니다. 분광 광도계 및 생화학적 방법을 사용하여 우리는 잎 유래 세포외 소포(LEV)와 줄기 유래 세포외 소포(SEV)가 B16BL6 마우스 흑색종 세포주에서 농도 의존적 ​​방식으로 멜라닌 함량과 티로시나제(TYR) 활성을 감소시키는 것을 발견했습니다. 전자 현미경 분석은 LEV와 SEV가 흑색종 세포에서 멜라닌 함량의 농도 의존적 ​​감소를 유도함을 추가로 입증했습니다. 양성 대조군인 알부틴에 비해 LEVs 및 SEVs는 흑색종 세포에 대해 더 강한 미백 효과를 나타냈고, LEVs의 미백 효과가 더 강했다. 특히, LEV와 SEV 모두 상당한 세포독성을 유발하지 않았습니다. 우리는 또한 흑색종 세포에서 티로시나제 관련 단백질(TRP)의 발현에 대한 식물 유래 EV의 효과를 조사했습니다. LEV는 미세안구증 관련 전사 인자(MITF), TYR, TRP-1 및 TRP-2를 포함한 멜라닌 생성 관련 유전자 및 단백질의 발현을 억제했습니다. 인간 표피 모델에서 LEV는 알부틴보다 더 강력하게 멜라닌 생성을 억제했습니다. 종합하면, 우리의 데이터는 D. 병원균의 lev가 약학 제제에서 항멜라닌 생성제로 사용하기 위한 새로운 후보 천연 물질일 수 있음을 시사합니다.

키워드:식물 유래 전기 자동차; LEV 및SEV; 항멜라닌 생성; 티르활동; 멜라닌 함량 및Cistanche 추출물 혜택

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소개

인간의 모발, 눈 및 피부 색소 시스템의 중요한 부분인 멜라닌은 멜라닌 생성이라는 절차를 통해 멜라닌 세포에 의해 생성됩니다. 비정상적인 멜라닌 축적은 주근깨, 주근깨 및 기미와 같은 피부 질환을 유발할 수 있으며 암 및 백반증을 유발할 수도 있습니다. 따라서 멜라닌 생성을 조절하는 것은 과색소침착 장애의 치료에서 필수적인 전략입니다. 예를 들어, TYR 활성을 방해하는 하이드록시페닐 화합물인 하이드로퀴논은 화장품 산업에서 피부 표백제로 사용됩니다. 그럼에도 불구하고 하이드로퀴논은 접촉성 피부염 및 외인성 갈변병과 같은 부작용을 일으킬 수 있습니다. Va-acid는 TYR 활성을 억제하는 또 다른 합성 제제이지만, 이의 사용은 높은 빈도의 부종 또는 자극과 관련이 있습니다.

식물과 허브로 만든 화장품이 합성 제품보다 순하고 생분해성이 높으며 독성이 낮은 경향이 있다는 사실을 반영하는 기존 화학 화합물의 제약을 고려할 때 멜라닌 생성에 대한 천연 자원의 대체 약물을 식별하는 데 관심이 증가하고 있습니다. 화합물. Dendrobium 질병 잎 추출물은 세포내 TYR 활성화 및 멜라닌 생합성에 관여하는 효소의 발현과 직접 상호 작용하여 멜라닌 생성을 억제하는 것으로 나타났습니다. 비슷한 방식으로, Croton officinalis 잎 추출물은 멜라닌 생성 관련 전사 인자(MITF)와 멜라닌 생성 효소를 억제하여 멜라닌 함량과 세포 TYR 활성을 억제했습니다. 또한, 뽕잎은 멜란-A 세포에서 TYR 활성과 멜라닌 형성을 억제하는 효과가 있었다. 인삼 잎의 P-coumaric acid가 주요 TYR 억제제로 확인되었습니다.

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다양한 식물성 화합물이 약용 화장품 제형에 사용되었다는 사실에도 불구하고, 이들의 낮은 용해도, 낮은 표적 친화성 및 중간 정도의 피부 미백 작용은 식물성 화장품의 치료 효과 개선에 방해가 되었습니다. 이것은 의약 및 생물 활성 화합물의 효과를 향상시키고 피부로의 전달 효율을 향상시키기 위한 새롭고 진보적인 기술을 찾는 동기를 부여했습니다. 예를 들어, 효과적인 피부 관리를 위한 나노 러블리, 자외선(UV)에 의한 세포 손상을 지연시키는 나노 케르세틴, 콜라겐 재생 및 피부 노화 방지를 위한 나노 풀러렌 등 수많은 나노 전달 기술이 성공적으로 개발되었습니다. , 항산화 활성을 유지하는 나노 루테올린 및 자외선으로부터 피부를 보호하는 나노 레스베라트롤.

현재 연구에서 우리는 식물 유래 세포 외 소포 (EV)의 역할에 집중합니다. 최근 연구에 따르면 식물 유래 EV는 포유류의 분리된 엑소좀과 유사한 구조를 가지고 있으며 세포간 통신을 매개하는 세포외 메신저 역할을 하는 것으로 나타났습니다. 또한, 이러한 소포는 mRNA, 마이크로 RNA(miRNA), 생체 활성 지질 및 단백질을 동물 세포로 전위시킬 수 있습니다.

그 동안 우리는 병에 걸린 콩과 식물의 잎과 줄기에서 추출한 EV가 멜라닌 생성에 미치는 억제 효과를 연구했습니다. 우리는 병에 걸린 콩과 식물의 잎과 줄기에서 추출한 잎 유래 세포외 소포(LEV)와 줄기 유래 세포외 소포(SEV)의 크기와 특성을 특성화했으며 이러한 EV가 흑색종 세포에 쉽게 흡수되고 세포독성이 없음을 보여주었습니다. LEV 및 SUV의 항 멜라닌 생성 효과를 입증하기 위해 흑색 종 세포에서 멜라닌 함량과 TYR 활성을 조사했습니다. 우리는 다양한 단백질과 효소 수준의 변화를 모니터링하여 멜라닌 합성의 복잡한 과정에 대한 EV의 영향을 추가로 평가했습니다.

 Fig. 1

알파-멜라닌 세포 안정화 호르몬(-MSH)은 세포 표면의 멜라노코르틴 1 수용체(MC1R)에 결합하여 아데닐산 시클라제를 활성화하여 세포 내 순환 아데노신 모노포스페이트(cAMP) 수준을 증가시킵니다. cAMP는 cAMP 의존성 단백질 키나아제 A를 통해 매개되어 cAMP 반응 요소 결합 단백질(CREB)의 인산화를 유도합니다. 활성화된 CREB는 멜라닌 세포에서 발현되는 MITF를 유도하여 멜라닌 세포 분화 및 발달에 중요한 역할을 합니다. -TRP1은 TYR의 멜라닌 합성으로의 정확한 전위에 필수적이며, TRP2는 멜라닌 합성의 초기 단계에서 TRP의 촉매 활성에 중요한 역할을 합니다. 이 세 가지는 흑색종 세포에서 상호 작용합니다(보충 그림 1).

우리는 LEVs 처리된 흑색종 세포에서 MITF의 감소된 발현을 발견했고, 이어서 TYR, TRP-1 및 TRP-2의 발현이 감소했으며, 전자현미경으로 이들 세포 내에서 멜라닌 합성이 감소되었음을 확인했습니다. 초구조 수준. 우리는 재구성된 인간 표피 모델을 사용하여 LEVs의 항멜라닌 생성 효과를 추가로 확인했습니다. 세포 멜라닌 합성에 대한 LEVs의 억제 효과를 정량적으로 평가하기 위해 조직에서 표준 용액을 준비하고 색도계를 사용하여 멜라닌 함량을 측정했습니다. Fontana-Masson 염색 조직 절편에서 멜라닌 반점이 감소되었습니다. LEV는 양성 대조군으로 사용된 TYR 억제제 알부틴보다 더 효과적으로 멜라닌 생성을 억제했습니다.

요약하면, 이러한 결과는 과색소침착 관리를 위한 천연 물질 유래 EV의 사용이 제약 산업에 실현 가능한 미래 접근법임을 나타냅니다. 또한, 작은 크기, 낮은 독성, 높은 흡수 및 환경 안전성의 장점으로 식물 유래 EV는 다른 질병 치료를 위한 차세대 치료 전달 시스템이 될 것으로 기대됩니다. 특히, 식물 유래 EV는 재구성된 인간 피부 조직(인간 표피와 유사)에 대해 우수한 항멜라닌 생성 효과를 나타내어 향후 임상 시험을 위한 단계를 설정합니다.

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재료 및 방법

1. D. morbifera LEV 및 SUV의 격리

신선한 잎과 줄기는 전라남도 관도군 포게도에서 채집하였다. 잎과 줄기 각각 50 g에서 추출기를 사용하여 분쇄하고 생성된 즙을 여과지를 통과시키고 10000 × g에서 10분 동안 원심분리하여 EV를 분리하였다. 0.22μm 멤브레인을 통해 상등액을 여과하여 큰 파편을 제거한 후 Amicon Ultra-4 PL 100K 원심분리기 필터(Merck Millipore. Darmstadt, Germany)를 사용하여 원심분리하여 샘플을 5000×에서 원심분리하여 EV를 농축했습니다. g 4도에서 10분 동안 . 원심분리 후 전기자동차의 단백질 농도는 BCA(bis quinolinic acid) 단백질 분석 키트(Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, USA)를 사용하여 결정되었습니다.

2. 격리된 EV의 크기 특성화

격리된 전기 자동차의 유체역학적 크기는 Zetasizer Nano ZS90 시스템(Malvern Instruments, Malvern, UK)을 사용하여 현탁액에서 작은 입자의 크기 분포를 결정하는 데 사용되는 기술인 동적 광 산란(DLS)으로 측정되었습니다. 수집된 전기 자동차는 20도 항온 셀에 배치되었습니다. 유체역학적 입자 크기 분포를 결정하기 위해 사용된 입자 크기 분포 및 z-평균은 산란 강도 자기상관 함수를 측정함으로써 결정되었다. 분리된 EV는 소포가 없는 기포수로 희석한 다음 나노입자 추적 분석(NTA)을 수행했습니다(Nanosight; 25도에서 488nm 레이저 사용).

3. 전기차의 투과전자현미경 분석

투과 전자 현미경(TEM) 분석을 위해 5 μL의 샘플 용액을 구리 그리드 코팅된 탄소 필름에 로딩했습니다. 1분 동안 샘플을 흡착시킨 후, 그리드를 순수한 물 한 방울로 세척한 다음 1분 동안 1% 우라닐 아세테이트로 음성 염색하였다. 여과지로 과도한 얼룩을 제거하고 그리드를 공기 건조시켰다. 샘플은 120kV에서 작동하는 Lab6 건이 장착된 JEM- 1400 Plus 투과 전자 현미경(JEOL Ltd., Tokyo, Japan)을 사용하여 0.8 - 1.5 μm 사이에 초점이 맞춰져 이미지화되었습니다. . UltraScan OneView CMOS 카메라(Gatan, Pleasanton, CA, USA)를 사용하여 이미지를 기록했습니다.

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4. 리포솜의 준비

DMPC(1,2-스테아로일-sn-글리세롤-3-포스포콜린)(Avanti Polar Lipids, Alabaster, AL, USA)의 95:5(mol/mol) 비율을 사용하여 리포솜 블렌드를 준비했습니다. DSPE-mPEG(1,2-스테아로일-sn-글리세롤-3-포스포에탄올아민-[메톡시(폴리에틸렌 글리콜)- 2000](Avanti 극성 지질)을 사용하여 리포솜 블렌드를 지질 막으로 준비합니다. 소수성 형광 염료 1,1-디옥타데실-3,3,3',3'-테트라메틸인도카르보시아닌 퍼클로레이트(DiI, Invitrogen, Waltham, MA, USA)를 전기자동차, 725.49 ug DMPC, 151.64 ug DSPE-PEG와 혼합했습니다. 유기용매를 증발시킨 후, 지질과 DiI 혼합물이 포함된 멤브레인을 PBS(phosphate-buffered saline) 1 mL로 수화시킨 후 압출기(Avanti Polar)를 이용하여 100 nm 크기의 리포좀을 제조하였다. 지질).

5. 세포 배양 및 생존력 분석

B16BL6 흑색종 세포는 10% 태아 소 혈청(Rocky Mountain Biologicals, Missoula, MT, USA) 및 1% 페니실린/스트렙토마이신(Lonza, Basel, Switzerland)(Gibco, Thermo Fisher Scientific) 문화에서. 세포는 가습된 5% CO2 분위기에서 37도에서 배양되었습니다. 100 μL의 B16BL6 흑색종 세포를 96-웰 플레이트(5 × 104 세포/웰)에 접종하여 세포 생존력 분석을 수행했습니다. 24시간 동안 배양한 후, 세포를 각각 1, 5 및 10 μg/mL 농도의 LEV 및 SEV로 24시간 동안 처리하였다. 모든 실험에서 리포좀과 알부틴의 농도는 각각 10μg/mL와 70μg/mL였습니다. 이어서 EZ-Cytox 시약(Daeil Lab Service, Seoul, Korea) 10 μL를 각 웰에 첨가하였다. 플레이트를 1시간 동안 인큐베이션하였다. 그런 다음 플레이트를 부드럽게 흔들고 효소 마커(BioTek, Winooski, VT, USA)를 사용하여 450 nm에서 흡광도를 측정했습니다.


참조


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