天然アンチエイジング化粧品のバイオテクノロジー成分としてのシアノバクテリア二次代謝産物
Aug 24, 2022
お問い合わせくださいoscar.xiao@wecistanche.com詳細については
概要：密度と弾力性の低下、しわの出現、色素沈着過剰は、肌の老化の最初の顕著な兆候の 1 つです。 紫外線放射と酸化ストレスを超えて、マトリックスメタロプロテイナーゼ (MMP) は、その規制緩和によってほとんどの細胞外マトリックス成分が分解されるため、この過程で重要な役割を果たします。 この調査では、4 つのシアノバクテリア株が、アンチエイジング製剤で使用するためのバイオテクノロジーの可能性を持つ二次代謝産物を生成する能力について調査されました。 淡水生態系の Leptolyngbya boryana LEGE 15486 と Cephalothrix lacustris LEGE 15493、および海洋生息地の Leptolynglya cf.ectocarpi LEGE 11479 と Nodosilinea nodulosa LEGE 06104 をアセトンと水で順次抽出し、抽出物を細胞株での毒性について分析しました。スキン コンテキスト (HaCAT、3T3L1、および hCMEC)。 非毒性抽出物は、タンパク質、カロテノイド、フェノール、およびクロロフィル a に関して化学的に特徴付けられ、生理的フリーラジカル スーパーオキシド アニオン ラジカル (O2*-) を除去する能力を通じて、アンチエイジングの可能性が調査されました。 MMP のエラスターゼとヒアルロニダーゼの活性、チロシナーゼを阻害してメラニン生成を回避し、UV-B 放射をブロックします (日焼け防止因子、SSPF)。 L. boryana LEGE 15486 は 19 という驚くべき SPF を示し（200 ug/mL で）、O2 度 ~ スカベンジングに関しては最高の種の 1 つです（IC50=99..50）。 L.ectocarpi LEGE 11479 は、MMP（hyaluronic.ase）の阻害においてより効率的でした。 、IC50=863ug/mL;エラスターゼ、IC50=391ug/mL）、したがって、真皮密度の低下を遅らせるための選択です。 データの主成分分析 (PCA) により、化学組成に応じて、抽出物を 3 つのグループに分類することができました。 カロテノイドおよびクロロフィル a と MMP 活性との相関 (p<0.01), o2*-scavenging="" with="" phenolic="" compounds=""><0.01),and phycocyanin="" and="" allophycocyanin="" with="" spf,pointing="" to="" these="" compounds="" in="" particular="" as="" responsible="" for="" uv-i3="" blockage.="" this="" original="" survey="" explores,="" for="" the="" first="" time,="" the="" biotechnological="" potential="" of="" these="" cyanobacteria="" strains="" in="" the="" field="" of="" skin="" aging,="" demonstrating="" the="" promising,="" innovative,="" and="" multifactorial="" nature="" of="" these="">
キーワード:メラニン; UVブロッカー; エラスターゼ; ヒアルロニダーゼ; チロシナーゼ; 酸化ストレス; ベータカロチン;フィコシアニン; フィコエリトリン; アロフィコシアニン
1.はじめに
皮膚は、化学物質、病原体、寒さ、熱、紫外線 (UVR) などの有害なストレッサーから内臓を保護する根本的なバリア機能を備えた、大きくて驚くほど複雑な人間の器官です。 しかし、皮膚の重要性はさらに大きく、否定できない社会文化的役割を含んでいます.シスタンケコレステロール、実際、肌の外観と形は個人の自尊心にとって非常に重要であり、その手入れと美化は古代から日常生活の一部となっています [1]。
皮膚の老化プロセスの遅延は、主要な社会的要求でした。シスタンケ・デゼルティコラの副作用このゆっくりとした複雑なプロセスは、内因性および外因性の要因によって誘発され、皮膚の進行性の構造的および機能的変性の素因となり、美的外観に影響を与えるだけでなく、さまざまな病気を発症しやすくなります。 外因性要因の中で、UVR はおそらく皮膚が最もさらされる最も有害な物質です。 過度の UVR 曝露はフリーラジカルの生成を増加させ、さまざまな細胞構造や酵素に影響を与えるイベントのカスケードを引き起こし、即時の炎症反応を引き起こし、最終的に早期の皮膚老化に至ります[2]。 このテーマで特に影響を受けるターゲットは、細胞外マトリックス (ECM) です。これは、ヒアルロン酸 (HA) などの基底物質に囲まれたエラスチンとコラーゲン線維の 3 次元ネットワークであり、皮膚の充填、弾力性、弾力性を維持するために一緒に作用します。柔軟性[3]。 酸化ストレスの枠組みの下で、皮膚の弾力性と抵抗力を担うエラスチンとコラーゲン線維は、その構造を失う可能性があります[4]。 この現象は、一部にはエラスターゼ、コラゲナーゼ、ヒアルロニダーゼなどのマトリックス メタロプロテイナーゼ (MMP) の活性が調節されていないことに起因し、外的要因に関連する早期皮膚老化の根底にあります [1] これらの変化は、表皮の厚さ、構造、乾燥、毛穴の拡大、小じわ、しわの原因となります [5,6]。 したがって、皮膚の老化プロセスにおける最も多くの重要なターゲットに到達できる化粧品処方のための、効果的でマルチターゲットで革新的な新しい成分の探索は、ここ数十年、化粧品業界の焦点となっています。
ニシンはアンチエイジングできる
天然資源、より具体的には海洋起源の研究の増加により、有望な生物活性を持つ無数の新しい分子が提供されており、皮膚の老化の分野でさらに利用する価値があります [1]。 その中でも、シアノバクテリアは、独自の構造と作用メカニズムを持つ生物活性のある二次代謝産物を生成する能力があるため、際立っています。 植物と同様に、酸素光合成を行うことができる原核生物の唯一のグループを代表するだけでなく、シアノバクテリアは自己再生可能であり、基本的な栄養要件を持ち、最小限の栽培スペースしか必要とせず、環境への影響が少なく、環境に優しい化粧品の供給源として持続可能な選択肢です。成分[7]。
皮膚の処方に焦点を当てると、シアノバクテリアは、フェノール化合物、タンパク質、色素、MMP阻害剤など、皮膚の老化の基礎を構成する主要なプロセス、すなわち抗酸化、光保護、および重要な酵素を阻害する能力をカバーする、幅広い生物活性代謝物を生成します。 ECM [8-12] の [8-12]、最近再検討した [1,9]。 抗酸化活性に関して、多くの菌株が、カロテノイド、例えばレプトリンビア属、シネクロシスチス属、ウォレア属 [9,13]、フィコビリプロテイン (PBP)、アルトスピラ属など。 およびスピルリナ属。 [13,14]、Nostoc commune などのフェノール化合物 [15]。 光防御の分野では、シアノ バクテリアは、よく知られている UVR 吸収化合物であるマイコスポリン様アミノ酸 (MAAs) とシトネミン (SCY) の生成を通じて際立っています [16]。 コラゲナーゼ、エラスターゼ、ヒアルロニダーゼ、およびチロシナーゼを阻害する可能性に関して、シアノ バクテリア Aphan-othece halophytica [17] から分離されたマイコスポリン -2- グリシン (M2G) など、いくつかの例が文献で報告されています。 Schizothrix spp.由来の環状デプシペプチドツツイルアミドAC。 および Coleofasciculus spp. [18]、Nostochopsis lobatus MAC0804NAN [19] 由来の多糖類、および Phormidium persicinum [20] 由来の抽出物 Phormiskin Bioprotech G です。
上記の研究にもかかわらず、このリソースの可能性を考えると、化粧品の分野で調査されたシアノバクテリア株の数はまだ非常に少ない. これを念頭に置いて、この調査では、皮膚の老化の分野で、4 つのシアノバクテリア株から得られた異なる極性の連続抽出物のバイオテクノロジーの可能性を初めて調査し、これらの微生物の有望で革新的で多因子的な性質を示しています。 2.結果と
討論
本研究では、2 つの淡水シアノ バクテリア株と 2 つの海洋シアノ バクテリア株を培養し、収穫し、化粧品目的での利用を視野に入れて、アセトンと水で順次抽出しました。 アセトンとそれに続く水による順次抽出は、より持続可能で、環境にやさしく、経済的に魅力的なプロセスで、バイオマスを収益化するように設計されました。表 1に、抽出収率が表示されます。 抽出収率は、アセトンよりも水の方が有意に高かった (p<0.05), which="" has="" a="" direct="" correlation="" with="" the="" affinity="" of="" the="" different="" compounds="" to="" each="" solvent,="" their="" molecular="" weight,="" and="" polarity,="" as="" later="" cdiscussed="" in="" this="" study.="" it="" should="" be="" noted="" that="" leptolyngbya="" boryana="" lege="" 15486="" was="" the="" strain="" that="" showed="" higher="" extraction="" yields,="" which="" could="" be="" economically="" interesting="" when="" considering="" possible="" industrial="">
2.1.細胞毒性を抽出
生物学的活性評価を進める抽出物を選択するために、異なる細胞株を使用してインビトロ細胞毒性アッセイを行った。 細胞毒性試験は、抽出物を生物活性成分として使用することに関連する健康リスクを予測する可能性があるため、化粧品の製造中に不可欠です。 したがって、抽出物の細胞毒性は、皮膚適用製品に関して重要な 3 つの異なる細胞株で評価されました: ケラチノサイト (HaCat)、線維芽細胞 (3T3L1)、および内皮細胞 (hCMEC)。 線維芽細胞は、皮膚の老化に最も重要な細胞の 1 つであり、コラーゲンやヒアルロン酸など、皮膚の形状と構造の維持に不可欠な真皮マトリックス成分の産生を担っています [9,21]。 内皮細胞は、血管壁と血液の間の障壁を形成し、表皮とは対照的に皮膚の灌漑層である真皮に存在することを説明するために選択されました[22]。表皮は、この層の約 95% を構成しますが、4 つの層すべてに存在し、皮膚に構造と防御を提供します [23,24]。 試験した濃度（12.5-200ug 乾燥抽出物/mL）では、選択した細胞株に対して毒性を示す抽出物はありませんでした（図 S1-S3）。シスタンケ投与量redditこの点に関して、すべての抽出物は次のステップに進み、そこで化学的特徴付けと生物学的活性の評価が行われました。 2.2.化学プロファイル
異なる抽出溶媒で得られた化学的プロファイルを比較し、化学組成と生物学的活性が評価された。
2.2.1.総フェノール含有量 (TPC)
両方の抽出物の総フェノール含有量 (TPC) は、Folin-Ciocalteu 比色アッセイによって測定されました。 メソッドの固有の制限を考慮しても、これは総フェノールの迅速な測定に広く使用されている標準的なアッセイであり、さまざまなサンプルの比較を可能にし、結果としてそれらの抗酸化能を予測します。 表 2 は、本研究で調べた 8 つの抽出物の総フェノール含有量のデータ (GAE で表示) を示しています。 最高の TPC は、Leptolyngbya cf.ectopic LEGE 11479 のアセトン抽出物に見られ、17.59 ug GAE/mg ary 抽出物があり、続いて、Leptolyngbya boryana LEGE 15486 および Cephalothrix lacustris LEGE 15493 の水抽出物が続きました (表 2)。 組み合わせた抽出の収率を考慮すると、Leptolyngbya cf.exocarp LEGE 11479 が最も豊富な種であり、両方の抽出溶媒を考慮すると、合計約 26 ug GAE/mg 乾燥抽出物でした。
全体として、淡水株の水抽出物は、海洋環境からのものよりも高いフェノール含有量を示しましたが、アセトン抽出物に関しては反対の挙動が観察されました. この観察結果は、同じ属の 2 つの菌株についても注目されており、種固有の特性を超えて、海産菌株は、極性の低い溶媒での割合が高いことを考えると、極性の低いフェノール化合物を生成する可能性が高いという仮定につながります。 フェノールは分子内に極性成分と非極性成分を持ち、水よりもアルコールやアセトンなどの中間極性の溶媒に対する溶解度を優先します。 ただし、温度や pH などの他のパラメーターが溶解度に大きな影響を与える可能性があるため、さまざまな溶媒へのフェノールの溶解度は、その極性のみに基づくことはできません。
私たちの研究グループの以前の研究では、さまざまなシアノ バクテリア抽出物中の TPC も調査されました。 Morone と共同研究者 [26] は、TPC の定量化に同じ方法論を使用し、Nodosilinea nodulosa LEGE 0 6102 が 1.23 mg GAE/g 乾燥バイオマスの値を持ち、ここで得られた値 (0.59 mg GAE/ g 乾燥バイオマス、抽出収率に従って変換)。 しかし、著者は抽出溶媒として 70% のエタノールを使用したため、確かに違いが観察されました。 著者が分析したすべての菌株で、最高値は Synechocystis salina LEGE 099 で見つかりました (2.45 mg GAE/g)。 Nodosilinea Antarctica LEGE13457 を使用した別の研究では、TPC 含有量は 19.23 ug GAE/mg (アセトン抽出物) であり、レプトリンビア様種ではフェノールは検出されませんでした。シスタンシェ抽出物の利点LEGE 13412 は、類似種の中で最も高い変動性を示しました。 彼らはまた、Cyanobium gracile LEGE12431 が最高のフェノール含有量を示し、アセトン抽出物 1 mg あたり 22.01 ug GAE である、他の菌株のデータも報告しました [27]。 Trabelsi と彼のチーム [28] は、好熱性シアノバクテリア Leptolingbya sp. 139mg GAE/g を保有しており、これは文献で報告されている最高値の 1 つであり、著者らはシアノ バクテリアの生息地の高温に起因すると考えています。高温によって誘発される酸化ストレスを避けるために、シアノ バクテリアはフェノールなどの抗酸化化合物を大量に生成します。そしてフラボノイド。 別の研究グループ [29] も、レプトリンビア種の TPC が 6.24mg GAE/g であると報告しています。 KC45、温度が約40-45度の場所から採取。
抽出溶媒の影響や、特に光条件、培養培地の栄養素、細胞密度などのシアノバクテリアの培養条件に固有の違いにもかかわらず、ここで得られた TPC 値は、文献で報告されているもの。 さらに、Leptolyngbya boryana LEGE 15486 は、広く知られているスピルリナ種と比較した場合、フェノール化合物 (3.08 mg GAE/g 乾燥バイオマス) に関して興味深い種として指摘することができます。 (1.78mg GAE/g)[30]。
2.2.2.タンパク質
タンパク質は一般的に過小評価されていますが、シアノバクテリアのバイオマスの大部分を構成しており[31]、報告されている抗酸化作用と免疫賦活作用があり、皮膚の老化を防ぐために不可欠な保湿力を皮膚に与える能力があります[32]。 これを念頭に置いて、本研究で調査した抽出物は、総タンパク質 (アセトンおよび水抽出物) に焦点を当てた一般的なアプローチ (表 3)、および PBP (水抽出物) に焦点を当てた対象を絞ったアプローチを通じて、それらのタンパク質含有量について特徴付けられました (表 4)。
総タンパク質に関しては、水性抽出はアセトン抽出よりも高い値をもたらし、また、海洋株は淡水環境からの株よりも劣っていたと結論付けることができます。 乾燥バイオマスに関しては、Leptolyngbya boryana LEGE 15486 が最高の含有量 (69.22 mg BSA/g 乾燥バイオマス) を示し、Nodosilinea nodulosa LEGE 06104 が最低のもの (15.23 BSA/g 乾燥バイオマス) を示しました。 他の要因の中でも、これらの違いは、異なるシアノバクテリア株によって提示される構造タンパク質の量が異なるためである可能性があります[32]。
化粧品におけるタンパク質の使用の実際的な例は、シアノ バクテリアに自然に存在する PBS に関するものです。 シアノ バクテリアの防御メカニズムの 1 つは、活性酸素種 (ROS) を生成せずに光エネルギーを吸収するこれらの巨大分子の能力です。 PBP はフィコビリンに関連する水溶性タンパク質であり、その構造と光吸収スペクトルに従って、フィコシアニン (PC、610-625 nm)、フィコエリトリン (PE、490-570 nm)、およびアロフィコシアニン (APC、650-660 nm)。 前述のように、化粧品成分としての関心は主に、酸素誘導体を排除するビリルビンと構造的に類似しているため、認識されている抗酸化能によるものです. PC は、シアノ バクテリアで最も一般的な PBP であり、興味深い抗酸化作用とラジカル捕捉特性、および細胞増殖を阻害する能力を備えています [13,14]。
PCに関しては、Leptolyngbya boryana LEGE 15486が最も含有量が高く（154.07 ug/mg ayy抽出物）、Cephalothrix lacustris LEGE 15493（115.03 ug/mg乾燥抽出物）がこれらの水性抽出物で観察された強い青色と一致しています。種族。チンギス・ハン一方、Leptolymgbya cf。 ectocarpi LEGE 11479 は、バイオマスと水抽出物で強いピンク/紫の着色があり、PE が最も豊富でした (138.73 ug/mg 乾燥抽出物)。 Nodosilinea nodulosa LEGE 06104 は、最も明るい青色の抽出物で、両方の PBP の値が目に見えて低くなりました (表 4)。
PBP に関して菌株を比較する場合、光、窒素、温度、pH、炭素、および塩分の違いが生産に大きく影響する可能性があるため、培養条件を考慮することが非常に重要です [14]。 ピューマと同僚[29]は、耐熱性シアノバクテリアLeptolyngbya sp.のPBP含有量を評価しました。 KC45、および約 100mg/g の PE 含有量、続いて APC および PC のそれぞれ約 40 および 43mg/g が見つかりました。 ectocarpiLEGE11479 (表 4)。Pagels と共同研究者が行った作業では、異なる溶媒で得られた連続抽出物中の PBP の含有量も調べました。 異なるシアノバクテリア株 (Cyanobium sp.) を調査しましたが、著者らは、本明細書で使用したものと同じ溶媒を使用した連続抽出で、200 mg/g に近い総 PBP 含有量を発見しました。これは、私たちが得た値と一致しています [34 ]。 広く知られているスピルリナ種と比較すると、報告されている総 PBP は約 19mg/g 乾燥バイオマス [30] であり、経済的に関心のある株を考慮することができます。 同じ研究で、著者は、Lynglya sp. の総 PBP の 127.01 mg/g 乾燥バイオマスの値も報告しました。 別の研究では、アナベナ NCCU-9 で最高量が見つかった 18 株のデータが提示され、その値は 91.54 mg/g 乾燥バイオマス [35] でした。 2.2.3.カロテノイドとクロロフィルa
カロテノイドは天然の脂溶性イソプレノイドで、黄色から赤色までさまざまな色をしています [13]。 これらの化合物は、いくつかの変性疾患のリスク低下との関連性と、その分子に存在する C=C 化学二重結合に一部関連する抗酸化活性が認められていることで注目を集めています。 これらの機能に加えて、カロテノイドは、光への露出を減らすことによって UV フィルターとして機能します [36]。 Wollea vaginicola、Leptolyngbya foveolarum、および Synechocystis salina LEGE 06099 などの一部のシアノバクテリアは、その重要なカロテノイド含有量が注目されており、薬理学および美容分野への関心が高まっています [9,13]。
ここで調べたシアノ バクテリア アセトン抽出物のカロテノイドとクロロフィルの総含有量を表 5 に示します。 クロロフィル a に関しては、すべての菌株が 100 ug/mg 乾燥抽出物を超える値を示し、Cephalothrix lacustris LEGE 15493 が際立っていました。
他のシアノバクテリアも色素評価の対象となっています。 例えば、ロペスと彼女のチーム【27】は、Nodosilinea Antarctica レッグ 13457 アセトン抽出物について、総カロテノイドの 63.9 ug/mg 乾燥抽出物と総クロロフィルの 417.6 ug/mg 乾燥抽出物を報告した. 著者は、レプトリンビア様 sp.LEGE 13412 (33.6 ug/mg 乾燥抽出物) のデータも提供しましたが、どちらの場合も、カロテノイド量は本明細書で報告されている値を下回っていました。 上記の研究では、カロテノイドが HPLC によってプロファイリングされたことに言及する価値があるため、種固有の特性にもかかわらず、方法論は得られた違いを正当化します。 クロロフィルに関しては、著者らが報告した量は本明細書で得られた量よりも多く、これは総クロロフィルの値を提示しているという事実によって容易に正当化されますが、本明細書の研究はクロロフィル a とその誘導体のみに焦点を当てています。
私たちの研究グループの別の研究では、Nodosilinea nodulosa LEGE06102 [26] のエタノール抽出物のカロテノイドの合計 {{{0}}.37 mg/g 乾燥バイオマスが報告されましたが、これはここで得られた値 (0.75 mg) を下回りました。 /g 乾燥バイオマス、抽出収率に基づいて換算)。 カロテノイドはその化学的特性により、アセトンに対してより高い親和性を持っているため、この違いは確かに抽出に使用される溶媒と相関しています。 一般的に言えば、ここで得られた結果は、他の著者によって得られたものと同じ桁内にあり、これは使用された非常に類似した文化的条件と方法論によって説明されるかもしれません.
この記事は Mar. Drugs 2022, 20, 183 からの抜粋です。 https://doi.org/10.3390/md20030183
