Antioxidant och anti-hudåldringspotential för utvalda thailändska växter: in vitro-utvärdering och in silico-målförutsägelse del 1

Abstrakt: Huden är det största organet som utför en mängd av kroppens väsentliga funktioner. Försämring av hudens struktur och funktioner under åldringsprocessen kan allvarligt påverka vår hälsa och vårt välbefinnande. Omfattande bevis tyder på att reaktiva syrearter spelar en grundläggande roll i hudens åldrande genom aktiveringen av de relaterade nedbrytande enzymerna. Här screenades de 16 thailändska medicinalväxtarterna för deras potentiella anti-hudåldrande egenskaper. Alla extrakt undersöktes för totalt fenol- och flavonoidinnehåll, antioxidant-, anti-elastas- och antityrosinasaktiviteter, såväl som bindningsförmågan hos föreningar med målenzymer genom molekylär dockning. Bland alla växter som screenades uppvisade bladen av A. occidentale och G. zeylanicum starka antioxidanter och hämning mot elastas och tyrosinas. Andra potentiella växter inkluderar S. alata-blad och A. catechu-frukt, med relativt höga anti-elastas- respektive anti-tyrosinasaktiviteter. Dessa resultat överensstämmer också med dockningsstudier av föreningar som härrör från dessa växter. De hämmande verkningarna visade sig vara mer positivt korrelerade med fenoler än flavonoider. Sammantaget avslöjar våra fynd att några thailändska växter, tillsammans med kandidatföreningar som naturliga källor till antioxidanter och potenta hämmare av elastas och tyrosinas, skulle kunna utvecklas som lovande och effektiva medel för behandling av hudens åldrande.

Glykosid av cistanche kan också öka aktiviteten av SOD i hjärt- och levervävnader och avsevärt minska innehållet av lipofuscin och MDA i varje vävnad, effektivt rensa upp olika reaktiva syreradikaler (OH-, H₂O₂, etc.) och skydda mot DNA-skador orsakade av OH-radikaler. Cistanche-fenyletanoidglykosider har en robust rensande förmåga av fria radikaler, en högre reducerande förmåga än vitamin C, förbättrar aktiviteten av SOD i spermiesuspension, minskar innehållet av MDA och har en viss skyddande effekt på spermiemembranfunktionen. Cistanche-polysackarider kan öka aktiviteten av SOD och GSH-Px i erytrocyter och lungvävnader hos experimentellt åldrande möss orsakade av D-galaktos, samt minska innehållet av MDA och kollagen i lungor och plasma, och öka innehållet av elastin, har en bra rensande effekt på DPPH, förlänger hypoxitiden hos åldrande möss, förbättrar aktiviteten av SOD i serum och fördröjer den fysiologiska degenereringen av lungor hos experimentellt åldrande möss. Med cellulär morfologisk degeneration har experiment visat att Cistanche har den goda antioxidantförmågan och har potential att vara ett läkemedel för att förebygga och behandla åldrande hudsjukdomar. Samtidigt har echinacoside i Cistanche en betydande förmåga att avlägsna DPPH-fria radikaler och har förmågan att avlägsna reaktiva syrearter och förhindra friradikal-inducerad kollagennedbrytning, och har även en god reparationseffekt på anjonskada av tymin-fria radikaler.

Klicka på rou cong rong fördelar

【För mer information:george.deng@wecistanche.com / WhatApp:86 13632399501】

Nyckelord: fytomedicin; anti-åldring; antioxidant; anti-elastas; anti-tyrosinas; proantocyanidin; Areca catechu; Anacardium occidentale; Glochidion zeylanicum; Senna alata

1. Introduktion

Huden är det största och mest komplexa organet i människokroppen. Huden fungerar som en barriär mellan kroppen och den yttre miljön, och den fyller en mängd olika funktioner [1]. Det har en betydande kosmetisk roll förutom att skydda kroppen från vattenförlust och mikrobiell infektion [2]. Dessutom fungerar det för att stödja andra kroppsdelar, såsom immunsystemet, nervsystemet och endokrina systemen [1]. Ungdomens och skönhetens utseende kan ha en positiv inverkan på människors sociala beteende och mänskliga liv [1,2]. Därför kan försämringen av hudens struktur och funktioner som uppstår när vi åldras ha en allvarlig inverkan på vår hälsa och vårt välbefinnande [2,3]. Tunnhet, torrhet, bristande elasticitet, grov struktur, rynkor och mörka pigment är alla vanliga egenskaper hos äldre hud [4]. Många forskare arbetar för närvarande med att skapa potentiella anti-aging läkemedel eller kemikalier, särskilt de som kommer från naturliga källor för behandling av hudens åldrande.

I allmänhet åldras mänsklig hud på två sätt: internt (som ett resultat av kronologiskt åldrande) och extrinsiskt (som ett resultat av miljövariabler påverkade av miljöfaktorer) [5]. Omfattande bevis tyder på att oxidativ stress, genom bildandet av reaktiva syrearter (ROS), spelar en grundläggande roll i både inneboende och yttre åldrande av huden [6]. ROS orsakar oxidativ skada på hudceller genom att skada essentiella makromolekyler som nukleinsyror, enzymatiska proteiner och membranlipider, vilket resulterar i cellulär funktionsstörning och celldöd [7]. Oxidativ stress bidrar också till nedbrytningen av den extracellulära matrisen (ECM) genom att undertrycka ECM-komponentsyntesen (t.ex. elastin) och aktivera ECM-nedbrytande enzymer (t.ex. elastas), vilket resulterar i förlust av hudens elasticitet [2,8,9]. Dessutom kan ROS orsaka oregelbundna eller mörka färger i huden genom att inducera produktionen av ett -melanocytstimulerande hormon (-MSH) i keratinocyter, och därigenom utlösa aktiveringen av tyrosinasenzymet och främja melaninsyntesen i melanocyter [10,11]. Därför kan rensning av ROS och hämmande av elastas- och tyrosinasaktiviteter vara användbart vid behandling eller till och med förebyggande av hudens åldrande.

Naturprodukter får för närvarande stort intresse som potentiella alternativa läkemedel för behandling av flera sjukdomar samt åldrande och åldersrelaterade nedgångar [8,12,13]. Tropiska växter kan vara av intresse för att utforska deras potential i behandlingar för åldrande av huden. Som rapporterats tidigare har flera Andinska och Himalaya-växter betraktats som källor till föreningar med potentiell användning som anti-aging ingredienser [14,15]. Thailand är en känd plats för att odla en mängd olika tropiska växter, av vilka många inte har studerats i detalj. Målet med denna forskning var att hitta potentiella naturliga källor för att utveckla nya behandlingar mot hudens åldrande. Extrakten av 16 thailändska medicinska växtarter studerades in vitro för deras egenskaper relaterade till anti-hudåldrande, inklusive totalt fenol- och flavonoidinnehåll, fria radikaler, anti-elastas och anti-tyrosinasaktiviteter. Vi utförde också korrelationsanalys och en molekylär dockningsmetod i silico för att avslöja de lovande fytokemiska föreningarna i de tre mest effektiva växterna med stark hämning mot elastas eller tyrosinasenzym.

2. Resultat

2.1. Extraktionsutbyten

Tabell 1 visar det vetenskapliga namnet, använda delar, källa, extraktionsmetod/lösningsmedel och procentuell avkastning av thailändska växter som används i denna studie. De procentuella utbytena av extrakten varierade från 2,0 procent till 36,3 procent (tabell 1). C. kalendrar hade det högsta extraktionsutbytet (36,3 procent), följt av M. caldera (18,2 procent) och A. occidentale (16,0 procent), medan H. undatus hade det lägsta utbytet (2,{{ 13}} procent).

2.2. Totalt fenolinnehåll i thailändska växter

Växtextrakten visade en mängd olika totala fenolhalter som sträckte sig från 14,06 ± 1,55 till 320,14 ± 7,95 mg gallussyraekvivalent (GAE) per g torrviktsextrakt (tabell 2). G. zeylanicum (320,14 ± 7,95 mg GAE per g torrviktsextrakt) hade den högsta fenolhalten i alla extrakt, följt av A. catechu (295,79 ± 11,97 mg GAE per g torrviktsextrakt) och M. caldera (210,99 ± 1040 mg) av GAE per g torrviktsextrakt). Den lägsta nivån hittades i C.-kalendrar vid 14,06 ± 1,55 mg GAE per g torrviktsextrakt.

2.3. Totalt flavonoidinnehåll i thailändska växter

Det totala flavonoidinnehållet i växtextrakten varierade mellan växtarterna och sträckte sig från 2,61 ± 0,42 till 84,48 ± 18,32 mg quercetinekvivalent (QE) per g torrviktsextrakt (tabell 2). Av alla extrakt återfanns den högsta flavonoidhalten i M. caldera (84,48 ± 18,32 mg QE per g torrviktsextrakt), följt av G. zeylanicum (52,54 ± 7,25 mg QE per g torrviktsextrakt) och P. dulce (28.01 ± 4,39 mg QE per g torrviktsextrakt). Å andra sidan hittades den lägsta nivån i E. Americana vid 2,61 ± 0,42 mg QE per g torrviktsextrakt.

2.4. DPPH Radical Scavenging Activity of Thai Plants

DPPH-analysen är baserad på föreningens vätedonerande förmåga att avlägsna de stabila DPPH-radikaler [16]. Antioxidantkapaciteten hos växtextrakt uttrycktes som den procentuella DPPH-radikalavlägsnande aktiviteten, mg C-vitaminekvivalent antioxidantkapacitet (VCEAC) per g torrviktsextrakt och den halvmaximala inhiberande koncentrationen (IC50) (tabell 3). Vid 0,1 mg/ml extrakt varierade procentsatserna för DPPH-fångande aktivitet från 6,40 till 93,18 procent. Fyra växtextrakt: G. zeylanicum (93,18 procent), M. caldera (90,61 procent), A. occidentale (89,01 procent) och A. catechu (88,12 procent), uppvisade DPPH-rensande aktivitet större än 80 procent. Däremot visade C. ternatea den lägsta rensningsaktiviteten vid 6,40 procent. Denna rangordning var densamma när den jämfördes baserat på de relativa VCEAC-värdena. Enligt IC50-värdena ändrades emellertid antioxidantkapaciteten hos de fyra översta växtextrakten i följande ordning: G. zeylanicum > A. catechu > A. occidentale > M. caldera. De erhållna resultaten av DPPH-analysen visar att G. zeylanicum uppvisade den starkaste antioxidantpotentialen med den högsta andelen renande aktivitet och det lägsta IC50-värdet.

2.5. ABTS Radical Scavenging Activity of Thai Plants

ABTS-analysen är baserad på föreningens förmåga att överföra väteatomer för att neutralisera en stabil ABTS-radikalkatjon. Antioxidantkapaciteten hos växtextrakt uttrycktes som procentandelen ABTS radikalfångande aktivitet, mg VCEAC per g torrviktsextrakt och IC50 (tabell 4). Vid 0,1 mg/ml extrakt varierade andelen ABTS-avlägsnande aktivitet från 13,93 procent till 99,37 procent. Åtta växtextrakt: G. zeylanicum (99,37 procent), A. catechu (99,31 procent), A. occidentale (99,23 procent), M. caldera (98,88 procent), E. Americana (95,62 procent), Z. officinale (94,07 procent). ), P. dulce (83,99 procent) och H. undatus (82,16 procent) uppvisade en ABTS-rensande aktivitet på mer än 80 procent. Däremot visade C.-kalendrar den lägsta rensningsaktiviteten på 13,93 procent. Antioxidantkapaciteten hos de fyra översta växtextrakten, enligt VCEAC, och IC50-värdena hittades i en liknande rangordning enligt följande: G. zeylanicum > A. catechu > A. occidentale > M. caldera. Anmärkningsvärt nog visade resultaten av ABTS-analysen också att extraktet med den starkaste antioxidantaktiviteten var G. zeylanicum-blad, vilket representeras av den högsta andelen renande aktivitet och det lägsta IC50-värdet.

2.6. Anti-elastasaktivitet hos thailändska växter

Den elastashämmande aktiviteten hos växtextrakt utvärderades med användning av elastashämningsanalysen med N-succinyl-trialanyl-paranitroanilid (SANA) som substrat. Epigallokatechingallat (EGCG) (0,1 mg/ml), som användes som en positiv kontroll, visade en hämningsnivå på 45,27 procent. Extraktens elastashämmande aktiviteter presenteras i tabell 5 (se även tabell S1). Vid 0,5 mg/ml extrakt varierade andelen elastashämning från 1,33 procent till 88,31 procent. A. catechu hade den högsta elastashämmande effekten på 88,31 procent, följt av G. zeylanicum (87,43 procent), A. occidentale (84,78 procent) och S. alata (73,95 procent), medan S. asper bark hade lägst elastashämmande effekt på 1,33 procent. På grund av hög bakgrundsabsorbans analyserades vissa växtextrakt utan detekterbar aktivitet på nytt vid 0,1 mg/ml. Det visade sig att M. caldera, P. nigrum, Z. cassumunar och S. asper leaf, förutom Z. officinale, visade låga till måttliga hämmande aktiviteter från 3,46 procent till 35,74 procent. Ändå observerades inte effekterna av C. calendars, C. asiatica, C. ternatea, E. americana och H. undatus inte ens vid högre koncentrationer.

2.7. Anti-tyrosinasaktivitet hos thailändska växter

Tyrosinashämmande aktivitet av växtextrakt utvärderades med användning av dopakrommetoden med 3,4-dihydroxi-L-fenylalanin (L-DOPA) som substrat. Kojinsyra (KA) (0.02 mg/ml), en positiv kontroll, visade en hämningsnivå på 68,35 procent. Den tyrosinashämmande aktiviteten hos extrakten presenteras i tabell 6 (se även tabell S2). Vid 1 mg/ml extrakt varierade andelen tyrosinasinhibering från 4,80 procent till 91,51 procent. G. zeylanicum hade den högsta tyrosinashämmande effekten på 91,51 procent, följt av A. occidentale (81,01 procent), M. caldera (76,12 procent) och A. catechu (75,38 procent), medan P. nigrum hade den lägsta tyrosinaseffekten. på 4,80 procent. Två växtextrakt utan detekterbar aktivitet på grund av hög bakgrundsabsorbans analyserades om vid 0,1 mg/ml, och aktiviteterna hittades vid 3,98 procent (Z. cassumunar) och 21,28 procent (Z. officinale). P. dulce uppvisade emellertid ingen effekt, även vid ökad koncentration.

2.8. Korrelationsanalys

Med tanke på flera tidigare rapporter om potentiell elastas- och tyrosinashämmande verkan av växtextrakt [8,16,17], var det troligt att extrakten har en hög antioxidantpotential och tenderar att ha stark elastas- och tyrosinashämmande verkan. För att verifiera dessa samband i denna studie utförde vi vidare Pearsons korrelationsanalys för att undersöka sambandet mellan de inhiberande aktiviteterna för båda enzymerna och nivån av antioxidantinnehåll samt antioxidantkapacitet bland de extrakt som används. Styrkan på korrelationen fördelas med korrelationskoefficient (r-värde) enligt följande: r=0.91{{10}} till 1.000 indikerar en mycket stark korrelation, r=0.710 till 0.900 indikerar en hög korrelation, r=0.410 till 0.700 indikerar en måttlig korrelation, r=0.210 till 0,400 indikerar en liten korrelation och r=0.000 till 0,200 indikerar en liten korrelation [18]. Elastasinhiberingen hade en hög positiv korrelation till totalt fenolinnehåll, DPPH och ABTS radikalfångande aktiviteter, såsom visas i figurerna la, c respektive d. På liknande sätt visade tyrosinasinhiberingen en mycket stark positiv korrelation till totalt fenolinnehåll och ABTS-radikalfångande aktivitet (Figur 2a, d), medan den visade en hög positiv korrelation till DPPH-radikalfångande aktivitet (Figur 2c). Det totala flavonoidinnehållet var emellertid måttligt positivt korrelerat till både elastas- och tyrosinasinhibering (figur 1b och 2b). Dessa resultat visade att fenoliska föreningar och antioxidantaktivitet kan ha ett betydande bidrag till hämningen av elastas- och tyrosinasenzymer.

2.9. Molekylär dockning

Vi utvärderade sedan förmågan hos fytokemiska föreningar i de tre mest effektiva växterna med stark hämning mot elastas eller tyrosinas enzymer. Molekylär dockning används i allmänhet för att förutsäga föreningars bindningsaffinitet till proteinreceptorer eller enzymer jämfört med kända inhibitorer. Enligt våra resultat av in vitro-screeningsanalyser fann vi att A. occidentale var den mest potenta elastashämmaren, följt av G. zeylanicum och S. alata, i rangordning av IC50-värden. Således valde vi fytokemiska föreningar härledda från dessa tre växter för att utvärdera deras förmåga att hämma elastas. Resultaten av interaktioner mellan elastas (3HGP) och föreningar presenteras i tabell S4 som bindningsenergi, inhiberingskonstant, antalet vätebindningar, aminosyrainteraktion och bindningslängd. Bindningsenergin mellan 3HGP och föreningar visar poäng som sträcker sig från -2,26 till -11,95 kcal/mol (tabell S4). EGCG, en positiv kontroll, visade bindningsenergin vid -9,69 kcal/mol. Enligt dockningsresultaten visade fem föreningar lägre bindningsenergi än den positiva kontrollen. Tetramer av proantocyanidin uppvisade den lägsta bindningsenergin (−11,95 kcal/mol), vilket indikerade att den har den bästa affiniteten jämfört med andra föreningar i elastashämning, följt av amentoflavon, rutin, agatisflavon och kaempferol 3-O-gentiobiosid , med bindningsenergierna vid −11,81, −10,12, −9,92 respektive −9,73.

Dessutom var rangordningen för IC50-värden för växtextrakt med tyrosinasinhibering nära lik elastashämning. Vi fann att G. zeylanicum hade den högsta hämmande effekten, följt av A. catechu och A. occidentale. Följaktligen valdes föreningarna härledda från dessa tre växter för att undersöka deras förmåga att hämma tyrosinas. Resultaten av interaktioner mellan tyrosinas (2Y9X) och föreningar presenteras i Tabell S5 som bindningsenergi, inhiberingskonstant, antalet vätebindningar, aminosyrainteraktion och bindningslängd. Bindningsenergin mellan 2Y9X och föreningar visade poäng från -4,56 till -10,42 kcal/mol (tabell S5). KA, en välkänd hämmare av tyrosinas, visade bindningsenergin vid -4,59 kcal/mol. Baserat på dockningsresultaten uppvisade o-kumarsyra (−10,42 kcal/mol) och tetramer av proantocyanidin (−10,42 kcal/mol) den lägsta bindningsenergin mot elastas jämfört med andra föreningar, följt av koffeinsyra, ferulsyra och areca tannin A1 med bindningsenergierna vid −10.10, −10.00 respektive −9.94. Figurerna 3 och 4 representerar 2D-diagrammen över ligand-proteininteraktioner för elastas och tyrosinas, för den positiva kontrollen, och fem föreningar med den lägsta bindningsenergin.

【För mer information:george.deng@wecistanche.com / WhatApp:86 13632399501】