Kontakt: Audrey Hu Whatsapp/hp: 0086 13880143964 E-post:audrey.hu@wecistanche.com

Abstrakt:Kosmetikindustrin är bland de snabbast växande industrierna under det senaste decenniet. Eftersom skönhetskoncepten har revolutionerats har många termer myntats för att följa med innovationen i denna industri, eftersom skönhetsprodukterna inte bara är begränsade till de som används för att skydda och förbättra utseendet på människokroppen. Följaktligen är termerna som t.exkosmetikaandnutricosmetics har dykt upp för att ge en uppfattning om hälsofördelarna med produkterna som skapar skönhet från insidan till utsidan. Under de senaste åren, naturliga produkter-baseradekosmetikahar fått enorm uppmärksamhet inte bara från forskare utan också från allmänheten på grund av den allmänna uppfattningen att de är ofarliga. Särskilt under de senaste åren har efterfrågan påkosmetikafrån marina resurser har ökat exponentiellt på grund av deras unika kemiska och biologiska egenskaper som inte finns i terrestra resurser. Därför tar den här översikten upp vikten av marinhärledda föreningar, och betonar nya kemiska enheter med kosmetisk potential från de marina naturresurserna och deras verkningsmekanismer genom vilka dessa föreningar utövar på kroppens funktioner såväl som deras relaterade hälsofördelar. Marina miljöer är den viktigaste reservoaren av biologisk mångfald som tillhandahåller biologiskt aktiva ämnen vars potential ännu inte har upptäckts för användning som läkemedel, nutraceuticals ochkosmetika. Marina organismer är inte bara en viktig förnybar källa till värdefulla bulkföreningar som används i den kosmetiska industrin som agar och karragenan, som används som gelningsmedel och förtjockningsmedel för att öka viskositeten hos kosmetiska formuleringar, utan även av små molekyler som ektoin (för att främja hudens återfuktning) ),trichodin A (för att förhindra produktförändringar orsakade av mikrobiell kontaminering) och mytiloxantin (som färgämne). Marint härledda molekyler kan också fungera som aktiva ingredienser, eftersom de är huvudföreningarna som bestämmer funktionen hos kosmetika som t.ex.anti-tyrosinas(kojinsyra), antiakne (sargafuran), blekning (krysofanol), UV-skydd (scytonemin, mykosporinliknande aminosyror (MAA)), antioxidanter och antirynkor (astaxantin och PUFA).

Nyckelord: kosmetika; nutrikosmetika; marinhärledda föreningar;anti-tyrosinas; anti-åldring;anti rynkor; UV-skydd

cistanche, tyrosinashämmare

1. Introduktion

Europeiska kommissionens (EG) förordning nr 1223/2009 definierar kosmetika som "produkter avsedda att appliceras på de yttre delarna av människokroppen såsom epidermis, hår, naglar, läppar och yttre könsorgan, eller tänder och slemhinnor i munhålan med det exklusiva eller huvudsakliga syftet att rengöra, parfymera, skydda eller ändra deras utseende eller hålla dem i goda förhållanden" [1]. Även om kosmetika inte är avsedda att påverka kroppens struktur och funktion finns det många krav på kosmetika, bl.a. säkerhet, brist på biverkningar och deras förmåga att visa positiva effekter på välbefinnande [2]. Eftersom kosmetikamarknaden är mycket dynamisk och nya produkter ständigt lanseras i en extremt snabb takt, har det också kontinuerligt dykt upp nya koncept och nya termer har myntats. Alltså termen "kosmetika", som härrör från en kombination av "kosmetika" och "läkemedel", och populariserades av Kilgman [3], hänvisar till kosmetiska produkter med läkemedelsliknande fördelar. Även om Federal Food, Drug and Cosmetic Act (FD&C Act) inte gör det känner igen denna term, den används flitigt inom kosmetikaindustrin [4]. I sin tur är det senaste konceptet, som representerar den senaste trenden inom skönhetsindustrin, "nutricosmetics", som uppstår ur en kombination avkosmetika" och "nutraceuticals", och dessa är avsedda för oralt tillskott av näringsämnen formulerade och marknadsförda specifikt för skönhetsändamål [4]. Nutricosmetics karakteriseras som naturliga hälsoprodukter med förmåga att förbättra funktionen och utseendet på huden, håret och naglarna när Man tror att dessa föreningar utövar sina förskönande effekter och/eller personlig hygien i kroppen. Nutrikosmetika håller alltså på att bli en stark trend, eftersom konsumenterna idag har en stor medvetenhet om livsmedel och kosttillskott, och tenderar att i första hand köpa produkter från naturligt ursprung som kan återställa och förbättra hälsa och skönhet utan att orsaka några skadliga effekter [4].

Kosmeceuticalsinnehåller aktiva ingredienser såsom vitaminer, mineraler, fytokemikalier, enzymer, som finns i olika typer av formuleringar såsom krämer, lotioner och salvor [5]. Dessa naturliga bioaktiva ämnen kan härröra från olika källor såsom landväxter, mikroorganismer och marina organismer. Dessa ämnen kan ha en myriad av funktionella roller inklusive de som har positiva effekter på människors hälsa [5], vilket kan främja frisk hud, hår och naglar på cellnivå [6]. Även om växtbaserade ingredienser fortfarande är mycket populära och ofta används som kosmetika, har de också vissa begränsningar eftersom växter i allmänhet växer för långsamt och deras kemiska sammansättning varierar från säsong till säsong och från region till region. Tvärtom, marin flora och fauna producerar inte bara kemiskt unika biomolekyler som inte finns i terrestra resurser utan kan också odlas snabbt i stora mängder och kostnadseffektivt med moderna vattenbrukstekniker [7].

2. Biologiska mål och verkningsmekanismer för kosmetika

I dagsläget finns en stor efterfrågan påkosmetikasom fungerar som huddepigmentering, UV-filter,antiinflammatorisk, anti rynkor,anti-åldring, återfuktande hud, antiakne, samtantioxidantoch cytoprotektiva medel [8]. Därför kommer detta avsnitt kort att diskutera de biologiska aktiviteterna och de underliggande verkningsmekanismerna för några större kosmetika samt biokemiska vägar och mål som är involverade i dessa processer.

2.1. Antimelanogen aktivitet

Efterfrågan på hudvårdsprodukter motiveras av avsikten att ljusa upp och ljusa upp hudtonen samt att eliminera lokal hyperpigmentering [9]. Hudblekning innebär användning av naturliga eller syntetiska ämnen som orsakar en minskning av pigmentering genom att minska melaninkoncentrationen i huden. Denna praxis kan drivas av dermatologiska behov som hudhyperpigmentering orsakad av autoimmuna tillstånd, exponering för UV-strålning, genetiska faktorer och hormonella förändringar som kan inducera överproduktion av melanin i huden [10]. Depigmenteringsprocessen kan involvera ett eller flera steg i den melanogena vägen, såsom melanosomöverföring eller bearbetning efter överföring av pigment, och nedbrytning. Därför kan melaninbiosyntes förhindras genom att undvika UV-exponering, hämning av tyrosinasenzymet, melanocyternas metabolism och proliferation, eller ta bort melanin i sig [11]. Hudblekning kan uppnås genom flera mekanismer, såsom hämning av mikroftalmiassocierad transkriptionsfaktor, nedreglering av melanokortin 1-receptoraktivitet, interferens med melanosommognad och överföring, förlust av melanocyter och hämning av tyrosinasenzymet [12]. Flera depigmenterande medel modulerar hudpigmentering genom att påverka transkriptionen och aktiviteten av tyrosinasrelaterade melanogena enzymer, tyrosinasrelaterat protein-1(TYRP-1), tyrosinasrelaterat protein-2 (TYRP{{13 }}), eller peroxidas [13]. Tyrosinashämning har blivit den vanligaste och allt populärare i kosmetiska produkter för blekning av huden. Hittills är användningen av syntetiska tyrosinashämmare ganska begränsad på grund av deras toxicitet, låga stabilitet, dåliga hudpenetration och låga aktivitet [14]. Traditionellt har föreningar från växter som en hydrokinonglykosid arbutin (1) och azelainsyra (2), såväl som från svampar som kojinsyra (3) (Figur 1) [10], använts i stor utsträckning som hudblekningsmedel i kosmetika. Under de senaste åren har forskningen dock fokuserat på föreningar från marina organismer, särskilt florotanniner såsom 7-floroeckol (4) från brunalger (Figur 1), eftersom man allmänt tror att dessa föreningar är säkrare än konventionell hud blekningsmedel. Säkerhetsfrågan har sitt ursprung i tanken att de aktiva beståndsdelarna inte är isolerade, utan istället finns i komplexa och stabila kemiska kluster som förhindrar deras negativa effekter på applikationsplatsen [15].

Hudpigmentering är den viktigaste fotoskyddande faktorn eftersom melanin inte bara fungerar som ett bredbandigt UV-absorberande medel utan också har antioxidant- och radikalfångande egenskaper [16]. Dessutom spelar melanin också en viktig roll i kamouflage, värmereglering och kosmetisk interaktion. Pigmentering är mycket ärftlig och regleras av genetiska, miljömässiga och endokrina faktorer som modulerar mängden, typen och distributionen av melanin i huden, håret och ögonen. Eftersom huden är det största organet i kroppen som alltid är föremål för inre och yttre förhållanden, svarar den ofta på dessa faktorer genom att modifiera det konstitutiva pigmenteringsmönstret [17]. Konsekvent är överproduktion eller brist på melaninpigment inte bara ett estetiskt problem eftersom mindre förändringar i människokroppens fysiologiska status eller exponering för skadliga yttre faktorer kan påverka pigmenteringsmönster antingen övergående (som under graviditet) eller permanent (t.ex. åldersfläckar) sätt [17]. Av denna anledning finns det också en stor efterfrågan på blekande kosmetika för behandling av lentigo, graviditetsmasker eller till och med hyperpigmentering orsakad av medicinförgiftning.

Melanin produceras genom sekventiella enzymatiska processer i melanosomer, en organell som finns i melanocyter, och överförs sedan till närliggande keratinocyter för fotoskydd [18,19]. Tyrosinas är ett multifunktionellt, membranglykosylerat och kopparinnehållande oxidasenzym som ingriper i de tidiga stadierna av melanogenes genom hydroxylering av tyrosin till 3,4-dihydroxifenylalanin (DOPA) och därefter oxiderar DOPA till dopakinon [20]. Eftersom tyrosinas är det hastighetsbegränsande enzymet är det avgörande för melaninsyntesen och kontrollerar pigmenteringen i huden. Således är hämningen av detta biologiska mål för närvarande den vanligaste metoden för utveckling av hudblekningsmedel för kosmetika [18].

Trots ett stort antal föreningar som uppvisar den in vitro tyrosinashämmande aktiviteten var endast ett fåtal effektiva i kliniska prövningar [21,22]. Att förstå mekanismerna genom vilka olika faktorer och föreningar inducerar melanogenes är grundläggande för att designa och utveckla produkter med särskilda syften såsom terapi för pigmentsjukdomar och solbränningsprodukter för att minska risken för hudcancer, bland annat [17]. Dessutom rapporterades tyrosinas också katalysera bildandet av dopaminkinon i human substantia nigra, vilket är ett ämne som kan vara involverat i dopaminneurotoxicitet och olika neurodegenerativa sjukdomar såsom Parkinsons sjukdom. Konsekvent kan tyrosinas också vara ett potentiellt mål för läkemedelsutveckling för behandling av Parkinsons sjukdom [23]. Upptäckten av nya tyrosinashämmare med förmåga att reglera melanogenes är av särskilt intresse, eftersom den överdrivna produktionen av melanin leder till hyperpigmentering av huden i form av fräknar, de så kallade "åldersfläckarna" och melanom. Även om flera tyrosinashämmare som tillhör olika kemiska klasser har upptäckts från marina resurser som hudblekningsmedel eller för behandling av pigmentstörningar, har några av dem negativa effekter på människors hälsa [24].

En annan viktig aspekt är att även om den hämmande styrkan hos tyrosinashämmare normalt uttrycks som deras värden på halv hämmande koncentration (IC50), är det inte möjligt att direkt jämföra den hämmande aktiviteten för olika föreningar med deras IC50-värden som rapporterats i litteraturen, eftersom de experimentella förhållandena såsom substratkoncentrationer, inkubationstid och de satser av kommersiella tyrosinasenzymer som användes varierade mellan olika analyser. För att undvika diskrepansen använder de flesta studier som utförts för att utvärdera nya tyrosinashämmare en standardtyrosinashämmare som kojinsyra (3) (Figur 1) som en positiv kontroll [20]. Kojic acid (3), en svampmetabolit som för närvarande används som hudblekningsmedel i kosmetika och även som livsmedelstillsats för att förhindra enzymatisk brunfärgning, är den mest intensivt studerade tyrosinashämmaren [25].

Eftersom tyrosinashämmare inte bara är viktiga depigmenteringsmedel i kosmetika utan även kliniskt användbara för behandling av vissa dermatologiska sjukdomar associerade med melaninhyperpigmentering [26], är det viktigt att korrekt definiera termen "tyrosinashämmare". Generellt är beteckningen "tyrosinashämmare" inte alltid särskilt tydlig, eftersom vissa författare använder samma terminologi för att hänvisa till inhibitorer av melanogenes vars verkan huvudsakligen involverar interferens i melaninbildning men utan någon direkt effekt på tyrosinasenzymet. Således anses endast specifika inaktivatorer och/eller specifika inhibitorer av tyrosinas, som binder direkt till enzymet och hämmar dess aktivitet, som "sanna inhibitorer". Dessa "sanna hämmare" av tyrosinas delas sedan in i två kategorier: (1) specifika tyrosinashämmare som binder reversibelt till enzymet och därmed minskar dess katalytiska kapacitet [20], och (2) specifika tyrosinasinaktivatorer, även kända som irreversibla inhibitorer eller "självmordssubstrat". ", som bildar en kovalent bindning till tyrosinas, och därmed förändrar dess aktiva plats och inaktiverar enzymet irreversibelt under den katalytiska processen (t.ex. L-DOPA och katekol). Viktigast är att dessa föreningar i allmänhet är specifika för tyrosinas och inaktiverar inte andra proteiner [27,28]. Tyrosinaseinhibitorer kan också kategoriseras, baserat antingen på deras kemiska strukturer eller hämmande mekanismer, i fem huvudklasser: (1) polyfenoler, (2) bensaldehyd- och bensoatderivat, (3) långkedjiga lipider och steroider, (4) andra naturliga eller syntetiska inhibitorer och (5) irreversibla inaktivatorer. Polyfenoler representerar den mest mångsidiga och största gruppen av tyrosinashämmare, flavonoider är den största representanten för denna grupp [29]. Förutom flavonoider har flera stilbener och kumarinderivat visat sig ha antityrosinasaktivitet [30].

2.2. Antiaging-aktivitet

Termen "hudens åldrande" hänvisar till nedbrytningen av dermis, inklusive förtunning, torrhet, slapphet, skörhet, förstorade porer, fina linjer och rynkor, kärlprominenser, ökad transparens och förlust av elasticitet [31]. Åldringsprocessen minskar hudens tjocklek, elasticitet och krullning av elastiska fibrer i huden, vilket ger upphov till rynkor [32]. Inneboende åldrande bestäms i allmänhet av genetiska faktorer; Extrinsiska faktorer som exponering för solljus, föroreningar eller nikotin, repetitiva muskelrörelser som att kisa eller rynka pannan, och livsstilar som kost, sovställning och allmän hälsa bidrar också till åldrandeprocessen [31]. Åldrandet påverkas också av en minskning av kollagengenexpression, låg fibroblastaktivitet och fibroblastergenerering samt krympning av lamellbarriären, vilket resulterar i att huden inte kan behålla fukt. Även om mekanismerna bakom hudåldring inte är helt klarlagda, fortsätter den kosmetiska industrin att erbjuda ett enormt utbud av antiåldrande produkter, av vilka de flesta påstås stimulera kollagen- och glykosaminoglykansyntesen (GAG) av fibroblaster i epidermis, vilket ökar fastheten och flexibiliteten hos huden. hornhinnan i huden [33].

Människans hud är den anatomiska barriären för patogener och fysiska skador, och fungerar som en skiljevägg mellan inre och yttre miljöer [34,35]. Huden skyddar vår kropp från externa angripare, särskilt solen, vilket involverar en rad mekanismer som minimerar skadorna när de utsätts för UV-strålning. Dessa mekanismer kan kontrolleras av vissa organiska och oorganiska föreningar, t.ex. melanin (5) (Figur 2) [34,35]. Olika organismer producerar olika kemikalier för att skydda sig mot de skadliga effekterna av UV-strålning. Till exempel, medan djur (inklusive människor) använder melanin (5) för att skydda sig mot UV-strålning, producerar högre växter sekundära metaboliter som flavonoider och mikroorganismer som lever i marina miljöer med en hög volym solljus producerar föreningar som scytonemin (6) (Figur 2), mykosporinliknande aminosyror (MAA) och flera andra UV-absorberande ämnen med okänd kemisk struktur för samma ändamål [36,37]. Karotenoider, en annan klass av UV-filter som produceras av många arter av mikroalger, är också viktiga aktiva föreningar bland toppingredienserna med anti-aging egenskaper [38], bland vilka -karoten (7) (Figur 2) är en av de mest effektiva föreningarna för att förhindra reaktivt syre artbildning (ROS) och på så sätt undviker cellskador och åldringsprocessen [39].

2.2.1. Antifotoåldringsaktivitet

Kronisk exponering för UV-strålning kan orsaka dermatohelios eller fotoåldring [40]. Exponering för UV-strålning, både UVA (400 nm <>< 320="" nm)="" and="" uvb="" (320="" nm="" <="" λ="" <="" 290="" nm),="" can="" lead="" to="" alterations="" in="" the="" composition="" of="" the="" dermal="" extracellular="" matrix="" (ecm),="" resulting="" in="" wrinkles,="" laxity,="" coarseness,="" mottled="" pigmentation,="" and="" histological="" changes="" including="" epidermal="" thickness="" and="" connective="" tissue="" alteration="" or="" even="" skin="" cancer="" (melanoma),="" which="" are="" typically="" mediated="" by="" ros="" [41–43].="" continuous="" exposure="" to="" uv="" radiation="" leads="" to="" numerous="" complications="" that="" are="" correlated="" with="" various="" pathological="" consequences="" of="" skin="" damage.="" for="" example,="" sunburn="" occurs="" when="" exposure="" to="" uv="" radiation="" exceeds="" the="" protective="" capacity="" of="" an="" individual's="" melanin="" [43–46].="" although="" short-term="" solar="" exposure="" can="" be="" beneficial="" on="" mood="" and="" vitamin="" d="" synthesis,="" it="" can="" also="" cause="" an="" immediate="" skin="" burn,="" detrimental="" skin="" thickening,="" actinic="" erythema,="" and="" excessive="" tanning.="" on="" the="" other="" hand,="" the="" long-term="" effects="" are="" all="" negative,="" including="" photo-induced="" skin="" aging="" and="" photo-carcinogenesis="" caused="" by="" uv="" radiation-induced="" immunosuppression.="" the="" severity="" of="" these="" long-term="" effects="" requires="" the="" use="" of="" appropriate="" protection="" during="" uv="" radiation="" exposure="" [47].="" although="" uvb="" affects="" mainly="" the="" epidermis="" and="" uva="" intervenes="" directly="" in="" the="" dermal="" compartment,="" both="" are="" the="" major="" factors="" responsible="" for="" the="" photoaging="" of="" human="" skin,="" damaging="" dermal="" fibroblasts,="" through="" the="" induction="" of="" cytokines,="" matrix="" metalloproteinases="" (mmps),="" and="" mitochondrial="" dna="" mutations="" [48,49].="" radiation-induced="" oxidation="" may="" cause="" photoaging="" by="" the="" reduction="" of="" antioxidant="" enzymes="" and="" the="" antioxidant="" defense="" mechanism,="" which="" may="" result="" in="" significant="" oxidative="" damage,="" immunomodulation,="" the="" activation="" of="" melanogenesis,="" and="" ultimately="" carcinogenesis="" [50].="" to="" avoid="" the="" deleterious="" effects="" caused="" by="" uv="" exposure,="" sunscreen="" products="" that="" commonly="" contain="" organic="" and/or="" inorganic="" filters="" are="" used="" [51–53].="" however,="" a="" number="" of="" naturally="" occurring="" photoprotective="" compounds="" such="" as="" scytonemin="" (6,="" from="" cyanobacteria),="" mycosporines="" (from="" fungi="" and="" cyanobacteria),="" maas="" (from="" cyanobacteria,="" microalgae,="" macroalgae,="" yeasts,="" fungi,="" sponges,="" corals,="" and="" animals),="" flavonoids="" (from="" higher="" plants),="" melanins="" (in="" humans="" and="" other="" animals="" and="" even="" some="" bacteria),="" and="" several="" other="" uv-absorbing="" substances="" of="" unknown="" chemical="" structures="" from="" different="" organisms="" have="" been="" explored="" to="" develop="" novel="" uv="" filters="" for="" sunscreen="" products="" to="" prevent="" photodamage="">

En mängd olika fotosyntetiska organismer har undersökts som källor till fotoskyddande föreningar. Dessa inkluderar mykosporiner, MAA och flera andra UV-filter [42,56,57]. MAA tillhör en familj av sekundära metaboliter som produceras av en mängd olika organismer, särskilt de som lever i ekosystem med en hög mängd solljus såsom marina och sötvattensmiljöer, för skydd mot solstrålning [58]. Dessa lågmolekylära (vanligtvis<400 da)="" and="" colorless="" compounds="" are="" water-soluble="" and="" share="" the="" same="" chemical="" scaffold,="" but="" they="" differ="" in="" substituents="" and/or="" the="" presence="" and="" type="" of="" amino="" acids.="" their="" structures="" consist="" of="" cyclohexenone="" or="" cyclohexenimine="" chromophores="" linked="" to="" a="" nitrogen="" substituent="" of="" an="" amino="" acid="" or="" its="" iminoalcohol="" by="" conjugation="" [58,59].="" maas="" absorb="" uv="" radiation="" ranging="" from="" 310="" to="" 362="" nm="" and="" dissipate="" this="" energy="" in="" the="" form="" of="" heat="" radiation="" to="" the="" surrounding="" environment="" [60].="" the="" protection="" efficiency="" of="" maas="" against="" uv="" radiation="" depends="" also="" on="" their="" location="" in="" the="" cell,="" i.e.,="" maas="" located="" in="" the="" cytoplasm="" provide="" limited="" protection="" against="" uv="" radiation="" while="" extracellular="" maas="" are="" more="" effective="" protectors="" [61,62].="" on="" the="" other="" hand,="" scytonemin="" (6)="" (figure="" 2),="" a="" stable="" yellow-brown="" and="" lipid-soluble="" pigment,="" is="" located="" in="" the="" extracellular="" polysaccharide="" sheath="" of="" some="" cyanobacteria.="" scytonemin="" (6)="" has="" a="" maximum="" absorption="" at="" 386="" nm="" but="" also="" absorbs="" significantly="" at="" 252,="" 278,="" and="" 300="" nm.="" recent="" studies="" suggested="" that="" scytonemin="" (6)="" not="" only="" has="" the="" potential="" as="" a="" uv="" filter="" in="" cosmetics="" but="" also="" as="" an="" anticancer="" drug="">

2.2.2. Anti-rynkaktivitet

Ett antal undersökningar visade att MMP, en familj av utsöndrade eller transmembrana zincendopeptidaser, är ansvariga för hämningen av kollagensyntes i fotoåldrad hud [64]. MMPs produceras av en mängd olika celler, inklusive fibroblaster, keratinocyter, mastceller, makrofager och neutrofiler, och de tros spela en viktig roll i rynkorbildningen [65,66]. MMP kan delas in i tre huvudfunktionella grupper, dvs interstitiell kollagenas (som bryter ned kollagen av typ I, II och III) [67], stromelysiner (som bryter ned laminin, fibronektin och proteoglykaner) [68], och gelatinaser (som bryter ner typ IV och V kollagener) [69]. MMPs uttryck induceras vanligtvis av olika extracellulära stimuli såsom tillväxtfaktorer, cytokiner och UV-strålning [70,71]. MMP-genexpression kan också påverkas av ROS genom signaltransduktionsvägen [72]. Dessutom är MMPs överuttryck associerat med vävnadsremodellering, reparation och destruktionsfenomen. Till exempel kan MMP-2 och MMP-9 försämra ECM och påverka bildandet av rynkor och hudtjocklek [73]. Induktionen av kollagenas eller MMP-1, vilket leder till kollagen typ I-nedbrytning, kan öka rynkorbildningen, och eftersom kollagen typ I är en huvudbeståndsdel i bindväven kan den inte kompenseras genom samtidig induktion av kollagensyntes [74] . Denna obalans ökar vanligtvis av påverkan av UVA-strålning, vilket resulterar i ett minskat uttryck av kollagen 1A1 och kollagen 1A2, vilket inducerar uppreglering av cytokininterleukin (IL)-6 [75]. Å andra sidan, transkriptionsfaktorn, aktiverande protein-1 (AP1), som aktiveras vid UVA-stimulering, inducerar MMP-1-syntesen och undertryckandet av kollagen 1A1 och kollagen1A2 [76]. Följaktligen är MMPs användbara markörer för hudens åldrande, och medel som stimulerar kollagensyntes och/eller minskar den fotoinducerade uppregleringen av MMPs är potentiellt användbara för hudvårdsprodukter [33]. Intressant nog har flera studier visat att föreningar som härrör från näringsämnen såsom aschitooligosackarider, flavonoider, polyfenoler och fettsyror kan hämma aktiveringen och uttrycket av MMPs [71,77,78]. Därför kan dessa föreningar ha en stark potential för utvecklingen av nutrikosmetiska produkter.

Alla kosmetiska formuleringar mot rynkor/åldrande innehåller normalt återfuktande komponenter för att upprätthålla hudens återfuktning, vilket är viktigt för hudens funktioner. Den externa appliceringen av lipider som begränsar vattenförlust, eller av föreningar med förmåga att bilda bindningar med vattenmolekyler används för att efterlikna hudens naturliga återfuktande mekanismer [10]. Traditionellt används linolsyra och -linolensyra vanligtvis för olja/vatten-emulsionen för att hålla kvar vattnet i huden för att återställa transepidermal vattenförlust (TEWL) till sin normala nivå [79]. På senare tid undersöks dock vissa biotensider härledda från marina mikroorganismer såsom mannosylerytritol (8), rhamnolipider (9) och soforolipider (10a och 10b) (Figur 2) för deras användning i kosmetikaindustrin på grund av deras emulgering, solubilisering, vätning, skummande och dispergerande egenskaper, som inte bara kan förbättra solubiliseringen av hydrofoba ingredienser i produkterna utan också underlätta deras leverans genom hudbarriären [80]. Dessutom har dessa marinbaserade bioytaktiva ämnen en fördel framför sina syntetiska motsvarigheter, eftersom de har låg irritation på huden, vilket är idealiskt för anti-rynkformuleringar [81].

2.3. Antioxidantaktivitet

Antioxidanter spelar en viktig roll i cellulärt skydd mot åldrande genom att förhindra UV-inducerad ROS såsom superoxidanjon (O2−), hydroxylradikal HO.) och H2O2 för att attackera membranlipider, proteiner och DNA [82,83]. Eftersom oxidation av membranlipid är en av de viktigaste faktorerna som minskar hudens ungdomliga utseende [84], är förhindrandet av ROS-bildning grundläggande. Antioxidanter ger skydd mot den prooxidativa miljö som mänsklig hud utsätts för, i synnerhet UV-strålning, rök och luftföroreningar [82,83]. Därför är konsumtionen av antioxidantrika kosttillskott en viktig strategi som används i den så kallade "antioxidantterapin" för att bibehålla hälsan såväl som för att förebygga många sjukdomar. Antioxidanter består av enzymatiska och icke-enzymatiska molekyler. Enzymatiska antioxidanter inkluderar superoxiddismutas (SOD), katalas (CAT), glutationperoxidas (GSH), glutationreduktas (GR) och glutationtransferas (GST), som finns i human plasma och erytrocyter [85,86]. Icke-enzymatiska antioxidanter består av många klasser av små molekyler såsom -karoten (7) (Figur 2), R-tokoferol (TOH) (11), askorbinsyra (12) och ubiquinol (13) (Figur 3), bland andra [87].

För närvarande används många syntetiska antioxidanter såsom butylerad hydroxianisol (BHA) (14), butylerad hydroxitoluen (BHT) (15), tert-butylhydrokinon (TBHQ) (16) och propylgallat (17) (Figur 3) som tillsatser för att undertrycka oxidation i livsmedel, kosmetika och läkemedel. Användningen av dessa syntetiska antioxidanter för mat eller droger har dock begränsats, eftersom de kan leda till potentiella hälsoproblem på grund av deras toxicitet och bristande säkerhet [88,89]. Tvärtom, eftersom naturliga antioxidanter anses vara säkra alternativ, har många forskningsinsatser genomförts för att upptäcka effektiva naturliga antioxidanter för kosmetikaindustrin [90–93]. Naturliga antioxidanter som asphlorotanniner, sulfaterade polysackarider, fucosterol (18) och fucoxanthin (19) (Figur 3), alla härledda från makroalger, anses vara bra alternativ för kosmetikaindustrin [8,94].

Naturliga pigment som klorofyller, karotenoider och tokoferolderivat som vitamin E och isoprenoider är också intressanta naturliga antioxidanter som kan erhållas från marina resurser [90–93]. Karotenoidernas antioxidant- och antiinflammatoriska egenskaper, som bidrar till deras fotoskydd av huden genom hämning av UVA-inducerad ROS-toxicitet, gör dem till de viktigaste ingredienserna i många solskyddsmedel [53]. Å andra sidan kan MAA inte bara skydda huden mot UV-strålning utan också uppvisa en hög antioxidantaktivitet genom att ta bort superoxidanjon och därför förhindra lipidperoxidation [95–97]. Egenskaperna hos MAA som UV-filter och ROS-rensare tyder på att de kan vara mycket användbara ingredienser för solskyddsprodukter [98]. En annan intressant klass av naturliga antioxidanter är marina-härledda oligosackarider och peptider. Kolhydrater som härrör från alger har föreslagits ha, förutom deras förtjockande och återfuktande egenskaper, antioxidant, anti-melanogena och anti-aging egenskaper, som är fördelaktiga för huden, och representerar därför mervärdekosmetika [99,100].

2.4. Antiakne aktivitet

Acne vulgaris, allmänt känd som akne eller finnar, vilket är ett typiskt tillstånd i tonåren men som även kan inträffa hos vuxna, är den vanligaste hudsjukdomen som kännetecknas av inflammation i dessa baskörtlar [101]. Akne orsakas av multifaktoriella händelser inklusive hormonella, mikrobiologiska och immunologiska mekanismer såsom androgenmedierad stimulering av talgkörtelaktivitet, follikulär hyperkeratinisering och inflammation. Bakterien Propionibacterium acnes är orsakande medel i det inflammatoriska stadiet och initierar därmed den inflammerade lesionen [102–104]. Därför, P. acnes och Staphylococcus epidermidis är huvudmålen för förebyggande och medicinsk behandling av akne [101,103]. Dessa anaeroba bakterier stimulerar produktionen av pro-inflammatoriska cytokiner och inducerar frisättningen av ROS vars överdrivna produktion resulterar i ett destruktivt fenomen som leder till ärrbildning [105]. De frigör också lipaser för att smälta ett överskott av hudolja och talg, vilket i sin tur stimulerar en intensiv lokal inflammation som spränger hårsäckar. Därför har hämningen av tillväxten av P. acnes erkänts som en strategisk metod för behandling av akne i kosmetikaindustrin. I sökandet efter nya antibakteriella föreningar mot P. acnes från marina bioresurser för att utveckla nya naturliga kosmetiska produkter för att förebygga akne, visade sig sargafuran (20) (Figur 4), isolerad från extraktet av en marin brunalg Sargassum macrocarpum, uppvisa potent antiakneaktivitet mot akne. P. acnes med ett minimivärde för hämmande koncentration (MIC) på 15 µg/mL [106]. I ett försök att hitta Mari (eller härledda föreningar för att behandla acne vulgaris, har Choi et al. utvärderat den antibakteriella aktiviteten hos olika arter av makroalger, som vanligtvis finns runt Sydkoreas kust; dock endast Ecklonia kurome, E. cava och Ishige sinicola uppvisade stark tillväxthämmande aktivitet mot P. acnes såväl som en antiinflammatorisk aktivitet [107] Därför kan föreningar som produceras av dessa tre algarter vara lovande medel för utveckling av kosmetiska produkter för att bekämpa acne vulgaris.

2.5. Sårläkning och antiinflammatoriska aktiviteter

Sårläkning är en komplex och hårt reglerad process för att återställa former och anatomiska funktioner hos skadade vävnader, som består av tre överlappande faser [108,109]. Den initiala inflammatoriska fasen, kännetecknad av blodplättsaktivering och frisättning av tillväxtfaktorer och cytokiner, följs av den proliferativa fasen, där tillväxtfaktorer utsöndras och cellproliferationen förstärks, och slutligen består den sista fasen av ombyggnaden, där kollagenproduktion och organisering äger rum, vilket leder till det mogna ärret [110]. Akut eller normal sårläkning fortskrider genom de ordnade överlappande processerna, vilket möjliggör reparation av hudens funktion och integritet på ett koordinerat sätt hos friska individer, inom en period av 7 till 10 dagar [111]. Den mjuka utvecklingen av alla dessa händelser kommer att leda till ett normalt slutförande av sårläkning och återställa de störda funktionerna i huden [112, 113]. Alla förändringar som avbryter läkningsprocessen kan dock förvärra vävnadsskador och försena reparationsprocessen, vilket bidrar till kroniska sår helande. Olika faktorer, såsom infektioner, underliggande sjukdomar (t.ex. diabetes eller hjärt-kärlsjukdom), mediciner (t.ex. steroider) och hög ålder kan försämra sårläkningsprocessen [109,111]. Å andra sidan är inflammation en viktig händelse av kroppens immunsvar som involverar interaktionen av en komplex kaskad av olika celler, inklusive leukocyter, blodceller, fibroblaster och epitelceller [108]. Det finns två typer av signaler i den inflammatoriska processen: de som startar och upprätthåller inflammationen, och de andra som stoppar processen, och asymmetrin hos dessa signaler kan orsaka cell- och vävnadsskador. Således kan avregleringen av hela processen leda till kronisk inflammation och till och med döden i vissa fall [114]. Inflammatoriska hudsjukdomar är mycket vanliga dermatologiska problem som finns i en mängd olika former, dvs från enstaka utslag åtföljda av hudklåda och rodnad till mer kroniska tillstånd som atopisk dermatit, rosacea, seborroiskt eksem och psoriasis [115]. Kutan inflammation har kopplats till många sjukdomar, inklusive cancer och diskoid lupus erythematosus (DLE) samt synligt förväntat hudåldrande. Synlig hudåldring kan dock minskas och förhindras genom daglig användning av antioxidanter eller antiinflammatoriskakosmetika, i kombination med en kost rik på antiinflammatoriska och antioxidanttillskott [116]. Mikrobiologiska och immunologiska faktorer och toxiska medel kan initiera det inflammatoriska svaret genom att aktivera en mängd olika humorala och cellulära mediatorer såsom prostaglandiner (PGs), leukotriener (LTs), NO, tumörnekrosfaktor-alfa (TNF-) och cytokiner från interleukinet (IL) familjer [117]. Hud- och epidermala celler producerar konstitutivt olika cytokiner och eikosanoider som spelar en avgörande roll i upprätthållandet av homeostas och reglering av hudinflammation, och vars nivåer regleras av fysiologiska och patofysiologiska händelser [118,119]. Arakidonsyra (AA), en föregångare till pro-inflammatoriska eikosanoider, frisätts från membranfosfolipider under inflammatorisk aktivering och metaboliseras sedan till PG och LT [118,119]. Olika strategier har undersökts för att kontrollera den överdrivna produktionen av lipidmediatorer på olika nivåer av biokemiska vägar, såsom hämning av fosfolipas A2 (PLA2), utlösande av enzym för AA-frisättning, blockering av cyklooxygenas (COX), och lipoxygenas (LOX) vägar, och utvecklingen av receptorantagonister mot trombocytaktiverande faktor (PAF) och LTs [118,119]. De flesta konventionella behandlingar för hudsår som icke-steroida antiinflammatoriska läkemedel (NSAID), immunmodulerande läkemedel och topikala kortikosteroider syftar till att minska inflammation [120]. Denna behandling kan dock ha en negativ inverkan på sårläkning, inklusive negativa effekter som atrofi, osteoporos, fetma och glaukom [121]. Även om det är avgörande för att söka efter nya antiinflammatoriska medel med färre negativa effekter, är strävan ganska utmanande på grund av komplexiteten i den inflammatoriska processen och dess roll i värdens försvar. Men de senaste framstegen för att reda ut mekanismerna som är involverade i inflammation har möjliggjort identifieringen av nya mål [122].

Med tanke på de marina resurserna kan ingen jämföras med sjögurkor när det gäller sårläkande egenskaper [123–125]. Havsgurkor, särskilt Stichopus Hermann, allmänt känd som "gamat emas", har länge erkänts inom folkmedicinen för behandling av en myriad av sjukdomar, inklusive sårläkning [126]. In vivo-studier, med användning av olika typer av djurmodeller, visade att sår som behandlats med havsgurkextrakt var bättre och snabbare läkt jämfört med de utan behandling. Den topiska appliceringen av extrakt av olika arter av havsgurkor på sår inducerade hos djur visade sig påskynda sårsammandragningshastigheten, vilket är en grundläggande process i en sårläkningsfas [127]. Dessutom resulterade behandling av ett brännsår med ett S. Tyskland-baserat hydrogelförband i signifikanta sårkontraktionshastigheter vid dag 21 och 28 efter brännskador. Tvärtom upptäcktes inga signifikanta skillnader på dag 7 och 14 [128]. Denna effekt kan bero på det tvärbundna "gamat hydrogel (S. hermanii) förbandet" som ger dess förmåga att behålla de aktiva ingredienserna och fördröjer leveransen av dem på den skadade huden, vilket agerar i ett senare skede av sårläkningsfasen. Fördelen med detta hydrogelförband är att biologiskt aktiva föreningar immobiliseras under en längre period i hydrogelmatriserna, vilket skapar ett fördröjt och kontrollerat frisättningssystem som avsevärt skulle kunna förbättra aktiviteten hos det inkorporerade sjögurkextraktet under vävnadsreparation och effektivt interagera med såren och underlätta en läkningsprocess i ett senare skede [128]. En annan sjögurkaart, S. choronotus, visade sig också agera i den inledande fasen av sårläkning [125]. Intressant nog visade dess vattenhaltiga extrakt antioxidantaktivitet cirka 80 procent högre än dess organiska motsvarighet [129]. Eftersom förekomsten av överdriven mängd fria radikaler är förknippad med försämrad sårläkning, skulle således fria radikaler som avlägsnas av antioxidanter som finns i de vattenhaltiga extrakten från gurkor bidra till sårläkning. Dessutom visade fettsyrasammansättningsanalyser att det vattenhaltiga extraktet innehöll högre halt av dokosahexaensyra (DHA). (21) (Figur 4) än det organiska extraktet [130]. Det antogs att DHA (21) kan stimulera pro-inflammatorisk cytokinproduktion vid sårställen och därmed hjälpa till att kontrollera infektion samt förbereda vävnaden för ytterligare reparation genom att förstärka fagocytos, stimulera migrationen av keratinocyter vid sårkanterna, öka fibroblastkemotaxi och proliferation, triggar nedbrytning av ECM-proteiner, samt reglerar frisättningen av andra cytokiner och tillväxtfaktorer [131]. Dessutom ingriper eikosapentaensyra (EPA) (22) och DHA (21) (Figur 4), de viktigaste fettsyrorna i sjögurkor, även i inflammationsprocessen genom att stimulera produktionen av resolviner (som primärt hämmar IL-1-produktionen ) och protectiner (som hämmar TNF- och IL-1-produktion) genom COX-2- och 5-LOX-vägar [132]. Studier av andra arter av sjögurkor bekräftade också att deras vattenhaltiga extrakt är mer effektiva i sårläkning än deras organiska extrakt. Dessutom studerades den antiinflammatoriska effekten av sjögurkor i kliniska miljöer genom att inkorporera sjögurkextrakt i Carbopol® gelbas och applicerade topiskt på diabetiska fotsårpatienter i 12 veckor. Resultaten visade att nivåerna av TNF- mellan början och vecka 8, 10 och 12 var signifikant olika [133]. Det föreslogs att saponininnehållet i extrakten av sjögurkor kan spela en roll för att förhindra lipopolysackarid-inducerad produktion av TNF- av nukleär faktor-KB (NF-KB), som är en transkriptionsfaktor som reglerar transkriptionen av många gener involverade i inflammationsprocessen [134,135].

En annan marinhärledd förening med sårläkningskapacitet är fucoidan (23) (Figur 4). Fucoidan (23) är en fukosberikad och sulfaterad polysackarid som huvudsakligen finns i brunalgers ECM. Fucoidan (23) består av l-fukos, sulfatgrupper och en eller flera små andelar av andra sockerarter [136]. Strukturellt består fucoidan (23) av två typer av homofukos: de som innehåller upprepad (1→3)-l-fukopyranos, och de andra består av alternerande och upprepade (1→3)- och (1→4)-l-fukopyranos [ 137]. Denna klass av polysackarider har undersökts omfattande för sin biotekniska potential på grund av dess otaliga farmakologiska effekter och dess icke-toxiska ätbara resurser [138]. Specifikt har lågmolekylära fucoidaner (LMF), som har en bättre biotillgänglighet i vävnader jämfört med högmolekylära fucoidaner (HMF), visat sig uppvisa gynnsamma effekter som antiinflammation och angiogenes, vilket tyder på deras kliniska potential fordermal sårläkning [108 ]. I detta sammanhang har Park et al. har undersökt de sårläkande egenskaperna hos LMF, som extraherades från den marina bruna tången Undaria pinnatifida, i en hudexcisionsråttmodell med full tjocklek i jämförelse med en kommersiell produkt Madecassol Care™, som innehåller 1 procent Centella Asiatica. De har funnit att den topiska appliceringen av LMF visade mycket bättre effekter på sårkontraktion, på ett dosberoende sätt, och snabbare halvförslutningstid (CT50) jämfört med Madecassol Care™, vilket indikerar att LMF förbättrade sårläkning genom dess antiinflammatoriska aktivitet eller främjande av granuleringsfasen. Dessa resultat stöds av det faktum att fucoidaner förmedlar antiinflammatoriska effekter via minskning av neutrofiladhesion och leukocytrekrytering, eller hämning av pro-inflammatoriska cytokinfrisättning, som tidigare rapporterats [139]. Dessutom accelererade LMF också angiogenes och kollagenavsättning i den ökade granulära vävnaden, vilket förbättrade återepitelisering. Detta fenomen kan förklaras av det faktum att kollagenavlagring och en bildning av täta tvärbindningar mellan kollagenmolekyler och med andra proteiner, såväl som proliferationen av de olika cellerna i den granulära vävnaden, kan förstärka sårkontraktion [140]. Å andra sidan är MMPs, särskilt MMP2 och MMP9, kända för att vara mediatorer av kollagenmatrisen under remodellering och återepitelisering av sår [141]. I detta sammanhang fann man att behandling med LMF orsakade en ökning av MMP9 på dag 7 efter behandling på ett dosberoende sätt, vilket tyder på att LMF orsakade en förändring av det temporala uttrycket av MMP9 för att påskynda vävnadsremodellering som svar på den ökade utsöndringen av olika cytokiner eller deras skydd mot proteolytisk nedbrytning. Dessutom orsakade LMF-behandling en minskning av lipidperoxidationen (malondialdehyd), medan antioxidantenzymer som SOD, CAT och GSH-nivåer ökade. Tidigare studier har rapporterat att sulfatinnehållet i fucoidan(23) (Figur 4) [142] spelade en viktig roll i dess antioxidantaktivitet, så det höga antalet sulfatgrupper i LMF kan bidra till dess starka antioxidantaktivitet. Å andra sidan finns det starka bevis för att transformerande tillväxtfaktor-beta (TGF-) och vaskulär endoteltillväxtfaktor (VEGF) är involverade i förbättringen av sårreparation genom att öka fibroblastrepopulationen och angiogenes [143], och eftersom LMF-behandling också visade en betydande ökning av TGF- och VEGF-receptor-2 (VEGFR2) immunreaktiva celler, kan detta fenomen också bidra till dess sårläkningskapacitet.

CISTANCHE EXTRAKT

3. Cosmeceuticals från marint ursprung

Konsumenternas ökande medvetenhet om naturlig kosmetika har utlöst en ökning av naturens rikedom för biologiskt aktiva föreningar för kosmetiska applikationer [9]. Kosmetika som innehåller marinbaserade extrakt eller föreningar lanseras alltmer av kosmetikaindustrin eftersom ett ökande antal konsumenter efterfrågar produkter från naturliga källor [6]. En global trend för produkter som anses vara hälsosamma, miljömässigt hållbara och ekologiskt vänliga har fått kosmetikaindustrin att investera mer och mer i forskning och utveckling (FoU) av nya produkter som innehåller ämnen eller extrakt som härrör från naturresurser [144]. Därför letar fler och fler konsumenter efter kosmetiska produkter med nya bioaktiva föreningar som ingredienser erhållna från naturresurser på grund av deras många fördelaktiga effekter jämfört med deras icke-naturliga motsvarigheter. Även om naturliga växtprodukter traditionellt har använts (och fortfarande används) som aktiva ingredienser för naturlig kosmetika, har marina resurser nyligen dykt upp som en rik källa till strukturellt olika föreningar med en myriad av biologiska egenskaper som väntar på att utforskas somkosmetika/nutrikosmetika. Den marina miljön representerar extraordinär biologisk mångfald, som är en viktig källa till enorm kemisk mångfald med stor potential för industriell utveckling för läkemedel, kosmetika, näringstillskott, molekylära sonder, finkemikalier och jordbrukskemikalier [145]. Dessutom, med så många nya marina arter som fortfarande återstår att upptäcka, kommer det att behövas fler forskningsinsatser för att uppskatta de stora möjligheter som den marina miljön har att erbjuda [9]. Marina organismer har utvecklat biokemiska och fysiologiska mekanismer som inkluderar produktionen av bioaktiva föreningar som är nödvändiga för reproduktion, kommunikation och skydd mot predation, infektion och konkurrens [146]. Inte överraskande har många av dessa föreningar stor potential somkosmetikaeller nutrikosmetika på grund av deras antioxidanter, antiinflammatoriska, anti-allergiska, anti-aging, anti-rynkor,anti-tyrosinas, MMP-hämmande aktiviteter samt UV-skydd [147].

För närvarande beror sökandet efter nya marina naturprodukter på skörden av exemplar vars nackdel är deras hållbarhet och replikerbarhet. Hållbarhetsfrågor är förknippade med stora mängder biomassa som vanligtvis krävs för läkemedelsupptäckt, medan replikerbarhetsproblem är relaterade till miljövariabilitet och förändringar på samhällsnivå av målorganismernas kemiska ekologi [148]. Individer av samma art provtagna i olika geografiska områden eller olika årstider kanske inte innehåller samma kemiska sammansättning och kan därför inte garantera tillgången på målmetaboliten [149]. Nya tekniker inom vattenbruk av marina ryggradslösa djur kan dock erbjuda ett alternativ för att övervinna dessa två problem, eftersom animalisk biomassa kontinuerligt kan produceras med homogena miljöförhållanden [150].

3.1. Föreningar framställda av makroalger

I allmänhet används marina bruna och röda alger ofta somkosmetikai kosmetiska produkter [151]. Traditionellt har makroalger eller sjögräs använts i produktionen av hydrokolloider som agar, karragenan och alginater. Dessutom används vissa typer av bruna och röda makroalger i kosmetika på grund av deras innehåll av vitaminer, mineraler, aminosyror, sockerarter och lipider, förutom närvaron av andra biologiskt aktiva föreningar [152,153]. Makroalger som vanligtvis används i kosmetika är Ulva Lactuca, Ascophyllum nodosum, Laminaria longicruris, L. saccharina, L. digitata, Alaria esculenta, Chondrus crispus, Mastocarpus stellatus och olika arter av Porphyra. Normalt svarar alger på många stressfaktorer, som de utsätts för i naturliga miljöer, genom att producera en mängd olika kemiska föreningar för deras försvar. Många av dessa föreningar anses vara värdefulla somkosmetikaför hudvård för skydd mot UV-strålning, oxidativ stress och åldrande, utjämning, återfuktande och blekning, och även som pigment för många kosmetiska produkter [144]. De funktionella produkterna från makroalger har använts i decennier av kosmetikaindustrin som mjukgörande medel, hudvårdande medel och viskositetskontrollerande ingredienser, främst på grund av deras fysikalisk-kemiska egenskaper. Deras bulkprodukter, såsom agar och karragenan, har använts som gelning, förtjockning och stabilisatorer i kosmetiska produkter såväl som nutraceuticals [154].

Brunalger står för cirka 59 procent av det totala antalet makroalger som odlas i världen, följt av rödalger på 40 procent och grönalger på mindre än 1 procent. Makroalger kan odlas på stränder i stor skala med en relativt snabb tillväxthastighet och med möjlighet att kontrollera produktionen av deras bioaktiva föreningar såsom proteiner, polyfenoler och pigment genom att manipulera odlingsförhållandena [155]. Ett lipofilt extrakt av en brunalg Alaria esculenta var effektivt i reduktionen av kutant progerin [156], vars överproduktion orsakas av cellulär åldrande och progressiv telomerskada, som förekommer naturligt [157]. Genom att använda en ny matsmältningsanalys för gelatin för att undersöka de in vitro-hämmande effekterna av Ecklonia cava-härlett florotannin på MMP-aktivitet, Kim et al. har observerat dess fullständiga hämning av bakteriell kollagenas-1-aktivitet [158]. En känslig fluorimetrisk analys visade att florotannin 6,6'-dieckol (24) från E. cava (Figur 5) signifikant kan hämma MMP2- och MMP9-aktiviteter genom aktiveringen av NF-KB-vägen. Dessutom uppvisade 7-phloroeckol (4) (Figur 1) också utmärkta hämmande effekter på pigmentering, vilket förmodligen beror på dess tyrosinashämmande aktivitet, och det föreslogs som en hud- vitmedel [154,159–161]. Eckol (25) och dieckol (26) (Figur 5), florotanniner från E. stolonifera-extrakt uppvisade också en stark hämning av MMP1-uttryck [162]. Diphlorethohydroxycarmalol (28) (Figur 5), ett florotannin, isolerat från en marin brun alg Ishige okamurae, uppvisade en hög styrka för blekning av huden [163], förutom skyddande egenskaper mot DNA-skador inducerade av UVB-strålning via skadad svans och morfologisk förändringar i fibroblaster. Dessa dubbla biologiska egenskaper hos diphlorethohydroxycarmalol (28) gör det till en intressant kosmetisk kandidat [159]. Floroglucinolderivat från brunalger har också tyrosinashämmande aktivitet på grund av deras förmåga att kelera koppar i detta enzym [164]. In vivo-studier har visat att både diet och lokal applicering av polyfenoler från brunalger undertryckte COX-2-uttryck och cellproliferation. Dessa resultat tyder på rollen av brunalgpolyfenoler som potentiella cancerkemopreventiva medel mot fotokarcinogenes och andra negativa effekter av exponering för UVB-strålning. [165]. Å andra sidan visade sig dolabelladienetriol (27) (Figur 5), en dolabellan-diterpen isolerad från den bruna marina algen Dictyota pfaffii nedreglera produktionen av TNF- och kväveoxid (NO) genom hämning av NFκB, vilket ger dess antiinflammatoriska aktivitet [122]. Alla dessa bevis tyder på att bioaktiva föreningar som härrör från sjögräs är lovande för hudvård [165]. En annan viktig tång är Laminaria japonica, som också är känd som "kombu" i Japan, som används för att producera speciella algbaserade aktiva ingredienser för skyddande formuleringar mot UV-strålning eftersom den innehåller en högkoncentrerad form av marina mineraler och spårämnen. Eftersom denna alg också producerar extremt effektiva fuktbindande medel som förhindrar att den torkar ut vid lågvatten, kan dess extrakt utforskas som en potentiell hudfuktare såväl som för att bibehålla hudens fasthet [166]. Denna alg är också en rik källa till fucoxantin (19) (Figur 3), som har flera fördelaktiga egenskaper för hudvård såsom antioxidanter ochanti-tyrosinasaktiviteter, antimelanogenes vid melanom och anti-UVB-inducerad hudpigmentering. Dessutom undertryckte oral behandling med fucoxanthin (19) signifikant mRNA-uttrycket av melanogenesrelaterat tyrosinasenzym, vilket tyder på att denna förening negativt reglerade melanogenesfaktorn på en transkriptionsnivå genom undertryckandet av prostaglandinsyntes och melanogena stimulerande receptorer (neurotrofin, PGE2 och melanstimulerande hormonexpression). ) [167]. En annan art av Laminaria med kosmetisk potential är L. saccharina, vars extrakt är rikt på proteiner, vitaminer, mineraler och kolhydrater. Extraktet av denna alg rapporterades ha antiinflammatoriska och helande egenskaper, förutom att reglera talgkörtelaktiviteten [168]. De vanligaste ätbara bruna makroalgerna i familjen Sargassaceae, Hizikia fusiformis, rapporterades innehålla antityrosinas-flavonoidglykosiden [169]. In vitro-studier av metanolextraktet av den marina algen Corallina pilulifera (CPM) avslöjade att det kan förhindra UV-inducerad oxidativ stress och MMP2- och MMP9-uttryck i humana dermala fibroblastceller (HDF). En kombination av algextrakt från rödalgerna Meristotheca dakarensis och Jania Rubens, tillgängliga på marknaden som dermocea®(Gelyma), påstods stimulera syntesen av keratin, GAG och kollagen I och III [170]. Alla dessa studier pekar på en stor potential hos marina bruna och röda alger, i form av extrakt eller rena föreningar, som värdefulla marina härleddakosmetika.

Extrakt av grönalger har också inkorporerats i olika kosmetiska produkter. Extraktet av Codium tomentosum påstods vara en bra källa till glukuronsyra (38), och det används för distribution av vatten i huden samt för att skydda huden från de skadliga effekterna av en torr miljö [5]. Extrakt av grönalgen Chlamydocapsa sp., även känd som snöalg, används för topisk applicering för att förhindra fotoåldring i produkterna för hudvård och hårskydd. Dessutom kan det skydda mot förlusten av barriärfunktionen som induceras av miljöexponering, minska TEWL och undvika rynkor efter exponering för UV-strålning, kalla eller torra förhållanden [171].

3.2. Marina ryggradslösa föreningar härledda

3.2.1. Marin svamphärledda föreningar

När man har att göra med sekundära metaboliter som produceras av marina ryggradslösa djur, särskilt marina svampar, är det viktigt att överväga deras förhållande till de associerade mikroorganismerna och fytoplanktonet, eftersom vissa av deras isolerade bioaktiva sekundära metaboliter föreslås vara producerade av de funktionella grupperna av enzymer som härrör från de associerade mikroorganismerna [ 172]. Dessa mikroorganismer kan vara mycket viktiga för nya läkemedel,kosmetika, och nutraceuticals eftersom de är förnybara resurser av olika naturprodukter [173,174]. I själva verket anses marina svampar vara förvaringsplatser för marin mikrobiell mångfald, vilket kan ge en ny väg inom marin bioteknik [175]. Detta bevisas av det faktum att många svamphärledda metaboliter liknar naturliga produkter från bakterier och svampar eller tillhör den klass av föreningar som vanligtvis produceras av dessa mikroorganismer [176]. Vissa rapporter har bekräftat att vissa föreningar, ursprungligen isolerade från marina svampextrakt, i själva verket biosyntetiseras av svampassocierade mikroorganismer, eftersom svampens mesohyl vanligtvis är bebodd av mikrober och många naturliga produkter isolerade från marina svampar som antibiotika, svampdödande och antipredator eller antifouling föreningar verkar vara metaboliter som produceras av marina mikrober [176]. När det gäller bakterier förser de sina värdar med produkter av sin metabolism, vilket ger svamparna tillgång till bakteriespecifika egenskaper såsom autotrofi, kvävefixering och nitrifikation. Dessa bakterier kan också bearbeta metaboliska avfallsföreningar som stabiliserar svampens skelett och ger skydd mot UV-strålning [177–179]. I sin tur släpper marina svampar också enzymer för att tävla om marken, för att fördröja tillväxten av bakterier och svampar till att vara värd från oinbjudna gäster, och dessa enzymer kan användas som hudblekande medel i flera kosmetiska formuleringar [147]. Även om endast ett fåtal bioaktiva föreningar isolerade från marina svampar har undersökts av kosmetikaindustrin hittills, finns det ett ökande antal svampmetaboliter med kosmetisk potential. Till exempel halistanoltrisulfat (29) (Figur 6), ett C-29-steroidtvättmedel isolerat från Indo-Pacific-svampen Haliclona sp. visade sig hämma tematisering av tyrosinas till en form som är associerad med melaninsyntes i den pigmenterade humanmelanomcellinjen, MM418 [180]. Gagunin D (30) (Figur 6), en starkt syresatt diterpen av 10,13-bis-epi-homoverrucosane-ställningen, isolerad från den marina svampen Phorbas sp., visade sig uppvisa en timelanogen aktivitet genom att dämpa tyrosinasexpressionen och öka hastigheten för tyrosinasnedbrytning, förutom hämningen av tyrosinas enzymatiska aktivitet, i musmelan-a-celler och en rekonstruerad human hudmodell [18]. Dessutom undertryckte gagunin D (30) också uttrycket av proteiner associerade med melanosomöverföring. På grund av dess multifunktionella egenskaper kan gagunin D(30) och dess analoger betraktas som potentiella kandidater för hudblekningkosmetika[18]. Marinsvampar är också kända för att producera mer än 40 karotenoider [181], varav de flesta är arylkarotenoider som isorenieraten, renieraten och renierapurpurin. Eftersom svampar inte har några biosyntetiska maskiner för att syntetisera karotenoider, ackumuleras dessa pigment direkt av födointag eller genom metaboliska omvandlingar. Karotenoider spelar viktiga roller i marina svampar inklusive fotoskyddande och antioxidantfunktioner via ljusenergiavledning och avgiftning av fria radikaler på grund av exponering för överdriven solstrålning och skadlig UV-strålning [182]. Förutom arylkarotenoider isolerades även de röda färgpigmenten mytiloxantinderivat, 19-butanoyloximytiloxantin (31) och 19-hexanoyloximytiloxantin (32) (Figur 6) från den ljust orangefärgade svampen Phakellia stellidem [183]. Det är intressant att notera att mytiloxantin, en metabolit av fucoxanthin (19) (Figur 3), uppvisar nästan samma singletoxygen-dämpande och lipidperoxidationshämmande aktiviteter som astaxantin (33) (Figur 6), men med högre rensande aktivitet för hydroxylradikal [184]. Följaktligen skulle dessa föreningar kunna ha ett stort värde somkosmetikaför hudvårdsprodukter.

Marint svamphärlett kollagen har också utvärderats för dess biokompatibilitet och regenerativa potential [185–187]. En in vitro-toxicitet, antioxidantaktivitet, läkningsförmåga och fotoskydd av trypsin-smält kollagenextrakt, även kallade marina kollagenhydrolysat (MCH), från marinsvampen Chondrosia reniformis utvärderades [188], på grund av dess speciella fysikalisk-kemiska egenskaper och dynamiska plasticitet [189,190] . Denna studie baserades på det faktum att kollagenhydrolysat från olika källor visade god biokompatibilitet, penetrationskapacitet och skyddande egenskaper för huden i olika experimentella modeller. Det visade sig att de fyra MCH:erna inte bara uppvisade någon toxicitet och signifikant antioxidantaktivitet genom att främja elimineringen av ROS utan också sårläkningskapacitet genom att främja ett mer accelererat proliferativt stadium. Dessa data öppnar vägen för tillämpningen av dessa MCHs somkosmetikaför att reparera skadad eller fotoåldrad hud [188]. Ändå behövs ytterligare studier för att validera dessa lovande produkter innan de kan lanseras på marknaden.

Hexan-, metanol- och etanolextrakten från den marina svampen Acanthella cavernosa utvärderades för deras antibakteriella och antibiofilmaktiviteter mot P. acnes, såväl som deras antioxidantaktivitet; emellertid uppvisade endast etanolextraktet in vitro antibakteriella och antibiofilmaktiviteter mot denna bakterie. Därför har denna marina svamp potential att användas som ett naturligt marin-härlett kosmetika för att förebygga akne [191].

3.2.2. Korallhärledda föreningar

Korallpulvret används som ett hållbart material i många kosmetiska produkter på grund av dess fysiska, kemiska och texturella egenskaper samt dess mineralinnehåll [147]. Kemiskt sett består den huvudsakligen av kalciumkarbonat men kan innehålla cirka 74 andra mineraler, förutom tungmetaller. Korallpulvret används för en topisk applicering för att tillhandahålla mineraler till huden, för att skydda mot UV-strålning, och även som antioxidant, antiaging, antiakne, mjukgörande hud, samt för beredning av läppstift och deodoranter [147]. Även om endast ett fåtal koraller sekundära metaboliter har funnit sin användning somkosmetika, diterpenglykosiderna pseudopterosiner A–D (34–37) (Figur 6), isolerade från den karibiska gorgoniska korallen Pseudopterogorgia elisabethae, är de mest anmärkningsvärda marina naturliga produkterna inom kosmetisk industri [192]. Dessa föreningar har en mängd olika biologiska aktiviteter som sträcker sig från antiinflammatoriska och smärtstillande [193–195], antibakteriella [196], antiakne [197] till sårläkning [198,199]. Dessa föreningar är de första kommersiellt licensierade naturliga produkterna för användning som tillsats i Estée Lauders hudvård och kosmetiska produkter mot rynkor under varumärket Resilience® [200]. Den mest studerade medlemmen av denna klass av föreningar för deras antiinflammatoriska aktivitet var emellertid pseudopterosin A (34) (Figur 6), som hämmade fagosombildning och utlöste intracellulär kalciumfrisättning genom en mekanism som involverade dess bindning till den G-proteinkopplade receptorn [201 ]. Andra pseudopterosiner med exceptionell antiinflammatorisk aktivitet har också identifierats och föreslås hämma syntesen av leukotriener och degranulering av humana neutrofiler [122].

3.2.3. Havsgurka-härledda föreningar

Havsgurkor är också rika på bioaktiva föreningar som saponiner, kondroitinsulfat, kollagen, vitaminer, aminosyror, fenoler, triterpenglykosider, karotenoider, bioaktiva peptider, mineraler, fettsyror och gelatin. Bland hälsofördelarna med havet är gurkor sårläkande, neuroprotektiva, antitumöregenskaper, antikoagulerande, antimikrobiella och antioxidantegenskaper [202]. Havsgurkextrakt är rika på vitamin A, B1 (tiamin), B2 (riboflavin), B3 (niacin) och mineraler (kalcium, magnesium, järn, zink, selen, germanium, strontium, koppar, mangan) som kan användas somkosmetikaornutrikosmetika. Vitaminerna och mineralerna i sjögurkextrakten är lätta att absorberas och ger fukt samtidigt som de stimulerar renoveringen av skadade hudceller [6]. Undersökningen som utfördes på extraktet av Röda havets gurka (Stichopus japonicus) visade en anmärkningsvärd hämning av melanogenes inmelanom och hämmade uttrycket av tyrosinas och tyrosinasrelaterade proteiner (TYRP-1 och TYRP-2). Yoon et al. visade att etylacetatfraktionen av S. japonicus-extraktet hämmade melanogenes i murina melanomceller, vilket minskade proteinnivån i den melanocytspecifika isoformen av de tyrosinasrelaterade generna [203]. Utvärdering av de hudblekande effekterna av extrakten av Sanguisorba officinalis och Stichopus japonicus visade att extraktet av S. japonicus uppvisade 61,78 procent hämning av tyrosinasaktivitet, medan blandningen av båda extrakten visade 59,14 procent hämning. Intressant nog var blandningen av båda extrakten visade en anmärkningsvärd hämning av melanogenes i theclone M-3 cell melanocyt [204]. En glykoproteinfraktion av kokt S. japonicus har visats förstärka tyrosinashämmande aktivitet med 50 procent [205]. Tyrosinasinhiberingen som de bioaktiva extrakten av sjögurkarter uppvisar gör dem till lovande hudblekande kosmetika med många fördelar som låg cytotoxicitet, hög säkerhet och bred acceptans.

En annan viktig aspekt av sjögurkor är deras avsevärda mängd nya sulfaterade polysackarider, som har stor potential för utveckling av kosmetika och läkemedel. De sulfaterade polysackariderna isolerade från sjögurkors kroppsvägg, benämnda fukosylerade kondroitinsulfater (FuCS), är strukturellt skilda från sulfater. polysackarider isolerade från andra ryggradslösa djur, ryggradsdjur och alger [206]. Den höga mängden av dessa sulfaterade glykaner kan delas upp i tre fraktioner: den första fraktionen har en hög mängd fukos, den andra innehåller främst fucoidan (23) (Figur 4) och den tredje har en hög andel glukuronsyra (38) [206 ].FuCS isolerades från flera sjögurkaarter, inklusive Ludwigothurea grisea, Pearsonothuriagraeffei, Holothuria vagabunda, H. edulis, H. Nobilis, Stichopus tremulus, S. japonicus, Isosticopus badionotus, Thelenata acaudidium japonica, Aposthypopus, Chilenata, Aposthypodium, Amolensis . Strukturellt är FuCS sammansatta av repetitiva enheter av -d-glukuronsyra (38) och N-acetyl- -d-glukosamin (39) (Figur 7) [207,208]. Det har rapporterats att sjögurka fucoidan (Figur 4) uppvisar många biologiska aktiviteter [209,210]. Till exempel visade sig fucoidan (23) från Thelenota ananas ha en betydande superoxidradikal-fångande aktivitet, som förbättras med det ökande sulfatinnehållet. Dessutom ökar ytterligare 2-O-sulfatering i en specifik rest den radikalfångande effekten, vilket tyder på att antioxidantaktiviteten hos fucoidan (23) härrörande från T. ananas beror på sulfateringsmönstret och inte bara på sulfathalten [211 ]. Dessutom har sulfathalten och strukturella egenskaper hos fucoidan (23) (Figur 4) ett djupgående samband med dess biologiska egenskaper. Fucoidan (23) isolerad från S. japonicus, I. badionotus och L. grisea visade intressanta biologiska aktiviteter som kan utnyttjas somkosmetika[209]. Eftersom fucoidan (23) skulle kunna öka MMP1-aktiviteten i mänsklig hud, kan den användas som ett medel mot åldrande för att förhindra rynkor och hudfotoåldring för kosmetiska produkter [209,210].

Havsgurkor har rapporterats ha höga mängder kollagen och mukopolysackarider som är relativt säkra jämfört med djurkollagen [42,57]. Det totala proteinet i kroppsväggen av sjögurkor innehåller cirka 70 procent olösliga kollagenfibrer, som kan omvandlas till gelatin efter hydrolys. Kollagenfibrer är knappast lösliga på grund av de intermolekylära tvärbindningarna som bildas av icke-spiralformade telopeptider av intilliggande kollagenmolekyler, medan gelatin är ett lösligt protein som erhålls genom partiell hydrolys av kollagen [212,213]. Studier av havsgurkkollagen har huvudsakligen fokuserats på funktionerna hos dess hydrolytiska bioaktiva peptider, inklusive skadad vävnadsreparation, antitumör, antioxidant och angiotensinomvandlande enzymhämmande aktiviteter. På grund av deras antioxidantegenskaper har kollagenfibrer använts i hudvårdsprodukter [214]. En annan grupp av beståndsdelar i sjögurkor är saponiner [215]. Dessa föreningar spelar en viktig roll i kemiskt försvar och har ett brett spektrum av farmakologisk aktivitet. Majoriteten av sjögurksaponiner är vanligtvis triterpenglykosider av holostantyp [215]. Vissa saponiner kan minska mjäll och lindra psoriasis när de appliceras lokalt, förutom att minska hyperpigmentering, rosacea, stärka blodkärlen och förbättra vattenpenetrationen. Eftersom en majoritet av forskningsstudierna om farmakologisk aktivitet har utförts på växtsaponiner, är mer djupgående forskning på saponiner från sjögurkor nödvändig för att verifiera om de har samma gynnsamma effekter som deras växtmotsvarigheter.

Det ekologiska konceptet spelar också en grundläggande roll i sökandet efter bioaktiva föreningar användbara förkosmetikaoch nutrikosmetika. Ett exempel på detta är en observation att MAA har ett skyddsvärde i många marina organismer som holothuroiderna, speciellt svartahavsgurkan Holothuriaatra [216], där de förekommer övervägande i dess epidermala vävnader. Den epidermala vävnaden hos H. atra innehåller varierande mängder av flera MAA såsom mykosporin-glycin (40), asterina-330 (41), shinorine(42), Porphyra-334 (43), palytin (44) och palytinol (45) (Figur 7), medan de mogna äggstockarna och ruvade unga exemplaren av Cucumaria Ferrari innehåller måttliga mängder mykosporin-gly (40), shinorine (42), Porphyra-334 (43) och palytin ( 44) [217]. Solskyddsmedel som innehåller liposomer av Porphyra-334 (43), erhållna från sjögurkor, visade sig minska hudens lipidoxidation och parametrar för hudens åldrande som låg elasticitet, rynkdjup och grovhet. Vid bestrålning producerades inte reaktiva intermediärer av Porphyra-334 (43), vilket tyder på att denna förening omvandlade absorberade UV-strålning till ofarlig termisk energi [218]. Extrakt av vissa sjögurkarter, särskilt S. hermanni, H. fuscogilva, A. mauritiana, A. crassa, B. vitiensis, B. tenuissima, P. graeffei,B. cousteaui, H. atra, H. leucospilota och H. Nobilis uppvisade potent antibakteriell aktivitet [219 220]. Rapporten visade att -cryptoxanthin (46), xantofyll (47) (Figur 7) och -karoten (7) (Figur 2) ), isolerad från den egyptiska sjögurkan H. scabra, uppvisade stark antibakteriell aktivitet mot S. aureus (ATCC 6538) [219]. Detta fynd kan vara viktigt för användningen av karotenoidhaltiga sjögurkeextrakt för att förhindra mikrobiella kontaminering i kosmetika som kan orsaka försämring av produkterna och utgöra en allvarlig risk för konsumenterna [221].

Som nämnts tidigare kan vissa bioaktiva metaboliter av sjögurkor inducera vävnadsreparation och förbättra sårläkningsprocessen. Det har rapporterats att GAGs av integumentär vävnad av S. vastus och S. hermanni utövade sårläkande egenskaper hos råttor [123,222]. Masre et al. rapporterade att en del av tegumentet av havsgurka hade det högsta totala O-sulfaterade GAG-innehållet, följt av inre organ och coelomisk vätska [222].

3.3. Marina mikroorganismer-härledda förening

Marina mikroorganismer, inklusive svampar, svampliknande protister och bakterier har väckt stor uppmärksamhet som potentiella ledande föreningsproducenter [223,224]. Trots ett relativt litet antal arter av dessa organismer som studerats hittills har tusentals föreningar isolerats och identifierats, bland vilka endast en liten andel har undersökts för deras potentiella som kommersiellt användbara produkter [225]. Hur som helst, populariteten för marina ingredienser har skapat oro för att storskaliga inköp eller icke-hållbara produktionsmetoder skulle kunna störa marina ekosystem som redan är under påfrestning. Eftersom många marina mikroorganismer är odlingsbara och kan odlas i fermentorer, utgör de en stor fördel som hållbara resurser för att producera högt värderade föreningar [226].

3.3.1. Föreningar framställda av mikroalger

Mångfalden av mikroalger gör dem till en rik källa av bioaktiva föreningar med potentiella tillämpningar som näringsämnen ochkosmetika. Mikroalger utgör också viktiga livsmedelsprodukter, främst för djurfoder på grund av deras innehåll av fettsyror, tokoferoler, steroler, proteiner, kolhydrater, vitaminer, mineraler, antioxidanter och pigment (t.ex. klorofyll och karotenoider) [227]. Mikroalger, inklusive Chlorella, Spirulina, Dunaliella och Odontella-arter har också använts som ingredienser i kosmetika [33]. I form avkosmetika, mikroalger är av stort intresse eftersom vissa av dem syntetiserar ämnen som absorberar UV-strålning, vilket kan förhindra hudförsämring av ECM, rynkor, slapphet, grovhet och fläckig pigmentering av huden. Till exempel absorberar det cyanobakteriella solskyddspigmentet scytonemin (6) (Figur 2) UVA/UVB-strålning mer effektivt än en kommersiell formulering [228]. Scytonemin (6) produceras av flera cyanobakterier såsom Nostoc sp., Calothrix crustacean eller Chlorogloeopsis sp. [229]. Ett annat UV-skyddspigment är -karoten (7) (Figur 2), den huvudsakliga karotenoiden som produceras av den halotoleranta mikroalgen Dunaliella salina, som kan producera mer än 10 procent av -karoten (7) av sin torrvikt [230]. En annan välkänd karotenoid som produceras av mikroalger är astaxantin (33) (Figur 6). Denna förening har studerats omfattande för dess gynnsamma effekter på hudens hälsa samt för dess fotoskyddande effekter mot UV-strålning [231]. Eftersom astaxantin (33) kan förbättra hudens hälsa genom att påverka de olika stadierna av kaskaden med oxidativ skada, förutom att undertrycka olika inflammatoriska mediatorer [232], det ansågs därför vara en stark antioxidant och ett utmärkt antiinflammatoriskt medel. Dessutom uppvisar det också immunmodulerande och DNA-reparationsegenskaper, vilket ytterligare stöder dess användning för att upprätthålla hudens hälsa och för att förhindra hudskador [231]. Haematococcus Pluvialis ackumulerar stora mängder astaxantin(33), och det anses vara den huvudsakliga naturliga källan för mänsklig konsumtion. På grund av en enorm efterfrågan på astaxantin (33) som kosmetisk/nutrikosmetik, hållbar produktion av astaxantin (33) av H. Pluvialis har redan nått en industriell skala [233].

Andra karotenoider som lutein (48), kantaxantin (49), lykopen (50) och zeaxantin (51) (Figur 8) har också fått en viss betydelse inom hälso- och kosmetikasektorerna [38]. Lutein (48) har visat sig skydda de epidermala och dermala skikten av huden mot UV-inducerad oxidativ skada, särskilt i kombination med andra antioxidanter och immunskyddande ämnen [234]. Mikroalger har också en fuktgivande egenskap som kan förbättra och bibehålla barriärfunktionen hos hud, hår, etc., för att hålla dem i ett friskt utseende. Till exempel, vissa proteiner och deras hydrolysat från Spirulina sp. ger en fuktgivande egenskap i hårprodukter som håller kvar vatten, och de rekommenderas för atopisk dermatit eller andra torra hudtillstånd [144,235]. Oljor erhållna från det torkade materialet av intakta celler från vissa mikroalger, särskilt från släktet Chlorella har mjukgörande och utjämnande egenskaper för hud och hår [236,237]. En annan framväxande marin kosmetika för lokal applicering för hudvårdskosmetika är alguronsyra. Alguronsyra är inte en ren förening utan ett handelsnamn skapat för en obestämd blandning av polysackarider som produceras av mikroalger av "Solazyme" (för närvarande TerraVia Holdings, Inc.). År 2011 introducerades syra på marknaden som en aktiv ingrediens i en kommersiell produkt som heter Algenist anti-agingskincare formula [79].

Det rena extraktet av den marina mikroalgen Nannochloropsis oculata innehåller zeaxantin (51) (Figur 8) och PUFA-innehållande lipider som är rika på EPA (22) (Figur 4) [238,239]. Extraktet av denna mikroalg, som odlats i speciella fotobioreaktorer där de exponeras optimalt för ljus och CO2, licensierades för en naturlig hudvårdsingrediens PEPHA®-TIGHT [240] för anti-aging formulering som drar fördel av en kombination avanti-tyrosinasoch antioxidantegenskaper hos zeaxantin (51) och en fuktgivande effekt av EPA (22).

Extraktet av den marina kiselalgen Phaeodactylum tricornutum, rik på fucoxantin (19) (Figur 3) [241] och ω-3 PUFA som EPA (22) och DHA (21) (Figur 4) [242], var visat sig främja proteasomaktivitet i hudceller, särskilt keratinocyter, fibroblaster eller melanocyter. Detta extrakt kan skydda huden från de negativa effekterna av exponering för UV-strålning förutom att förbättra hudens elasticitet och fasthet. Det kan fördröja uppkomsten av rynkor och/eller minska deras djup [243]. Extraktet av P. tricornutum används som ingrediens i två antiåldrande och vitaliserande krämer för hudvård, dvs. Depollutine® och Megassane® [244].

Extrakt av kiselalger Thalassiosira sp. och Chaetoceros sp. och av mikroalger Chlorococcum sp. och Monodus sp., som innehåller fucoxanthin (19) och andra karotenoidpigment [245–247] och ω-3PUFA som DHA (21) och EPA (22) [248,249], föreslås för formuleringar för att förhindra håravfall, eftersom de kan modulera melanogenes i hår och hud, förbättra och stimulera keratinocytdifferentiering, melanocytproliferation och tillväxten av hår och hårsäckar [250].

3.3.2. Marina bakteriehärledda föreningar

Det finns gott om marina bakterier på havsytan, men antalet minskar med ökat djup och de flesta av dem är förknippade med organiska partiklar eller djurplankton som substrat. Marina bakterier är produktiva producenter av sekundära metaboliter för sitt eget försvar mot andra mikroorganismer eftersom de trivs i hårda havsklimat, och dessa sekundära metaboliter kan fungera som en bra källa till bioaktiva föreningar [223]. Ett stort antal bakteriella bioaktiva sekundära metaboliter har högt kommersiellt värde och har funnit sin plats i läkemedels- och kosmetikindustrin [5]. Faktum är att många föreningar som härrör från marina bakterier såsom alkaloider, peptider, proteiner, lipider, mykosporiner och MAA, glykosider och isoprenoider uppvisar fotoskyddande, antiåldrande, antimikrobiella, antioxidant- och fuktgivande aktiviteter [251].

Bland de bioaktiva föreningarna med antiåldrande aktivitet av det marina ursprunget är polysackarider (PS) en av de mest utnyttjade kosmetiska produkterna [252], och bakterier är de mest gynnsamma organismerna för produktion av högre PS [253]. Deepsane, en exopolysackarid som härrör från den marina bakterien Alteromonas macleodii, är kommersiellt tillgänglig under namnet Abyssine® [1] för att lugna och minska irritationen av känslig hud mot kemisk, mekanisk och UV-aggression [254,255]. En blandning av PS från Pseudoalteromonas sp., isolerad från antarktiska vatten, inkorporeras i formuleringen av produkter mot åldrande. Denna blandning, erhållen genom jäsning, kan förbättra syntesen av kollagen I, vilket bidrar till att förbättra hudens strukturella egenskaper [254]. En djuphavsbakterie med hydrotermisk ventilationsöppning, Vibrio diabolicus, producerar anexopolysackarid HE 800 (52) (Figur 9) som är strukturellt analog med hyaluronsyra (53) (Figur 9), med unika funktioner som stimulerar kollagenstrukturering [256].

Två sällsynta karotenoider med relevant antioxidantaktivitet, saproxantin (54) och myxol (55) (Figur 9) isolerades från nya stammar av marina bakterier som tillhör familjen Flavobacteriaceae. Tillsatsen av saproxantin (54) eller myxol (55) till kosmetika kan hjälpa till att förstärka biologiska membran, minska permeabiliteten för syre och förbättra skyddet mot oxidation. Intressant nog är antioxidantaktiviteten för saproxantin (54) och myxol (55) till och med större än den för zeaxantin (51) (Figur 8) och -karoten (7) (Figur 2) [257]. Astaxantin (33) (Figur 6) produceras också av vissa marinhärledda bakterier såsom Paracoccus sp. [258] och Agrobacterium sp. [259].

Metylenklorid, producerad av nya arter av marina bakterier (Pseudomonas sp.), kan minska pigmenteringen av mänskliga melanocyter och odlade hudceller genom att hämma uttrycket av tyrosinas [260]. N-acyldehydrotyrosinanalogerna, talassotalinsyrorna A (56), B (57) och C (58) (Figur 9), isolerade från den marina bakterien Thalassotalea sp., som erhölls från en tvåskalig skaldjur, uppvisadeanti-tyrosinasaktivitet. Intressant noganti-tyrosinasaktiviteten hos talassotalinsyra A (52) är jämförbar med den för den kommersiellt använda kontrollföreningen, arbutin (1) (Figur 1). Författarna föreslog att närvaron av en karboxylsyra och en linjär alifatisk kedja bidrar till en ökning av den enzymatiska hämningen inom denna strukturella klass av föreningar [261]. En annan bakteriehärledd förening är ektoin eller 1,4,5,6-tetrahydro-2-metyl-4-pyrimidinkarboxylsyra (59) (Figur 9), som är ett osmoskyddande medel som produceras av flera bakterier arter som svar på osmotisk stress [262]. Ektoin (59) isolerades först från Ectothiorhodospira halochloris men har också isolerats från andra halofila bakterier såsom - och -proteobakterier och vissa Actinobacteridae under höga saltkoncentrationer [263]. Denna förening förbättrar hydratiseringen av cellytan genom att öka intermolekylärt avstånd och förstärker rörligheten av lipidhuvudgrupperna i cellmembranet [262], och det tolereras väl av människor [264-266]. Således är ektoin (59) en effektiv långvarig fuktighetskräm som förhindrar uttorkning av epidermis [262,267]. Det minskar också hudinflammation och undersöks för närvarande för behandling av måttlig atopisk dermatit [264].

Fettsyraestrar är vanliga ingredienser i kosmetiska formuleringar som naturliga mjukgörare och emulgeringsmedel [79]. Även om många fettsyraestrar som för närvarande används i kosmetika erhålls från högre växter, kan vissa bakterier också producera unika fettsyraestrar. Således erhölls etyloleat (60) (Figur 9), som används allmänt i många kosmetiska produkter som mjukgörande och parfymerande, också från actinomycetes Nocardiopsis dassonvillei, som är en symbiont av den marina svampen Dendrilla nigra. Denna förening uppvisade också antiinflammatorisk effekt. aktivitet [268]. Därför kan etyloleat (60) vara ett potentiellt multifunktionellt kosmetiskt medel för hudvårdsprodukter som kan produceras på ett hållbart sätt. Många marina svamphärledda Actinomycetes sp. och Streptomyces sp. har också undersökts som förnybara källor till karotenoider för biotekniska produkter såsom naturliga pigment av livsmedels- och kosmetikakvalitet [269,270].

3.3.3. Marina svampar härledda föreningar

Flera marinhärledda svampar producerar sekundära metaboliter med kosmetisk potential. Till exempel är Phaeotheca triangular, Trimmatostroma salinum, Hortaea werneckii, Aureobasidium pullulans och Cryptococcus liquefaciens kända för att producera MAA [271]. Bensodiazepinalkaloiderna, circumdatinsI (61), C (62) och G (63) (Figur 10) isolerades från kulturen av den marina svampassocierade svampen Exophiala sp. (Familj: Herpotrichiellaceae) uppvisade mer potent UVA-skyddande aktivitet än den positiva kontrollen oxybenzon (64) (Figur 10), som för närvarande används i solskyddsmedelsformuleringar [272]. Myrothenon A (65) och 6-n-pentyl{{ 13}}pyron (66) (Figur 10), isolerad från kulturen av algikolsvampen Myrothecium sp. som erhölls från den marina grönalgen Enteromorpha compressa, uppvisade starkareanti-tyrosinasaktivitet (IC{{0}}.6 respektive 0.8 µM) än kojinsyra (3, IC50=7.7µM) [273]. Kulturen av svampen Botrytis sp., isolerad från ytan på den röda tången Hyalosiphonia caespitosa, möblerad 6-[(E)-hept-1-enyl]- -pyron (67) (Figur 10), som också uppvisade mer potentanti-tyrosinasaktivitet än kojinsyra (3) [274]. Odling av det marina sediment-härledda Trichoderma viridae H1-7producerade homohallin II (68) (Figur 10), som är en kompetitiv hämmare av svamptyrosinas. Dessa föreningar verkade hämma enzymet genom att binda till ett kopparaktivt ställe av enzymet [275]. Även om endast ett fåtal marina svampmetaboliter har hittat sin väg till kosmetikavärlden, är ett patent på askin-whitening agent, chrysophanol (69) (Figur 10), extraherad från den algiska svampen Microsporum sp.(MFS) -YL), inlämnades i USA (US-patent 20140056834A1) [10]. Genom att lägga till den abiotiska stressfaktorn, CuCl2, till kulturen av den marinhärledda svampen Pestalotiopsis sp. Z233, isolerad från den marina algen Sargassumhorneri, två tidigare orapporterade seskviterpener, 1 , 5 , 6 , 14-tetraacetoxi-9 -bensoyloxi- 7 H-eudesman-2 , {{25} }diol (70) och 4, 5 -diacetoxi-9 -bensoyloxi-7 H-eudesman-1, 2, 11, 14-tetraol(71) erhölls ( Figur 10). Föreningarna 70 och 71 uppvisade hämmande aktivitet mot svamptyrosinas med IC50-värden på 14,8 µM och 22,3 µM, vilka är jämförbara med kojinsyra (3,IC50=21.2 µM) [276]. En odlingsbuljong av den marina svampen Alternaria sp., isolerad från ytan av den amarina grönalgen Ulva pertusa, producerade två kojinsyraderivat, dvs kojinsyradimetyleter (72) och kojinsyramonometyleter (73), tillsammans med fomaligol A (74) (Figur 10); dock visas endast kojicacidanti-tyrosinasaktivitet [277].

Skvalen (75) (Figur 10), som ursprungligen erhölls från hajleverolja, kan också erhållas från mikroorganismer såsom Protista Thraustochytriales. Som en vanlig lipid som produceras av talgkörtlar, spelar squalen (75) en viktig roll i lokal hudsmörjning och cellulär struktur och skydd. Således används squalen (75) i kosmetika för att hålla huden återfuktad. Fuktgivande krämer som innehåller squalen (75) är giftfria, icke-irriterande och icke-sensibiliserande samtidigt som de ger antistatiska och mjukgörande egenskaper [278]. Å andra sidan är fettsyror kända inte bara för sin användning som kosttillskott utan också för sitt breda spektrumkosmetikapå grund av deras roll i mjukvävnadsreparation och hudnäring genom stimulering av kollagenproduktion samt antiinflammatoriska och sårläkande egenskaper [279]. Thraustochytrider, eller svampliknande protister, har utforskats för industriell produktion av PUFA som DHA (21), EPA (22) (Figur 4) och docosapentaenoic (DPA) (76) (Figur 10) på grund av deras höga produktion per enhet biomassa [280 281]. Speciellt arterna som tillhör Schizochytrium, Aurantiochytrium och Ulkenia, från Thraustochytriacea-familjen, är de främsta producenterna av DHA (21) [282]. DHA-rika oljor från Thraustochytrids finns för närvarande på marknaden som nutraceuticals; men de har också stor potential som kosmetiska och nutrikosmetiska [283]. Thraustochytrider såsom Thraustochytriidae sp. ONC-T18, CHN-1, Ulkenia sp.AS4-A1 och Aurantiochytrium sp. KH105) producerar också karotenoider, inklusive -karoten (7) (Figur 2), astaxantin (33) (Figur 6), kantaxantin (49) och zeaxantin (51) (Figur 8), fenikoxantin (77) och echinenon (78) ) (Figur 10), som kan användas som fotoskyddande och antioxidantingredienser likgiltiga kosmetiska formuleringar [283].

En starkt N-metylerad linjär oktapeptid RHM1 (79) (Figur 10), isolerad från kulturen av en marinhärledd Acremonium sp., som erhölls från en oidentifierad marin svamp från Papua Nya Guinea uppvisade antibakteriell aktivitet mot S. epidermidis, som är en orsakande medel för akne [105]. En annan klass av svampmetaboliter med en myriad av biologiska aktiviteter är meroterpenoider. Nyligen har Zhang et al. [284], i sitt sökande efter bioaktiva sekundära metaboliter från kulturen av en marin svampassocierad svamp Penicillium brasilianum WZXY-m122-9, har isolerat en serie meroterpenoider, som de har kallat brasilianoider A–F (80–85) (Figur 10). Intressant nog visade endast 80 signifikant stimulering av uttrycket av filaggrin, som är en väsentlig naturlig fuktgivande faktor som upprätthåller förmågan att reglera hudens fuktbarriär [285], och av kaspas-14, som är ansvarig för att kontrollera TEWL och för känslighet för UVB-skada [286]. Således är denna förening det första exemplet på en naturlig produkt som kan användas för att främja skyddet av UVB-inducerad cellskada, vilket tyder på att den kan ha stor potential som kosmetika för hudvård och för behandling av dermatologiska sjukdomar [284].

3.3.4. Jästhärledd förening

Flera släkten av jästsvampar, nämligen Rhodotorula, Phaffia och Xanthophyllomyces är kända för att producera astaxantin (33) (Figur 6) [11]. Även om jästsvampar producerar lägre mängder astaxantin (33) jämfört med andra organismer såsom alger, har de flera fördelar jämfört med andra organismer, eftersom de har högre tillväxthastigheter, lättare odlingsförhållanden och kan modifieras genetiskt eller genom att genmål avslöjas för att öka karotenoidproduktionen priser [287–289].

4. Framtidsperspektiv och slutsatser

När babyboomergenerationen går in i sin höga ålder har viljan att se yngre och friskare ut blivit den globala prioriteringen. Sociala mediers inflytande för att informera befolkningen och effektiv spridning av vetenskaplig forskning har ökat medvetenheten om risken med att använda många kemikalier i läkemedel och kosmetika samt hälsofördelarna med föreningar som erhålls från naturresurser. Detta årtusende präglas således av miljövänliga processer och användning av naturliga ämnen. För ett alternativ till den "gröna tekniken" vinner marin eller "blå bioteknik" sitt slag genom att tillhandahålla en myriad av naturliga produkter som inte kan hittas i terrestra miljöer och med oöverträffade biologiska och farmakologiska egenskaper. Även om läkemedelssektorn har varit en pionjär när det gäller att utnyttja skatterna från haven, har den kosmetiska och nutraceutiska sektorn nu ägnat mer uppmärksamhet åt marina miljöer.

Trots att vissa produkter av marint ursprung redan har dykt upp på marknaden, är antalet av dessa produkter fortfarande mycket blygsamt jämfört med havets vidsträckta storlek och de framtida upptäckter som ligger framför oss. Till 2012 utnyttjades till exempel endast tre typer av föreningar från marina alger kommersiellt, dvs. alginater, agar och karragenan. Detta visar att det fortfarande finns många marina föreningar, särskilt små molekyler, som kan utnyttjas somkosmetikaoch nutrikosmetika. Fler ansträngningar för isolering och karakterisering av produkterna för att upptäcka farmakoforerna, molekylära modifieringar, utvärdering av deras farmakologiska egenskaper och säkerhetsaspekter, förbättring av produkternas kvalitet och framför allt mer investeringar i FoU är dock mycket nödvändiga. Det är också intressant att nämna att dessa marina resurser fortfarande är dåligt utnyttjade på grund av vissa inneboende begränsningar. Först och främst är mängden av föreningarna isolerade från biologiska material, som normalt samlas in från de marina miljöerna, mycket liten och gör det därför svårt för vidare bioanalyser och utveckling. För det andra påverkas variationerna av deras produkter av miljöförändringar som marina organismer utsätts för. Så det finns ett behov av att hitta ett hållbart sätt som odling av marina organismer med optimala förhållanden för att skörda bioaktiva metaboliter som ska användas som aktiva ingredienser, hjälpämnen och tillsatser. I detta avseende kan mikrobiell bioteknik betraktas som en lovande väg för att erhålla en god mängd högvärdiga föreningar somkosmetikaoch nutrikosmetika.

cistanche har hudblekningsfunktion