Propionsyre produsert av Cutibacterium Acnes Fermentering forbedrer melaninsyntesen

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

Hsin‑Jou Kao1, Yan‑HanWang2, Sunita Keshari3, John JacksonYang3, Shinta Simbolon1, Chun‑Chuan Chen1 & Chun-Ming Huang1*

Ultrafiolett bestråling induserer melaninakkumulering, som kan reduseres ved bruk av kjemiske blekeprodukter. Imidlertid har de tilknyttede sikkerhetshensynene til slike produkter ført til søket etter naturlige og ufarlige alternativer. Denne studien hadde som mål å identifisere en naturlig sur formulering for å redusere hudpigmentering. Metabolitten propionsyre (CH3CH2COOH, PA) var den mest tallrike fettsyren i filtratet fra Pluronic F68 (PF68)-fermentering av Cutibacterium acnes (C. acnes) og reduserte de DOPA-positive melanocyttene ved signifikant å hemme cellulær tyrosinaseaktivitet via binding til fri fettsyrereseptor 2 (FFAR2). Dessuten endret ikke 4 mM PA-behandling melanocyttproliferasjon, noe som indikerer at det er en effektiv løsning for hyperpigmentering, og forårsaker ingen cellulær skade. De reduserte DOPA-positive melanocyttene og tyrosinaseaktiviteten ble også observert i ørehudvev hos mus injisert med en blanding av C. acnes og PF68, noe som støtter at hemmingen av melanogenese sannsynligvis vil bli mediert gjennom fermenteringsmetabolitter fra C. acnesfermentering ved bruk av PF68 som en karbonkilde. I tillegg påvirket ikke PA veksten av moderbakterien C. acnes, og er derfor en potent fermenteringsmetabolitt som ikke forstyrrer balansen i hudmikrobiomet.

Huden fungerer som et grensesnitt mellom menneskekroppen og det ytre miljøet og gir forsvar mot patogener, fysisk og ultrafiolett skade1. Hvis menneskelig hud er overeksponert for ultrafiolett stråling (UVR) som påvirker funksjonen og overlevelsen til mange celletyper, induserer hudbetennelse, som kan føre til kreft2,3. UV-indusert DNA-skade aktiverer cellulære reparasjonssignaler for å produsere melanin i melanocytter, noe som resulterer i hudpigmentering4,5. Den sunne menneskelige hudoverflaten er kolonisert av et mangfoldig miljø av mikroorganismer, hvorav mange er ufarlige som kommensaler eller opportunistiske patogener6,7. Probiotika er vanlige eksempler på bakterioterapi med potensial for fotobeskyttelse ved å bremse tegn på aldrende hud og dempe effekten av UV-indusert hudbetennelse3,8,9. For eksempel forhindrer probiotiske melkesyrebakterier spesielt UV-induserte inflammatoriske, allergiske reaksjoner og immunsuppresjon i huden10. Dessuten, evnen til Cutibacterium acnes (C. acnes), en dominerende bakterie i hudmikrobiomet, til å produsere porfyrin som respons på UVR gjør det til en viktig biomarkør på grunn av sin rolle i å beskytte og forhindre ubalanse2,11,12, derfor er det en viktig biomarkør. av praktisk interesse13. Studier avslørte at fermentfiltrat (GFF) reduserte melanin i humane melanomceller, og derved redusere hudpigmentering14. Frie fettsyrer (FFA) har bemerkelsesverdige regulatoriske effekter på melanogenese og undertrykt tyrosinaseaktivitet i dyrkede B16F10 murine melanomceller15. De fleste behandlingsalternativer for hyperpigmentering blokkerer omdannelsen av tyrosin til melanin, og fungerer som en tyrosinasehemmer, et sentralt regulatorisk enzym som kreves for melaninbiosyntese16. Nylig har den omfattende bruken av hudblekemidler, som fenol- og kvikksølvforbindelser, i kosmetiske formuleringer skapt alvorlige sikkerhetsproblemer17. Dessuten er FFAR2 (også kjent som GPR43) tilstede i en rekke vev som benmarg, milt og normal hud18 og er et lovende medikamentmål for fedme, kolitt og noen inflammatoriske responser19. FFAR2 er en reseptor for kortkjedede fettsyrer (SCFA) med kjedelengder mindre enn seks karbonatomer som acetat, butyrat og propionat, den mest potente agonisten for FFAR220,21. Tidligere demonstrerte vi at in vivo knockdown av FFAR2 i musehud blokkerte smørsyremediering av UV-irritasjon3.

C. acnes is abundant on the human skin surface accounting for>60 prosent av bakteriene2. Dessuten fungerer propionsyre (PA), en fermenteringsmetabolitt fra C. acnes, og dens forestrede derivater som et potensielt antimikrobielt middel mot Staphylococcus aureu11,22 og poly(etylenoksid)-belegg en lovende metode for å unngå infeksjoner23. Hudkommensale probiotiske bakterier kan hemme veksten av USA300 gjennom fermentering av poly(etylenglykol) dime-metakrylat som en selektiv fermenteringsinitiator24. PF68, en PEG-basert polymer er en stabil gelbærer for antimikrobielle midler, som øker overflateløseligheten til stoffet, og brukes vanligvis til behandling av infiserte sår uten noen merkbare bivirkninger25. I denne studien fastslo vi at PF68 som en polymer-avledet forbindelse er et potensielt trygt og effektivt middel, og påføring av metabolitter fra fermentering av PF68 av hudens kommensal C. acnes kan hemme UV-indusert hyperpigmentering eller melanogenese av huden.

cistanche tubolosa fordeler: hemmer melanogenese av huden.

Metoder

Etikkerklæring.

Denne studien ble utført i henhold til en godkjent Institutional Animal Care and Use Committee (IACUC)-protokoll ved National Central University (NCU), Taiwan (NCU-106-016) og i samsvar med Arrive-retningslinjene (https://arriveguidelines) .org/). Institute Cancer Research (ICR) mus (8–9 uker gamle hunner; National Laboratory Animal Center, Taipei, Taiwan) ble ofret ved bruk av CO2 i en lukket boks. Alle metoder ble utført i henhold til relevante retningslinjer og forskrifter

Bakteriekultur.

C. acnes (ATCC 6919) ble dyrket på Reinforced Clostridium Medium (RCM, Oxford, Hampshire, England) under anaerobe forhold ved bruk av en Gas-Pak (BD, Sparks, MD, USA). Bakterier ble dyrket ved 37 grader inntil den logaritmiske vekstfasen. Bakterielle pellets ble høstet ved sentrifugering ved 5,000×g i 10 minutter, vasket i fosfatbufret saltvann (PBS), og deretter suspendert i PBS eller RCM for ytterligere eksperimenter.

Gjæring av bakterier.

C. acnes (105 kolonidannende enhet (CFU)/ml) ble inkubert i 10 ml TSB i nærvær eller fravær av 2 prosent PF68 (BASF, NY, USA) under anaerobe forhold ved bruk av Gas-Pak ved 37 grader. PF68 alene i TSB ble inkludert som kontroll. Te 0,002 prosent (w/v) fenolrød (Sigma) i TSB fungerte som en gjæringsindikator. En fargeendring fra rød-oransje til gul indikerte forekomsten av bakteriell fermentering, som ble oppdaget ved optisk tetthet ved 560 nm (OD560).

Gasskromatografi-massespektrometri (GC–MS) analyse.

C. acnes (105 CFU/ml) ble inkubert i TSB (10 ml) i nærvær av 2 prosent PF68. Etter 1-dag ble fermentert media sentrifugert ved 5000 g i 10 minutter, og supernatanten ble brukt for påvisning av SCFA ved bruk av tidligere publisert protokoll26. Nivåene av eddiksyre (AA), PA, smørsyre (BA) og iso-smørsyre (I-BA) i fermenteringsmediet ble kvantifisert ved en kalibreringskurve laget av seks nivåer som ikke er null ved å bruke FFA Test Standard ( Restek Corporation, Bellefonte, PA, USA) som er fortynnet til 500-, 1,000-, 2,000-, 5,000- og 10,000- brette.

B16F10 melanom cellekultur.

B16F10 melanomcellelinje ble levert av Dr. Richard Gallo, University of California San Diego, USA, og Dr. Cheng Ching-Yi, Chang Gung University of Science and Technology, Taiwan. Cellene ble dyrket i Dulbecco's Modified Eagle's Medium (DMEM, Life Technologies, Carlsbad, CA, USA) supplert med 10 prosent føtalt bovint serum (FBS, Life Technologies) og 1 prosent Penicillin-streptomycin (Life Technologies) ved 37 grader og 5 prosent CO2. Cellene ble dyrket til 70–80 prosent sammenløp og deretter subkulturert med trypsin-etylendiamintetraeddiksyre (EDTA, Life Technologies).

Revers transkripsjonskvantitativ polymerasekjedereaksjon (RT-qPCR).

RT-qPCR ble brukt for å studere tyrosinase-genuttrykket i B16F10 melanomceller behandlet med 4 mM PA i 48 timer. Totalt cellulært RNA ble ekstrahert ved bruk av et Quick-RNA MiniPrep-sett (Zymo Research, CA, USA), etterfulgt av revers transkripsjon til cDNA ved bruk av iScript cDNA-syntesesett (Bio-Rad, Hercules, CA, USA) og amplifisert med RT-qPCR i et ABI 7300-system (Applied Biosystems, Waltham, MA, USA). Den sammenlignende syklusterskelen (ΔΔCT) ble brukt for å bestemme kvantifiseringen av genuttrykk. Gennivået til glyceraldehyd 3-fosfatdehydrogenase (GAPDH) ble brukt for normalisering av tyrosinkinasegenet. Primer for tyrosinase og GAPDH er 5′-TGACAAAGCCAAAACCCCCA-3′ (fremover); 5′-TTGTTCAAAAATACTTCCAGTGTGT-3′ (revers) og 5′-TGTGTCCGTCGRGGATCTGA-3' (fremover); 5′-GATGCCTGCTTCACCACCTT3′(revers).

Cellulær tyrosinaseaktivitet etter knockdown av FFAR2-genet.

B16F10 melanomceller ble sådd med en tetthet på 5×104 celler/brønn i 24-brønnplater. Videre ble cellene behandlet med FFAR2 selektiv antagonist GLPG0974 (0,1 µM, GLPG) og PA (4 mM) og inkubert ved 37 grader i 5 prosent CO2 i 24 timer. Celler ble trypsinisert og lysert med RIPA-buffer (Thermo Fisher Scientific, NJ, USA). De lyserte celler ble frosset ved -80 grad og tint to ganger etterfulgt av sentrifugering ved 12,000 rpm i 10 minutter. Supernatanten ble blandet med 1 ug/mL Levodopa (L-DOPA, Sigma) i et 2:1-forhold i en 96-brønnplate, inkubert ved romtemperatur (RT) i 1 time og OD ved 475 nm var oppdaget 27.

hva brukes cistanche til: reduserer tyrosinases aktivitet

BrdU-merking.

B16F10 melanomceller ble dyrket på 8-brønnkammerglass (Thermo Fisher Scientific) i DMEM med 10 prosent FBS, penicillin og streptomycin til 70 prosent konfluens ble oppnådd. Bromodeoksyuridin (10 μM, BrdU, ACROS, New Jersey, USA) ble tilsatt til kulturmediet sammen med 4 mM PA. BrdU tilsatt PBS i kulturmedier ble inkludert som en kontroll. Etter 24 timer ble cellene fiksert med 4 prosent perfluoro Roxy (PFA, Sigma) og deretter permeabilisert med 0,2 prosent Triton X-100 (Sigma) i 10 minutter. Deretter ble cellene behandlet med 2 N HCl ved 37 grader i 25 minutter, nøytralisert med HCl med 0,1 M Boratbuffer (pH 8,5) i 10 minutter, og blokkert med blokkeringsbuffer før inkubering av anti-BrdU-antistoff (Abcam, MA, USA) over natten og esel-anti-geit Alexa Fluor 568 IgG (H pluss L) (Life-teknologier) som andre antistoffer i 1 time ved 4 grader. Kjerner ble motfarget med 4,6-diamidino2-fenylindol (DAPI, Sigma). Bilder ble tatt med cellSens-programvare koblet til et Olympus BX63-mikroskop.

Musemodellene ble skapt ved eksponering for UV-lys.

Musemodeller har vært medvirkende til å fremme forståelsen av de mange rollene til UVR28. UVR øker DOPA-positive melanocytter i huden, spesielt på eksponeringsstedet29. Protokollen for behandling av C. acnes-injeksjon til museørene er beskrevet i vår tidligere studie3 (Denne referansen snakker ikke om C. acnes-injeksjon). Ørene til ICR-mus ble injisert intradermalt med C. acnes (107 CFU) med og uten 2 prosent PF68 etterfulgt av ultrafiolett B (UVB) eksponering på 312 nm bølgelengde ved en dose på 200 mg/cm2 ved bruk av en UV-lampe (Model EB{ {10}}C, Spectronics Corp., Westbury, NY, USA) i 2 minutter hver dag i 3 dager. Museører injisert med PBS eller PF68 etterfulgt av UVB-eksponering ble inkludert som en kontroll. I en annen gruppe eksperimentmus ble ørene påført 4 mM PA etterfulgt av UV-eksponering, med PBS som kontroll.

siRNA-mediert gendemping av FFAR2.

For å dempe FFAR2-genet brukte vi det kjemisk modifiserte siRNA som retter seg mot FFAR2-reseptoren (FFAR2 siRNA), den negative siRNA-kontrollen (NC siRNA) og kontrollen uten injeksjon (C), som ble hentet fra GenePharma Co. (Shanghai, Kina). Deres oligonukleotidsekvenser er siFFAR2: sense-streng, 5'-CCGGUGCAGUACAAGUUAUTT-3′; anti-sense streng, 5'-AUAACUUGUACUGCACCGGTT-3'. kontroll: sansestreng, 5′-UUCUCCGAACGUGUCACGUTT-3′; anti-sense tråd, 5'-ACGUGACACGUUCGGAGAATT-3'. Disse kjemisk modifiserte siRNA-ene ble levert hver dag i 3 dager ved intradermal injeksjon i ørene til mus ved bruk av en mikronål (2 mg/kg musvekt). Fra dag to, påfør med 2 prosent PA og UV-eksponering i 3 dager. Forbehandlingen for å injisere siRNA til musen som beskrevet i referanse30. Ti, musens ører ble skåret ut og farget på den fjerde dagen.

Western blotting.

Museører ble injisert med kjemisk modifisert FFAR2 og kontroll siRNA etterfulgt av påføring med 2 prosent PA og UVB eksponering i 3 dager. På den tredje dagen ble musenes ører kuttet, homogenisert og deretter lysert med RIPA-buffer (Thermo Fisher Scientific). Cellelysater (30 µg) ble utsatt for 10 prosent SDS-PAGE gel, som deretter ble overført til en poly(vinylidenfluorid) (PVDF) membran (Sigma) og blokkert med 5 prosent (w/v) fettfri melk før inkubering over natten med primære antistoffer mot FFAR2 Rabbit PolyAb (Proteintech, Rosemont, IL, USA) ved 4 grader eller -aktin (1:1,000; Cusabio Technology, Houston, TX, USA). Dette ble fulgt av behandling med pepperrotperoksidase-konjugert geit-anti-kanin sekundært antistoff (1:5000) (Thermo Fisher Scientific) i 1 time. Proteinbånd ble påvist med et kjemiluminescerende deteksjonsreagens (Thermo Fisher Scientific) og Omega Lum C Imaging System (Gel Co., San Francisco, CA, USA). Proteinbånd ble utført ved bruk av ImageJ-programvare.

Melanocytttelling.

Bruskene fra musen ble fjernet manuelt og hudvevet ble bløtlagt i ammoniumtiocyanat (Sigma)-løsning ved 37 grader i 20 min. De epidermale og basale lagene ble eksfoliert fra resten av hudvevet, og melanocytter ble farget ved å dyppe ned i 0.1 M PBS (pH 7,2) inneholdende 0,14 prosent L-DOPA ved RT i 3 timer og melanocytttallet i hudvev ble bestemt mikroskopisk i henhold til en tidligere publisert protokoll29.

Statistiske analyser.

Dataanalyse ble utført ved uparet t-test ved bruk av Prism-programvare. Nivåene av statistisk signifikans ble angitt som følgende: *P<0.05,><0.01,><0.001, and="" ns="non-significant." the="" mean±standard="" deviation="" (sd)="" for="" at="" least="" three="" independent="" experiments="" except="" for="" two="" independent="" western="" blotting="" analyses="" for="" fig.="" 4c="" was="" displayed.="" animal="" experiments="" were="" performed="" with="" at="" least="" three="" animals="" per="" treatment="">

cistanche tubolosa

Resultater

C. acnes induserer gjæring av PF68.

Tidligere studier har vist fermentering av hudprobiotika for induksjon av SCFA-produksjon i nærvær av forbindelser som en karbonkilde26. For å undersøke om C. acnes kunne fermentere PF68, ble C. acnes inkubert med PF68 i TSB-medier i 1 dag med fenolrødt som en indikator for å overvåke bakteriegjæringen. I TSB-medier inkubert med bakterier alene, endret fenolrødt seg fra rødt til oransje på grunn av bakteriell replikasjon, mens i TSB-mediet som inneholder bakterier og PF68, endret den fenolrøde fargen seg til blekgul med en reduksjon i pH som indikerer bruk av PF68 som en karbonkilde for fermentering (fig. 1A). Videre viste OD560 av fenolrødt en signifikant reduksjon i pH-verdi i TSB-mediet som inneholder bakterier og PF68 (fig. 1B) sammenlignet med bakterier eller PF68 alene. Te SCFA-er inneholdt i C. acnes-fermentet dyrket med PF68 ble identifisert ved GC–MS-analyse (fig. 1C) og funnet å være AA-, PA-, BA- og I-BA-syre, med PA11 som hadde den høyeste konsentrasjonen (fig. 1D) ).

Figur 1. Den bakterielle fermenteringen med polymer ble ledsaget av en reduksjon i intracellulær pH.

In vitro-effekt av PA på melaninproduksjon via PA-FFAR2.

Fatty acids modulate the degradation of tyrosinase, a crucial enzyme involved in melanin biosynthesis in melanocytes and melanoma cells31. Therefore, to detect the in vitro effect of PA on melanin synthesis, B16F10 melanoma cells were treated with 4 mM PA for 48 h, with the decreased expression of the tyrosinase in PA treated melanoma cells compared to the control (Fig. 2A). The immunostaining of PA-treated melanoma cells after BrdU labeling showed that PA did not alter the proliferation of melanoma cells (Fig. 2B). Furthermore, the effect of PA and AA, two highly expressed SCFAs in the fermentation filtrate (Fig. 1D)32, on melanin production was assessed in melanoma cells, with PA causing a>dobbelt reduksjon i melaninproduksjon sammenlignet med AA (fig. 2C). SCFA-er, som PA og AA, regulerer funksjonene deres via interaksjon med FFAR2 og FFAR3, hvor PA er blant de mest potente SCFAene for begge disse reseptorene33. Tatt i betraktning PA-regulering via dens interaksjon med FFAR2, kan blokkering av signaleringen av denne reseptoren ved bruk av en selektiv hemmer være en nyttig tilnærming til å evaluere rollen til PA i reguleringen av melanogenese. Den cellulære tyrosinaseaktiviteten var uendret ved å blokkere FFAR2 ved å bruke den selektive FFAR2-antagonisten GLPG før behandling med PA og redusert uten GLPG i motsetning til kontrollgruppen (fig. 2D). Disse resultatene demonstrerte den effektive rollen til PA-FFAR2 i dempningen av melanininnholdet ved å hemme tyrosinasekinaseaktivitet i melanomceller med uendret celleproliferasjon.

Figur 2. Effekter av tyrosinase-genekspresjon og celleproliferasjon i melanomceller etter PA-behandling.

Blandingen av C. acnes og PF68 hemmet UVB-induserte fungerende melanocytter i museører.

Den topiske påføringen av fermenteringsekstrakter eller fettsyrer har vist seg å redusere UV-indusert hudhyperpigmentering ved å regulere nedbrytning av tyrosinase34,35. Tidligere studier har vist at melanogenese etter UV-eksponering skyldes aktivering av fungerende melanocytter i epidermis eller dermis36. Etter å ha fastslått at PA som en viktig SCFA fra C. acnes-fermentering av PF68 effektivt kunne redusere melaninproduksjonen in vitro, undersøkte vi deretter effekten av C. acnes pluss PF68 på det in vivo. Ørene til ICR-mus ble eksponert for UVB annenhver dag i 3 dager samtidig med injeksjonen av C. acnes og PF68. Injeksjon med PBS eller C. acnes eller PF68 alene ble inkludert som kontroller. De epidermale og basale lagene ble eksfoliert fra hudvevet i museøret og melanocyttene ble farget med L-DOPA. Det var en signifikant økning i antall melanocytter etter UVB-eksponering, uten endring etter injeksjon med C. acnes eller PF68 alene. Imidlertid ble det påvist en signifikant reduksjon i antall DOPA-positive melanocytter i UVB-eksponeringsgruppene etter behandling med en blanding av C. acnes og PF68 (fig. 3A).

Figur 3. Induksjon av melanocytter ved UVB og hemming ved forskjellige behandlinger.

Forbedring av UVB-indusert fungerende melanocytt i museøre av PA, en C. acnes-fermenteringsmetabolitt.

Effekten av direkte påføring av PA på UV-indusert melanogenese ble vurdert. UV-indusert hyperpigmentering og tyrosinaseekspresjon i museørehud i kontrollgruppen ble signifikant redusert etter topisk påføring av PA i 3 dager (fig. 3B). Tus, PA, en metabolitt fra PF68-fermentering av C. acnes hemmer fungerende melanocyttproduksjon med melaninsyntese ved UVB-indusert. Tyrosinaseekspresjon ble merkbart redusert i PA-behandlede celler sammenlignet med kontrollen (fig. 3C).

PA hemmer UVB-induserte fungerende melanocytter via FFAR2 in vivo.

For å bestemme om reduksjonen i eksogen melanogenese skjedde via PA-interaksjon med dens beslektede reseptor, ble FFAR2 slått ned i hudmelanocyttene i museøret, etterfulgt av UVB-eksponering og PA-behandling. UVB-indusert en økning i proliferasjonen av melanocytter og tyrosinaseaktivitet ble betydelig redusert i museørets epidermis injisert med NC siRNA etter påføring av PA (fig. 4A, B). Imidlertid forblir antallet melanocytter og tyrosinaseaktivitet uendret selv etter PA-påføring i UVB-bestrålt museøreepidermis slått ned med FFAR2. Vi bekreftet FFAR2-genet knockdown ved å måle proteinekspresjonsnivået til FFAR2 ved Western blot-analyse (fig. 4C). Tus, PA forstyrrer melanogenese ved å undertrykke aktiviteten til tyrosinase, der PA-FFAR2 spiller en potensiell rolle i melaninproduksjonen.

cistanche tubolosa ekstrakt

Diskusjon

Melanin, en kritisk faktor for hudforsvar mot UV-bestråling, syntetiseres i melanosomene til melanocytter, overføres til nabokeratinocytter via de dendritiske spissene, og distribueres til slutt gjennom hudens epidermis37. Bakteriefermenteringsmetabolitter brukes i økende grad i hudterapi på grunn av deres gunstige effekt på UV-indusert hudbetennelse og infeksjonssykdommer3. I denne studien demonstrerte vi at PA, hovedmetabolitten fra PF68-fermentering av C. acnes, reduserte UVB-induserte fungerende melanocyttnivåer ved å hemme tyrosinaseaktivitet in vitro og in vivo via FFAR2.

Tidligere studier viste inhibering av melanogenese gjennom tyrosinaseinhibering av fermenteringsmetabolitter fra probiotiske LA- og Lactobacillus-bakterier24,38,39. Dessuten ble den høymolekylære PEG-baserte polymeren (~20,000) fullstendig nedbrutt gjennom fermentering av gramnegative bakterier som produserte acetat og propionat40. I denne studien var PA (~4 mM) det mest rikelig med SCFA i filtratet fra PF68-fermentering av C. acnes og reduserte melanininnholdet i melanocytter mer effektivt enn AA. Videre hemmet behandling med 4 mM PA signifikant cellulær tyrosinaseaktivitet i melanocytter, noe som beviser at inhibering av melanogenese av PA skjedde via reduksjon av tyrosinase-genuttrykk. Folk har samme antall melanocytter som ikke er årsaken til at hudpigmentering påvirkes, men aktiveringen av fungerende melanocytter ved UV-bestråling36,41. Her endret ikke 4 mM PA-behandling melanocyttproliferasjon, noe som indikerer at det er et effektivt behandlingsalternativ som ikke forårsaker cellulær skade. Det reduserte antallet melanocytter og tyrosinaseaktiviteten ble også observert i ørehudvev hos mus injisert med en blanding av C. acnes og PF68, noe som viser at hemming av melanogenese sannsynligvis blir mediert gjennom fermenteringsmetabolitter fra C. acnes-fermentering ved bruk av PF68 som karbon. kilde. I tillegg validerte vår studie PA som et utmerket antimikrobielt middel, uten endring i veksten av dens moderbakterier C. acnes, og viser PA som en potent metabolitt som ikke forstyrrer balansen i hudmikrobiomet11.

Melaninproduksjonen initieres og reguleres av flere signalsystemer, der tyrosinase katalyserer omdannelsen av tyrosin til DOPA og til dopakinon, noe som fører til dannelse av melanocytiske pigmenter42,43. I de fleste tilfeller virker hudlysende reagenser på ulike nivåer av melaninproduksjon via FFAR2 for å påvirke tyrosinaseaktivitet eller direkte målrette tyrosinase for å hemme melanogenese i huden44–46. SCFAer som PA og AA utøver sine effekter gjennom å binde seg til deres selektive beslektede reseptorer som FFAR2 eller FFAR3, med PA som blant de mest potente SCFA for begge reseptorene47. GLPG, en selektiv FFAR2-antagonist, og siRNA-mediert gendemping av FFAR2 for å støtte blokkeringen av FFAR23,48. I den nåværende studien endret ikke det økte antallet melanocytter og tyrosinase-genekspresjonen i musens ører hudvev som respons på UVB-stråling selv etter PA-påføring på FFAR2-knockdown hos mus (fig. 4A). Videre ble tyrosinase-genekspresjonen redusert etter PA-behandling in vitro, men blokkering av FFAR2-genet med GLPG, en selektiv FFAR2-antagonist, forbedret effekten av PA for å dempe tyrosinase-genekspresjonen. Etter blokkering av FFAR2 resulterer tap av FFAR2 i økt ekspresjon av tyrosinaseaktivitet etter PA-behandling. Selv om både PA og AA, fermenteringsmetabolittene fra C. acnes, har en lignende affinitet for FFAR2-binding20, validerer den relativt lavere effekten av AA til å dempe tyrosinaseaktivitet i melanocytter det terapeutiske potensialet til PA som et postbiotikum mot melanogenese.

De fotoskadelige effektene forårsaket av UVR på huden har vakt stor oppmerksomhet. Solskjerming og antihyperpigmenteringsprodukter er mye brukt, men deres sikkerhet, hudpenetrering og terapeutiske effekt er fortsatt i tvil49. Selv om avobenzon er en vanlig komponent i solkremer på grunn av sin høye effekt mot UV, er det fotoustabilt og derfor ikke trygt, og har blitt påvist i blod etter kroniske påføringer50,51. Utvikling av effektiv hudbleking gjennom blokkering av tyrosinaseekspresjon ved fermenteringsmetabolitter fra probiotiske bakterier eller polymerer som karbonkilde er en effektiv og naturlig måte å undertrykke melanogenese38,39. Siden bruken av levende probiotika for kosmetikk er strengt regulert, har fremme av deres gunstige effekter gjennom fermenteringsmetabolitter fra levende probiotiske bakterier blitt en mulig anvendelse. Dessuten kan PF68 som et prebiotikum øke produksjonen av SCFAer fra C. acnes-fermentering og har blitt brukt til å forbedre den biologiske stabiliteten og hjelpe ulike terapeutiske midler som 6-merkaptopurinladede mikrosfærer i deres interaksjon med menneskekroppen52. Videre kan PF68 inkorporeres i cellemembraner og trans-lokaliseres inn i celler og har blitt brukt som en stabil gelbærer for antimikrobielle midler, noe som øker overflateløseligheten til stoffet i hudbehandling12,23. Derfor har PF68 blitt ansett som et trygt og effektivt alternativ for utvikling av legemidler og kosmetikk. I tillegg til funksjonen til PF68 som en fermenteringsinitiator for å øke fermenteringsaktiviteten til C. acnes, har den også potensialet til å være en adjuvans for å redusere de effektive dosene av medisinreagenser og forbedre løseligheten til dårlig vannløselige legemidler.

Samlet sett viser disse resultatene at PA-FFAR2-interaksjonen kan være en sentral mekanisme i effekten av probiotika eller postbiotika på hyperpigmentering forårsaket av UVR. PA-behandling påvirket ikke melanocyttproliferasjon. Sammenlignet med kjemiske terapier er metabolittene til probiotika mildere og naturlige53. Selv om den nøyaktige mekanismen som metabolittene til PF68-fermentering av C. acnes hemmer melanogenese med er uklar, tyder bevisene fra denne studien på involvering av SCFAs-FFAR2-tyrosinase-veien. Disse resultatene er gunstige for fremtidig klinisk behandling av pigmentforstyrrelser og for utvikling av kosmetikk som øker bruksområdet for blekeprodukter. Til slutt tilbyr mangfoldet av probiotika personlige behandlinger for hyperpigmentering og utvikling av dedikerte produkter med høyere ytelse.

Fordeler med cistancheekstrakt: bleking av huden