Potencial antioxidante y antienvejecimiento de la piel de plantas tailandesas seleccionadas: evaluación in vitro y predicción de objetivos in silico, parte 1

Abstracto: La piel es el órgano más grande que realiza una variedad de funciones esenciales del cuerpo. El deterioro de la estructura y funciones de la piel durante el proceso de envejecimiento podría afectar gravemente nuestra salud y bienestar. Amplia evidencia sugiere que las especies reactivas de oxígeno juegan un papel fundamental en el envejecimiento de la piel a través de la activación de las enzimas degradantes relacionadas. Aquí, las 16 especies de plantas medicinales tailandesas fueron examinadas por sus posibles propiedades contra el envejecimiento de la piel. Se investigó el contenido total de fenoles y flavonoides, las actividades antioxidantes, antielastasa y antitirosinasa de todos los extractos, así como la capacidad de unión de los compuestos con las enzimas diana mediante acoplamiento molecular. Entre todas las plantas examinadas, las hojas de A. occidentale y G. zeylanicum exhibieron fuertes antioxidantes e inhibición contra la elastasa y la tirosinasa. Otras plantas potenciales incluyen la hoja de S. alata y el fruto de A. catechu, con actividades antielastasa y antitirosinasa relativamente altas, respectivamente. Estos resultados también son consistentes con los estudios de acoplamiento de compuestos derivados de estas plantas. Se encontró que las acciones inhibidoras se correlacionaron más positivamente con los fenoles que con los flavonoides. En conjunto, nuestros hallazgos revelan que algunas plantas tailandesas, junto con compuestos candidatos como fuentes naturales de antioxidantes y potentes inhibidores de elastasa y tirosinasa, podrían desarrollarse como agentes prometedores y efectivos para la terapia contra el envejecimiento de la piel.

El glucósido de cistanche también puede aumentar la actividad de SOD en los tejidos del corazón y el hígado, y reducir significativamente el contenido de lipofuscina y MDA en cada tejido, eliminando de manera efectiva varios radicales de oxígeno reactivos (OH-, H₂O₂, etc.) y protegiendo contra el daño causado en el ADN. por radicales OH. Los glucósidos de feniletanoide de Cistanche tienen una fuerte capacidad de eliminación de radicales libres, una mayor capacidad reductora que la vitamina C, mejoran la actividad de SOD en la suspensión de esperma, reducen el contenido de MDA y tienen un cierto efecto protector sobre la función de la membrana del esperma. Los polisacáridos de cistanche pueden mejorar la actividad de SOD y GSH-Px en eritrocitos y tejidos pulmonares de ratones experimentalmente senescentes causados ​​por D-galactosa, así como reducir el contenido de MDA y colágeno en pulmón y plasma, y ​​aumentar el contenido de elastina, han un buen efecto de eliminación de DPPH, prolonga el tiempo de hipoxia en ratones senescentes, mejora la actividad de SOD en suero y retrasa la degeneración fisiológica del pulmón en ratones experimentalmente senescentes Con degeneración morfológica celular, los experimentos han demostrado que Cistanche tiene una buena capacidad antioxidante y tiene el potencial de ser un fármaco para prevenir y tratar las enfermedades del envejecimiento de la piel. Al mismo tiempo, el echinacósido en Cistanche tiene una capacidad significativa para eliminar los radicales libres DPPH y tiene la capacidad de eliminar las especies reactivas de oxígeno y prevenir la degradación del colágeno inducida por los radicales libres, y también tiene un buen efecto de reparación en el daño del anión de radicales libres de timina.

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Palabras clave: fitomedicina; antienvejecimiento; antioxidante; antielastasa; antitirosinasa; proantocianidina; Areca catecú; Anacardium occidentale; Glochidion zeylanicum; sen alata

1. Introducción

La piel es el órgano más grande y complejo del cuerpo humano. La piel sirve como una barrera entre el cuerpo y el ambiente exterior, y cumple una variedad de funciones [1]. Tiene un papel cosmético importante además de proteger el cuerpo de la pérdida de agua y la infección microbiana [2]. Además, funciona para ayudar a otras partes del cuerpo, como los sistemas inmunitario, nervioso y endocrino [1]. La apariencia de juventud y belleza puede tener un impacto positivo en el comportamiento social de las personas y en la vida humana [1,2]. Por lo tanto, el deterioro de la estructura y funciones de la piel que ocurre a medida que envejecemos podría tener un impacto severo en nuestra salud y bienestar [2,3]. La delgadez, la sequedad, la falta de elasticidad, la textura áspera, las arrugas y los pigmentos oscuros son características comunes de la piel envejecida [4]. Muchos investigadores están trabajando actualmente en la generación de posibles fármacos o productos químicos antienvejecimiento, en particular los derivados de fuentes naturales para el tratamiento del envejecimiento de la piel.

En general, la piel humana envejece de dos formas: internamente (como resultado del envejecimiento cronológico) y extrínsecamente (como resultado de variables ambientales influenciadas por factores ambientales) [5]. Amplia evidencia sugiere que el estrés oxidativo, a través de la formación de especies reactivas de oxígeno (ROS), juega un papel fundamental en el envejecimiento de la piel tanto intrínseco como extrínseco [6]. ROS causa daño oxidativo a las células de la piel al dañar macromoléculas esenciales como ácidos nucleicos, proteínas enzimáticas y lípidos de membrana, lo que resulta en mal funcionamiento celular y muerte celular [7]. El estrés oxidativo también contribuye a la degradación de la matriz extracelular (MEC) al suprimir la síntesis de componentes de la MEC (p. ej., elastina) y activar las enzimas degradantes de la MEC (p. ej., elastasa), lo que provoca la pérdida de elasticidad de la piel [2,8,9]. Además, las ROS pueden causar colores irregulares u oscuros en la piel al inducir la producción de una hormona estimulante de los melanocitos (-MSH) en los queratinocitos, lo que desencadena la activación de la enzima tirosinasa y promueve la síntesis de melanina en los melanocitos [10,11]. Por lo tanto, la eliminación de ROS y la inhibición de las actividades de elastasa y tirosinasa podrían ser útiles en el tratamiento o incluso en la prevención del envejecimiento de la piel.

Actualmente, los productos naturales están recibiendo mucho interés como posibles medicinas alternativas para tratar varias enfermedades, así como el envejecimiento y las disminuciones asociadas con la edad [8,12,13]. Las plantas tropicales podrían ser de interés para explorar su potencial en tratamientos contra el envejecimiento de la piel. Como se informó anteriormente, varias plantas andinas y del Himalaya se han considerado fuentes de compuestos con uso potencial como ingredientes antienvejecimiento [14,15]. Tailandia es un lugar conocido por cultivar una amplia variedad de plantas tropicales, muchas de las cuales no se han estudiado de forma exhaustiva. El objetivo de esta investigación fue encontrar fuentes naturales potenciales para desarrollar nuevos tratamientos contra el envejecimiento de la piel. Los extractos de 16 especies de plantas medicinales tailandesas se estudiaron in vitro por sus propiedades relacionadas con el envejecimiento de la piel, incluido el contenido total de fenoles y flavonoides, eliminación de radicales libres, actividades antielastasa y antitirosinasa. También realizamos un análisis de correlación y un enfoque de acoplamiento molecular in silico para revelar los compuestos fitoquímicos prometedores en las tres plantas más efectivas con una fuerte inhibición contra la enzima elastasa o tirosinasa.

2. Resultados

2.1. Rendimientos de extracción

La Tabla 1 muestra el nombre científico, las partes utilizadas, la fuente, el método de extracción/disolvente y el porcentaje de rendimiento de las plantas tailandesas utilizadas en este estudio. Los rendimientos porcentuales de los extractos oscilaron entre 2,0 por ciento y 36,3 por ciento (Tabla 1). C. calendars tuvo el rendimiento de extracción más alto (36,3 por ciento), seguido de M. caldera (18,2 por ciento) y A. occidentale (16,0 por ciento), mientras que H. undatus tuvo el rendimiento más bajo (2,{{ 13}} por ciento).

2.2. Contenido fenólico total de plantas tailandesas

Los extractos de plantas mostraron una variedad de contenido fenólico total que va desde 14,06 ± 1,55 hasta 320,14 ± 7,95 mg de ácido gálico equivalente (GAE) por g de peso seco de extracto (Cuadro 2). G. zeylanicum (320,14 ± 7,95 mg GAE por g de extracto de peso seco) tuvo el contenido fenólico más alto de todos los extractos, seguido de A. catechu (295,79 ± 11,97 mg GAE por g de extracto de peso seco) y M. caldera (210,99 ± 10,40 mg de GAE por g de peso seco de extracto), respectivamente. El nivel más bajo se encontró en C. calendars con 14,06 ± 1,55 mg de GAE por g de peso seco de extracto.

2.3. Contenido total de flavonoides de las plantas tailandesas

El contenido total de flavonoides de los extractos de plantas varió entre las especies de plantas, desde 2,61 ± 0,42 hasta 84,48 ± 18,32 mg de equivalente de quercetina (QE) por gramo de peso seco de extracto (Cuadro 2). De todos los extractos, el mayor contenido de flavonoides se encontró en M. caldera (84,48 ± 18,32 mg de QE por g de peso seco de extracto), seguido de G. zeylanicum (52,54 ± 7,25 mg de QE por g de peso seco de extracto) y P. dulce (28.01 ± 4,39 mg de QE por g de peso seco de extracto), respectivamente. Por otro lado, el nivel más bajo se encontró en E. americana con 2,61 ± 0,42 mg de QE por g de peso seco de extracto.

2.4. Actividad de eliminación de radicales DPPH de las plantas tailandesas

El ensayo DPPH se basa en la capacidad donadora de hidrógeno del compuesto para eliminar los radicales DPPH estables [16]. Las capacidades antioxidantes de los extractos de plantas se expresaron como el porcentaje de actividad de eliminación de radicales DPPH, los mg de capacidad antioxidante equivalente a vitamina C (VCEAC) por g de extracto de peso seco y la concentración inhibitoria media máxima (IC50) (Tabla 3). A 0,1 mg/mL de extractos, los porcentajes de actividad depuradora de DPPH oscilaron entre 6,40 y 93,18 por ciento. Cuatro extractos de plantas: G. zeylanicum (93,18 por ciento), M. caldera (90,61 por ciento), A. occidentale (89,01 por ciento) y A. catechu (88,12 por ciento), exhibieron una actividad de eliminación de DPPH superior al 80 por ciento. Por el contrario, C. ternatea mostró la menor actividad carroñera con un 6,40 por ciento. Este orden de clasificación fue el mismo cuando se comparó en función de los valores relativos de VCEAC. Sin embargo, según los valores de IC50, la capacidad antioxidante de los cuatro extractos de plantas principales cambió en el siguiente orden: G. zeylanicum > A. catechu > A. occidentale > M. caldera. Los resultados obtenidos del ensayo DPPH muestran que G. zeylanicum exhibió el potencial antioxidante más fuerte con el porcentaje más alto de actividad depuradora y el valor IC50 más bajo.

2.5. Actividad de eliminación de radicales ABTS de las plantas tailandesas

El ensayo ABTS se basa en la capacidad del compuesto para transferir átomos de hidrógeno para neutralizar un catión radical ABTS estable. Las capacidades antioxidantes de los extractos de plantas se expresaron como el porcentaje de actividad eliminadora de radicales ABTS, los mg de VCEAC por g de extracto de peso seco y el IC50 (Tabla 4). A 0,1 mg/mL de extractos, los porcentajes de actividad secuestrante de ABTS oscilaron entre el 13,93 % y el 99,37 %. Ocho extractos de plantas: G. zeylanicum (99,37 por ciento), A. catechu (99,31 por ciento), A. occidentale (99,23 por ciento), M. caldera (98,88 por ciento), E. americana (95,62 por ciento), Z. officinale (94,07 por ciento ), P. dulce (83,99 %) y H. undatus (82,16 %) exhibieron una actividad depuradora de ABTS superior al 80 %. En contraste, C. calendars mostró la actividad de recolección más baja con 13.93 por ciento. La capacidad antioxidante de los cuatro extractos de plantas principales, de acuerdo con el VCEAC, y los valores de IC50 se encontraron en un orden de rango similar a continuación: G. zeylanicum > A. catechu > A. occidentale > M. caldera. Sorprendentemente, los resultados del ensayo ABTS también mostraron que el extracto con la actividad antioxidante más fuerte fue la hoja de G. zeylanicum, representada por el porcentaje más alto de actividad depuradora y el valor IC50 más bajo.

2.6. Actividad antielastasa de las plantas tailandesas

La actividad inhibidora de elastasa de los extractos de plantas se evaluó utilizando el ensayo de inhibición de elastasa con N-succinil-trialanil-paranitroanilida (SANA) como sustrato. El galato de epigalocatequina (EGCG) (0.1 mg/ml), que se utilizó como control positivo, mostró un nivel de inhibición del 45,27 por ciento. Las actividades inhibidoras de elastasa de los extractos se presentan en la Tabla 5 (ver también Tabla S1). A 0.5 mg/mL de extractos, los porcentajes de inhibición de elastasa variaron de 1.33 por ciento a 88.31 por ciento. A. catechu tuvo el efecto inhibidor de elastasa más alto con un 88,31 por ciento, seguido de G. zeylanicum (87,43 por ciento), A. occidentale (84,78 por ciento) y S. alata (73,95 por ciento), mientras que S. asper bark tuvo el efecto inhibidor de elastasa más bajo. efecto en 1.33 por ciento. Debido a la alta absorbancia de fondo, algunos extractos de plantas sin actividad detectable se volvieron a analizar a 0,1 mg/mL. Se encontró que M. caldera, P. nigrum, Z. cassumunar y S. asper leaf, excepto Z. officinale, mostraron actividades inhibidoras de bajas a moderadas que oscilaron entre el 3,46 % y el 35,74 %. Sin embargo, los efectos de C. calendars, C. asiatica, C. ternatea, E. americana y H. undatus no se observaron incluso en concentraciones más altas.

2.7. Actividad antitirosinasa de las plantas tailandesas

La actividad inhibidora de la tirosinasa de los extractos de plantas se evaluó mediante el método del dopacromo con 3,4-dihidroxi-L-fenilalanina (L-DOPA) como sustrato. El ácido kójico (KA) (0.02 mg/ml), un control positivo, mostró un nivel de inhibición del 68,35 por ciento. La actividad inhibidora de tirosinasa de los extractos se presenta en la Tabla 6 (ver también Tabla S2). A 1 mg/mL de extractos, los porcentajes de inhibición de tirosinasa variaron de 4,80 por ciento a 91,51 por ciento. G. zeylanicum tuvo el efecto inhibidor de tirosinasa más alto con un 91,51 %, seguido de A. occidentale (81,01 %), M. caldera (76,12 %) y A. catechu (75,38 %), mientras que P. nigrum tuvo el efecto inhibidor de tirosinasa más bajo al 4,80 por ciento. Dos extractos de plantas sin actividad detectable debido a la alta absorbancia de fondo se volvieron a analizar a 0,1 mg/mL y se encontraron actividades de 3,98 por ciento (Z. cassumunar) y 21,28 por ciento (Z. officinale). Sin embargo, P. dulce no mostró ningún efecto, incluso a una mayor concentración.

2.8. Análisis de correlación

Teniendo en cuenta varios informes anteriores sobre la posible acción inhibidora de la elastasa y la tirosinasa de los extractos de plantas [8,16,17], era probable que los extractos poseyeran un alto potencial antioxidante y tendieran a tener una fuerte acción inhibidora de la elastasa y la tirosinasa. Por lo tanto, para verificar esas relaciones en este estudio, realizamos además el análisis de correlación de Pearson para investigar la relación entre las actividades inhibidoras de ambas enzimas y el nivel de contenido de antioxidantes, así como las capacidades antioxidantes entre los extractos utilizados. La fuerza de la correlación se distribuye por coeficiente de correlación (valor r) de la siguiente manera: r=0.91{{10}} a 1.000 indican una correlación muy fuerte, r=0.710 a 0.900 indican una correlación alta, r=0.410 a 0.700 indican una correlación moderada, r=0.210 a 0,400 indican una pequeña correlación, y r=0.000 a 0,200 indican una pequeña correlación [18]. La inhibición de la elastasa tuvo una alta correlación positiva con el contenido fenólico total, DPPH y las actividades de eliminación de radicales ABTS, como se muestra en las Figuras 1a, c y d, respectivamente. De manera similar, la inhibición de la tirosinasa mostró una correlación positiva muy fuerte con el contenido fenólico total y la actividad de eliminación de radicales ABTS (Figura 2a, d), mientras que mostró una correlación positiva alta con la actividad de eliminación de radicales DPPH (Figura 2c). Sin embargo, el contenido total de flavonoides se correlacionó moderadamente positivamente con la inhibición de la elastasa y la tirosinasa (Figuras 1b y 2b). Estos resultados demostraron que los compuestos fenólicos y la actividad antioxidante podrían tener una contribución significativa a la inhibición de las enzimas elastasa y tirosinasa.

2.9. acoplamiento molecular

A continuación, evaluamos las capacidades de los compuestos fitoquímicos en las tres plantas más efectivas con una fuerte inhibición contra las enzimas elastasa o tirosinasa. El acoplamiento molecular generalmente se usa para predecir la afinidad de unión de los compuestos a los receptores de proteínas o enzimas en comparación con los inhibidores conocidos. De acuerdo con nuestros resultados de los ensayos de detección in vitro, encontramos que A. occidentale era el inhibidor de elastasa más potente, seguido por G. zeylanicum y S. alata, en orden de rango de valores IC50. Por lo tanto, seleccionamos compuestos fitoquímicos derivados de estas tres plantas para evaluar su capacidad para inhibir la elastasa. Los resultados de las interacciones entre la elastasa (3HGP) y los compuestos se presentan en la Tabla S4 como energía de enlace, constante de inhibición, número de enlaces de hidrógeno, interacción de aminoácidos y longitud del enlace. La energía de unión entre el 3HGP y los compuestos muestra puntuaciones que oscilan entre −2,26 y −11,95 kcal/mol (Tabla S4). EGCG, un control positivo, mostró la energía de unión a -9,69 kcal/mol. Según los resultados del acoplamiento, cinco compuestos mostraron una energía de unión más baja que el control positivo. El tetrámero de proantocianidina exhibió la energía de enlace más baja (−11,95 kcal/mol), lo que indica que tiene la mejor afinidad en comparación con otros compuestos en la inhibición de la elastasa, seguido de amentoflavona, rutina, agathisflavona y kaempferol 3-O-gentiobiosido , con las energías de enlace en −11,81, −10,12, −9,92 y −9,73, respectivamente.

Además, el orden de clasificación de los valores IC50 para extractos de plantas con inhibición de tirosinasa fue muy similar a la inhibición de elastasa. Encontramos que G. zeylanicum poseía el efecto inhibidor más alto, seguido por A. catechu y A. occidentale. Por lo tanto, los compuestos derivados de estas tres plantas fueron seleccionados para investigar su capacidad para inhibir la tirosinasa. Los resultados de las interacciones entre la tirosinasa (2Y9X) y los compuestos se presentan en la Tabla S5 como energía de enlace, constante de inhibición, número de enlaces de hidrógeno, interacción de aminoácidos y longitud del enlace. La energía de unión entre 2Y9X y los compuestos mostró puntuaciones que oscilaban entre −4,56 y −10,42 kcal/mol (Tabla S5). KA, un conocido inhibidor de la tirosinasa, mostró una energía de unión de -4,59 kcal/mol. Según los resultados del acoplamiento, el ácido o-cumárico (−10,42 kcal/mol) y el tetrámero de proantocianidina (−10,42 kcal/mol) exhibieron la energía de unión más baja contra la elastasa en comparación con otros compuestos, seguidos por el ácido cafeico, el ácido ferúlico y areca tanino A1 con las energías de enlace en −10.10, −10.00, y −9.94, respectivamente. Las Figuras 3 y 4 representan los diagramas 2D de las interacciones ligando-proteína para elastasa y tirosinasa, para el control positivo y cinco compuestos con la energía de unión más baja.

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