El ácido propiónico producido por la fermentación de Cutibacterium Acnes mejora la síntesis de melanina

Contacto: Audrey Hu Whatsapp/hp: 0086 13880143964 Correo electrónico:audrey.hu@wecistanche.com

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

La radiación ultravioleta induce la acumulación de melanina, que puede reducirse mediante el uso de productos químicos para blanquear. Sin embargo, las preocupaciones de seguridad asociadas a tales productos han impulsado la búsqueda de alternativas naturales e inofensivas. Este estudio tuvo como objetivo identificar una formulación ácida natural para reducir la pigmentación de la piel. El metabolito ácido propiónico (CH3CH2COOH, PA) fue el ácido graso más abundante en el filtrado de la fermentación Pluronic F68 (PF68) de Cutibacterium acnes (C. acnes) y redujo los melanocitos DOPA positivos al inhibir significativamente la actividad de la tirosinasa celular mediante la unión a la receptor de ácidos grasos libres 2 (FFAR2). Además, el tratamiento con PA 4 mM no alteró la proliferación de melanocitos, lo que indica que es una solución eficaz para la hiperpigmentación, sin causar daño celular. Los melanocitos DOPA-positivos y la actividad de tirosinasa también se observaron reducidos en el tejido de la piel de la oreja de los ratones inyectados con una mezcla de C. acnes y PF68, lo que respalda que es probable que la inhibición de la melanogénesis esté mediada por los metabolitos de fermentación de la fermentación de C. acnes usando PF68 como un fuente de carbono Además, PA no afectó el crecimiento de su bacteria original C. acnes, por lo que es un metabolito de fermentación potente que no altera el equilibrio del microbioma de la piel.

La piel actúa como una interfaz entre el cuerpo humano y el entorno externo proporcionando defensa contra patógenos, daño físico y ultravioleta1. Si la piel humana está sobreexpuesta a la radiación ultravioleta (UVR), que influye en la función y la supervivencia de muchos tipos de células, lo que induce una inflamación de la piel que puede provocar cáncer2,3. El daño del ADN inducido por los rayos UV activa las señales de reparación celular para producir melanina en los melanocitos, lo que da como resultado la pigmentación de la piel4,5. La superficie de la piel humana sana está colonizada por un medio diverso de microorganismos, muchos de los cuales son inofensivos como comensales o patógenos oportunistas6,7. Los probióticos son ejemplos comunes de bacterioterapia con el potencial de fotoprotección al retardar los signos del envejecimiento de la piel y mitigar los efectos de la inflamación de la piel inducida por los rayos UV3,8,9. Por ejemplo, las bacterias probióticas del ácido láctico previenen notablemente las reacciones inflamatorias, alérgicas e inmunosupresoras inducidas por los rayos UV en la piel10. Además, la capacidad de Cutibacterium acnes (C. acnes), una bacteria predominante en el microbioma de la piel, para producir porfirina en respuesta a la RUV la convierte en un biomarcador importante debido a su papel en la protección y prevención del desequilibrio2,11,12, por lo que es de interés práctico13. Los estudios revelaron que el filtrado de fermentación (GFF) redujo la melanina en las células de melanoma humano, lo que redujo la pigmentación de la piel14. Los ácidos grasos libres (FFA) tienen efectos reguladores notables sobre la melanogénesis y suprimen la actividad de la tirosinasa en células de melanoma murino B16F10 cultivadas15. La mayoría de las opciones de tratamiento para la hiperpigmentación bloquean la conversión de tirosina en melanina, actuando como un inhibidor de tirosinasa, una enzima reguladora clave necesaria para la biosíntesis de melanina16. Recientemente, el uso extensivo de agentes blanqueadores de la piel, como compuestos fenólicos y de mercurio, en formulaciones cosméticas ha planteado serias preocupaciones de seguridad17. Además, FFAR2 (también conocido como GPR43) está presente en una variedad de tejidos como la médula ósea, el bazo y la piel normal18 y es un objetivo farmacológico prometedor para la obesidad, la colitis y algunas respuestas inflamatorias19. FFAR2 es un receptor de ácidos grasos de cadena corta (SCFA) con longitudes de cadena inferiores a seis carbonos, como acetato, butirato y propionato, el agonista más potente de FFAR220,21. Previamente, demostramos que la eliminación in vivo de FFAR2 en la piel de ratón bloqueó la mediación del ácido butírico en la irritación UV3.

C. acnes is abundant on the human skin surface accounting for>60 por ciento de las bacterias2. Además, el ácido propiónico (PA), un metabolito de fermentación de C. acnes, y sus derivados esterificados actúan como un agente antimicrobiano potencial contra Staphylococcus aureu11,22 y los recubrimientos de poli(óxido de etileno) son un método prometedor para evitar infecciones23. Las bacterias probióticas comensales de la piel pueden inhibir el crecimiento de USA300 a través de la fermentación de dimetacrilato de poli(etilenglicol) como iniciador selectivo de la fermentación24. PF68, un polímero a base de PEG, es un gel portador estable para agentes antimicrobianos, lo que aumenta la solubilidad superficial del fármaco y, por lo general, se usa en el tratamiento de heridas infectadas sin efectos secundarios perceptibles25. En este estudio, determinamos que PF68, como compuesto derivado de polímeros, es un agente potencialmente seguro y eficaz y que la aplicación de metabolitos de la fermentación de PF68 por el comensal de la piel C. acnes podría inhibir la hiperpigmentación inducida por UV o la melanogénesis de la piel.

beneficios de la cistanche tubolosa: inhibe la melanogénesis de la piel.

Métodos

Declaración de Ética.

Este estudio se llevó a cabo estrictamente con un protocolo aprobado por el Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales (IACUC) en la Universidad Nacional Central (NCU), Taiwán (NCU-106-016) y de conformidad con las pautas de Arrive (https://arriveguidelines .org/). Se sacrificaron ratones del Instituto de Investigación del Cáncer (ICR) (hembras de 8 a 9 semanas de edad; Centro Nacional de Animales de Laboratorio, Taipei, Taiwán) usando CO2 en una caja cerrada. Todos los métodos se realizaron de acuerdo con las directrices y normativas pertinentes.

Cultivo bacteriano.

C. acnes (ATCC 6919) se cultivó en Medio Clostridium Reforzado (RCM, Oxford, Hampshire, Inglaterra) en condiciones anaeróbicas utilizando un Gas-Pak (BD, Sparks, MD, EE. UU.). Las bacterias se cultivaron a 37 grados hasta la fase de crecimiento logarítmico. Los sedimentos bacterianos se recogieron mediante centrifugación a 5,000xg durante 10 min, se lavaron en solución salina tamponada con fosfato (PBS) y luego se suspendieron en PBS o RCM para experimentos adicionales.

Fermentación de bacterias.

C. acnes (105 unidades formadoras de colonias (UFC)/ml) se incubó en 10 ml de TSB en presencia o ausencia de 2 % de PF68 (BASF, NY, EE. UU.) en condiciones anaeróbicas usando Gas-Pak a 37 grados. PF68 solo en TSB se incluyó como control. El 0,002 por ciento (p/v) de rojo fenol (Sigma) en TSB sirvió como indicador de fermentación. Un cambio de color de rojo anaranjado a amarillo indicó la ocurrencia de fermentación bacteriana, que fue detectada por densidad óptica a 560 nm (OD560).

Análisis de cromatografía de gases-espectrometría de masas (GC-MS).

Se incubó C. acnes (105 CFU/mL) en TSB (10 mL) en presencia de PF68 al 2 por ciento. Después de 1- días, los medios fermentados se centrifugaron a 5000 g durante 10 min y el sobrenadante se usó para la detección de SCFA usando el protocolo publicado previamente26. Los niveles de ácido acético (AA), PA, ácido butírico (BA) y ácido isobutírico (I-BA) en los medios de fermentación se cuantificaron mediante una curva de calibración hecha a partir de seis niveles distintos de cero utilizando el estándar de prueba FFA ( Restek Corporation, Bellefonte, PA, EE. UU.) que se diluye en 500-, 1,000-, 2,000-, 5,000- y 10,000- doblar.

Cultivo de células de melanoma B16F10.

La línea celular de melanoma B16F10 fue proporcionada amablemente por el Dr. Richard Gallo, Universidad de California en San Diego, EE. UU., y el Dr. Cheng Ching-Yi, Universidad de Ciencia y Tecnología Chang Gung, Taiwán. Las células se cultivaron en medio de Eagle modificado de Dulbecco (DMEM, Life Technologies, Carlsbad, CA, EE. UU.) complementado con suero bovino fetal al 10 por ciento (FBS, Life Technologies) y penicilina-estreptomicina al 1 por ciento (Life Technologies) a 37 grados y 5 por ciento. CO2. Las células se cultivaron hasta una confluencia del 70 al 80 por ciento y luego se subcultivaron con ácido tripsina-etilendiaminotetraacético (EDTA, Life Technologies).

Reacción en cadena de la polimerasa cuantitativa con transcripción inversa (RT‑qPCR).

Se empleó RT-qPCR para estudiar la expresión del gen de la tirosinasa en células de melanoma B16F10 tratadas con PA 4 mM durante 48 h. El ARN celular total se extrajo usando un kit Quick-RNA MiniPrep (Zymo Research, CA, EE. UU.), seguido de una transcripción inversa a ADNc usando el kit de síntesis de ADNc iScript (Bio-Rad, Hercules, CA, EE. UU.) y amplificado por RT-qPCR en un sistema ABI 7300 (Applied Biosystems, Waltham, MA, EE. UU.). El umbral de ciclo comparativo (ΔΔCT) se utilizó para determinar la cuantificación de la expresión génica. El nivel de gen de gliceraldehído 3-fosfato deshidrogenasa (GAPDH) se utilizó para la normalización del gen de la tirosina quinasa. Los cebadores para tirosinasa y GAPDH son 5′-TGACAAAGCCAAAACCCCCA-3′ (adelante); 5′-TTGTTCAAAAATACTTCCAGTGTGT-3′ (reversa) y 5′-TGTGTCCGTCGRGGATCTGA-3′ (adelante); 5′-GATGCCTGCTTCACCACCTT3′(reversa).

Actividad de tirosinasa celular después de la caída del gen FFAR2.

Se sembraron células de melanoma B16F10 a una densidad de 5 × 104 células/pocillo en 24-placas de pocillos. Además, las células se trataron con antagonista selectivo de FFAR2 GLPG0974 (0,1 µM, GLPG) y PA (4 mM) y se incubaron a 37 grados en CO2 al 5 por ciento durante 24 h. Las células se tripsinizaron y lisaron con tampón RIPA (Thermo Fisher Scientific, NJ, EE. UU.). Las células lisadas se congelaron a -80 grados y se descongelaron dos veces seguido de centrifugación a 12, 000 rpm durante 10 min. El sobrenadante se mezcló con 1 ug/mL de levodopa (L-DOPA, Sigma) en una proporción de 2:1 en una placa de 96-pocillos, se incubó a temperatura ambiente (RT) durante 1 h y se midió la DO a 475 nm. detectado27.

para qué sirve la cistanche: reduce la actividad de la tirosinasa

Etiquetado BrdU.

Se cultivaron células de melanoma B16F10 en 8-portaobjetos de cámara de pocillos (Thermo Fisher Scientific) en DMEM con 10 por ciento de FBS, penicilina y estreptomicina hasta que se logró una confluencia del 70 por ciento. Se añadió bromodesoxiuridina (10 μM, BrdU, ACROS, Nueva Jersey, EE. UU.) a los medios de cultivo junto con PA 4 mM. BrdU añadida con PBS en medios de cultivo se incluyó como control. Después de 24 h, las células se fijaron con perfluoro Roxy al 4 % (PFA, Sigma) y luego se permeabilizaron con Triton X-100 al 0,2 % (Sigma) durante 10 min. A continuación, las células se trataron con HCl 2 N a 37 grados durante 25 min, se neutralizaron con HCl con tampón de borato 0,1 M (pH 8,5) durante 10 min y se bloquearon con tampón de bloqueo antes de la incubación con el anticuerpo anti-BrdU (Abcam, MA, EE. UU.) durante la noche y burro anti-cabra Alexa Fluor 568 IgG (H más L) (tecnologías Life) como segundos anticuerpos durante 1 hora a 4 grados. Los núcleos se contrastaron con 4,6-diamidino2-fenilindol (DAPI, Sigma). Las imágenes se adquirieron con el software cellSens conectado a un microscopio Olympus BX63.

Los modelos de ratón fueron creados por exposición a la luz ultravioleta.

Los modelos de ratón han sido fundamentales para avanzar en la comprensión de las muchas funciones de UVR28. La UVR aumenta los melanocitos DOPA positivos en la piel, específicamente en el sitio de exposición29. El protocolo para el tratamiento de la inyección de C. acnes en las orejas de los ratones se ha descrito en nuestro estudio anterior3 (esta referencia no habla de la inyección de C. acnes). Las orejas de los ratones ICR se inyectaron por vía intradérmica con C. acnes (107 CFU) con y sin 2 por ciento de PF68 seguido de una exposición ultravioleta B (UVB) de 312 nm de longitud de onda a una dosis de 200 mg/cm2 usando una lámpara UV (Modelo EB{ {10}}C, Spectronics Corp., Westbury, NY, EE. UU.) durante 2 minutos todos los días durante 3 días. Se incluyeron como control orejas de ratón inyectadas con PBS o PF68 seguidas de exposición a UVB. En otro grupo de ratones experimentales, se aplicaron PA 4 mM en las orejas seguido de exposición UV, con PBS como control.

Silenciamiento génico mediado por ARNip de FFAR2.

Para silenciar el gen FFAR2, utilizamos el siRNA modificado químicamente que se dirige al receptor FFAR2 (siRNA FFAR2), el control negativo de siRNA (siRNA NC) y el control sin inyección (C), que se obtuvieron de GenePharma Co. (Shanghai, China). Sus secuencias de oligonucleótidos son siFFAR2: cadena sentido, 5′-CCGGUGCAGUACAAGUUAUTT-3′; hebra antisentido, 5′-AUAACUUGUACUGCACCGGTT-3′. control: hebra sentido, 5′-UUCUCCGAACGUGUCACGUTT-3′; hebra antisentido, 5′-ACGUGACACGUUCGGAGAATT-3′. Estos siRNA modificados químicamente se administraron todos los días durante 3 días mediante inyección intradérmica en los oídos de ratones usando una microaguja (2 mg/kg de peso de ratones). A partir del día dos, aplicar con un 2 por ciento de PA y exposición UV durante 3 días. El pretratamiento para inyectar siRNA al ratón como se describe en la referencia 30. Diez, se extirparon las orejas de los ratones y se tiñeron el cuarto día.

Transferencia occidental.

A los oídos de los ratones se les inyectó FFAR2 modificado químicamente y siRNA de control, seguido de la aplicación con exposición al 2 por ciento de PA y UVB durante 3 días. En el tercer día, se cortaron las orejas de los ratones, se homogeneizaron y luego se lisaron con tampón RIPA (Thermo Fisher Scientific). Los lisados ​​celulares (30 µg) se sometieron a gel SDS-PAGE al 10 %, que luego se transfirió a una membrana de poli(fluoruro de vinilideno) (PVDF) (Sigma) y se bloqueó con leche descremada al 5 % (p/v) antes de la incubación durante la noche con anticuerpos primarios contra FFAR2 Rabbit PolyAb (Proteintech, Rosemont, IL, EE. UU.) en 4 grados o actina (1: 1, 000; Cusabio Technology, Houston, TX, EE. UU.). A esto le siguió el tratamiento con anticuerpo secundario anti-conejo de cabra conjugado con peroxidasa de rábano picante (1:5000) (Thermo Fisher Scientific) durante 1 hora. Las bandas de proteínas se detectaron con un reactivo de detección quimioluminiscente (Thermo Fisher Scientific) y Omega Lum C Imaging System (Gel Co., San Francisco, CA, EE. UU.). Las bandas de proteínas se realizaron utilizando el software ImageJ.

Recuento de melanocitos.

Los cartílagos del ratón se extrajeron manualmente y los tejidos de la piel se empaparon en una solución de tiocianato de amonio (Sigma) a 37 grados durante 20 min. Las capas epidérmica y basal se exfoliaron del resto del tejido de la piel y los melanocitos se tiñeron sumergiéndolos en 0.1 M PBS (pH 7.2) que contenía 0.14 por ciento de L-DOPA a temperatura ambiente durante 3 h y el recuento de melanocitos en los tejidos de la piel se determinó microscópicamente según un protocolo previamente publicado29.

Análisis estadístico.

El análisis de datos se realizó mediante la prueba t no pareada utilizando el software Prism. Los niveles de significación estadística se indicaron de la siguiente manera: *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

Resultados

C. acnes induce la fermentación de PF68.

Estudios previos han demostrado la fermentación de probióticos de la piel para la inducción de la producción de AGCC en presencia de compuestos como fuente de carbono26. Para investigar si C. acnes podía fermentar PF68, C. acnes se incubó con PF68 en medio TSB durante 1 día con rojo fenol como indicador para monitorear la fermentación bacteriana. En los medios TSB incubados solo con bacterias, el rojo fenol cambió de rojo a naranja debido a la replicación bacteriana, mientras que en los medios TSB que contenían bacterias y PF68, el color rojo fenol cambió a amarillo pálido con una disminución en el pH, lo que indica el uso de PF68 como una fuente de carbono para la fermentación (Fig. 1A). Además, la OD560 del rojo de fenol mostró una disminución significativa en el valor de pH en los medios TSB que contenían bacterias y PF68 (Fig. 1B) en comparación con bacterias o PF68 solo. Los SCFA contenidos en el fermento de C. acnes cultivado con PF68 se identificaron mediante análisis GC-MS (Fig. 1C) y se encontró que eran ácidos AA, PA, BA e I-BA, con PA11 con la concentración más alta (Fig. 1D ).

Figura 1. La fermentación bacteriana con polímero estuvo acompañada de una disminución del pH intracelular.

Efecto in vitro de PA sobre la producción de melanina a través de 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>disminución del doble en la producción de melanina en comparación con AA (Fig. 2C). Los SCFA, como el PA y el AA, regulan sus funciones a través de la interacción con FFAR2 y FFAR3, y el PA se encuentra entre los SCFA más potentes para estos dos receptores33. Teniendo en cuenta la regulación de PA a través de su interacción con FFAR2, el bloqueo de la señalización de este receptor mediante un inhibidor selectivo podría ser un enfoque útil para evaluar el papel de PA en la regulación de la melanogénesis. La actividad de la tirosinasa celular no cambió al bloquear FFAR2 usando el antagonista selectivo de FFAR2 GLPG antes del tratamiento con PA y disminuyó sin GLPG en contraste con el grupo control (Fig. 2D). Estos resultados demostraron el papel eficaz de PA-FFAR2 en la atenuación del contenido de melanina al inhibir la actividad de tirosinasa quinasa en células de melanoma con proliferación celular inalterada.

Figura 2. Los efectos de la expresión génica de tirosinasa y la proliferación celular en células de melanoma después del tratamiento con PA.

La mezcla de C. acnes y PF68 inhibió los melanocitos funcionales inducidos por UVB en orejas de ratón.

Se ha demostrado que la aplicación tópica de extractos de fermentación o ácidos grasos disminuye la hiperpigmentación de la piel inducida por los rayos UV al regular la degradación de la tirosinasa34,35. Estudios previos demostraron que la melanogénesis después de la exposición a los rayos UV se debe a la activación de melanocitos funcionales en la epidermis o la dermis36. Habiendo establecido que PA como un SCFA principal de la fermentación de PF68 de C. acnes podría reducir efectivamente la producción de melanina in vitro, luego examinamos el efecto de C. acnes más PF68 in vivo. Las orejas de los ratones ICR se expusieron a UVB en días alternos durante 3 días simultáneamente con la inyección de C. acnes y PF68. Se incluyeron como controles la inyección con PBS o C. acnes o PF68 solo. Las capas epidérmica y basal se exfoliaron del tejido de la piel en la oreja del ratón y los melanocitos se tiñeron con L-DOPA. Hubo un aumento significativo en el número de melanocitos después de la exposición a los rayos UVB, sin cambios después de la inyección con C. acnes o PF68 solos. Sin embargo, se detectó una reducción significativa en el número de melanocitos DOPA positivos en los grupos expuestos a UVB después del tratamiento con una mezcla de C. acnes y PF68 (Fig. 3A).

Figura 3. Inducción de melanocitos por UVB e inhibición por diferentes tratamientos.

Mejora del melanocito funcional inducido por UVB en oreja de ratón por PA, un metabolito de fermentación de C. acnes.

Se evaluó el efecto de la aplicación directa de PA sobre la melanogénesis inducida por UV. La hiperpigmentación inducida por UV y la expresión de tirosinasa en la piel de la oreja del ratón en el grupo de control se redujeron significativamente después de la aplicación tópica de PA durante 3 días (Fig. 3B). Tus, PA, un metabolito de la fermentación PF68 de C. acnes inhibe la producción de melanocitos en funcionamiento con la síntesis de melanina inducida por UVB. La expresión de tirosinasa disminuyó notablemente en las células tratadas con PA en comparación con el control (Fig. 3C).

PA inhibe los melanocitos funcionales inducidos por UVB a través de FFAR2 in vivo.

Para determinar si la reducción en la melanogénesis exógena se produjo a través de la interacción de PA con su receptor afín, se eliminó FFAR2 en los melanocitos de la piel de la oreja del ratón, seguido de exposición a UVB y tratamiento con PA. El aumento inducido por UVB en la proliferación de melanocitos y la actividad de tirosinasa se redujo significativamente en la epidermis de oreja de ratón inyectada con ARNsi NC después de la aplicación de PA (Fig. 4A, B). Sin embargo, el número de melanocitos y la actividad de la tirosinasa se mantienen sin cambios incluso después de la aplicación de PA en la epidermis de oreja de ratón irradiada con UVB derribada con FFAR2. Confirmamos la eliminación del gen FFAR2 midiendo el nivel de expresión de proteína de FFAR2 mediante análisis de transferencia Western (Fig. 4C). Por lo tanto, PA interfiere con la melanogénesis al suprimir la actividad de la tirosinasa, en la que PA-FFAR2 desempeña un papel potencial en la producción de melanina.

extracto de cistanche tubolosa

Discusión

La melanina, un factor crítico de defensa de la piel contra la radiación ultravioleta, se sintetiza en los melanosomas de los melanocitos, se transfiere a los queratinocitos vecinos a través de las puntas dendríticas y finalmente se distribuye por toda la epidermis de la piel37. Los metabolitos de fermentación de bacterias se utilizan cada vez más en la terapia de la piel debido a su efecto beneficioso sobre la inflamación de la piel inducida por los rayos UV y los trastornos infecciosos3. En este estudio, demostramos que PA, el metabolito principal de la fermentación PF68 de C. acnes, redujo los niveles de melanocitos funcionales inducidos por UVB al inhibir la actividad de tirosinasa in vitro e in vivo a través de FFAR2.

Estudios previos demostraron la inhibición de la melanogénesis a través de la inhibición de la tirosinasa por metabolitos de fermentación de bacterias probióticas LA y Lactobacillus24,38,39. Además, el polímero basado en PEG de alto peso molecular (~20,000) se degradó por completo a través de la fermentación por parte de bacterias gramnegativas que producen acetato y propionato40. En este estudio, PA (~4 mM) fue el SCFA más abundante en el filtrado de la fermentación PF68 de C. acnes y redujo el contenido de melanina en los melanocitos con mayor eficacia que AA. Además, el tratamiento con PA 4 mM inhibió significativamente la actividad de tirosinasa celular en los melanocitos, lo que demuestra que la inhibición de la melanogénesis por PA se produjo a través de la reducción de la expresión del gen de tirosinasa. Las personas tienen el mismo número de melanocitos, lo que no afecta la pigmentación de la piel, sino la activación de los melanocitos funcionales por la radiación UV36,41. Aquí, el tratamiento con PA 4 mM no alteró la proliferación de melanocitos, lo que indica que es una opción de tratamiento eficaz, que no causa daño celular. El número reducido de melanocitos y la actividad de tirosinasa también se observaron en tejido de piel de oreja de ratones inyectados con una mezcla de C. acnes y PF68, lo que demuestra que es probable que la inhibición de la melanogénesis esté mediada por metabolitos de fermentación de C. acnes utilizando PF68 como carbón. fuente. Además, nuestro estudio validó PA como un excelente agente antimicrobiano, sin alteración en el crecimiento de su bacteria madre C. acnes, mostrando PA como un metabolito potente que no altera el equilibrio del microbioma de la piel11.

La producción de melanina es iniciada y regulada por varios sistemas de señalización, mediante los cuales la tirosinasa cataliza la conversión de tirosina en DOPA y en dopaquinona, lo que conduce a la formación de pigmentos melanocíticos42,43. En la mayoría de los casos, los reactivos para aclarar la piel actúan en varios niveles de producción de melanina a través de FFAR2 para afectar la actividad de la tirosinasa o se dirigen directamente a la tirosinasa para inhibir la melanogénesis en la piel44–46. SCFA como PA y AA ejercen sus efectos a través de la unión a sus receptores afines selectivos como FFAR2 o FFAR3, con PA entre los SCFA más potentes para ambos receptores47. GLPG, un antagonista selectivo de FFAR2 y silenciamiento génico de FFAR2 mediado por ARNsi para apoyar el bloqueo de FFAR23,48. En el estudio actual, el aumento del número de melanocitos y la expresión del gen de la tirosinasa en el tejido de la piel de las orejas de los ratones no cambió en respuesta a la radiación UVB incluso después de la aplicación de PA para la eliminación de FFAR2 en ratones (Fig. 4A). Además, la expresión del gen de la tirosinasa disminuyó después del tratamiento con PA in vitro; sin embargo, el bloqueo del gen FFAR2 con GLPG, un antagonista selectivo de FFAR2, mejoró el efecto del PA para atenuar la expresión del gen de la tirosinasa. Después de bloquear FFAR2, la pérdida de FFAR2 da como resultado una mayor expresión de la actividad de tirosinasa después del tratamiento con PA. Aunque tanto el PA como el AA, los metabolitos de fermentación de C. acnes, tienen una afinidad similar por la unión de FFAR220, la eficacia relativamente menor del AA para atenuar la actividad de la tirosinasa en los melanocitos valida el potencial terapéutico del PA como posbiótico contra la melanogénesis.

Los efectos foto dañinos causados ​​por los rayos UV en la piel han llamado mucho la atención. Los productos de protección solar y antihiperpigmentación son ampliamente utilizados, pero su seguridad, penetración en la piel y eficacia terapéutica aún están en duda49. Aunque la avobenzona es un componente común en los protectores solares debido a su alta eficacia contra los rayos UV, es fotoinestable y, por lo tanto, no segura, y se ha detectado en sangre después de aplicaciones crónicas50,51. El desarrollo de un blanqueamiento efectivo de la piel mediante el bloqueo de la expresión de tirosinasa mediante metabolitos de fermentación de bacterias probióticas o polímeros como fuente de carbono es una forma efectiva y natural de suprimir la melanogénesis38,39. Dado que el uso de probióticos vivos para cosméticos está estrictamente regulado, la promoción de sus efectos beneficiosos a través de metabolitos de fermentación de bacterias probióticas vivas se ha convertido en una aplicación factible. Además, PF68 como prebiótico puede impulsar la producción de SCFA a partir de la fermentación de C. acnes y se ha utilizado para mejorar la estabilidad biológica y ayudar a diversos agentes terapéuticos, como 6-microesferas cargadas de mercaptopurina en su interacción con el cuerpo humano52. Además, el PF68 puede incorporarse a las membranas celulares y translocarse en las células y se ha utilizado como un portador de gel estable para agentes antimicrobianos, lo que aumenta la solubilidad superficial del fármaco en el tratamiento de la piel12,23. Por lo tanto, PF68 se ha considerado una opción segura y eficaz para el desarrollo de productos farmacéuticos y cosméticos. Además de la función de PF68 como iniciador de fermentación para aumentar la actividad de fermentación de C. acnes, también tiene el potencial de ser un adyuvante para reducir las dosis efectivas de reactivos de medicamentos y mejorar la solubilidad de fármacos poco solubles en agua.

En general, estos resultados demuestran que la interacción PA-FFAR2 puede ser un mecanismo central en el efecto de los probióticos o postbióticos sobre la hiperpigmentación causada por la UVR. El tratamiento con PA no afectó la proliferación de melanocitos. En comparación con las terapias químicas, los metabolitos de los probióticos son más suaves y naturales53. Aunque el mecanismo exacto por el cual los metabolitos de la fermentación PF68 de C. acnes inhiben la melanogénesis no está claro, la evidencia del presente estudio sugiere la participación de la vía SCFAs-FFAR2-tirosinasa. Estos resultados son beneficiosos para el futuro tratamiento clínico de los trastornos de la pigmentación y para el desarrollo de cosméticos que aumenten el rango de aplicaciones de los productos blanqueadores. Por último, la diversidad de probióticos ofrece tratamientos personalizados para la hiperpigmentación y el desarrollo de productos específicos con mayor rendimiento.

beneficios del extracto de cistanche: blanqueamiento de la piel