Anti-Aging-Effekte von Polyoxometallaten auf der Haut

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Abstrakt:Eine übermäßige Erzeugung reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) durch Entzündungen und Glykation trägt zu verschiedenen altersbedingten Veränderungen im Körper bei. Daher kann die Hemmung der ROS-Produktion Falten, Makulae, Mattheit und Schlaffheit der Haut verhindern. Um die Anti-Aging-Wirkung von zwei Polyoxometallaten (PMs: VB2 und VB3) auf die Haut zu bewerten, untersuchte diese Studie, ob sie die Anti-Aging-Reaktionen normaler menschlicher dermaler Fibroblasten (NHDF) auf oxidativen Stress aufgrund fortgeschrittener Glykationsendprodukte (AGEs) verbesserten ) oder H2C 2 -Exposition. Verglichen mit den mRNA-Expressionsniveaus von AGE-Rezeptoren in Zellen, die AGEEs allein ausgesetzt waren, erhöhte eine zusätzliche Behandlung mit VB2 oder VB3 die Expressionsniveaus von FEEL-1, FEEL-2 und RAGE signifikant. Unter AGE-induzierten Stressbedingungen wurden die Expressionsniveaus von fünf Hitzeschockproteinen durch die VB-Behandlungen deutlich erhöht. Umgekehrt unterdrückten VBs die Induktion des Zelltods und die intrazelluläre ROS-Produktion. VBs übten unter Stressbedingungen auch prophylaktische Wirkungen auf diese schädlichen Ereignisse aus. Darüber hinaus wurde festgestellt, dass VB-Behandlungen sowohl die Unterdrückung der AQP-1/AQP-3-Expression als auch die Unterdrückung der durch H2O2-Exposition induzierten Hyaluronan- und Elastinproduktion verhindern. Diese Ergebnisse zeigen das Potenzial von VB2 und VB3 als Anti-Aging-Mittel.

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Schlüsselwörter:Polyoxometallat; oxidativen Stress; HyO2; reaktive Sauerstoffspezies; Endprodukt der fortgeschrittenen Glykation; Hyperventilieren; Hyaluronan; Aquaporin

1. Einleitung

Glykation, Oxidation und chronische Entzündung sind 3 der wichtigsten alterungsbedingten Reaktionen, und es wurde gezeigt, dass reaktive Sauerstoffspezies (ROS), die an den Stellen dieser Reaktionen entstehen und sich ansammeln, verschiedene Alterungsphänomene induzieren [1-5]. Da diese altersbedingten Reaktionen in der Haut auftreten, wird die unterdrückte Bildung von ROS als wirksam zur Verhinderung von Falten, Makulae, Mattheit und Schlaffheit angesehen [6].

Glykation ist eine nicht-enzymatische chemische Reaktion, bei der Zuckermoleküle oder Zwischenprodukte des Glucosestoffwechsels (z. B. Glyceraldehyd) an Aminosäurereste in verschiedenen Proteinen haften und schließlich fortgeschrittene Glykationsendprodukte (AGEs) erzeugen [7].puritaner vitamin cAGEs spielen nicht nur bei Alterungserscheinungen im gesamten Körper eine bedeutende Rolle, sondern auch bei einer Vielzahl von Erkrankungen. Beispielsweise ist Kollagen in der Haut von Natur aus glykiert, und daher nimmt die Menge an Glykierungsprodukten mit dem Alter zu. Anstiege der AGEs wurden als ursächlich für Diabetes angesehen, basierend auf der Erkenntnis, dass ihr Gehalt an kutanem Kollagen bei Diabetikern höher war als bei gesunden gleichaltrigen Personen [8]. Darüber hinaus wurde die Bildung und Akkumulation von AGEs in Zellen mit Hautalterung [8], Alzheimer-Krankheit [9], Bluthochdruck [10], Arteriosklerose [1] und Osteoporose [12] in Verbindung gebracht.

Cistanche kann Anti-Aging

AGEs werden unter bestimmten pathologischen Bedingungen wie oxidativem Stress produziert und wirken als proinflammatorische Mediatoren. Sie wirken sich auf fast alle Zelltypen im Körper aus. Viele der zellulären Wirkungen von AGEs beinhalten zwei verschiedene Typen von AGE-Rezeptoren; ein Typ wurde durch seine Aktivierung intrazellulärer Signalwege mit Entzündungen und der ROS-Erzeugung in Verbindung gebracht, während der andere Typ am Abbau und der Eliminierung von AGEs durch Rezeptor-vermittelt beteiligt ist Endozytose und Lysosom-abhängige Proteolyse (Abbildung 1).puritaner vitamin cDie Wirkungen der ersteren AGE-Rezeptoren müssen unterdrückt werden, während die der letzteren gefördert werden müssen, um die zelluläre Seneszenz zu verhindern oder zu verzögern. AGE-Rezeptoren in der ersteren Gruppe umfassen den Rezeptor für fortgeschrittene Glykationsendprodukte (RAGE) und AGE-Rezeptor 2 (AGE-R2), und die in der letzteren Gruppe umfassen Fasciclin-EGF-ähnliche, EGF-ähnliche Lamin-Typ-Link-Domänen enthaltend Scavenger-Rezeptor-1 (FEEL-1), FEEL-2, AGE-R1, AGE-R3 und CD36.

Unter den AGE-Rezeptoren tragen AGE-R1, FEEL-1, FEEL-2 und CD-36 zur Endozytose von extrazellulären AGEs in Zellen und deren Abbau durch Phagosomen-Lysosomen-Fusion bei. Andere AGE-Rezeptoren wie AGE-R2, AGE-R3 und RAGE erhöhen die intrazelluläre ROS-Erzeugung direkt oder indirekt durch die Aktivierung von NADPH-Oxidase.

Schäden an DNA, Proteinen und Lipiden, die durch ROS verursacht werden, die unter oxidativen Stressbedingungen erzeugt werden, sind ein wichtiges zelluläres Ereignis, das stark mit der beschleunigten Alterung und der Entwicklung und Verschlimmerung von Alterskrankheiten in Verbindung gebracht wurde [7,13]. Daher ist es wichtig, die Akkumulation von ROS zu unterdrücken und den Gehalt an Antioxidantien wie Superoxiddismutase (SOD) zu erhöhen, um den Alterungsprozess zu kontrollieren[14]. Darüber hinaus tragen Aquaporin (AQP)-1 und AQP-3, die die Durchlässigkeit von Wassermolekülen in der Zellmembran steuern, sowie Hyaluronan und Elastin zur Befeuchtung und Anti-Aging der Haut bei. Es wurde gezeigt, dass die Expressionsniveaus von AQP-und AQP-3 unter oxidativen Stressbedingungen abnehmen [15].sistancheDer Abbau von Elastin, einem Kernprotein elastischer Fasern, gilt als Ursache der Faltenbildung, während dessen nachhaltige und ausreichende Produktion eng an der Hautregeneration beteiligt ist [16,17]. Daher ist es wichtig, diese Moleküle unter Stressbedingungen zu erhalten, um die Alterungsphänomene in der Haut zu unterdrücken.

Bis heute wurden mehrere hundert Polyoxometallate (PMs) synthetisiert, bei denen es sich um Metalloxide handelt, die mehrere Strukturen bilden, und einige zeigen antineoplastische, antivirale und antibakterielle Aktivitäten[18]. Wir haben zuvor 2PMs (VB2 und VB3) mit starken antibakteriellen und antiviralen Aktivitäten identifiziert und gezeigt, dass sie die Adhäsion und Invasion von Viren in Zellen durch Bindung an Viruspartikel hemmen[19]. Die Entwicklung von Produkten mit hervorragenden hygienischen Eigenschaften kann durch die Einarbeitung von stabilen und antimikrobiellen PMs in Materialien möglich sein [20].

In der vorliegenden Studie untersuchten wir die Auswirkungen von PMs (VB2 und VB3) auf die Stressreaktion menschlicher Hautfibroblasten auf AGEs und Wasserstoffperoxid (H2O2) und bewerteten ihre Anti-Aging-Aktivitäten.

2. Materialien und Methoden

2.1.Uhr

Massenpulver von VB2(K1H[(VO)(SbWgO3)2]27H-O) und VB3(Na[SbWg]-19H2O) wurden unter Verwendung unseres patentierten Verfahrens synthetisiert (internationale Patentveröffentlichungsnummer: WO2{{11} }19/230210). Jede Pulvermasse wurde in einem Mörser gemahlen, in Reinstwasser gelöst und die Lösung wurde in Experimenten verwendet, nachdem sie durch einen 0,45--um-Filter geleitet worden war. 2.2.Materialien

DL-Glycerinaldehyd und HzOg wurden von Wako Pure Chemical Industries Ltd. (Osaka, Japan) bezogen. Rinderserumalbumin (BSA) (Fraktion V) wurde von SIGMA (St. Louis, MO, USA) erworben.

2.3. Glykation von BSA

AGEs wurden wie zuvor beschrieben hergestellt [21].cistanche benefíciosBSA (25 mg/ml) wurde mit 0,1 M DL-Glyceraldehyd in phosphatgepufferter Kochsalzlösung, pH 7,4 (PBS), bei 37 Grad für 7 Tage inkubiert und als AGEs in Experimenten verwendet. 2.4.Zellkulturen

Normale humane dermale Fibroblasten (NHDF) aus juveniler Vorhaut (C-12300, PromoCell, Sickingenstr.63/65, 69126 Heidelberg, Deutschland) wurden unter Verwendung eines speziellen Fibroblasten-Wachstumsmediums (C-23010, PromoCell, Sickingenstr .63/65, 69126 Heidelberg, Deutschland) bei 37 Grad in 5 Prozent CO2.

2.5. Wirkungen von VBs auf die mRNA-Expression von AIGE-Rezeptoren und Hitzeschockproteinen (Hsps) in mit AGE behandelten Zellen

NHDF wurden mit AGE (100 ug/ml) in Gegenwart oder Abwesenheit von 10 ug/ml VBs bei 37 Grad für 4 h behandelt und Gesamt-RNA wurde aus Zellen unter Verwendung von TRIzol-Reagens (Ambion) extrahiert. Die mRNA-Expressionsniveaus von AGE Rezeptoren und Hsps wurden unter Verwendung der quantitativen Methode der reversen Transkription-Polymerase-Kettenreaktion (qRT-PCR) gemessen.

2.6. Auswirkungen von VBs auf die mRNA-Expression von AQP-1 und AQP-3 in mit HzO2 behandelten Zellen

Um die therapeutischen Wirkungen von VBs unter oxidativen Stressbedingungen zu bewerten, wurde NHDF mit {{0}},2 mM HzO2 für 2 h behandelt, mit PBS gewaschen und dann mit 10 ug/ml VBs für 4 h kultiviert. Um ihre prophylaktischen Wirkungen zu bewerten, wurden die Zellen 4 Stunden lang mit 10 ug/ml VBs behandelt, gewaschen und 2 Stunden lang mit 0,2 mM H-O2 kultiviert [22].Anti-Aging-CistancheAnschließend wurde Gesamt-RNA extrahiert und die Expression von mRNAs mittels qRT-PCR untersucht.

2.7.qRT-PCR

Die mRNA-Spiegel von AGE-Rezeptoren, einschließlich RAGE, FEEL-1 (Stabilin-1),FEEL-2 (Stabilin-2),CD-36, AGE-R1 , AGE-R2 und AGE-R3, die von Hsps, wie Hsp104, gp96, Hsp90, Hsp70, Hsp60 und Hsp32, und die von AQP, einschließlich AQP-1 und AQP-3, in NHDF wurden unter Verwendung von einstufiger qRT-PCR und spezifischen Primer-Sets gemessen (Tabelle 1). Als interne Kontrolle wurde auch der mRNA-Spiegel der Glycerinaldehyd-3-phosphatdehydrogenase gemessen [23-28]. Eine einstufige RT-PCR, bei der die cDNA-Synthese durch eine reverse Transkriptionsreaktion und qPCR in einem einzigen Reagenzglas unter Verwendung von Gesamt-RNA (500 ng) als Vorlage für die PCR durchgeführt werden kann, wurde mit dem Luna Universal One-Step qRT- PCR-Kit. Das verwendete PCR-System war Takara Thermal Cycler Dice Real Time System 2.was ist cistancheLuna Universal One-Step Reaction Mix（2x）,10 μL,Luna WarmStart RT Enzyme Mix（20×）,1 μL,ein Forward-Primer（10μM）,0,8μL,ein Reverse-Primer 0,8 μl und Matrizen-RNA wurden in einem einzigen Reaktionssystem gemischt, und das Gesamtvolumen wurde mit nukleasefreiem Wasser auf 20 μl eingestellt. Die Reaktion bestand aus 1 Zyklus bei 95 Grad für 30 Sekunden und 50 Zyklen bei 95 Grad für 5 Sekunden und dann bei 60 Grad für 30 Sekunden. Eine 4--fache oder größere Änderung der mRNA-Expression (2 PCR-Zyklen) wurde als signifikant beurteilt.

2.8. Auswirkungen von VBs auf die Zelllebensfähigkeit unter oxidativen Stressbedingungen

Um die Auswirkungen von VBs auf die Zelllebensfähigkeit unter oxidativen Stressbedingungen zu untersuchen, wurden Zellen wie in Abschnitt 2.6 der Materialien und Methoden beschrieben behandelt und für weitere 18 h in speziellem Fibroblasten-Wachstumsmedium kultiviert. Die Zellen wurden gesammelt und die Lebensfähigkeit wurde unter Verwendung des Zellzählkits -8 (DOJINDO, Tokio, Japan) gemessen.

2.9. Messung der intrazellulären ROS-Produktion

Intrazelluläre ROS wurden durch Fluorometrie unter Verwendung von Dichlorfluoresceindiacetat (DCF-DA; Invitrogen, Carlsbad, CA, USA) gemessen. Die Zellen wurden wie in Abschnitt 2.6 der Materialien und Methoden beschrieben behandelt, mit PBS gewaschen und mit 10 &mgr;M DCF-DA inkubiert 37 Grad für 20 min. Intrazelluläre ROS-Spiegel wurden durch Messen der Fluoreszenzintensität bei einer Anregungswellenlänge von 525 nm unter Verwendung eines Mikroplattenlesegeräts (SYNERGY/HT, BioTek, Tokio, Japan) bewertet.

2.10. Messung der SOD-Produktion

SOD wurde unter Verwendung eines SOD-Assay-Kits (Cayman Chemical, Ann Arbor, MI, USA) gemessen. Nach der Behandlung mit VBs und H2O2, wie in Abschnitt 2.6 der Materialien und Methoden beschrieben, wurden die Zellen für 24 h in speziellem Fibroblasten-Wachstumsmedium kultiviert und nach Zugabe von Lysepuffer homogenisiert. Nach der Zentrifugation wurden 10 &mgr;l der Probe mit 200 &mgr;l Xanthinoxidase bei Raumtemperatur gemischt, und die Extinktion bei 450 nm wurde nach 30 min gemessen.

2.11. Bewertung der Produktion von Hyaluronan und Elastin

Nachdem die Zellen mit VBs und HzO2 behandelt worden waren, wie in Abschnitt 2.6 der Materialien und Methoden beschrieben, wurde die Quantifizierung von Hyaluronan im Kulturüberstand unter Verwendung des Hyaluronan Enzyme-Linked Immunosorbent Assay-Kits (R&D Systems., Inc., Minneapolis , Minnesota, USA). Um die Produktion von Elastin zu messen, wurden Zellen lysiert und ein klares Lysat hergestellt. Die Elastinmenge im Lysat wurde unter Verwendung des Human Soluble Elastin ELISA Kits (Aviscera Bioscience Inc., SK00806-01, Santa Clara, CA, USA) quantifiziert.

2.12.Statistische Analyse

Alle Experimente wurden dreifach durchgeführt. Die Ergebnisse werden als Mittelwert ± Standardabweichung dargestellt. Die Signifikanz der Unterschiede wurde unter Verwendung des Student-t-Tests untersucht, und die Unterschiede wurden als signifikant betrachtet, wenn p<0.05.>

3.1. Anti-Aging-Effekte von VBs in einer AGE-induzierten Stressumgebung

3.1.1. Expression von AGE-Rezeptor-mRNAs

Wir haben gezeigt, dass VB2 und VB3 beide signifikante antimikrobielle Aktivitäten gegen verschiedene menschliche Pathogene aufweisen, indem sie mit hoher Affinität an Mikroorganismen binden und die Wechselwirkungen mit Wirtszellen stören. Um die Fähigkeiten von VBs für funktionelle Multipotenz weiter zu klären, haben wir hier versucht, die Anti-Aging-Wirkungen von VBs auf die Haut zu untersuchen. NHDF wurden mit VBs unter Stressbedingungen kultiviert und die Niveaus verschiedener Parameter im Zusammenhang mit Anti-Aging-Phänomenen gemessen. NHDF sind wichtige Zellen, die in der Dermis vorhanden sind und zusammen mit epidermalen Keratinozyten den Zustand der Epidermis beeinflussen. Wenn NHDF mit seriell verdünntem VB2 oder VB3 allein kultiviert wurde, wurden keine signifikanten Änderungen in den mRNA-Expressionsniveaus von AGE-Rezeptoren beobachtet. Die Behandlung mit AGE induzierte jedoch die Expression der meisten AGE-Rezeptoren in Hautfibroblasten. Im Vergleich mit den mRNA-Expressionsniveaus von AGE-Rezeptoren als Reaktion auf AGEs allein erhöhte eine zusätzliche Behandlung mit VB2 oder VB3 ihre Niveaus deutlich. Die mRNA-Expressionsniveaus von FEEL-1, FEEL-2 und RAGE stiegen deutlich an (Abbildung 2).

3.1.2. Expression von Hsp-mRNAs

Wir untersuchten die Fähigkeiten von VB2 und VB3, die Expression von Hsp-mRNAs in AGE-behandeltem NHDF zu induzieren. Es wurden keine Änderungen in den RNA-Spiegeln verschiedener Hsp beobachtet, wenn VB2 oder VB3 allein zugegeben wurden. Jedoch wurden die mRNA-Spiegel aller Hsps, mit Ausnahme von Hsp90, durch die Zugabe von AGE signifikant erhöht, und diese Reaktion wurde durch die zusätzliche Behandlung mit VB2 und VB3 deutlich verstärkt (Fig. 3).

3.2. Auswirkungen von VBs auf die Zelllebensfähigkeit unter oxidativen Stressbedingungen

In nachfolgenden Experimenten untersuchten wir, ob VBs die Reaktion von NHDF auf oxidativen Stress verbesserten. Wenn NHDF oxidativem Stress mit 0,2 mM H2O2 ausgesetzt wurde, sank die Zellüberlebensrate auf 59 Prozent. Wenn diesen Zellen unter denselben Stressbedingungen VB2 oder VB3 zugesetzt wurde, erholte sich die Zellüberlebensrate signifikant in Abhängigkeit von der VB-Konzentration. Bezüglich der Behandlungen mit VBs stieg die Überlebensrate auf 76 Prozent mit VB2 bei 300 ug/ml und auf 78 Prozent mit VB3 bei 300 ug/ml. Wenn NHDF nach der Behandlung mit VB2 oder VB3 oxidativem Stress ausgesetzt wurde, war es außerdem wahrscheinlicher, dass Zellen gegen oxidativen Stress resistent wurden. Diese induzierte Resistenz war vollständig von der Konzentration der VBs abhängig, und eine signifikante Erhöhung der Zelllebensfähigkeit wurde bei Zellen beobachtet, die mit VB2 und VB3 bei Konzentrationen von nur 10 ug/ml behandelt wurden (Abbildung 4).

3.3. Auswirkungen von VBs auf die Produktion von intrazellulärem ROS und SOD

Um die Wirkung von VBs als Anti-Aging-Wirkstoffe zu untersuchen, wurde der Einfluss von VBs auf die durch oxidativen Stress induzierte intrazelluläre ROS-Produktion unter Verwendung von fluoreszierendem DCF-DA als Indikator bewertet (Abbildung 5a). Die Intensität der Fluoreszenz nahm in Zellen zu, die H2O2 ausgesetzt waren 3.7-fach von normalen Zellen. Wenn Zellen mit VBs behandelt wurden, nachdem sie H-O2 ausgesetzt waren, wurde die intrazelluläre ROS-Produktion durch die Behandlungen mit VBs in einer konzentrationsabhängigen Weise signifikant unterdrückt. Darüber hinaus wurden H2O2--induzierte ROS-Spiegel durch die vorherige Behandlung von Zellen mit VBs deutlich unterdrückt.

Im Gegensatz zur ROS-Produktion sanken die SOD-Spiegel nach einer H2O2-Exposition auf 56 Prozent der Kontrolle und erholten sich mit den VB-Behandlungen konzentrationsabhängig. Darüber hinaus schien eine frühere Behandlung mit VBs Resistenz gegen H2O2--induzierte Reduktionen der Produktion von SOD zu verleihen (Abbildung 5b).

3.4. Auswirkungen von VB auf die mRNA-Expression von AQP-1 und AQP-3 und auf die Produktion von Hyaluronan und Elastin unter oxidativen Stressbedingungen

Abbildung 6a,b zeigen die mRNA-Spiegel von AQP-1 und AQP-3, bei denen es sich um Zelloberflächenmoleküle handelt, die zur Hautbefeuchtung beitragen. Die mRNA-Expression von AQP-1 und AQP-3 nahm deutlich ab, wenn NHDF H2O2 ausgesetzt wurde, wurde aber durch die VB-Behandlungen in konzentrationsabhängiger Weise nach oxidativem Stress wiederhergestellt. Die vorherige Behandlung von Zellen mit VBs verlieh Resistenz gegenüber H2O2--induzierten Reduktionen der mRNA-Expressionsniveaus. Die Wirkungen von VBs in Zellen wurden bei Konzentrationen von 1 ug/ml und höher beobachtet, und es wurden keine signifikanten Unterschiede zwischen VB2 und VB3 festgestellt.

7a , b zeigen die Menge an Hyaluronan, die in den Kulturüberstand sezerniert wurde, und die Menge an intrazellulärem Elastin. Der Hyaluronanspiegel sank nach der H-O2-Behandlung auf etwa 50 Prozent des Kontrollwerts, und diese Verringerung wurde durch die VB-Behandlungen nicht wiederhergestellt. Andererseits schien die HO2--induzierte Verringerung der Hyaluronanproduktion durch die vorherige Behandlung von Zellen mit VBs in höheren Konzentrationen minimiert zu werden (Abbildung 7a).

Ähnlich wie bei Hyaluronan sank die Produktion von Elastin nach der H2O2-Behandlung auf 56 Prozent der Kontrolle. Diese Reduktion wurde durch die VB-Behandlungen nicht wiederhergestellt. Andererseits schienen HzOz-induzierte Reduktionen der Elastinproduktion größtenteils durch die vorherige Behandlung von Zellen mit VBs in höheren Konzentrationen aufgehoben zu werden. Die Elastinproduktion stieg auf Niveaus über der Kontrolle, wenn die Zellen mit VB2 bei 100 ug/ml oder höher und VB3 bei 300 ug/ml behandelt wurden (Abbildung 7b).

4. Diskussion

Wir haben zuvor berichtet, dass VBs sehr stabile Moleküle sind, die starke antivirale und antibakterielle Aktivitäten aufweisen [19]. Zusätzlich zu diesen Erkenntnissen zeichnen sich VBs durch ihre äußerst geringe Zytotoxizität aus. Tatsächlich wurde festgestellt, dass sie selbst dann keine Zytotoxizität ausüben, wenn Zellen mit Konzentrationen behandelt werden, die 300-mal höher sind als die in dieser Studie verwendeten. Um die Vielseitigkeit von 2 PMs (VB2 und VB3) zu untersuchen, konzentrierten wir uns hier auf ihre Anti-Aging-Wirkungen auf die Haut sowie auf ihre Fähigkeit, zytoprotektive Reaktionen in NHDF zu induzieren, das AGE und H-Oz ausgesetzt war. Die erhaltenen Ergebnisse zeigten deutlich, dass die Zugabe von VBs zu normalen Hautfibroblasten allein keine deutlichen Veränderungen in den Zellen hervorrief, sondern die Expression von zytoprotektiven Molekülen hochregulierte und die unerwünschten Reaktionen in Stress ausgesetzten Zellen linderte. Insbesondere beeinflussten weder VB2 noch VB3 die mRNA-Expression von AGE-Rezeptoren oder Hsps in NHDF bei alleiniger Verwendung (Abbildungen 2 und 3) In NHDF, das AGE ausgesetzt war, erhöhten VB2 und VB3 deutlich die Transkription von AGE-Rezeptoren, insbesondere FEEL-1, FEEL-2 und WUT. Eine frühere Studie berichtete, dass FEEL-1 und FEEL-2 eine Rolle bei der Zytoprotektion spielen, indem sie an der Endozytose freier AGEs in Zellen und ihrem Abbau durch Lysosomen beteiligt sind [29]. Andererseits ist bekannt, dass RAGE durch die Aktivierung der NADPH-Oxidase zur Bildung von ROS beiträgt. Die verbesserte Transkription von RAGE kann mit einer erhöhten ROS-Produktion in Verbindung gebracht werden. Im Fall von RAGE treten Spleißmutationen während der Transkription auf, was zu zwei Varianten führt; das eine ist RAGE, dem intrazelluläre Domänen fehlen (C-terminal trunkiertes RAGE: C-RAGE), das ein lösliches RAGE-Protein ist, das aus Zellen freigesetzt wird, und das andere ist RAGE, dem eine extrazelluläre V-Domäne fehlt (N-terminal trunkiertes RAGE: N-RAGE ) [30,31]. Da diese beiden verkürzten RAGE keine Funktion als AGE-Rezeptoren ausübten, fördert die erhöhte Transkription von RAGE nicht unbedingt die Produktion von ROS. Diese Frage rechtfertigt eine weitere Untersuchung.

Wir untersuchten dann die Wirkungen von VBs auf die mRNA-Expression von Hsps. Die Expression von Hsps wird im Allgemeinen durch Umweltstress wie Hitze, ultraviolettes Licht und ROS hochreguliert. Hsps üben Chaperonfunktionen aus, indem sie neu synthetisierte Proteine ​​stabilisieren, um eine korrekte Faltung sicherzustellen, oder indem sie helfen, durch Stress beschädigte Proteine ​​wieder zu falten. Es wurde gezeigt, dass Hsp104 die Disaggregation von Proteinen vermittelt[32] und gp96 ist an der intrazellulären Antigenpräsentation beteiligt [33]. Hsp90 hilft Proteinen, sich richtig zu falten und stabil zu bleiben, wenn sie Stress ausgesetzt werden, und erleichtert die Reifung streng ausgewählter Proteine ​​[34]. Es wurde gezeigt, dass Hsp70 die Qualität von Proteinen reguliert, indem es deren Faltung, Transport und Abbau kontrolliert [35,36]. Hsp60 hält die Faltung von Proteinen in Mitochondrien aufrecht und ist an der Membrandurchdringung von Proteinen in Mitochondrien beteiligt [37]. Hsp32 ist am Abbau von Häm beteiligt, dessen Produkte antioxidative Aktivitäten zeigen [38]. Da VB2 und VB3 beide in ähnlicher Weise in der Lage sind, die Expression von Hsps in Zellen zu induzieren, die AGE-Stress ausgesetzt sind, scheinen VBs unter Stressbedingungen als potente Zellschutzmittel zu fungieren.

In einem Experiment zur Untersuchung der Reaktion von Zellen, die H2O2 ausgesetzt waren, beobachteten wir eine etwa 40-prozentige Verringerung der Zelllebensfähigkeit. Im Gegensatz dazu erhöhten die VB-Behandlungen die Lebensfähigkeit der Zellen in einer konzentrationsabhängigen Weise deutlich. Darüber hinaus war die Reaktion von Zellen, die mit VBs behandelt und dann mit H2O2 (die prophylaktischen Wirkungen von VBs) inkubiert wurden, stärker als die von Zellen, die vor den VB-Behandlungen mit H2O2 inkubiert wurden (die therapeutischen Wirkungen von VBs; Abbildung 4). Um die zugrunde liegenden Mechanismen aufzuklären, haben wir die intrazellulären ROS- und SOD-Produktionsniveaus bewertet. Die intrazellulären ROS-Spiegel wurden durch die HzO2-Behandlung deutlich erhöht, aber durch VB2 und VB3 konzentrationsabhängig unterdrückt. Diese prophylaktische Wirkung von VBs auf die ROS-Produktion war auch stärker als ihre therapeutische Wirkung (Abbildung 5a). Andererseits wurde die Produktion von SOD, einem potenten Fänger von ROS, durch die H2O2-Behandlung signifikant verringert; die Menge an SOD wurde durch die VB-Behandlungen leicht verbessert (Fig. 5b). Daher scheint der durch H2O2- induzierte Zelltod mit einem Anstieg der intrazellulären ROS-Spiegel in Zusammenhang zu stehen. Da die SOD-Produktionsniveaus durch VBs nicht merklich beeinflusst wurden, kann die beobachtete Abnahme der ROS-Produktion nach den VB-Behandlungen auf eine hemmende Wirkung auf die zelluläre Antwort auf die ROS-Erzeugung zurückzuführen sein. Bisher ist die in dieser Studie verwendete DCF-DA eine vielseitige Sonde für den ROS-Nachweis und hat keine Spezifität, so dass nicht geklärt ist, welche Coof der ROS-Spezies durch die Behandlung mit VBs unterdrückt wird, oder ob die Produktion jeder ROS-Spezies ist von VBs unterdrückt. Diese Frage bedarf weiterer Klärung.

Es wurde gezeigt, dass Fibroblasten eine Rolle bei der epidermalen Befeuchtung spielen, und die funktionelle Rolle von AQP, insbesondere AQP-1 und AQP-3, die in Fibroblasten exprimiert werden und am Einstrom von Wassermolekülen in Zellen beteiligt sind, findet zunehmend Beachtung. Darüber hinaus wurde aus Zellen ausgeschiedenes Hyaluronan mit der Feuchtigkeitsversorgung der Haut in Verbindung gebracht [39]. In der vorliegenden Studie wurden sowohl die mRNA-Expression von AQP-1 und AQP-3 als auch die Sekretion von Hyaluronan durch oxidativen Stress reduziert (Abbildungen 6a, b und 7a), wurden aber in mit behandelten Zellen wiederhergestellt VB2 oder VB3. Ähnlich wie bei den vorherigen Ergebnissen waren die VB-induzierten verbessernden Wirkungen auf oxidativen Stress wirksamer, wenn sie prophylaktisch wirkten (Abbildung 7a, b). Beim Menschen sind 50 Prozent der Hyaluronsäure in der Haut vorhanden [40]. Hyaluronan nimmt mit zunehmendem Alter in der Epidermis ab, während es in der Dermis zurückgehalten wird. Diese Veränderung trägt zum Feuchtigkeitsverlust, zur Abnahme der Elastizität und zum Schrumpfen der Haut bei [40]. Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass oxidativer Stress Kollagen und Elastin verringert, was zu Faltenbildung und einem Rückgang der Hautregeneration führt |41]. In der vorliegenden Studie unterdrückte die prophylaktische Verwendung von VBs die Verringerung von Hyaluronan und Elastin unter oxidativen Stressbedingungen, was auf das Potenzial von VB2 und VB3 als Anti-Aging-Mittel und ihre prophylaktische Verwendung zur Ausübung von Anti-Aging-Aktivität hindeutet. Bisher haben wir die Wirkung von VB auf menschliche Fibroblasten unter Stressbedingungen demonstriert, aber um die genauen Anti-Aging-Wirkungen von VB auf die Haut zu klären, wird es notwendig sein, die Wirkung von VB auf Keratinozyten zu bestimmen und In-vivo-Experimente durchzuführen. Wir versuchen, diese Themen frühzeitig zu bearbeiten und die Auswirkungen von VB aufzuklären. Darüber hinaus versuchen wir, wenn die vorteilhaften Mechanismen von VBs klar werden, VBs auf Hygieneprodukte und Kosmetika anzuwenden, um hochwertige Produkte zu entwickeln, die mehr zur Gesellschaft beitragen.

5. Schlussfolgerungen

Die Wirkungen von VBs basierend auf den vorliegenden Ergebnissen sind in Abbildung 8 zusammengefasst. Es wurden keine Veränderungen bei verschiedenen Parametern beobachtet, wenn Zellen mit VB2 oder VB3 allein behandelt wurden. Unter Stressbedingungen, die durch AGE und HzOz verursacht wurden, war die intrazelluläre ROS-Produktion jedoch erhöht. VB2 und VB3 induzierten vorzugsweise die Expression von zytoprotektiven Molekülen und unterdrückten die ROS-Produktion, was schließlich zu schweren Krankheiten wie Arteriosklerose und Krebs sowie zu altersbedingten Phänomenen führen kann. VB2 und VB3 sind Verbindungen, die beide starke antivirale und antibakterielle Aktivitäten aufweisen. Die vorliegenden Ergebnisse weisen auf das Potenzial von VB2 und VB3 als Anti-Aging-Wirkstoffe für die Haut hin.

In einer normalen Umgebung ohne Stress entfernen homöostatisch produzierte Antioxidantien ROS. Andererseits steigt die ROS-Produktion unter Stressbedingungen, die durch AGE und H2O2 induziert werden, was zu Alterung, Entzündung und Atherosklerose führen kann. VBs scheinen die Fähigkeit zu haben, die Produktion von Antioxidantien unter Stressbedingungen zu fördern und die Stressreaktion von Zellen zu verstärken.

Dieser Artikel ist aus Appl. Wissenschaft. 2021, 11, 11948. https://doi.org/10.3390/app112411948 https://www.mdpi.com/journal/applsci