Ethanolischer Bockshornklee-Extrakt: Seine molekularen Mechanismen gegen Hautalterung und die verbesserten Funktionen durch Nanoverkapselung

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Abstrakt:Bockshornklee oder Trigonella foenum-graecumL. (Familie Leguminosae) Samen werden typischerweise als Nahrungsergänzungsmittel verwendet, um die postnatale Laktation zu erhöhen. Bockshornklee-Extrakt zeigt antioxidative und entzündungshemmende Eigenschaften, aber seine Mechanismen gegen die Hautalterung wurden nicht ausgeschöpft. In dieser Forschung sind wir die ersten, die eine kollagenasehemmende Aktivität von Bockshornkleeextrakt (ICso =0.57±0.02 mg/ml) in vitro definieren, die 2,6-mal höher ist stärker als Vitamin C (IC50=1,46 mg/ml). Nanoverkapselung wurde angewendet, um die Extraktstabilität zu verbessern und anschließend seine Bioaktivitäten zu verbessern. Liponiosom-einkapselnder Bockshornklee-Extrakt (LNF) wurde unter Verwendung eines Hochgeschwindigkeitshomogenisators hergestellt, was zu homogenen kugelförmigen Nanopartikeln mit Größen im Bereich von 174,7 ± 49,2 nm, 0 0,26 ± 0,04 in PdI und 46,6 ± 7,4 Prozent führte Fangeffizienz. Die LNF-Formulierung erleichterte signifikant eine verzögerte Freisetzung und verbesserte die Hautpenetration gegenüber den Extrakten signifikant, was auf eine mögliche Verwendung von LNF zur transdermalen Verabreichung hindeutet. Das formulierte LNF war hochstabil, nicht toxisch für menschliche Fibroblasten und konnte die Lebensfähigkeit der Zellen und die Kollagenproduktion verbessern und die MMP1-, MMP9-, IL-6- und IL-8-Sekretion im Vergleich zu dem Extrakt in hemmen co-kultiviertes Hautmodell. Daher zeigen ethanolischer Bockshornklee-Extrakt und sein entwickelter LNF molekulare Mechanismen gegen Hautalterung und könnten potenziell als innovativer Inhaltsstoff zur Vorbeugung von Hautalterung eingesetzt werden.

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Schlüsselwörter:Bockshornklee; Rutin; Antikollagenase; Antialterung; Kollagenproduktion; Liposomen; Nanoverkapselung; Lipidpartikel; transdermale Abgabe; anhaltende Freisetzung

1. Einleitung

Die Hautalterung ist ein biologischer Prozess, der sowohl durch intrinsische als auch durch extrinsische Faktoren ausgelöst wird. Die intrinsische Alterung wird durch Veränderungen der Elastizität der Haut im Laufe der Zeit verursacht, während die extrinsische Alterung auf UV-Strahlung, Umweltverschmutzung und Rauchen zurückgeführt wird. Die Exposition gegenüber UV-Strahlung (Photoaging) ist ein vorherrschender Faktor [1,2]. Die wichtigsten Strukturen der extrazellulären Matrix (ECM) sind Kollagen, Elastin und Glykosaminoglykane (GAGs) [3]. Gemeinsame Merkmale der Hautalterung sind die Bildung reaktiver Sauerstoffspezies (ROS) und der Abbau der ECM durch überexprimierte Matrix-Metalloproteinasen (MPs). Elastase [1,4,5]. Dies trägt zum allgemeinen Hautverhalten bei, einschließlich des Verlusts von Zugfestigkeit und Elastizität und der daraus resultierenden Faltenbildung und Trockenheit. Um mit der Hautalterung fertig zu werden, konzentriert sich die Forschung hauptsächlich auf die Reduzierung von oxidativem Stress (Antioxidans) und ECM-Abbau (Anti-Kollagenase und Anti-Elastase)[6-8]. Naturprodukte haben als neue Generation von Cosmeceuticals Interesse geweckt. Es gibt zahlreiche Hinweise darauf, dass Pflanzen eine Vielzahl aktiver Verbindungen besitzen, zum Beispiel Terpenoide, Alkaloide und phenolische Verbindungen [9-11].FlavonoideTrigonella foenum-graecum L. (Bockshornklee), das zur Familie der Leguminosae gehört, ist eine krautige Pflanze, die typischerweise in Westasien, Nordindien, Nordafrika und im Mittelmeerraum wächst [12]. Bockshornkleesamen werden häufig als Nahrungsmittel, Gewürz, Galaktagogen und traditionelle Medizin gegen Diabetes verwendet[13-15]. Darüber hinaus zeigte eine toxikologische Studie die Sicherheit von Bockshornkleesamen bei Verwendung als Nahrungsergänzungsmittel [16]. Bockshornkleesamen enthalten zahlreiche sekundäre Pflanzenstoffe, darunter Alkaloide, Saponine und Flavonoide (Rutin, Quercetin und Vitexin) [17]. Viele Studien berichteten über antidiabetische, krebshemmende, antimikrobielle, antioxidative und entzündungshemmende Wirkungen von Bockshornklee Hemmung des Kollagenabbaus [24-26]. Obwohl es keinen Bericht gibt, der Bockshornklee-Extrakt in Cosmeceuticals impliziert, wird erwartet, dass er biologische Eigenschaften aufweist, die diese potenziellen Funktionen zeigen. Die allgemeinen Probleme bei der Verwendung von Naturextrakten in kosmetischen Produkten sind jedoch eine schlechte Penetration in die Haut, Löslichkeit und Stabilität. Nanoverkapselung ist eine Technik, die verwendet wurde, um (i) die Stabilität zu verbessern, (ii) die Wasserlöslichkeit zu erhöhen, (iii) die Hautpermeation und -absorption zu verbessern und iv) Wirkstoffe langsam freizusetzen [27,28]. Es gibt viele verschiedene Arten von Nanopartikeln, wie Liposomen, Niosomen und Liponiosomen (eine Kombination aus Liposomen und Niosomen). Liponiosomen bestehen aus Phospholipiden und nichtionischen Tensiden, die die Fähigkeit verbessern und die Freisetzung von Nanoträgern kontrollieren[29]. Die Morphologie von Liponiosomen ähnelt der von Liposomen. Liponiosome sind jedoch flexibler und anpassungsfähiger und funktionieren vor allem anders. Die Vorteile von Liponiosom-Trägern bestehen darin, dass sie verformbar sind, um Poren zu durchdringen, die viel kleiner als die Größe des Trägers sind, und die Fähigkeit haben, sowohl wasser- als auch fettlösliche Mittel zu transportieren. Daher sind Liposomen vielversprechende Träger für die Abgabe eines Wirkstoffs in die Haut [30]. In dieser Studie wurde ein Bockshornklee-Extrakt mit Rutin als analytischem Marker validiert und identifiziert. Die biologischen Aktivitäten von Bockshornkleeextrakt wurden aufgeklärt. Bockshornklee hat eine Anti-Kollagenase-Aktivität und eine erhöhte Kollagenproduktion gezeigt, was auf die Anti-Aging-Eigenschaft hinweisen kann. Liponiosom-einkapselnder Bockshornklee-Extrakt (LNF) wurde entwickelt und charakterisiert. Die Zytotoxizität von LNF wurde in humanen dermalen Fibroblasten unter Verwendung von zellbasierten Assays beobachtet. Dazu gehörte auch eine Untersuchung molekularer Mechanismen der Anti-Aging-Eigenschaften von LNF. Die Ergebnisse legen nahe, dass LNF für Hautfibroblastenzellen nicht toxisch ist und die Sekretion von MMP1, MMP9, IL-6 und IL-8 bei UV-induzierter Hautalterung hemmen kann. Somit unterstützen unsere Ergebnisse die Bedeutung von Bockshornklee-Extrakt und LNF als innovative Anti-Aging-Wirkstoffe, die ihr Potenzial als Wirkstoffe in Cosmeceutical-Produkten erhöhen.

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2. Ergebnisse

2.1. UHPLC-Validierung und Identifizierung von Rutin in Bockshornklee-Extrakt

Nach Ethanolmazeration wurde die ölige, gelblich-braune Paste aus Bockshornkleeextrakt erhalten. Die Identifizierung des Rutingehalts als analytischer Marker wurde mittels UHPLC untersucht. Die optimale Trennung von Rutin aus Bockshornkleeextrakt wurde mit einer Retentionszeit von ungefähr 2,458 min erreicht (Abbildung 1) und durch LC-MS mit dem nachgewiesenen Produkt-Ion bei 301 bestätigt (ergänzende Abbildung S1). Die Validierung von Rutin wurde gemäß den AOAC-Richtlinien [31,32] durchgeführt und ist in Tabelle 1 dargestellt. Die Gleichung in der Tabelle stellt eine gute Linearität mit einem Bestimmtheitsmaß (r2) von 0,998 dar, wobei die Genauigkeit gemessen wird durch der Prozentsatz der Wiederherstellung. Die Empfindlichkeit wurde unter Verwendung der Nachweisgrenze (LOD) und der Bestimmungsgrenze (LOQ) bei 5,17 bzw. 15,67 ug/ml angegeben. Die Bockshornkleeextrakte wurden in verschiedenen Konzentrationen hergestellt und die Menge an Rutin im Extrakt wurde anhand der Fläche unter der Kurve interpretiert , relativ zur Standardkurve der kommerziellen Rutin-Referenz. Die Ergebnisse zeigten, dass der hergestellte Extrakt 7,73 ± 0,40 mg/Gofrutin enthält.

2.2.In-vitro-Kollagenase-Hemmung und Kollagenproduktion von Bockshornklee-Extrakt

Eine Anti-Aging-Aktivität von Bockshornkleeextrakt wurde zuerst durch einen In-vitro-Kollagenase-Hemmtest identifiziert. Wir beobachteten, dass der IC50-Ofrutin-Trihydrat-Standard, Bockshornklee-Extrakt und Epigallocatechingallat (EGCG) als positive Kontrolle 0.06±0.56±{ {10}}.02 bzw. 0,11±0,01 mg/ml (Abbildung 2a,b). Bemerkenswerterweise war die Hemmkonzentration von Bockshornklee-Extrakt signifikant niedriger als die von Ascorbinsäure (IC50=1.46±0,02 mg/ml), was darauf hindeutet, dass Bockshornklee-Extrakt und Rutin-Trihydrat-Standard eine Anti-Kollagenase-Aktivität aufweisen. Die Fähigkeit von Bockshornkleeextrakt zur Kollagenproduktion wurde als nächstes unter Verwendung menschlicher dermaler Fibroblasten untersucht. Die Zellen wurden mit 125 ug/ml Extrakt und Vitamin Cas als Positivkontrolle für 7 und 14 Tage behandelt. Zellen wurden mit Sirius Red gefärbt und gefärbte Kollagene wurden mit NaOH gelöst.Hesperidin verwendetWie in Abbildung 2b gezeigt, repräsentiert Sirius Red den Kollagengehalt. Die Menge an gefärbtem Kollagen war in den mit Extrakt behandelten Zellen (163 Prozent und 131 Prozent) im Vergleich zu einer Vehikelkontrolle (225 Prozent und 187 Prozent) an Tag 7 bzw. Tag 14 signifikant erhöht. Diese Induktion ähnelte der Wirkung der durch Vitamin C induzierten Kollagenproduktion und war signifikant höher als die durch Rutin induzierte Kollagenproduktion in menschlichen Fibroblastenzellen. Dieses Ergebnis zeigte, dass Bockshornkleeextrakt die Kollagenproduktion in menschlichen dermalen Fibroblastenzellen induziert.

2.3. Physikalisch-chemische Charakterisierungen von formuliertem LNF

Um die Stabilität des Bockshornklee-Extrakts zu verbessern und sein Aussehen zu verbessern, wurde die Formulierung von LNF unter Verwendung aller in Tabelle 2 gezeigten Inhaltsstoffe durchgeführt, was zu einer gelbgoldenen Pastensubstanz führte (Abbildung 3a: unten links), die leicht in Wasser dispergiert werden kann, um eine gelbliche Lösung zu erhalten (Abbildung 3a: rechts).

Der LNF zeigte einen vielseitigen und weichen Kräuterduft. Die physikalisch-chemische Charakterisierung von formuliertem LNF wurde unter Verwendung dynamischer Lichtstreuung (DLS) untersucht und ist in Tabelle 3 gezeigt. Die Partikelgröße hatte einen Bereich von 174,7 ± 49,2 nm mit einem niedrigen Polydispersitätsindex (PdI=0.26±{ {7}}.04) und negativ geladene Oberfläche durch Phospholipide [33]. Die Einkapselungs- und Beladungseffizienz betrug etwa 46,6 ± 7,4 Prozent bzw. 33,5 ± 4,0 Prozent. Eine mikroskopische Aufnahme zeigt die Morphologie der formulierten Partikel als kugelförmige Partikel, die Bockshornkleeextrakt in Abbildung 3a einkapseln, mit Durchmessern im Bereich von 50-150 nm (Abbildung 3b). Endotherme Peaks im DSC-Thermogramm (Fig. 3c) bei 45,8 Grad stellen die Schmelztemperatur von LNF dar, die zwischen den Schmelztemperaturen von Liposom bei 44,2 Grad bzw. Niosom bei 47,5 Grad liegt.OteflavonoidDie Morphologie und das thermische Verhalten konnten bestätigen, dass LNF die physikalischen Eigenschaften von sowohl Liposomen als auch Niosomen aufweist.

LNF wurde 3 Monate lang bei 4 Grad, 25 Grad und 40 Grad gehalten, um seine Stabilität in Bezug auf Partikelgröße, PdI und Z-Potential unter Verwendung der DLS-Technik zu untersuchen. Der pH-Wert und die Viskosität der erhaltenen Partikel wurden ebenfalls untersucht1. Wir beobachteten eine leichte Zunahme der bei 40 Grad gelagerten Partikelgrößen im Vergleich zu 4 Grad, aber diese Änderungen waren statistisch nicht unterschiedlich.verlorenes Reich cistancheDarüber hinaus gab es keine signifikante Änderung der anderen Eigenschaften des formulierten LNF, einschließlich pH, ​​Viskosität und prozentualer Verkapselung. Diese Ergebnisse deuten alle darauf hin, dass die erhaltenen Partikel physiochemisch stabil waren (Abbildung 4).

2.4. Freisetzungsprofil und Hautpenetration von formuliertem LNF

Das Freisetzungsprofil (Abbildung 5a) zeigte, dass Bockshornkleeextrakt gleichzeitig freigesetzt wurde, während seine Liposomen 2 Stunden später mit 6,98 ± 0,37 Prozent nachgewiesen wurden und nach 24 Stunden auf 23,92 ± 1,41 Prozent anstiegen, was auf das verzögerte Freisetzungsverhalten hindeutet von LNF. Um die Potenz von LNF bei der transdermalen Verabreichung zu untersuchen, wurde eine Hautpenetration unter Verwendung von ex vivo-Schweinehaut durchgeführt. Eine bildgebende Massenmikroskopanalyse (IMS) wurde verwendet, um eine kumulative Rutinmenge zu beobachten, die über die Schweinehaut von Rutinstandard, dem Extrakt und LNF transportiert wurde. In Abbildung 5b haben wir beobachtet, dass Bockshornklee-Extrakt und LNF im Vergleich zum Rutin-Standard eine höhere Menge an angesammeltem Rutin auf der Haut zeigten. Dieses Ergebnis zeigte, dass die Durchlässigkeit von Bockshornkleeextrakt und LNF nach 24 h größer und tiefer war als die von Rutin.mikronisierte gereinigte Flavonoidfraktion 1000 mg verwendetDarüber hinaus war die Hautpenetration von formuliertem LNF im Vergleich zu der des Extrakts merklich verbessert. Gemäß dem Freisetzungsprofil und der Ex-vivo-Hautpermeationsstudie verbessert LNF möglicherweise die Wirksamkeit des Extrakts durch erhöhte Permeation und kontrollierte Freisetzung.

Dieser Artikel ist extrahiert aus Pharmaceuticals 2022, 15, 254. https://doi.org/10.3390/ph15020254 https://www.mdpi.com/journal/pharmaceuticals