Experimentelle Berechnungen des Metallgehalts in Hautaufhellungscremes und theoretische Untersuchung ihrer biologischen Wirkung gegen das Tyrosinase-Enzym

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Tanzeela Ashraf1 & Mehwish Taneez1 & Saima Kalsoom1 & Tahira Irfan2 & Munib Ahmed Shafique3

Abstrakt

Die Nachfrage nachHautaufhellungCremes (SWCs) hat aufgrund des starken Anstiegs der Produktwerbung in den Medien und des wachsenden Bewusstseins weltweit stark zugenommen. Metalle sind entweder als Verunreinigungen vorhanden oder werden absichtlich in Cremes hinzugefügt und können toxische Wirkungen auf Benutzer haben. Die vorliegende Studie wurde durchgeführt, um den Inhalt von zu bestimmenMetallewie Quecksilber (Hg), Cadmium (Cd), Blei (Pb), Arsen (As), Chrom (Cr), Nickel (Ni), Kobalt (Co), Kupfer (Cu), Zink (Zn) und Eisen ( Fe) in fünfzehn hautaufhellenden Cremes, die in örtlichen Geschäften in Islamabad, Pakistan, vertrieben werden. Die Metallkonzentrationen wurden nach Aufschluss mit einer Mischung aus HNO3, HCl und H2O2 mit einem induktiv gekoppelten Plasma-optischen Emissionsspektrometer (ICP-OES) analysiert. DasHautaufhellungCremes wiesen Metallkonzentrationen in Teilen pro Million (ppm) im folgenden Bereich auf: Hg (1,0–18,210 ppm), Co (0,1992–1,9931 ppm), Cr (1,0453–2,7455 ppm), Cu ({{20}},6987–0,1997 ppm), Fe (8,8868–28,6213 ppm), Ni (0,7487–1,5958 ppm), Pb (0,2997–4,7287 ppm) und Zn (7819,2–39.696,7 ppm). As und Cd wurden in keiner der fünfzehn Hautaufhellungscremes nachgewiesen. Nur eine Creme (L'Oréal Paris White Perfect) wurde in sicheren Grenzen gefunden, die von der Food and Drug Administration für Kosmetika festgelegt wurden. Um den Mechanismus der geringeren Produktion von Melanin in Gegenwart von schweremMetallewurde eine molekulare Docking-Studie unter Verwendung von Molecular Operating Environment (MOE)-Software durchgeführt. Es wurde eine gute Korrelation zwischen experimentellen Befunden und Molekular-Docking-Studien beobachtet.

Schlüsselwörter: HautaufhellungCremes.Metalle. Molekulares Andocken. Toxizität

Cistanche kann die Hautaufhellung verbessern

Einführung

Fairness wird weltweit in den meisten Gemeinschaften als Schönheit, Anmut und hoher sozialer Status gebrandmarkt. Diese Wahrnehmung ermutigt die meisten Frauen, sich zu engagierenHautaufhellung. Hautaufhellende Cremes, Salben, Lösungen und Gele werden sowohl von Männern als auch von Frauen zur Verbesserung des Hautbildes oder als Mittel gegen Sommersprossen verwendet [1]. In den letzten Jahrzehnten wurden diese Produkte hauptsächlich zur Verschönerung verwendet [2]. Metalle werden in Hautaufhellungsprodukten absichtlich oder unabsichtlich hinzugefügt, und die Verbraucher sind sich ihrer Anwesenheit meist nicht bewusst. Menschliche Exposition gegenüberMetallein Hautaufhellungscremes erfolgt hauptsächlich über die Haut. Diese Produkte werden entweder auf die gesamte Körperoberfläche oder auf begrenzte Bereiche aufgetragen. Einige SWCs bleiben mehrere Stunden oder Tage in Kontakt mit der Haut, während andere kurz nach dem Auftragen weggespült werden [3]. Die kontinuierliche Anwendung von Whitening-Creme führt im Laufe der Zeit zu einer Ansammlung von Metallen im Körper, und diese Metalle sind dafür bekannt, eine Vielzahl von chronischen gesundheitlichen Auswirkungen wie Krebs zu verursachen; Fortpflanzungs-, Entwicklungs- und neurologische Störungen; Kontaktdermatitis; sprödes Haar; und Haarausfall [4]. Einige Metalle sind starke endokrine Disruptoren und Atmungstoxine.Metallewie Cr, Ni und Co sind bekannte Hautsensibilisatoren, während Cd, As, Pb und Hg toxisch sind [4–6]. As, Cd, Co, Cr, Ni, Pb und Hg und ihre Verbindungen gehören zu den 1000 Chemikalien, die als absichtlich verbotene Inhaltsstoffe von Kosmetika in Anhang II der Richtlinie 76/768/EWG des Europäischen Rates aufgeführt sind, da sie aufgrund ihrer toxikologischen Eigenschaften als unsicher gelten [ 4]. Verschiedene Formen von Kosmetika, einschließlich Puder, Hautgrundlagen,HautaufhellungCremes, Lippenstift und Lipgloss sowie Lotionen werden von Frauen auf der ganzen Welt verwendet, um das Erscheinungsbild der Haut zu verbessern. Unterschiedliche Konzentrationen von Metallen (wie As, Cd, Pb, Co, Ni, Cr, Cu) wurden in vielen Produkten gefunden, darunter Eyeliner, Henna, Tätowierungen, Abstriche und Haarsprays [7], Lippenstifte, Lippenfeuchtigkeitscremes und Lippenbalsame [7, 8]. Cd, Cr, Cu, Pb und Ni waren in Wimperntusche, Kajalstift, Körper- und Gesichtscremes, Sonnencreme, Vaseline und traditionellen Kosmetika wie Augenkajal enthalten. Unter den getesteten Proben wurde angegeben, dass Khol den höchsten Gehalt an den meisten hatMetalle[9]. Darüber hinaus wurde auch in 91 Proben von Gesichtsfarben ein hoher Gehalt an Metallen festgestellt, und der Zn-Gehalt war extrem hoch [10]. In einer kürzlich durchgeführten Studie wurden fünf Metalle (Cd, Cr, Fe, Ni und Pb) in verschiedenen Marken von Lotionen, Grundierungen, Zahnaufhellungscremes, Lippenstiften, Haarfärbemitteln und Sonnenschutzcremes quantifiziert und der Wert für das lebenslange Krebsrisiko (LCR) ermittelt in allen Kosmetikprodukten außer Lippenstiften über dem zulässigen Grenzwert liegen [11]. Daher sind regelmäßige Kontrollen von Kosmetika und genaue Informationen über das Vorhandensein von Metallen in der Kosmetik erforderlichHautaufhellungCremes sind für die Sicherheitsbewertung der Verwendung dieser Produkte aufgrund von Bedenken hinsichtlich der öffentlichen Gesundheit weltweit erforderlich [4, 12].

In der vorliegenden Studie wurden 15 Proben vonHautaufhellungCremes (SWCs) wurden auf den Hg-, Pb-, Ni-, Cr-, Co-, Cu-, Zn-, Fe-, As- und Cd-Gehalt analysiert, und ihr Bindungsmuster mit dem Hautziel wurde durch computergestützte Docking-Studien bestimmt. Molekulares Andocken ist als ein Optimierungsproblem definiert, das die "am besten passende" Orientierung eines Liganden bestimmt, der das bestimmte Ziel von Interesse bindet, und das verwendet wird, um die Struktur des zwischen zwei oder mehr Molekülen gebildeten intermolekularen Komplexes vorherzusagen. Es gibt mehrere mögliche gegenseitige Konformationen, in denen eine Bindung auftritt, die gemeinhin als Bindungsmodi bezeichnet werden [13]. Molekulares Andocken wird routinemäßig zum Verständnis der Arzneimittel-Rezeptor-Wechselwirkung verwendet. Es liefert nützliche Informationen über Arzneimittel-Rezeptor-Wechselwirkungen und wird häufig verwendet, um die Bindungsorientierung von Arzneimittelkandidaten kleiner Moleküle mit ihren Proteinzielen vorherzusagen, um die Affinität und Aktivität des kleinen Moleküls vorherzusagen [14].

natürliche Inhaltsstoffe von EchinacosidCistanche

Materialen und Methoden

Probensammlung und Metallextraktion

FünfzehnHautaufhellungCremes, darunter eine importierte Vergleichscreme, wurden von lokalen Geschäften in {{0}}, Islamabad, Pakistan, gekauft, basierend auf der Popularität der Marke, nämlich L'Oreal Paris (LP), Stillman's Skin (SS), White Face (WF), Face Fresh (FF), Faiza Beauty (FB), Due Beauty (DB), Golden Pearl (GP), Fair & Lovely (FL), White Look (WL), Bfresh (BF), Goree Beauty (GB ), Sara Whitening (SW), Seidengesicht (SF), Evergreen (EG) und Nisa Extra Glowing (NS). Die Preise der SWCs lagen zwischen 250 und 1500 PKR. Einzelheiten zu jedem Produkt wie Farbe, Herstellungsdatum, Verfallsdatum, Angaben zu den Herstellern, Nettogewicht und Stadt/Ort der Probenahme wurden in Tabelle S1 (Ergänzende Informationen) bereitgestellt. Alle verwendeten Reagenzien waren Salpetersäure in Analysequalität (HNO3 69 Prozent; BDH, England), Salzsäure (HCl 37 Prozent; Sigma-Aldrich, Deutschland) und Wasserstoffperoxid (H2O2 35 Prozent; Sigma- Aldrich, Deutschland). Alle bei der Extraktion von Metallen verwendeten Apparate wurden mit 10-prozentiger HNO3 und destilliertem Wasser vorgewaschen. Ein Gramm jeder Cremeprobe wurde in einen 250--ml-Kolben gegeben und 20 ml einer HNO3- und H2O2-Mischung wurden hinzugefügt. Die Proben wurden mit einem Kühlerrohr abgedeckt und über Nacht bei Raumtemperatur stehen gelassen. Die Mischung wurde dann unter kontinuierlichem Rückfluss für 4–5 h auf einer Heizplatte bei 70–100 Grad erhitzt. Aliquots von HCl und HNO 3 wurden zugegeben, bis keine braunen Dämpfe mehr auftraten. Die Proben wurden zur Trockne eingedampft und abkühlen gelassen [15, 16]. Alle Proben wurden zusammen mit den Blindproben dreifach aufgeschlossen, mit destilliertem Wasser auf 10 ml verdünnt und vor der ICP-Analyse mit 0,45--μm-Spritzenfiltern filtriert -OES (iCAP6500, Thermo Scientific, UK). Das detaillierte Verfahren der Metallanalyse und die empfindlichste zu analysierende LinieMetallesind in der Tabelle dargestellt. S2 der Zusatzinformationen.

Cistanche-Bodybuilding

Molekulare Docking-Studien

Um die effektiven Bindungsmuster von Liganden (heavyMetalle) mit dem Ziel (Tyrosinase-Enzym) wurden molekulare Docking-Studien durchgeführt. Die zur Untersuchung des Bindungsmusters von Liganden verwendete Software war Molecular OperatingEnvironment (MOE) Version 2016.08 von ChemicalComputing Group Inc. Drei Standardinhibitoren – Hydroxychinon, Kojisäure und Niacinamid – wurden zusammen mit Tenmetals als Liganden für Dockingstudien verwendet. Die 2D-Strukturen dieser Liganden wurden mit dem Builder-Tool von MOE erstellt und im MDB-Dateiformat gespeichert. Für den Bindungsmustermodus von Standarddrogen und schweremMetalle, ein geeignetes Zielprotein, Tyrosinase 1 (menschliches TYRP1, PDB-Code: 5M8N), wurde ausgewählt. Die Kristallstruktur des Proteins wurde von der Protein Data Bank PDB ID: 5M8N heruntergeladen und wie in Abb. S1 (Ergänzende Info. ). Diese Strukturen wurden nach Eliminierung von Wassermolekülen 3D-protoniert und energieminimiert, und alle Wasserstoffatome mit ihrer Standardgeometrie wurden der Struktur hinzugefügt. Site Finder wurde verwendet, um eine systematische Bestätigung des resultierenden Modells bei Standardparametern mit einem RMS-Gradienten von 0,0001 kcal/mol zu suchen. Protein umfasst 4 Ketten, A, B, C und D. Um die aktive Stelle des Proteins zu identifizieren , wurde das Site Finder-Tool von MOE verwendet. Die längste Kette wurde gemäß Protokoll ausgewählt und angewendet. Alpha-Zentren wurden erstellt, gefolgt von der Einfügung von Dummies; das Andocken wurde zusammen mit den Dummy-Atomen durchgeführt. Für jeden Liganden wurden zehn Konformationen erzeugt. Die Konformation mit der niedrigsten Bindungsenergie jedes Liganden wurde für die Bindungsmusteranalyse ausgewählt [17].

Resultate und Diskussion

Metallgehalt in SWCs

Die durchschnittlichen Konzentrationen (ppm) von Hg, Pb, Cr, Ni, Co, Cu, Zn, As, Cd und Fe in SWCs sind in Tabelle 1 gezeigt. As und Cd wurden in keiner der Proben nachgewiesen, während andereMetallewere present in all samples with varying concentrations. Mercury was detected in thirteen SWCs except in Stillman's Skin (SS) and Goree Beauty (GB) creams. Levels of Hg in different SWCs ranged from 1.0 ± 0.09 to 18,210 ± 479 ppm. We found exceptionally high concentrations of Hg in SWCs. The mean concentrations of Hg in SWCs were above the permissible limit, i.e., 1 ppm by the World Health Organization (WHO) and US Food and Drugs Administration (FDA) [18]. Though the detected concentrations of metals in SWCs are too high and pose toxicity in spite of this, they are added in cosmetics. Based on the mean Hg concentration levels, the samples were arranged in the following decreasing order: WF > NS > SF > SW > FF >GP > DB > FB > BF > EG > FL > WL > LP. In der vorliegenden Studie war der Hg-Gehalt niedriger als der in SWCs (dh 2,46 bis 23.222 ppm), die in Saudi-Arabien vermarktet wurden [19], aber größer als der in einer anderen Studie berichtete (dh 1,18 bis 5650 ppm) [20]. Cremes in Thailand, Libanon und England zeigten ebenfalls einen hohen Hg-Wert im Bereich von 1281 bis 5650 ppm[21]. Die Hg-Werte in all diesen Studien überschritten die zulässigen Werte inAufhellungCremes von der FDA in Kosmetikprodukten eingestellt [4, 18]. Die Exposition gegenüber einem hohen Hg-Spiegel kann Veränderungen im zentralen Nervensystem hervorrufen, die zu Reizbarkeit, Schlafstörungen, Zittern, vermindertem Gedächtnis und Intelligenz, Kopfschmerzen, Halluzinationen und in schweren Fällen sogar zum Tod führen können sich entwickelnde Föten aufgrund seiner Akkumulation in den Zellen[19]. Die Haut ist anfälliger für Hautkrebs, indem sie die Produktion von Melanin hemmt. Die Anwendung von anorganischen Quecksilbersalzen verursacht nephrotoxische Wirkungen. Die Hg-Exposition gegenüber Plazentazellen verursacht Schäden am sich entwickelnden Fötus [22, 23].

Pb was detected in fourteen SWCs except for BF. The level of Pb differed significantly among the SWCs ranging from 0.1997 ± 0.19 to 4.7287 ± 0.0428 ppm. The order of Pb in SWCs was NS > SS > SF > DB > GP > FF > SW > EG >LP > WL > WF > FB > GB > FL > BF. Es wurde festgestellt, dass SWCs in Nigeria ähnliche Pb-Konzentrationen aufweisen (dh 0,8 bis 4,50 ppm) [24], während in Saudi-Arabien 76 Prozent der SWCs Pb-Gehalte von bis zu 10 ppm aufwiesen [25 ]. Daher können kosmetische Mittel, die Pb enthalten, unabhängig davon, ob sie einmal oder mehrmals täglich aufgetragen werden, zu einer Pb-Exposition des Menschen führen. Um die Pb-Exposition des Menschen zu begrenzen, hat die FDA Richtlinien für die Kosmetikindustrie entworfen, dh die Pb-Konzentration in Kosmetika sollte als Verunreinigung 10 ppm nicht überschreiten. Diese Richtlinie gilt für kosmetische Lippenprodukte (wie Lippenstifte, Lipglosse und Lipliner) und äußerlich aufgetragene Kosmetika (wie Lidschatten, Rouges, Shampoos und Körperlotionen), die in den USA verkauft werden [18, 26].

Cr, Ni, Co, Zn, and Fe were detected in all the fifteen SWC samples. Cr with concentration ranging from 1.0453 ± 0.0503 to 2.7455 ± 0.35 ppm is exceptionally low as compared to the concentrations detected in another study where Cr ranged from 4.25 to 8.0 ppm in creams [27]. The concentration was in order of SS > GP > FF > WL > EG > WF > DB > FB > BF >GB > NS > LP > FL > SF > SW. Es wird empfohlen, dass Verbraucherprodukte nicht mehr als 5 ppm Cr enthalten sollten oder für einen guten Gesundheitsschutz 1 ppm nicht überschreiten sollten [28]. Daher lagen die in der vorliegenden Studie nachgewiesenen Cr-Konzentrationen über diesen zulässigen Grenzwerten. Die Cr-Konzentrationen in Produkten lagen in einem Bereich, der bei empfindlichen Personen Kontaktdermatitis hervorrufen kann. Der Kontakt mit Cr kann zu schweren Rötungen, Hautgeschwüren und Hautschwellungen führen. Es gibt keine Verordnung zur Beschränkung der Verwendung von Chrom in Kosmetika, obwohl die Zulassungsverordnung für den Farbzusatz FD & C Blue No. 1 Chrom als Verunreinigung auf 50 ppm begrenzt [18].

The range of Ni in the SWCs was found to be between 0.7478 ± 0.0492 and 1.5958 ± 0.2969 ppm which is not high and follows the order: GP > SS > WF > FF > DB > FL > WL >BF > EG > NS > FB > GB > LP > SW > SF. Ni-Konzentrationen stimmten mit Literaturwerten überein, die in SWCs (0,03 bis 1,65 ppm) gefunden wurden, während Feuchtigkeitscremes für die Haut bis zu 10,7 ppm Ni enthalten[29]. Es wurde festgestellt, dass Körpercremes in Nigeria einen Ni-Gehalt von 5,09 ppm und eine Absorption von habenMetalle from these creams to skin is facilitated due to the presence of fat-soluble substances [30]. Ni is one the most common contact allergens used in patch test. Exposure to Ni from SWCs can result in sensitization [31]. Once in contact with the skin, metallic Ni oxidizes to form soluble diffusible compounds that may penetrate the intact stratum corneum via the appendageal (hair follicles, sweat glands, and sebaceous glands), transcellular, or intracellular route [32]. The recommended limit of Ni for consumer products is 5 ppm; however, the level should not exceed from 0.5 to 1.0 ppm for better health protection [3, 28]. Ni concentration of about 0.5 ppm is sufficient to cause contact dermatitis in skin [28]. The levels of Ni found in the SWCs could trigger contact dermatitis in people with hypersensitivity. Similarly, Co is assumed to be skin allergen. The Co content in the studied SWCs was slightly higher than the suggested acceptable limits, i.e., 0.1992 ± 0.0003 to 1.9931 ± 0.003 ppm, and followed the order: WL > WF > FF > SS > GP > DB > LP > FB > FL > EG > SF > GB > BF > SW > NS. However, the permissible level of Co impurity has not been regulated so far but suggested that the consumer products should not contain more than 1 ppm of Co [28]. Only, WL was found to have Co concentration above recommended level. It is further evident from the literature that Co powders penetrate the damaged skin more easily than the intact skin. Volunteers exposed cutaneously to Co had higher concentrations of urinary Co [33]. A dose-response study with 72 Coallergic patients identified a stimulation concentration at 50 ppm [31], whereas Co-allergic patients could react to Co test at a concentration of 19 ppm [34]. Although Cu is rarely a skin sensitizer, in some cases, immune reactions occurred due to Cu exposure from intra-uterine devices. The use of prosthetic materials in dentistry has also created a risk of sensitization for Cu [35]. We found very low concentration of Cu (i.e., 0.1997 ± 0.1997 to 0.6987 ± 0.0999 ppm) in all SWCs: FL > GB > SS > FF > NS > WL > BF > EG > GP > WF > SF >LP > SW > DB > FB. Zuvor wurden auch niedrige Cu-Konzentrationen in SWCs ({{0}},3–10,0 ppm) im Vergleich zu feuchtigkeitsspendenden Cremes (0,5–17,5 ppm) berichtet [29].

The Zn was detected in quite high concentrations, i.e., 6.0231 ± 0.3515 to 39,696.7 ± 174.23 ppm, in the cream samples. The highest concentration was found to be present in the sample SF followed by SS > SW > NS > GP > FF > WL > EG > FB > FL > BF > LP > SW > DB > FB. A high concentration of Zn was reported for moisturizers (17.3 to 372.0 ppm) and SWCs (24.7 to 267.5 ppm). The concentrations of Zn in the present study are far much higher than the previously reported Zn concentrations. The high content of Zn may be due to ZnO which is used as an ultraviolet (UV) radiation filter in creams. In recent years, ZnO nanoparticles are frequently added to sunscreens and the high refractive index of Zn makes the skin look unnaturally white by inhibiting melanin production. Zn used in anti-dandruff shampoos has been shown to cause allergic contact dermatitis [36, 37], while high exposure over time can cause brittle hair and nails, neural abnormalities, gastrointestinal disorders, and convulsions [38]. The mean concentration levels of Fe present in SWCs ranged from 8.8868 ± 0.1043 to 28.6213 ± 0.0926 ppm. The amount of Fe decreased in creams in the following order: NS > SS > GP > EG > WL > SF > GB > BF > WF > SW > FL > FF >LP > FB > DB. Der Fe-Gehalt in der vorliegenden Studie war niedriger im Vergleich zu früheren Studien aus Pakistan[11, 22] und Nigeria [10], wo festgestellt wurde, dass die Körpercremes und Hautaufhellungscremes Fe bis zu 2468 ppm bzw. 211,6 ppm enthielten . Die Exposition gegenüber kleinen Dosen von Fefrom-Konsumprodukten kann jedoch aufgrund kumulativer Wirkungen zum Zelltod [39] oder Darmkrebs führen [40]. Im Allgemeinen gibt es keine nationalen und internationalen Standardgrenzwerte für den Cu-, Cd-, Fe- und Zn-Gehalt in Kosmetika und SWCs, aber die regelmäßige Verwendung von SWCs verursacht die Anreicherung dieser Elemente im Körper. Trotz der Tatsache, dass Fe und Zn für die Regulierung einiger physiologischer Funktionen im Körper unerlässlich sind, werfen die in dieser Studie erhaltenen Werte aufgrund der kumulativen Wirkung, die sich aus einer kontinuierlichen Exposition ergibt, Sicherheitsbedenken auf. Die erhöhten Konzentrationen dieser Metalle in einigen Cremes sind wahrscheinlich auf die Verwendung einiger natürlicher oder anorganischer Pigmente wie Ton, Glimmer und Eisenoxide oder die Verwendung metallischer Hilfsmittel während der Produktion zurückzuführen.

Molekulares Andocken

Um die molekularen Docking-Studien von auszuwertenMetalleund drei Standardverbindungen mit Tyrosinase-Enzym (PDB-Code: 5M8N) wurde die niedrigste Energie-gekoppelte Konformation jedes Liganden für die Analyse verwendet. Die angedockten Bindungsenergien fast aller Komplexe reichen von 5,25 bis 8,62 kcal/mol. Diese Energiewerte zeigten den instabilen Bindungsmodus dieser Metalle mit dem Tyrosinase-Enzym. Andere angedockte Bindungsenergien zeigten ebenfalls hohe Werte, die für die Bildung allosterischer Stellen im Tyrosinase-Enzym verantwortlich sein könnten. Bindungswechselwirkungen wurden durch den Log-Plot der MOE-Software vorhergesagt, wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt. 1, 2 und 3. Ligand und Konformation des aktiven Zentrums des Zielproteins, die durch Andocken erhalten wurden, wurden als Eingabe in das MOE genommen. Die Wechselwirkungen zwischen dem Liganden und dem aktiven Zentrum des Ziels wurden untersucht, indem die Atome innerhalb von 5 Å ausgewählt wurden. Im natürlichen Prozess bindet Zn an den co-kristallisierten Liganden MMS und initiiert den Prozess der Melaninproduktion. Der Ligand war mit Aminosäureresten gesäumt, von denen bekannt ist, dass sie eine entscheidende Rolle bei der katalytischen Aktivität von TYRP1 spielen, wie in 1 gezeigt. Die beobachteten Schlüsselreste in unmittelbarer Nähe der Kavität waren Tyr 362, Asn378, Leu382, His215, His377, His404, Phe400 ,Ser394, Thr391, His381, Gly389, Gln390 und Arg374. Hydrophobe Aminosäuren im aktiven Zentrum wurden durch die grüne Kugel dargestellt, während hydrophile durch die violette Kugel dargestellt wurde. Mitkristallisierter Ligand zeigte Metallligation mit Zn (graue Kugel). Eine aromatische Einheit von MMS wies Aren-π-Wechselwirkungen mit Thr391 auf, was auch eine H-Bindung mit dem Ammoniumion von MMS zeigte. Zwei verschiedene Protonen von Arg374 zeigten eine H-Bindung mit der Carbonyleinheit von MMS, wie in Abb. 1 gezeigt. Diese drei verschiedenen Arten von Wechselwirkungen (Metallligation, H-Bindung und Aren-π) sind für die natürliche Melaninproduktion verantwortlich.

Alle drei Standardverbindungen Hydroxychinon, Kojisäure und Niacinamid, und die meisten davonMetallewurden in die katalytische Aminosäure-Triade geschlemmt, wie in den Abb. gezeigt. 2 und 3. Die katalytische Triade von TYRP1 befand sich innerhalb von 5 Å der angedockten Liganden.

Metall bildet Komplexe mit MMS und ersetzt Zn. Dies verursacht eine Verformung und Änderung des Energieprofils von Komplexen. Diese Änderungen sowohl in der Struktur als auch in den Energien angedockter Komplexe minimieren die Produktion von Melanin. Die meisten Metalle binden im aktiven Zentrum von Tyrosinase und stören das Energiemuster und die Konformationen von Aminosäuren im aktiven Zentrum, was zu einer Unterdrückung der Melaninproduktion führt. Angedockte Posen von Metall-Enzym-Komplexen zeigten auch unterschiedliche Arten der H-Bindung von MMS mit nahegelegenen Aminosäuren im Vergleich zum ursprünglichen Tyrosinase-Enzymkomplex. Die metallische Bindung von Zn im aktiven Zentrum mit MMS ist aufgrund eines Unterschieds im Energiemuster gestört. Zn-Metall zeigte Konformationsänderungen in Bezug auf Platzierung, Verfeinerung, Elektrostatik und Score-Energien, wie in der angedockten Ausgabedatei gezeigt. Angedockte 3D-Muster von einigenMetalle(Cr, Zn, Ni und Hg) in der Nähe von Tyrosinase sind in Abb. 2 gezeigt. Eine dreidimensionale angedockte Darstellung der Wechselwirkungen mit der niedrigsten Bindungsenergie derMetalleCd, Cu, Fe, Co, Pb und As sind in Abbildung S2 (ergänzende Informationen) angegeben. Die angedockten Energiewerte dieser Verbindungen reichen von 5,25 bis 8,62 kcal/mol. Die für die Melaninproduktion benötigte Energie beträgt 11,96 kcal/mol. Konformationsänderungen in Aminosäuremustern waren auch für die Unterdrückung der Melaninproduktion verantwortlich, wie in der angedockten 3D-Ansicht von Metallen im aktiven Zentrum gezeigt. Auch das toxische Verhalten dieser Verbindungen wurde durch den Einsatz von in silicoPKCSM überprüft. Das pharmakokinetische Verhalten dieser Metalle im Trockenlabor zeigte, dass eine hohe Konzentration davon vorhanden istMetallewar auch für die Hepatotoxizität verantwortlich. Diese Metalle werden in unserem Körper nicht verstoffwechselt und reichern sich im Zielkomplex an, was zu Zytotoxizität führt.

Docking von Standard Whitening Compounds mit TYRP1

Um die zu vergleichenAufhellungWirkung und toxisches Verhaltenproduziert durch diese toxischenMetallewurden drei Standardverbindungen auch für molekulare Docking-Studien verwendet. Diese Standardaufhellungsverbindungen waren Kojisäure, Hydrochinon und Niacinamid. Der Ligand-Enzym-Komplex mit der höchsten Bindungsaffinität (Kojisäure) wurde untersucht und die gleiche Übung wurde mit Hydrochinon und Niacinamid wiederholt. Die Bindungsenergie wurde im Bereich von 9,355 bis 12,07 kcal/mol gefunden. Ihr Andockmuster zeigte, dass sie eine Metallligation mit einer inaktiven Zn-Stelle zeigten und die Melanogenese störten. Kojicacid zeigte sowohl eine starke H-Bindung als auch Aren-π-Wechselwirkungen mit Gl388, Ser39, His404 bzw. His381. Diese Arten von Wechselwirkungen können für die geringe Produktion von Melanin verantwortlich sein, da verschiedene Aminosäuren bei der Bindung an einen Standard beobachtet wurden (Fig. 3).AufhellungWirkstoff (Kojisäure, Hydrochinon und Niacinamid) im Vergleich zu einem Bindungskomplex von MMS mit Tyrosinase, wie in Fig. 1 gezeigt.

Ihre toxische Wirkung ist jedoch im Vergleich zu Metall sehr gering, da diese Verbindungen leicht metabolisiert und aus dem Körper ausgeschieden werden. Angedockte 2D- und 3D-Muster dieser aufhellenden Verbindungen Kojisäure und Hydrochinon sind in Abb. 1 gezeigt. 3 und die angedockte Niacinamid-Ansicht ist in Abbildung S2 dargestellt (ergänzende Informationen).

Fazit

Metalle werden kosmetischen Mitteln entweder absichtlich zum Aufhellen oder unbeabsichtigt während der Verarbeitung als Verunreinigung zugesetzt. Ihre Anwesenheit in SWCs kann zu Gesundheitsrisiken für Benutzer führen. FünfzehnHautaufhellungCremes wurden auf Metallkonzentrationen (As, Cu, Cd, Ni, Cr, Co, Hg, Zn, Fe und Pb) untersuchtMetalleanalysiert wurden außer As und Cd nachgewiesen. Alle SWCs wurden mit Metallen außer L'Oréal Paris White Perfect im Vergleich zu den zulässigen Grenzwerten kontaminiertMetallevon der US-amerikanischen FDA und der WHO in Kosmetika definiert. Der Hg-Wert war in den meisten Cremeproben alarmierend hoch. Metalle in SWCs sind für das Aufhellen verantwortlich, indem sie die Melaninproduktion verringern und den Alterungseffekt bei Benutzern bewirken. Allerdings können hohe Konzentrationen dieser Metalle und der regelmäßige Gebrauch zu Toxizität führen. Diese Faktoren wurden auch mit molekularen Docking-Studien untersucht. In silico-Studien wurden durchgeführt, um die Abnahme der Produktion von Melanin durch die Bindung dieser Metalle mit dem Tyrosinase-Enzym zu überprüfen. Molekulare Docking-Studien zeigten, dass diese Metalle an das MMS binden und das Zinkmetall ersetzen, das für die geringere Melaninproduktion verantwortlich ist. Auch das toxische Verhalten dieser Metalle wurde mit in silico PKCSM überprüft. Diese Metalle werden in unserem Körper nicht verstoffwechselt und reichern sich im Zielkomplex an, was zu Zytotoxizität führt. Es wurde eine gute Korrelation zwischen den experimentellen Befunden und computergestützten Dockingstudien beobachtet. Es besteht ein dringender Bedarf an öffentlicher Sensibilisierung (durch soziale Medien, Printmedien und elektronische Medien) bezüglich des hohen Gehalts an gefährlichem Quecksilber und anderen chemischen Stoffen in SWCs und deren Auswirkungen sowohl auf die Haut als auch auf die menschliche Gesundheit. Die Menschen müssen verstehen, dass „gesunde“ Haut Schönheit ist, nicht ihr „Teint“, und Menschen sollten nicht nach SWCs suchen, die zu ungesunder und hässlicher Haut führen.

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