Mariene sponzen vertegenwoordigen een fascinerende stam van ongewervelde zeedieren
Oct 13, 2022
Neem contact oposcar.xiao@wecistanche.comvoor meer informatie
Abstract:In de afgelopen decennia werd het mariene milieu ontdekt als een enorm reservoir van nieuwe bioactieve stoffen, nuttig voor medicinale behandelingen die de gezondheid en het welzijn van de mens verbeteren. Onder verschillende mariene organismen die biotechnologisch potentieel vertonen, werden sponzen verhoogd als een van de meest interessante phyla volgens een brede literatuur die elk jaar nieuwe moleculen beschrijft. Het is niet verrassend dat de eerste mariene geneesmiddelen die voor medische doeleinden werden gebruikt, werden geïsoleerd uit een mariene spons en nu worden gebruikt als antikanker- en antivirale middelen. In de meeste gevallen meldde experimenteel bewijs dat zeer vaak geassocieerde en/of symbiotische gemeenschappen deze bioactieve verbindingen produceerden voor wederzijds voordeel. Tegenwoordig worden schoonheidsbehandelingen geformuleerd die profiteren van de gunstige eigenschappen die worden uitgeoefend door nieuwe mariene verbindingen. Er zijn zelfs verschillende biologische activiteiten geregistreerd die geschikt zijn voor cosmetische behandelingen, zoals onder andere anti-oxidanten, anti-veroudering, huidbleking en emulgerende activiteiten. Hier hebben we verschillende wetenschappelijke bijdragen verzameld en besproken die het cosmeceutische potentieel van mariene sponssymbionten rapporteren, die uitsluitend werden vertegenwoordigd door schimmels en bacteriën. Bioactieve stoffen die specifiek worden aangeduid als producten van het sponsmetabolisme, werden ook opgenomen. De oorsprong van sponsmetabolieten is echter dubieus en de rol van de bijbehorende biota kan niet worden uitgesloten, aangezien de isolatie van symbionten een moeilijke uitdaging vormt vanwege hun oncultiveerbare kenmerken.
trefwoorden:sponzen; bacteriën; schimmels; anti-oxidant;anti-aging; huid bleken; antimicrobieel; foto-bescherming
1. Inleiding
Zeesponzen vertegenwoordigen een fascinerende stam van ongewervelde zeedieren, die een brede symbiotische gemeenschap herbergen samen met een enorme productie van secundaire metabolieten [1-7]. De spons-geassocieerde biota kan een brede groep van fylogenetische lijnen samenbrengen, waaronder archaea, bacteriën en schimmels [8,9]. De relaties tussen sponzen en hun mutualistische symbionten zijn complex en de productie van bioactieve secundaire metabolieten kan een mogelijke verdedigingsrol spelen of betrokken zijn bij de concurrentie om ruimte binnen benthische habitats [10,11]. Over het algemeen werd erkend dat sponssymbionten verantwoordelijk zijn voor het metabolisme en de groei van de gastheer, chemische verdediging en aanpassing aan biotische en abiotische stressoren [2,12-14].
De ontdekking van mariene bioactieve metabolieten als potentiële geneesmiddelen voor de farmaceutische, nutraceutische en cosmeceutische industrie leidde tot verschillende onderzoeksprojecten die gebaseerd waren op de identificatie van nieuwe chemische groepen met innovatieve biologische functies [15].wat is cistanche?Onlangs is het cosmeceutische veld snel gegroeid, aangezien consumenten meer aandacht hebben besteed aan crèmes en lotions die natuurlijke verbindingen met farmacologische eigenschappen bevatten [16]. Cosmeceuticals zijn actuele producten die enkele bioactieve ingrediënten bevatten die medicijnachtige voordelen nabootsen door de gezondheidsgerelateerde functie van de huid te verbeteren [16,17]. Op wereldschaal verschuift de cosmetica-industrie geleidelijk naar natuurlijke verbindingen vanwege hun biocompatibele, veilige en milieuvriendelijke eigenschappen [18]. Het succes van cosmeceutische producties hangt vooral af van veiligheid; lage kosten; en het vermogen om het actieve ingrediënt te behouden, het in een biologisch actieve vorm af te geven en een biologisch effect uit te oefenen via bekende mechanismen [19]. Om deze laatste problemen te verhelpen, met name met betrekking tot ongeschikte chemische eigenschappen, zijn enkele inkapselings- en nanoformuleringsmethoden ontwikkeld om de medicijnafgifte en effectiviteit aanzienlijk te verbeteren [20-25].
Ondanks dat cosmeceutica in het verleden zijn teruggevonden in terrestrische planten[26-28], zijn er in de afgelopen decennia verschillende van hen ontdekt in mariene omgevingen. In feite vertegenwoordigt de oceaan een rijke bron van bioactieve ingrediënten, zoals vitamines, mineralen, aminozuren, eiwitten, lipiden, polysachariden, terpenoïden, polyfenolen, pigmenten en enzymen, die verschillende toepassingen vinden op cosmeceutisch gebied [29]. Mariene cosmeceuticals vertoonden een breed scala aan heilzame activiteiten, zoals anti-oxidanten, anti-UV, anti-aging, anti-tyrosinase (het bleken van de huid), antimicrobiële, wondgenezende en emulgerende eigenschappen (Figuur1)[{{8} }].
Cistanche kan anti-aging
Onlangs is er veel aandacht besteed aan mariene antioxidanten, waaronder cyclosporine en mycosporine-achtige aminozuren (MAA's), carotenoïden en andere verbindingen die meerdere rollen vertonen binnen het cosmeceutische veld [4,45]. Enkele voorbeelden zijn pigmenten (bijv. carotenoïden), die extreem veel voorkomen in het mariene milieu, aangezien ze worden geproduceerd door alle autotrofe organismen (bijv. bacteriën, archaea, algen en schimmels). Carotenoïden omvatten carotenen (bijv. lycopeen en -en -caroteen) en xanthofylen (bijv. astaxanthine, fucoxanthine en luteïne), die antioxiderende activiteiten vertoonden [46] die de huid beschermen tegen reactieve zuurstofsoorten (ROS) die normaal worden vrijgegeven in de cellen na de natuurlijke oxidatie veroorzaakt door UV-straling en huidveroudering [42]. Aangezien synthetische verbindingentoxische effecten kunnen uitoefenen op de gezondheid en het welzijn van de mens[47], werden natuurlijke antioxidanten onderzocht op hun potentieel gebruik in cosmetica[49]. Antimicrobiële en aangroeiwerende middelen die beschermen tegen huidziektegerelateerde ziekteverwekkers, zoals Staphylococcus epidermis, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginous en Candida albicans, werden ook beschreven uit verschillende bronnen en werden beschouwd als nuttige hulpmiddelen voor de formulering van cosmetische producten en dermatologische behandelingen [39,50-54].Anti-aging cistancheBovendien vonden bioactieve verbindingen met anti-tyrosinase-activiteit verschillende toepassingen in de cosmetische industrie, aangezien tyrosinase een sleutelenzym is dat betrokken is bij de biosynthese van melanine, en het blokkeren van zijn enzymatische activiteit kan worden gebruikt voor behandelingen voor het bleken van de huid, waarvan de toepassing in sommige landen extreem populair is. landen [55]. Oppervlakteactieve stoffen en emulgatoren, met zowel hydrofiele als hydrofobe groepen, zouden ook op cosmetisch gebied kunnen worden gebruikt [56,57]. Verschillende eiwit-polysaccharidecomplexen, glycolipiden en lipopeptiden geïsoleerd uit mariene micro-organismen werden bestudeerd voor de productie van biosurfactanten en emulgatoren [58]. Chitosan werd bijvoorbeeld, vanwege zijn hoge waterbindende vermogen, voorgesteld als een vochtinbrengende crème en afgiftemiddel voor de huid in cosmeceutische preparaten van anti-verouderingsproducten [59].
Erkende producenten van mariene cosmeceuticals zijn cyanobacteriën, samen met micro- en macro-algen [24,60-63], met verschillende verbindingen in klinische proeven of al goedgekeurd voor de markt [64,65]. Zoals eerder vermeld, produceert spons-geassocieerde microbiota een overvloed aan bioactieve verbindingen met gunstige eigenschappen voor de menselijke gezondheid [6]. Ondanks de grote biotechnologische relevantie, hebben tot dusver slechts enkele studies de mogelijke toepassingen van metabolieten van sponssymbionten op cosmetisch gebied beoordeeld, gericht op specifieke sponssoorten [66] of het groeperen van verschillende taxa van mariene organismen [29].
In de huidige review hebben we een verzameling wetenschappelijke literatuur geanalyseerd over aan sponssymbionten gerelateerde verbindingen die interessante biologische activiteiten op cosmeceutisch gebied vertonen. In het bijzonder hebben we ons gericht op bacteriën en schimmels, die buitengewoon overvloedig voorkomen in spons-geassocieerde gemeenschappen. Bovendien hebben we ook rekening gehouden met sponsmetabolieten, waarvan de biologische activiteit uitermate geschikt is bevonden voor cosmeceutische formuleringen.
2. Sponssymbionten op cosmeceutisch gebied
2.1.Bacteriën
Een verscheidenheid aan bioactieve verbindingen beschreven van mariene bacteriën zoals polyketiden, alkaloïden, peptiden, eiwitten, lipiden, cyclosporine en MAA's, glycosiden, isoprenoïden en hybriden, vertoonden verrassende activiteiten, zoals fotobeschermend, anti-aging, antimicrobieel, anti -oxiderende en hydraterende activiteiten [58,67]. Het interessante vermogen om enkele UV-absorberende verbindingen te produceren, waaronder scytoneminen (uitsluitend cyanobacteriën), mycosporines, carotenoïden en melanine, werd verklaard door mogelijke evolutionaire mechanismen die zijn ontwikkeld om sponzen te beschermen tegen de schadelijke effecten van UV-straling [68,69].
Zoals vermeld in de inleiding, vertoonden carotenoïden, zoals -caroteen en lycopeen, een fotobeschermende activiteit, waardoor verschillende toepassingen op cosmeceutische gebieden werden onthuld [70]. Dharmaraj en co-auteurs [71] onderzochten het carotenoïde-extract van een Streptomyces-stam (AQBWWS1) geassocieerd met de spons Callyspongia diffusa verzameld aan de westkust van Kerala (India). Het chemische profiel onthulde de aanwezigheid van lycopeen, gesuggereerd als een potentieel ingrediënt voor de bereiding van cosmetische producten[71].
Een nieuwe diapolycopeendizuur xylosylester A, geëxtraheerd uit de mariene spons-afgeleide bacterie Rubritalea squalenifaciens sp. nov, onthulde een krachtige anti-oxidant activiteit in een 'O2-onderdrukkingsmodel met een half maximale remmende concentratie (IC50) van 4,1 ug/mL 【72】.cistanche benefíciosHet alkaloïde Diazepinomicin werd ook geïsoleerd uit de stam Mi-cromonospora sp. RV115 wordt geassocieerd met de spons Aplysina aerophoba verzameld uit de Middellandse Zee. Dit molecuul was in staat om de menselijke nier (HK-2) en menselijke promyelocytische (HL-60) cellijnen te beschermen tegen toxiciteit en genomische schade veroorzaakt door H2O2[73]. De metabolieten geïsoleerd uit Virgibacillus sp. geassocieerd met de spons C. diffusa (Golf van Mannar) vertoonde 1,1-Difenyl-2-Picrylhydrazyl (DPH) radicalen wegvangende activiteit met ICso van 857,49 ug/ml. Bovendien werd een duidelijke activiteit van het opruimen van vrije radicalen van hydroxyl en superoxide gedetecteerd (respectievelijk ICso =471,07 ug/mL en 1353,28 ug/mL), waarschijnlijk gecorreleerd aan de aanwezigheid van bioactieve stoffen zoals alkaloïden, terpenoïden, suikers en antrachinonen, gedetecteerd door chemische analyses [74]. In soortgelijke werken werden twee stammen van Vibrio (P1Ma8 en P1Ma5) en verschillende Bacillus sp. geïsoleerd uit respectievelijk de sponzen Phorbas vasthoudend en Tedania anhelans, vertoonden verhoogde activiteit voor het opruimen van vrije radicalen, geëvalueerd door DPPH-assay [75,76]. De antioxiderende eigenschappen van een bioactieve stof (Pyrrolo[1,2-alpyrazine-1,4-dion, hexahydro-C-HnoN2O2), geëxtraheerd uit een van een spons afgeleide Bacillus sp. (Lakshadweep-archipel in India) werd ook bestudeerd met behulp van DPPH-assay, stikstofmonoxide (NO) en waterstofperoxide (H2O2) opruimingsactiviteit en totaal reducerend vermogen. De actieve verbinding was in staat om H2O2 op een dosisafhankelijke manier op te vangen. Bovendien was ICso voor NO- en DPPH-remming respectievelijk 41,70 ug/ml en 15,025 ug/ml, respectievelijk 【77】.
Screening op bioactiviteit van honderd bacteriële bionts geïsoleerd uit verschillende Indiase sponzen leidde tot de isolatie van de GUVFCFM{{0}}-stam, geïdentificeerd als Chromohalobacter israe-lensis. In het bijzonder vertoonde het methanolextract een significant percentage DPPH (67,83 procent) en superoxide (65,87 procent) wegvangende activiteiten [78]. DPPH-tests en kwantificering van het totale fenolgehalte (TPC) werden ook gebruikt om de antioxiderende activiteit van Pseudomonas sp. extract geassocieerd met de zeespons Hyrtios aff. erecties uit de Rode Zee. In het bijzonder toonde de DPPH-assay een remming van 100 procent aan bij alle geteste hoeveelheden (50,25,12,5 en 6,25 mg) [79]. Bovendien toonden Vijayan et al. [80] aan dat bacteriën geassocieerd met donker gepigmenteerde sponzen (Haliclona pigmentifera, Sigmadocia pumila, Fasciospongia cavernosa, Spong-gia Officinalis en C. diffusa) verzameld in de Golf van Mannar in de Indische Oceaan, produceerde niet-cytotoxische melanine, met antioxiderende en fotobeschermende activiteiten. Onder bacteriestammen die een hoge productie van melanine aantonen, beschermde Vibrio alginolyticus, geïsoleerd uit Hali clona pigmentifera, Sigmadocia pumila en S. officinalis, muizenfibroblastcellen (L929) tegen UV-geïnduceerde intracellulaire reactieve zuurstofstress (IC50 =9.0 ug /mL) en oefende geen cytotoxiciteit uit op L929-cellen en artemia [80]. Van spons afgeleide stammen gewonnen uit Indonesische wateren, HAL-08, HAL-13 en HAL-74(Haliclona sp.) evenals PTR-21(Petrosia sp.), werden geëvalueerd met behulp van de DPPH en ABTS (2,2'-azinobis3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonaat)methoden. Van de geteste isolaten werd de hoogste antioxidantactiviteit onthuld door het ruwe extract van HAL-08 met ICso-waarden van respectievelijk 17,10 en 59,39 ug/ml voor DPPH- en ABTS-radicalen. Bovendien bleek PTR-21 het krachtigste anti-verouderingsmiddel te zijn dat werd getest op de levensvatbaarheid van Schizosaccharomyces pombe [81]. De antioxiderende activiteit van de bacteriën PTR-08,PTR-40,PTR-41 en PTR-47, geïdentificeerd als Pseudomonas sp, werd ook geëvalueerd. PTR-08-extract vertoonde de hoogste antioxiderende eigenschappen met ICsn-waarden van respectievelijk 9,25 en 235,53 ug/ml voor DPPH- en ABTS-radicalen. Interessant is dat PTR-08 de gistlevensduur van Schizosaccharomyces pombe moduleerde en de anti-oxidantafweermechanismen bevorderde die gecorreleerd zijn met intracellulaire oxidatieve stress [82]. Dezelfde auteurs onderzochten het extract van een andere Indonesische bacterie (Pseudoalteromonas flavipulchra, genaamd STILL-33) geassocieerd met de spons Stylotella sp.Cistanche-extract tegen stralingSTILL-33, die een hoge DPPH- en ABTS-afbrekende activiteit vertoonde met ICso-waarden van 7,80 ug/ml (DPPH) en 31,50 ug/ml (ABTS)[83].
Sommige werken, samen met de antioxiderende eigenschappen, evalueerden de groeiremmende activiteit van specifieke pathogenen die vaak betrokken zijn bij huidinfecties. Bijvoorbeeld een gechloreerd chinolon, Ageloline A, geïsoleerd uit Streptomyces sp. SBT345, een bacteriële symbiont van de mediterrane spons Agelas oroides, werd onderzocht op zijn radicale wegvangende en antimicrobiële eigenschappen. Deze verbinding vertoonde een antioxidantpotentieel op een menselijke leukemische cellijn (HL-60) en was verder in staat om oxidatieve stress en genomische schade veroorzaakt door 4-nitroquinoline-1-oxide (NQO) te verminderen. Bovendien remde Ageloline A de groei van Chlamydia trachomatis op een dosisafhankelijke manier met een ICsn-waarde van 2,14 ug/ml [84]. Antimicrobiële activiteiten tegen E. coli MTCC-1687, P. aeruginosa MTCC-1688, B.subtilis MICC-441 en S.aureus MICC-737 werden ook waargenomen met een GSA10 stam geassocieerd met de spons Halichondria glabrata (westkust van Mumbai, India). Bovendien werden antioxiderende eigenschappen gedetecteerd met behulp van DPPH-scavenging en Total Radical-trapping Anti-oxidant Parameter (TRAP) -assay. In het bijzonder werkte de GSA10 door middel van de TRAP-assay als peroxylvangers en was het percentage remming evenredig met de GSA10-concentraties [85]. In een recent werk vertoonden het ruwe methanolische extract en de fracties van de Bacillus 2011SOCCUF3-stam geïsoleerd uit de spons S. officinalis (Cortiou en Riou, Frankrijk) antioxiderende en anti-nnicrobiële activiteiten. In het bijzonder toonde de DPPH-assay een dosisafhankelijke wegvangende activiteit, met een remmingspercentage van 38,9-49,1 procent (10-50 mg/ml), en de agar-well-diffusiemethode onthulde een sterk remmend effect tegen C.albicans in een concentratiebereik van 2,5-20mg/ml[86].
Anti-verouderings- en huidblekende eigenschappen van de ruwe extracten van bacteriële symbionten uit Scopalina hapalia (Zuidoostkust van Mayotte) werden geëvalueerd op verschillende doelen, waaronder elastase, tyrosinase, catalase, sirtuin 1 (Sirt1), cycline-afhankelijke kinase 7 (CDK7), fyn-kinase en proteasoom [66]. In het bijzonder vertoonde het isolaat SH-82(Micromonospora fluostatini) voldoende remming van elastase-activiteit, terwijl SH-89 significante anti-melanogene eigenschappen uitoefende door tyrosinaseremming (58,33 procent). De krachtigste activatoren van Sirtl-activiteit werden aangetoond door SH-82 en SH-100 (Bacillus licheniformis) extracten. Bovendien vertoonden vier Bacillus-stammen en drie extracten van Salinispora arenicola aanzienlijke antioxiderende en CDK7-remmende activiteiten, respectievelijk. Verrassende resultaten werden gemeld van S.cistanche kruidenarenicola (SH{{0}}EA-SM) en B.licheniformis (SH-04-EA-SM), die de Fyn-activiteit remmen bij de drie geteste concentraties (0.{{ 8}}33,0.0033 en 0.00033 ug/mL). Daarentegen zijn de ruwe extracten van SH-45, SH-54, SH-78 en SH{ {13}} vertoonde een lichte activiteit die alleen werd gedetecteerd bij de hoogste concentratie (0,033 ug/ml). Over het algemeen hebben de auteurs deze van spons afgeleide bacteriën voorgesteld als geschikte bronnen van nieuwe huidbleekmiddelen en anti-verouderingsmiddelen [66].
Zoals hierboven vermeld (zie de inleiding), vertoonden microbiële biosurfactanten geschikte eigenschappen voor huidverzorgingsformuleringen [57]. Dhasayan et al. [87] evalueerden bijvoorbeeld de hydraterende eigenschappen van verschillende stammen die zijn geïsoleerd uit de Indiase spons C. diffusa. Met name de MB-30 (Halomonas sp.) en MB-D9 (Alcaligenes sp.) vertoonden de hoogste emulgeringsactiviteit na 48 uur incubatie, terwijl MB-7 (Bacillus subtilis) en MB{{ 8}} (Bacillus amyloliquefaciens) isolaten vertoonden dezelfde eigenschappen na 72 uur incubatie, wat suggereert dat de bioactieve stoffen waarschijnlijk worden uitgescheiden tijdens de stationaire groeifase [87]. Bovendien vertoonde in een recent werk een bacteriestam (Bacillus niabensis, My-30) geassocieerd met de spons Mycale ramulosa (Golf van Californië) een duidelijke activiteit in de instortende valtest en emulgerende eigenschappen met hoge stabiliteit gedurende 24 uur , vergeleken met de controle (Sodium Dodecyl Sulfate, SDS). Bovendien vertoonden supernats van My-30 een veelbelovende antifouling-activiteit, met Minimum Inhibitory Concentration (MIC)-waarden van 1-2 procent (v/v), tegen Bacillus subtilis, Micrococus sp., en Sagittula stellata [88].
Dit artikel is afkomstig uit maart. Drugs 2021, 19, 444. https://doi.org/10.3390/md19080444 https://www.mdpi.com/journal/marinedrugs
