Effet des extraits de peau de banane Sucrier sur l'inhibition de la mélanogénèse par la voie de signalisation ERK
Apr 25, 2023
Abstrait
L'hyperpigmentation est un type de trouble pigmentaire induit par la surexpression de la teneur en mélanine activée par de graves problèmes esthétiques tels que le mélasma, les taches de rousseur, les éphélides, le lentigo et d'autres formes sur la peau humaine. Plusieurs agents de blanchiment ont une utilisation restreinte en raison de leurs effets secondaires ou de leur stabilité, tels que l'acide kojique, l'acide ascorbique et l'hydroquinone peuvent agir comme des substances cytotoxiques associées à la dermatite et au cancer de la peau. Pour trouver une substance sûre, cette étude visait à déterminer la capacité de plusieurs composants des extraits de peau de banane Sucrier (SBP) à inhiber le processus de mélanogenèse via la voie de signalisation p38 dans les cellules de mélanome de souris B16F10. L'activité de la tyrosinase et la teneur en mélanine cellulaire diminuaient de manière dose-dépendante après le traitement SBP. En outre, SBP a diminué l'expression des protéines liées à la mélanogénèse comme un facteur de transcription associé à la microphtalmie (MITF) et une protéine tyrosinase après 24 heures d'incubation avec des hormones de stimulation des mélanocytes (MSH). Les résultats ont démontré que la SBP contenait un agent efficace pour les inhibiteurs de l'hyperpigmentation via les voies de signalisation p38 sans aucun effet sur la voie ERK, et par la suite régulait à la baisse l'expression de MITF et la production de la famille des enzymes tyrosinase.
Selon des études pertinentes,cistancheest une herbe commune qui est connue comme "l'herbe miracle qui prolonge la vie". Son composant principal estcistanoside, qui a divers effets tels queantioxydant, anti-inflammatoire, etpromotion de la fonction immunitaire. Le mécanisme entre le cistanche et le blanchiment de la peau réside dans l'effet antioxydant des glycosides du cistanche.Mélaninedans la peau humaine est produit par l'oxydation de la tyrosine catalysée par la tyrosinase, et la réaction d'oxydation nécessite la participation d'oxygène, de sorte que les radicaux sans oxygène dans le corps deviennent un facteur important affectant la production de mélanine.Cistanchecontient du cistanoside, qui est un antioxydant et peut réduire la génération de radicaux libres dans le corps, ainsiinhibant la production de mélanine.
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Mots clés:peau de banane sucrier; des composés phénoliques; tyrosinase; facteur de transcription associé à la microphtalmie ; mélanogénèse
Introduction
La mélanine est produite dans le mélanosome qui est un organite important à l'intérieur des cellules mélanocytaires. Le mélanocyte est situé dans la couche basale de l'épiderme cutané. Après le processus de production, la mélanine est le pigment responsable de la coloration de la peau, des cheveux et des yeux qui fonctionne comme un antioxydant naturalisé, un agent de détoxification et un puissant chélateur de cations et peut également agir comme une protection universelle contre les dommages causés par les UV [1]. Une production anormale de mélanine peut provoquer des troubles pigmentaires tels que l'hypopigmentation et l'hyperpigmentation. L'hypopigmentation provoque le vitiligo, l'albinisme et des problèmes de cheveux anormaux tandis que l'hyperpigmentation provoque des taches de rousseur, du mélasma, des taches de vieillesse et une hyperpigmentation post-inflammatoire. La prédisposition génétique, les changements hormonaux, en particulier les œstrogènes, ainsi que d'autres tels que les maladies du foie, les tumeurs, le cancer, la malnutrition ou le fonctionnement irrégulier de l'hypophyse sont les facteurs intrinsèques, y compris les facteurs extrinsèques comme l'exposition aux UV, et les substances toxiques sont la principale cause d'hyperpigmentation [2] .
La tyrosinase est une enzyme limitant la vitesse qui cible le processus de stimulation et d'inhibition du processus de production de mélanine. La stimulation de la mélanine est utilisée comme agent de bronzage ou traitement de dépigmentation des cheveux. L'expression de la tyrosinase est contrôlée par le facteur de transcription associé à la microphtalmie (MITF), un facteur de transcription spécifique aux mélanocytes qui contrôle la différenciation, la prolifération et la survie des mélanocytes [3, 4]. La responsabilité de MITF dans la mélanogenèse est d'augmenter l'expression de la tyrosinase en se liant à l'ADN dans la structure de l'homodimère ou de l'hétérodimère avec la protéine MiT, ces sites de liaison impliquant le nucléotide thymidine flanquant E-Box et M-Box qui stimule les étapes continues de la production d'enzymes mélanogènes telles que la protéine 1 liée à la tyrosinase (TRP-1), la protéine liée à la tyrosinase-2 (TRP-2) et la dopachrome tautomérase. La régulation de MITF commence à partir de la transduction du signal après que -MSH se lie au récepteur MC1R qui stimule la protéine kinase activée par les mitogènes (MARK) qui est la sérine/thréonine kinase et comprend également la kinase régulée par la signalisation extracellulaire (ERK) ainsi que p38. Plusieurs études ont montré que la synthèse de la mélanine est contrôlée par plusieurs voies de signalisation telles que la phosphotidylineasital-3-kinase (PI3K/AKT) peut être supprimée par des substances naturelles qui contiennent un groupe polyphénol via la voie de signalisation ERK des cellules de mélanome de souris B16F10 [5,6 ].
Cette étude visait à trouver l'effet d'inhibition de la mélanogénèse à partir d'extraits de peau de banane Sucrier (SBP). Le SBP peut contenir plusieurs types de composés polyphénoliques qui agissent comme des inhibiteurs de la tyrosinase tels que la catéchine, la procyanidine, l'acide férulique et l'acide gallique qui sont détectés par l'expression des voies de signalisation ERK qui affectent la production d'enzymes mélanogènes telles que le TRP-1 et TRP-2 [7-10].
Matériels et méthodes
Produits chimiques et matériaux
Épluchures (7 jours après la récolte) Pelures de banane Sucrier (Musa spp.) de la province de Kampangpetch, Thaïlande. Pelures de banane lavées avec de l'eau puis cuites au soleil jusqu'à ce qu'elles soient totalement sèches, broyées par un mélangeur et extraites par trempage avec 60% de méthanol pendant 24 heures (MW24), centrifugées avec 95% d'éthanol pendant 10 minutes à 4 degrés (E4), bouillir dans DI de l'eau à 60 degrés pendant 20 minutes (W60) et bouillir dans du méthanol à 95 % à 60 degrés pendant 20 minutes (M60). L'étape suivante consistait à diminuer le volume avec un évaporateur rotatif à 40 degrés et à sécher par lyophilisateur Christ Alpha- 4 LD plus.
Culture de cellules
Des cellules de mélanome de souris B16F10 ont été cultivées dans du milieu d'Eagle modifié de Dulbecco (DMEM) additionné de 10 % de sérum bovin fœtal à 37 degrés dans une incubation avec 5 % de CO2. Après 24 heures d'incubation, on a ensuite changé le milieu pour un milieu sans sérum avec différentes concentrations d'extraits de peau de banane Sucrier (SBP) avec stimulation -MSH. Ensuite, les cellules ont été récoltées par trypsinisation pour les expériences suivantes.
Essai de viabilité cellulaire
La cytotoxicité des extraits de SBP a été mesurée par le test MTT. Les cellules (5 ×10 3) ont été ensemencées dans des plaques à 96 puits et cultivées dans du DMEM pendant 24 heures à 37 degrés dans une incubation avec 5 % de CO2, puis ont remplacé le milieu par un milieu sans sérum avec différentes concentrations d'extraits de SBP pour 48 heures. Après traitement, jeter le milieu et laver deux fois avec du PBS froid, 100 ul de solution MTT (5 mg/ml) ont été ajoutés dans chaque puits, incubés à 37 degrés pendant 4 heures puis mesurés par le lecteur ELISA à 420 nm.
Dosage de la teneur en mélanine
Les cellules récoltées ont été lysées dans un tampon de lyse froid (20 mM de phosphate de sodium pH 6,8, 1 % de tritonX -100, 1 mM de PMSF et 1 mM d'EDTA), puis centrifugées à 1 200 tr/min à 4 degrés pendant 10 minutes pour séparer le surnageant tandis que les pastilles de mélanine ont été dissous dans 200 ul de NaOH 1N pendant 60 minutes à 80 degrés. Un lecteur ELISA a été utilisé pour mesurer l'absorbance à 415 nm. et calculé par rapport à la teneur en protéines du dosage de la teneur en protéines de l'acide bicinchoninique (BCA) (Pierce Biotechnology, Packford, IL, USA).
Analyse Western blot
Le surnageant qui a été séparé au cours de la progression de la lyse cellulaire a été fractionné sur SDS-PAGE, puis transféré sur une membrane de nitrocellulose à chimiluminescence améliorée Hybond (Amersham, Little Chalfont, Royaume-Uni) et une sonde avec un anticorps primaire contre la tyrosinase (Santa Cruz, Biotechnology, Santa Cruz , Californie, États-Unis), MITF (Merck Millipore Darmstadt, Allemagne), ERK (Merck Millipore Darmstadt, Allemagne), P38 (Merck Darmstadt Millipore, Allemagne) et des anticorps monoclonaux contre la B-Actine (AC-15, Sigma Aldrich ). Dès lors, incuber la membrane avec la visualisation du complexe d'anticorps secondaire conjugué à la peroxydase de raifort et quantifier les signaux par le logiciel ImageJ.
Analyse statistique Toutes les informations ont été analysées par moyenne ± écart type (SD). Le test ANOVA à un facteur est utilisé pour mesurer les différences entre chaque ensemble d'informations. Une valeur P inférieure à 0.05 était considérée comme statistiquement significative.
Résultats
Composé phénolique
L'objectif de cette expérience était de mesurer l'efficacité des solvants utilisés pour l'extraction ainsi qu'une méthode permettant d'extraire au maximum les composés phénoliques. La plupart des composés phénoliques se dissolvent très bien lorsqu'ils sont extraits avec des solutions hautement polaires telles que l'eau, le méthanol (MeOH), l'éthanol (EtOH), l'acétone, l'acétate d'éthyle, le propanol, l'acide acétique ou leur mélange en diverses portions [11]. La figure 1A montre que W60 peut extraire des composés phénoliques jusqu'à 16,24 µg/ml, suivi de M60, E4 et MW24 avec un phénol total de 13,89, 9,21 et 8,38 µg/ml respectivement. La cytotoxicité de la SBP a été expérimentée par un test de réduction MTT qui a mesuré l'environnement de réduction de la fonction mitochondriale des cellules vivantes en mesurant la formation de formazan pour accéder aux effets cytotoxiques. Le résultat a révélé que SBP aux concentrations indiquées (jusqu'à 500 µg/ml) avec 48 heures d'incubation. La cytotoxicité ne montre aucun effet significatif après le traitement SBP (Fig. 1B).
Les effets de la SBP sur l'activité enzymatique et la teneur en mélanine dans les cellules B16F10
Pour tester la suppression de la mélanogénèse de la SBP, la première étape consistait à tester la capacité d'inhibition de l'enzyme tyrosinase de champignon par rapport à l'acide kojique qui est un agent blanchissant commercial. Le SBP (MW24) a une efficacité supérieure à celle de l'acide kojique et d'autres extractions à la même concentration (100-500 µg/ml). MW24 a le pourcentage le plus élevé d'inhibition de la tyrosinase (66,39-77,05 %) tandis que l'acide kojique n'a qu'un pourcentage d'inhibition de la tyrosinase à 44,68-59,93 %, comme le montre la figure 1C. Dès lors, MW24 avec le pourcentage le plus élevé d'inhibition de la tyrosinase a été sélectionné pour la mesure anti-mélanogénèse par production de mélanine à partir de cellules B16F10. La teneur en mélanine des cellules B16F10 a été réduite après le traitement SBP (MW24) (Fig. 2A). La quantité de contenu en mélanine des cellules B16F10 diminue de manière significative après avoir été stimulée avec -MSH et traitée avec SBP (MW24) pendant 24 heures de manière dose-dépendante, comme le montre la figure 2B.
Effets de la SBP (M24) sur les niveaux d'expression protéique de la tyrosinase et du MITF
L'analyse Western blot a été utilisée pour l'activité de la tyrosinase et du MITF en mesurant les niveaux d'expression des protéines après avoir été traité avec SBP (MW24) pendant 24 heures. La régulation des enzymes mélanogènes telles que TRP-1 et TRP-2 résulte de l'effet transcriptionnel du MITF et du niveau de protéine tyrosinase. Les résultats montrent que la SBP (MW24) était capable de réguler à la baisse de manière dose-dépendante l'expression de la tyrosinase et de la protéine MITF, comme le montre la figure 3.
Effet de la SBP (M24) sur l'inhibition de la mélanogénèse par la voie de signalisation de la protéine kinase activée par les mitogènes (MAPK)
Dans la mélanogenèse, la famille des kinases MAPKs, en particulier ERK et p38, sont directement liées à cette procédure [12]. La signalisation ERK régulera à la baisse tandis que la signalisation p38 régulera à la hausse lors de la production de mélanine. Cependant, la phosphorylation de ERK et p38 aura une procédure inverse de production de mélanine. Les résultats ont montré un effet clair après le traitement SBP (MW24) avec -MSH activé par immunotransfert sur la voie de signalisation MAPK. SBP (MW24) a légèrement diminué l'expression de la protéine p38 et régulé à la hausse la phosphorylation de p38. Ce résultat a montré le moyen d'inhiber le processus de mélanogénèse par la voie p38 sans aucun effet sur ERK, mais la phosphorylation du niveau de protéine ERK a légèrement diminué après le traitement -MSH et SBP (MW24), comme le montre la figure 4.
Discussion
Les peaux de banane Sucrier sont des déchets agricoles qui regorgent de nombreuses substances actives, notamment dans le groupe des composés phénoliques et des caroténoïdes qui sont le métabolite secondaire que les plantes créent pour les mécanismes d'autodéfense [7]. Ces substances peuvent être trouvées dans les feuilles, l'écorce, les fruits, les pelures et les graines de presque toutes les plantes. Les composés phénoliques et les caroténoïdes sont des substances phytochimiques qui ont de bonnes propriétés pour la santé humaine. Les substances comprennent des anti-inflammatoires, des antiviraux, des analgésiques, des antioxydants, des anticancérigènes, etc. [13]. En général, les composés phénoliques peuvent être bien dissous dans des solvants hautement polaires. Pour l'expérience, l'extraction de MW24 devrait être en mesure d'extraire le plus de composés phénoliques en raison de la procédure d'extraction du test Folin-Cicualteu. Les composés faiblement polaires ont été extraits en premier, puis suivis par les substances hautement polaires en fonction du rapport de mélange final du solvant dans la procédure. Les résultats montrent que W60 peut extraire le plus de composés phénoliques, probablement en raison de la température de 60 degrés Celsius qui pourrait être la température appropriée pour extraire les composés phénoliques [11]. On peut également supposer que le SBP peut contenir des substances hautement polaires qui se dissolvent bien dans l'eau. Lors de la comparaison de la quantité de composés phénoliques totaux, comme indiqué sur la figure 1A, W60, M60, E4 et MW24 ont démontré de manière significative la possibilité d'une solubilité de la substance.
Une fois la quantité totale de composé phénolique connue, nous pouvons procéder à la détermination du type et de la quantité de substances flavonoïdes et caroténoïdes. Nous avons trouvé que les extraits de SBP (MW24) contiennent de l'acide férulique jusqu'à 906,62 mg/100 g et ont également trouvé une petite quantité de lutéine et de -carotène qui ont été classés dans le groupe des caroténoïdes à 1,23 et 2,37 mg/100 g respectivement. SBD (MW24) a toujours un pourcentage élevé d'inhibition de la tyrosinase. Par conséquent, SBP (MW 24) a été sélectionné pour une étude plus approfondie.
D'après les tests de cytotoxicité, aucun cytotoxique significatif n'a été trouvé à partir de SBP bien que la quantité de concentration d'utilisation atteigne 500 µg/ml. peut-être parce que la petite quantité de caroténoïde dans l'extraction a la capacité de protéger les cellules. Les substances de ce groupe ont des propriétés antioxydantes qui peuvent mettre fin au poison grâce au cytochrome P -450, en particulier le -carotène qui a un rôle stimulant dans les fonctions immunitaires en interagissant avec les espèces de réaction de l'oxygène (ROS). Cela soutiendra l'efficacité d'un composé phénolique qui a la propriété d'effet de piégeage des ROS pour diminuer la cytokine inflammatoire [14]. Ainsi, le SBD (MW24) n'a pas seulement d'effet toxique, il a également un rôle de protection cellulaire.
Notre étude a également révélé que SBP (MW24) a la capacité d'inhiber la mélanogénèse des cellules B16F10. L'expression de la tyrosinase et du MITF a été réduite après le traitement par SBP (MW24) dans les deux cas, évalués avec la tyrosinase de champignon et l'analyse Western blot de manière dose-dépendante. Ce test a indiqué que SBP (MW24) peut supprimer la création de mélanine en régulant à la baisse la voie de signalisation de p38 et en régulant à la hausse la phosphorylation de p38 qui active la dégradation de la protéine MITF, puis diminue l'expression de la famille des enzymes mélanogènes telles que la tyrosinase. La suppression de p38 diminue les fonctions de la protéine de liaison à la réponse de l'AMPc (CREB), qui est un facteur de transcription important qui fonctionne avec PAX3 et SOX10 qui se fixe à la M-BOX du gène MITF pour activer l'expression de la protéine MITF qui affecte le processus de production de mélanine et l'activité de survie des cellules [15 ]. En général, l'activation de ERK conduit à la phosphorylation de MITF au niveau de la sérine 73, ce qui provoque l'ubiquitination et éventuellement la dégradation. La plupart des composés naturels peuvent inhiber la mélanogenèse par le processus de stimulation de la voie de signalisation ERK, mais la SBP (MW24) n'a pas été significativement influencée par la voie de signalisation ERK [16].
De nombreuses recherches ont montré que les composés phénoliques et les caroténoïdes peuvent inhiber la production de pigments de mélanine car le bêta-carotène a la capacité d'absorber les photons UVB tout en ayant également la propriété de l'antioxydant liposoluble et le composé phénolique peut activer Nrf2, bloquant les récepteurs ROS, diminuer l'inflammation la production de cytokines et induisent l'expression de y-GSC qui soutiennent notre étude mais de la manière différente de l'inhibition de la mélanogénèse [17]. Autre que cela, l'acide férulique trouvé dans le SBP (MW24) était la principale substance du groupe des composés phénoliques confirmé par plusieurs études qu'il a la propriété d'anti-mélanogénèse car il peut moduler l'expression du facteur de croissance de l'endothélium vasculaire (VEGF), induit l'oxyde nitrique synthase, agissent comme gène suppresseur de tumeur et concernent également la procédure de production de pigments de mélanine. Dans la solution SBP (MW24), l'acide férulique peut augmenter l'efficacité lorsqu'il est mélangé avec des caroténoïdes ou d'autres phospholipides, car la solubilité dans l'eau, la solubilité dans les lipides et la biodisponibilité seront augmentées, ce qui améliorera l'inhibition de la mélanogénèse des cellules B16F10 [18]. L'implication de tous les résultats conclut que SBP (MW24) pourrait réduire efficacement la mélanogénèse.
Abréviations
MITF : facteur de transcription associé à la microphtalmie ; -MSH : -hormone stimulant les mélanocytes ; MC1R : récepteur de la mélanocortine-1 ; TRP1 : protéine 1 liée à la tyrosinase ; TRP2 : protéine 2 liée à la tyrosinase ; MAPK : protéine kinase activée par un mitogène.
Remerciements
Ce travail a été soutenu par des subventions du Royal Golden Jubilee Ph.D. : RGJPHD. Thaïlande. (PH.D./0017/2558).
Contributions d'auteur
RH, KT, KS et UP ont conçu et conçu les expériences ; RHCHL et MC ont réalisé les expériences ; RH et MC et CHL ont analysé les données ; RH a fourni des réactifs/matériels/outils d'analyse ; RH et CHL ont rédigé l'article.
Intérêts concurrents
Les auteurs ont déclaré qu'il n'existe aucun intérêt concurrent.
Les références
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