Abstrait:

Des études récentes ont montré que la plumbagine a des activités anti-inflammatoires, anti-allergiques, antibactériennes et anticancéreuses ; cependant, il n'a pas encore été démontré si la plumbagine supprime la synthèse de mélanine induite par l'hormone de stimulation des mélanocytes alpha (-MSH) pour prévenir l'hyperpigmentation. Dans cette étude, nous avons démontré que la plumbagine supprime de manière significative la synthèse de mélanine stimulée par la MSH dans les cellules de mélanome de souris B16F10. Pour comprendre le mécanisme inhibiteur de la plumbagine sur la synthèse de la mélanine, nous avons effectué des tests d'activité de la tyrosinase cellulaire ou acellulaire et analysé l'expression des gènes liés à la mélanogénèse. Nous avons démontré que la plumbagine supprime directement l'activité de la tyrosinase indépendamment de la machinerie transcriptionnelle associée à la mélanogenèse, qui comprend le facteur de transcription associé à la microphtalmie (MITF), la tyrosinase (TYR) et la protéine 1 liée à la tyrosinase (TYRP1). Nous avons également recherché si la plumbagine était toxique pour les kératinocytes humains normaux (HaCaT) et les cellules épithéliales du cristallin (B3) susceptibles d'être lésées par l'utilisation de cosmétiques de soin de la peau. Étonnamment, des concentrations plus faibles de plumbagine (0, 5 à 1 µM) ont efficacement inhibé la synthèse de mélanine et l'activité de la tyrosinase, mais ne provoquent pas de toxicité dans les kératinocytes, les cellules épithéliales du cristallin et les cellules de mélanome de souris B16F10, ce qui suggère que la plumbagine est sans danger pour l'application cutanée. Pris ensemble, ces résultats suggèrent que l'effet inhibiteur de la plumbagine sur la pigmentation peut en faire un composant acceptable et sûr pour une utilisation dans les formulations cosmétiques de soins de la peau utilisées pour le blanchiment de la peau.

Selon des études pertinentes, le cistanche est une herbe commune connue comme "l'herbe miracle qui prolonge la vie". Son composant principal est le cistanoside, qui a divers effets tels que la promotion de la fonction antioxydante, anti-inflammatoire et immunitaire. Le mécanisme entre le cistanche et le blanchiment de la peau réside dans l'effet antioxydant des glycosides du cistanche. La mélanine dans la peau humaine est produite 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. Cistanche contient du cistanoside, qui est un antioxydant et peut réduire la génération de radicaux libres dans le corps, inhibant ainsi la production de mélanine.

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Mots clés:plumbagine; mélanogénèse; pigmentation; tyrosinase

1. Introduction

La mélanine est constituée d'un groupe de pigments synthétisés dans les mélanocytes épidermiques qui jouent un rôle important dans la défense de la peau contre les dommages causés par les rayons ultraviolets (UV) [1]. Une mélanogénèse anormale, soit une augmentation ou une diminution de la production de mélanine, est étroitement associée à plusieurs maladies de la peau, notamment le mélanome et les troubles de la pigmentation, tels que le chloasma et les taches de rousseur [2,3]. La biosynthèse de la mélanine est initiée par de multiples stimuli, notamment l'irradiation UV, les cytokines inflammatoires et la signalisation hormonale. Plus précisément, l'hormone de stimulation des mélanocytes (-MSH) libérée par les kératinocytes exposés aux UV peut stimuler la biosynthèse de la mélanine dans les mélanocytes épidermiques en activant l'axe cAMP-PKA-CREB (cyclic adenosine monophosphate-protein kinase A-cAMP response element binding protein) [3] . L'axe activé cAMP-PKA-CREB conduit à une augmentation de l'ARNm codant pour le facteur de transcription associé à la microphtalmie (MITF). Le MITF augmente l'expression génique de la tyrosinase (TYR), de la protéine 2 liée à la tyrosinase (TYRP1) et de la protéine 2 liée à la tyrosinase (TYRP2) lors de la stimulation -MSH dans les mélanocytes [3,4]. De plus, de nombreuses voies de signalisation qui contrôlent la croissance cellulaire, notamment les protéines kinases activées par les mitogènes (MAPK), la kinase de réponse extracellulaire (ERK) et l'AKT, sont essentielles à la mélanogénèse en régulant la stabilité et l'activité du MITF [5].

L'enzyme tyrosinase, une oxydase multifonctionnelle contenant du cuivre, joue un rôle essentiel dans la biosynthèse de la mélanine en catalysant les réactions dans lesquelles la L-tyrosine est hydroxylée en L-dihydroxyphénylalanine (L-DOPA) et la L-DOPA est oxydée en o-quinone (dopaquinone ) [5,6]. Par conséquent, certains inhibiteurs de la tyrosinase inhibent également la biosynthèse de la mélanine, notamment le resvératrol, l'arbutine et l'honokiol, qui ont tous été utilisés dans des applications cosmétiques de blanchiment de la peau [7].

La plumbagine est une simple hydroxyl-naphtoquinone, qui a été extraite pour la première fois des racines du genre de plantes Plumbago et dont les propriétés médicinales remarquables ont été démontrées [8]. Des activités anti-inflammatoires, anticancéreuses, anti-allergiques et antibactériennes de la plumbagine ont été rapportées [8,9]. En effet, il a été rapporté que la plumbagine inhibe l'activation des neutrophiles, l'angiogenèse et l'expression de la collagénase en supprimant la topoisomérase-II, suggérant l'utilisation de la plumbagine comme médicament potentiel dans le traitement de la polyarthrite rhumatoïde [10]. En outre, plusieurs rapports ont montré que la plumbagine présente une activité anticancéreuse dans plusieurs types de cancer, notamment le sein [11], la prostate [12], l'ovaire [13], le poumon [14], le carcinome cutané [15] et le cancer du foie. [16]. Bien qu'il devienne clair que la plumbagine peut être utile comme intervention thérapeutique dans le traitement de diverses maladies humaines, l'effet inhibiteur de la plumbagine sur la mélanogénèse liée à l'hyperpigmentation n'a jamais été rapporté.

2. Résultats

2.1. Structure chimique et effets cytotoxiques de la plumbagine dans les cellules de mélanome de souris B16F10

Avant d'étudier les effets anti-mélanogéniques de la plumbagine, nous avons d'abord évalué sa toxicité dans des cellules de mélanome de souris B16F10 productrices de mélanine. La structure chimique de la plumbagine est illustrée à la figure 1A. Les résultats de notre test de cytotoxicité dans lequel des concentrations de plumbagine inférieures à 5 µM n'ont pas affecté la viabilité cellulaire dans les cellules B16F10 sont présentés à la figure 1B.

2.2. Plumbagin supprime la synthèse de mélanine induite par la MSH dans les cellules de mélanome de souris B16F10

Nous avons ensuite étudié les effets inhibiteurs de la plumbagine sur la synthèse de mélanine induite par l'hormone de stimulation des mélanocytes (-MSH) dans les cellules B16F10. Nous avons démontré que la plumbagine supprime fortement l'accumulation de mélanine induite par la MSH dans un milieu de culture de cellules B16F10 (figure 2A). Pour confirmer l'effet inhibiteur de la plumbagine sur la synthèse de mélanine induite par la MSH, nous avons déterminé la teneur en mélanine extracellulaire ou intracellulaire en l'absence ou en présence de plumbagine dans les cellules B16F10 stimulées par la MSH. Les figures 2B et C montrent que la plumbagine diminue significativement la teneur en mélanine extracellulaire et intracellulaire.

2.3. Plumbagin ne régule pas l'expression génique de la mélanogenèse induite par la MSH et les cascades de transduction du signal

Étant donné que le facteur de transcription associé à la microphtalmie (MITF) est un facteur de transcription essentiel qui régule l'expression des gènes associés à la mélanogenèse via l'axe -MSH-PKA-CREB, nous avons cherché à savoir si la plumbagine pouvait réguler l'expression des gènes médiée par le MITF associée à la mélanogenèse. Tout d'abord, nous avons déterminé un moment de l'expression maximale du gène de la mélanogenèse pour MITF, la tyrosinase (TYR) et la protéine 1 liée à la tyrosinase (TYRP1) sous stimulation -MSH. Le MITF est fortement régulé positivement après le traitement -MSH pendant 2 h (figure 3A). TYR et TYRP1 ont été considérablement régulés positivement après 48 h de traitement -MSH (figure 3A). Les niveaux de protéines MITF et tyrosinase ont augmenté en réponse au traitement -MSH et n'ont pas été supprimés par le traitement à la plumbagine (figure 3B). De manière constante, la plumbagine n'a pas inhibé les niveaux d'ARNm de MITF, TYR et TYRP1 après stimulation -MSH, ce qui suggère que la plumbagine ne régule pas la machinerie transcriptionnelle liée à l'expression du gène de la mélanogénèse dans les cellules B16F10 (figure 3C). Étant donné que la phosphorylation et l'activation d'AKT, ERK1/2 et CREB (cascades majeures de transduction du signal qui régulent la mélanogenèse) sont nécessaires à la mélanogenèse [3], nous avons en outre étudié si la plumbagine régule ces voies de transduction du signal associées à la mélanogenèse. Nos résultats, décrits à la figure 3D, montrent que la plumbagine n'altère pas la signalisation AKT, ERK1/2 ou CREB après le traitement -MSH.

2.4. Plumbagin inhibe l'activité de la tyrosinase

Parce qu'il est clair que les produits naturels inhibiteurs directs ou indirects de la tyrosinase pourraient être utiles pour le développement de cosmétiques blanchissants pour la peau, nous avons ensuite étudié l'effet inhibiteur de la plumbagine sur l'activité enzymatique de la tyrosinase. Dans cette étude, nous avons démontré que la plumbagine supprime de manière significative l'activité enzymatique de la tyrosinase cellulaire induite par la MSH dans les cellules B16F10 (figure 4A). Pour comprendre si la plumbagine inhibe l'activité de la tyrosinase directement ou indirectement, l'activité de la tyrosinase acellulaire a été mesurée. La plumbagine inhibe également fortement l'activité d'oxydation de la L-DOPA de la tyrosinase dérivée des champignons, ce qui suggère que la plumbagine supprime la mélanogénèse en inhibant directement l'activité de la tyrosinase (figure 4B). De plus, une élévation significative des activités de piégeage des radicaux à l'aide d'un dosage de 1,1-diphényl-2-picrylhydrazyl (DPPH) a été observée dans des échantillons traités avec de la vitamine C et de la plumbagine à des concentrations allant de 0.1 à 5 mg/mL. Par conséquent, 5 mg/mL de plumbagine ont présenté un effet similaire sur l'activité de piégeage des radicaux à ceux de 0,1 mg/mL de vitamine C (Figure 4C).

2.5. La plumbagine n'est pas toxique dans les kératinocytes normaux et les cellules épithéliales du cristallin

Étant donné que les cosmétiques tels que les crèmes pour la peau sont à usage externe et que la cytotoxicité peut causer des problèmes de peau, nous avons étudié plus en détail si la plumbagine est toxique pour les kératinocytes normaux (HaCaT) et les cellules épithéliales du cristallin (B3) et si elle peut être utile pour le développement du blanchiment de la peau. produits de beauté. Par conséquent, nous avons constaté que des concentrations plus faibles de plumbagine (1 à 5 µM) ne provoquent pas de toxicité dans les cellules HaCaT et B3, mais sont efficaces dans l'inhibition de la synthèse de mélanine (figure 5A). De plus, la plumbagine n'a pas induit de H2AX lié à des dommages à l'ADN et n'a pas réduit les protéines poly (ADP-ribose) polymérase (PARP) et caspase -3 liées à l'apoptose cellulaire dans les cellules HaCaT et B3 (Figure 5B), ce qui suggère que la plumbagine peut être acceptable pour une utilisation dans des produits de blanchiment de la peau sans présenter de toxicité cutanée

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