L'acide propionique produit par la fermentation de Cutibacterium Acnes améliore la synthèse de la mélanine

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Hsin‑Jou Kao1, Yan‑HanWang2, Sunita Keshari3, John JacksonYang3, Shinta Simbolon1, Chun‑Chuan Chen1 et Chun‑Ming Huang1*

L'irradiation ultraviolette induit une accumulation de mélanine, qui peut être réduite par l'utilisation de produits chimiques de blanchiment. Cependant, les problèmes de sécurité associés à ces produits ont incité la recherche d'alternatives naturelles et inoffensives. Cette étude visait à identifier une formulation acide naturelle pour réduire la pigmentation de la peau. Le métabolite acide propionique (CH3CH2COOH, PA) était l'acide gras le plus abondant dans le filtrat de Pluronic F68 (PF68) fermentation de Cutibacterium acnes (C. acnes) et a réduit les mélanocytes DOPA-positifs en inhibant de manière significative l'activité de la tyrosinase cellulaire via la liaison au récepteur 2 des acides gras libres (FFAR2). De plus, le traitement par PA 4 mM n'a pas altéré la prolifération des mélanocytes, indiquant qu'il s'agit d'une solution efficace pour l'hyperpigmentation, ne causant aucun dommage cellulaire. La réduction de l'activité des mélanocytes et de la tyrosinase DOPA-positive a également été observée dans le tissu cutané de l'oreille de souris injecté avec un mélange de C. acnes et de PF68, ce qui confirme que l'inhibition de la mélanogenèse est susceptible d'être médiée par les métabolites de fermentation de C. acnesfermentation en utilisant PF68 comme un source de carbone. De plus, le PA n'a pas affecté la croissance de sa bactérie parente C. acnes, c'est donc un puissant métabolite de fermentation qui ne perturbe pas l'équilibre du microbiome cutané.

La peau agit comme une interface entre le corps humain et l'environnement extérieur, assurant une défense contre les agents pathogènes, les dommages physiques et ultraviolets1. Si la peau humaine est surexposée aux rayons ultraviolets (UV) qui influencent la fonction et la survie de nombreux types de cellules, induisant une inflammation cutanée pouvant entraîner un cancer2,3. Les dommages à l'ADN induits par les UV activent les signaux de réparation cellulaire pour produire de la mélanine dans les mélanocytes, entraînant une pigmentation de la peau4,5. La surface de la peau humaine saine est colonisée par un milieu diversifié de micro-organismes, dont beaucoup sont inoffensifs en tant que commensaux ou pathogènes opportunistes6,7. Les probiotiques sont des exemples courants de bactériothérapie avec un potentiel de photoprotection en ralentissant les signes du vieillissement cutané et en atténuant les effets de l'infammation cutanée induite par les UV3,8,9. Par exemple, les bactéries lactiques probiotiques préviennent notamment les réactions inflammatoires, allergiques et immunosuppressives induites par les UV au niveau de la peau10. De plus, la capacité de Cutibacterium acnes (C. acnes), bactérie prédominante du microbiome cutané, à produire de la porphyrine en réponse aux UV en fait un biomarqueur majeur en raison de son rôle de protection et de prévention des déséquilibres2,11,12, il est donc d'intérêt pratique13. Des études ont révélé que le filtrat de ferment (GFF) réduisait la mélanine dans les cellules de mélanome humain, réduisant ainsi la pigmentation de la peau14. Les acides gras libres (FFA) ont des effets régulateurs remarquables sur la mélanogénèse et suppriment l'activité de la tyrosinase dans les cellules de mélanome murin B16F10 en culture15. La plupart des options de traitement de l'hyperpigmentation bloquent la conversion de la tyrosine en mélanine, agissant comme un inhibiteur de la tyrosinase, une enzyme régulatrice clé nécessaire à la biosynthèse de la mélanine16. Récemment, l'utilisation intensive d'agents de blanchiment de la peau, tels que les composés phénoliques et mercuriels, dans les formulations cosmétiques a soulevé de graves problèmes de sécurité17. De plus, FFAR2 (également connu sous le nom de GPR43) est présent dans une variété de tissus comme la moelle osseuse, la rate et la peau normale18 et est une cible médicamenteuse prometteuse pour l'obésité, la colite et certaines réponses inflammatoires19. FFAR2 est un récepteur pour les acides gras à chaîne courte (SCFA) avec des longueurs de chaîne inférieures à six carbones tels que l'acétate, le butyrate et le propionate, l'agoniste le plus puissant pour FFAR220,21. Auparavant, nous avons démontré que l'inactivation in vivo de FFAR2 dans la peau de souris bloquait la médiation de l'acide butyrique de l'irritation UV3.

C. acnes is abundant on the human skin surface accounting for>60 pour cent des bactéries2. De plus, l'acide propionique (AP), un métabolite de fermentation de C. acnes, et ses dérivés estérifiés agissent comme un agent antimicrobien potentiel contre Staphylococcus aureu11,22 et les revêtements en poly(oxyde d'éthylène) sont une méthode prometteuse pour éviter les infections23. Les bactéries probiotiques commensales de la peau peuvent inhiber la croissance de USA300 par la fermentation de poly(éthylène glycol) dime-méthacrylate en tant qu'initiateur de fermentation sélectif24. Le PF68, un polymère à base de PEG, est un support de gel stable pour les agents antimicrobiens, augmentant la solubilité en surface du médicament, et est généralement utilisé dans le traitement des plaies infectées sans aucun effet secondaire perceptible25. Dans cette étude, nous avons déterminé que le PF68, en tant que composé dérivé d'un polymère, est un agent potentiellement sûr et efficace et que l'application de métabolites issus de la fermentation du PF68 par le commensal cutané C. acnes pourrait inhiber l'hyperpigmentation ou la mélanogenèse de la peau induite par les UV.

Bénéfices de la cistanche tubolosa : inhibe la mélanogénèse de la peau.

Méthodes

Déclaration d'éthique.

Cette étude a été réalisée dans le strict respect d'un protocole approuvé par le Comité institutionnel de protection et d'utilisation des animaux (IACUC) à la National Central University (NCU), Taiwan (NCU-106-016) et conformément aux directives Arrive (https://arriveguidelines .org/). Des souris de l'Institut de recherche sur le cancer (ICR) (femelles âgées de 8 à 9 semaines ; Centre national des animaux de laboratoire, Taipei, Taïwan) ont été sacrifiées à l'aide de CO2 dans une boîte fermée. Toutes les méthodes ont été réalisées conformément aux directives et réglementations en vigueur

Culture bactérienne.

C. acnes (ATCC 6919) a été cultivé sur Reinforced Clostridium Medium (RCM, Oxford, Hampshire, Angleterre) dans des conditions anaérobies à l'aide d'un Gas-Pak (BD, Sparks, MD, USA). Les bactéries ont été cultivées à 37 degrés jusqu'à la phase de croissance logarithmique. Les culots bactériens ont été récoltés par centrifugation à 5,000×g pendant 10 min, lavés dans une solution saline tamponnée au phosphate (PBS), puis mis en suspension dans du PBS ou du RCM pour d'autres expériences.

Fermentation bactérienne.

C. acnes (105 unité formant colonie (UFC)/mL) a été incubée dans 10 mL de TSB en présence ou en l'absence de 2 % de PF68 (BASF, NY, USA) dans des conditions anaérobies à l'aide de Gas-Pak à 37 degrés. Le PF68 seul dans le TSB a été inclus comme témoin. Te 0,002 % (p/v) de rouge de phénol (Sigma) dans du TSB a servi d'indicateur de fermentation. Un changement de couleur du rouge-orange au jaune a indiqué l'apparition d'une fermentation bactérienne, qui a été détectée par densité optique à 560 nm (OD560).

Analyse par chromatographie en phase gazeuse-spectrométrie de masse (GC–MS).

C. acnes (105 UFC/mL) a été incubé dans du TSB (10 mL) en présence de PF68 à 2 %. Après 1-jour, le milieu fermenté a été centrifugé à 5000 g pendant 10 min et le surnageant a été utilisé pour la détection des AGCC en utilisant le protocole précédemment publié26. Les niveaux d'acide acétique (AA), de PA, d'acide butyrique (BA) et d'acide isobutyrique (I-BA) dans les milieux de fermentation ont été quantifiés par une courbe d'étalonnage réalisée à partir de six niveaux non nuls à l'aide de la norme de test FFA ( Restek Corporation, Bellefonte, PA, USA) qui est dilué à 500-, 1,000-, 2,000-, 5,000- et 10,000- plier.

Culture de cellules de mélanome B16F10.

La lignée cellulaire de mélanome B16F10 a été gracieusement fournie par le Dr Richard Gallo, Université de Californie à San Diego, États-Unis, et le Dr Cheng Ching-Yi, Université des sciences et technologies Chang Gung, Taïwan. Les cellules ont été cultivées dans du milieu d'aigle modifié de Dulbecco (DMEM, Life Technologies, Carlsbad, Californie, États-Unis) additionné de 10 % de sérum bovin fœtal (FBS, Life Technologies) et de 1 % de pénicilline-streptomycine (Life Technologies) à 37 degrés et 5 % CO2. Les cellules ont été cultivées jusqu'à 70 à 80% de confluence, puis sous-cultivées avec de la trypsine-acide éthylènediaminetétraacétique (EDTA, Life Technologies).

Transcription inverse‑amplification en chaîne par polymérase quantitative (RT‑qPCR).

La RT-qPCR a été utilisée pour étudier l'expression du gène de la tyrosinase dans les cellules de mélanome B16F10 traitées avec 4 mM de PA pendant 48 h. L'ARN cellulaire total a été extrait à l'aide d'un kit Quick-RNA MiniPrep (Zymo Research, CA, USA), suivi d'une transcription inverse en ADNc à l'aide du kit de synthèse d'ADNc iScript (Bio-Rad, Hercules, CA, USA) et amplifié par RT-qPCR dans un système ABI 7300 (Applied Biosystems, Waltham, MA, USA). Le seuil de cycle comparatif (ΔΔCT) a été utilisé pour déterminer la quantification de l'expression génique. Le niveau génique de la glycéraldéhyde 3-phosphate déshydrogénase (GAPDH) a été utilisé pour la normalisation du gène de la tyrosine kinase. Les amorces pour la tyrosinase et la GAPDH sont 5′-TGACAAAGCCAAAAACCCCCA-3′ (vers l'avant) ; 5′-TTGTTCAAAAATACTTCCAGTGTGT-3′ (inverse) et 5′-TGTGTCCGTCGRGGATCTGA-3′ (avant); 5′-GATGCCTGCTTCACCACCTT3′(inverse).

Activité tyrosinase cellulaire suite à l'inactivation du gène FFAR2.

Des cellules de mélanome B16F10 ont été ensemencées à une densité de 5 × 104 cellules/puits dans des plaques à puits 24-. En outre, les cellules ont été traitées avec l'antagoniste sélectif de FFAR2 GLPG0974 (0, 1 µM, GLPG) et PA (4 mM) et incubées à 37 degrés dans 5% de CO2 pendant 24 h. Les cellules ont été trypsinisées et lysées avec un tampon RIPA (Thermo Fisher Scientific, NJ, USA). Les cellules lysées ont été congelées à -80 degré et décongelées deux fois, puis centrifugées à 12,000 rpm pendant 10 min. Le surnageant a été mélangé avec 1 ug/mL de lévodopa (L-DOPA, Sigma) dans un rapport 2:1 dans une plaque à puits 96-, incubé à température ambiante (TA) pendant 1 h et la DO à 475 nm a été détecté27.

à quoi sert le cistanche : réduit l'activité de la tyrosinase

Étiquetage BrdU.

Des cellules de mélanome B16F10 ont été cultivées sur des lames de chambre à puits 8- (Thermo Fisher Scientific) dans du DMEM avec 10 % de FBS, de la pénicilline et de la streptomycine jusqu'à ce qu'une confluence de 70 % soit atteinte. De la bromodésoxyuridine (10 μM, BrdU, ACROS, New Jersey, USA) a été ajoutée au milieu de culture avec 4 mM de PA. BrdU ajouté avec du PBS dans des milieux de culture a été inclus comme contrôle. Après 24 h, les cellules ont été fixées avec 4 % de perfluoro Roxy (PFA, Sigma), puis perméabilisées avec 0,2 % de Triton X-100 (Sigma) pendant 10 min. Ensuite, les cellules ont été traitées avec du HCl 2 N à 37 degrés pendant 25 min, neutralisées avec du HCl avec un tampon borate 0,1 M (pH 8,5) pendant 10 min et bloquées avec un tampon de blocage avant incubation anticorps anti-BrdU (Abcam, MA, USA) nuit et âne anti-chèvre Alexa Fluor 568 IgG (H plus L) (Life technologies) comme deuxième anticorps pendant 1 h à 4 degrés. Les noyaux ont été contre-colorés avec du 4,6-diamidino2-phénylindole (DAPI, Sigma). Les images ont été acquises avec le logiciel cellSens connecté à un microscope Olympus BX63.

Les modèles de souris ont été créés par exposition à la lumière UV.

Les modèles de souris ont contribué à faire progresser la compréhension des nombreux rôles des UVR28. Les rayons UV augmentent le nombre de mélanocytes DOPA-positifs dans la peau, en particulier au site d'exposition29. Le protocole de traitement de l'injection de C. acnes dans les oreilles des souris a été décrit dans notre précédente étude3 (cette référence ne parle pas d'injection de C. acnes). Les oreilles de souris ICR ont reçu une injection intradermique de C. acnes (107 UFC) avec et sans PF68 à 2 %, suivie d'une exposition aux ultraviolets B (UVB) d'une longueur d'onde de 312 nm à une dose de 200 mg/cm2 à l'aide d'une lampe UV (modèle EB{ {10}}C, Spectronics Corp., Westbury, NY, États-Unis) pendant 2 minutes tous les jours pendant 3 jours. Des oreilles de souris injectées avec du PBS ou du PF68 suivi d'une exposition aux UVB ont été incluses comme contrôle. Dans un autre groupe de souris d'expérience, les oreilles ont été appliquées avec 4 mM de PA suivi d'une exposition aux UV, avec du PBS comme contrôle.

Silençage génique médié par l'ARNsi de FFAR2.

Afin de faire taire le gène FFAR2, nous avons utilisé l'ARNsi modifié chimiquement qui cible le récepteur FFAR2 (ARNsi FFAR2), le contrôle négatif d'ARNsi (ARNsi NC) et le contrôle sans injection (C), qui ont été obtenus auprès de GenePharma Co. (Shangai, Chine). Leurs séquences oligonucléotidiques sont siFFAR2 : brin sens, 5′-CCGGUGCAGUACAAGUUAUTT-3′ ; brin antisens, 5′-AUAACUUGUACUGCACCGGTT-3′. contrôle : brin sens, 5′-UUCUCCGAACGUGUCACGUTT-3′ ; brin antisens, 5′-ACGUGACACGUUCGGAGAATT-3′. Ces siARN modifiés chimiquement ont été délivrés chaque jour pendant 3 jours par injection intradermique dans les oreilles de souris à l'aide d'une micro-aiguille (2 mg/kg de poids de souris). À partir du deuxième jour, appliquez avec 2% de PA et une exposition aux UV pendant 3 jours. Te prétraitement pour l'injection de siARN à la souris comme décrit dans la référence30. Dix, les oreilles des souris ont été excisées et colorées le quatrième jour.

Western blot.

Les oreilles des souris ont reçu une injection de FFAR2 chimiquement modifié et d'ARNsi de contrôle suivis d'une application avec 2% de PA et une exposition aux UVB pendant 3 jours. Au troisième jour, les oreilles des souris ont été coupées, homogénéisées puis lysées avec du tampon RIPA (Thermo Fisher Scientific). Les lysats cellulaires (30 µg) ont été soumis à un gel SDS-PAGE à 10 %, qui a ensuite été transféré sur une membrane de poly(fluorure de vinylidène) (PVDF) (Sigma) et bloqué avec du lait écrémé à 5 % (p/v) avant incubation pendant la nuit avec anticorps primaires anti-FFAR2 Rabbit PolyAb (Proteintech, Rosemont, IL, USA) à 4 degrés ou -actine (1:1,000 ; Cusabio Technology, Houston, TX, USA). Cela a été suivi d'un traitement avec un anticorps secondaire anti-lapin de chèvre conjugué à la peroxydase de raifort (1: 5000) (Thermo Fisher Scientific) pendant 1 h. Les bandes de protéines ont été détectées avec un réactif de détection chimiluminescent (Thermo Fisher Scientific) et le système d'imagerie Omega Lum C (Gel Co., San Francisco, CA, USA). Les bandes de protéines ont été réalisées à l'aide du logiciel ImageJ.

Comptage des mélanocytes.

Les cartilages de la souris ont été retirés manuellement et les tissus cutanés ont été trempés dans une solution de thiocyanate d'ammonium (Sigma) à 37 degrés pendant 20 min. Les couches épidermiques et basales ont été exfoliées du reste du tissu cutané et les mélanocytes ont été colorés par immersion dans 0.1 M PBS (pH 7,2) contenant 0,14 % de L-DOPA à température ambiante pendant 3 h et le nombre de mélanocytes dans les tissus cutanés a été déterminée au microscope selon un protocole précédemment publié29.

Analyses statistiques.

L'analyse des données a été effectuée par un test t non apparié à l'aide du logiciel Prism. Les niveaux de signification statistique Te ont été indiqués comme suit : * P<0.05,><0.01,><0.001, and="" ns="non-significant." the="" mean±standard="" deviation="" (sd)="" for="" at="" least="" three="" independent="" experiments="" except="" for="" two="" independent="" western="" blotting="" analyses="" for="" fig.="" 4c="" was="" displayed.="" animal="" experiments="" were="" performed="" with="" at="" least="" three="" animals="" per="" treatment="">

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Résultats

C. acnes induit la fermentation de PF68.

Des études antérieures ont démontré la fermentation de probiotiques cutanés pour l'induction de la production d'AGCC en présence de composés comme source de carbone26. Pour déterminer si C. acnes pouvait fermenter PF68, C. acnes a été incubé avec PF68 dans du milieu TSB pendant 1 jour avec du rouge de phénol comme indicateur pour surveiller la fermentation bactérienne. Dans les milieux TSB incubés avec des bactéries seules, le rouge de phénol est passé du rouge à l'orange en raison de la réplication bactérienne, alors que dans les milieux TSB contenant des bactéries et du PF68, la couleur rouge de phénol est passée au jaune pâle avec une diminution du pH indiquant l'utilisation de PF68 comme une source de carbone pour la fermentation (Fig. 1A). De plus, la DO560 du rouge de phénol a montré une diminution significative de la valeur du pH dans le milieu TSB contenant des bactéries et du PF68 (Fig. 1B) par rapport aux bactéries ou au PF68 seul. Les SCFA Te contenus dans le ferment de C. acnes cultivé avec PF68 ont été identifiés par analyse GC – MS (Fig. 1C) et se sont révélés être des acides AA, PA, BA et I-BA, PA11 ayant la concentration la plus élevée (Fig. 1D ).

Figure 1. La fermentation bactérienne avec le polymère s'est accompagnée d'une diminution du pH intracellulaire.

Effet in vitro du PA sur la production de mélanine via PA‑FFAR2.

Fatty acids modulate the degradation of tyrosinase, a crucial enzyme involved in melanin biosynthesis in melanocytes and melanoma cells31. Therefore, to detect the in vitro effect of PA on melanin synthesis, B16F10 melanoma cells were treated with 4 mM PA for 48 h, with the decreased expression of the tyrosinase in PA treated melanoma cells compared to the control (Fig. 2A). The immunostaining of PA-treated melanoma cells after BrdU labeling showed that PA did not alter the proliferation of melanoma cells (Fig. 2B). Furthermore, the effect of PA and AA, two highly expressed SCFAs in the fermentation filtrate (Fig. 1D)32, on melanin production was assessed in melanoma cells, with PA causing a>diminution du double de la production de mélanine par rapport à l'AA (Fig. 2C). Les SCFA, comme PA et AA, régulent leurs fonctions via une interaction avec FFAR2 et FFAR3, le PA étant parmi les SCFA les plus puissants pour ces deux récepteurs33. Compte tenu de la régulation de l'AP via son interaction avec FFAR2, le blocage de la signalisation de ce récepteur à l'aide d'un inhibiteur sélectif pourrait être une approche utile pour évaluer le rôle de l'AP dans la régulation de la mélanogénèse. L'activité de la tyrosinase cellulaire était inchangée en bloquant FFAR2 à l'aide de l'antagoniste sélectif de FFAR2 GLPG avant le traitement avec PA et diminuait sans GLPG contrairement au groupe témoin (Fig. 2D). Ces résultats ont démontré le rôle efficace de PA-FFAR2 dans l'atténuation de la teneur en mélanine en inhibant l'activité tyrosinase kinase dans les cellules de mélanome avec une prolifération cellulaire inchangée.

Figure 2. Te effets de l'expression du gène de la tyrosinase et de la prolifération cellulaire dans les cellules de mélanome après traitement par PA.

Le mélange de C. acnes et de PF68 a inhibé les mélanocytes fonctionnels induits par les UVB dans les oreilles de souris.

Il a été démontré que l'application topique d'extraits de fermentation ou d'acides gras diminue l'hyperpigmentation cutanée induite par les UV en régulant la dégradation de la tyrosinase34,35. Des études antérieures ont démontré que la mélanogénèse après exposition aux UV est due à l'activation de mélanocytes fonctionnels dans l'épiderme ou le derme36. Après avoir établi que le PA en tant que SCFA majeur de la fermentation de PF68 par C. acnes pouvait réduire efficacement la production de mélanine in vitro, nous avons ensuite examiné l'effet de C. acnes plus PF68 sur celui-ci in vivo. Les oreilles des souris ICR ont été exposées aux UVB tous les deux jours pendant 3 jours en même temps que l'injection de C. acnes et de PF68. L'injection de PBS ou de C. acnes ou de PF68 seul a été incluse comme contrôle. Les couches épidermiques et basales ont été exfoliées du tissu cutané de l'oreille de la souris et les mélanocytes ont été colorés avec de la L-DOPA. Il y a eu une augmentation significative du nombre de mélanocytes après exposition aux UVB, sans changement après injection de C. acnes ou de PF68 seul. Cependant, une réduction significative du nombre de mélanocytes DOPA-positifs a été détectée dans les groupes d'exposition aux UVB après traitement avec un mélange de C. acnes et de PF68 (Fig. 3A).

Figure 3. Induction des mélanocytes par les UVB et inhibition par différents traitements.

Amélioration du mélanocyte fonctionnel induit par les UVB dans l'oreille de la souris par le PA, un métabolite de la fermentation de C. acnes.

L'effet de l'application directe de PA sur la mélanogenèse induite par les UV a été évalué. L'hyperpigmentation induite par les UV et l'expression de la tyrosinase dans la peau de l'oreille de la souris dans le groupe témoin ont été significativement réduites après l'application topique de PA pendant 3 jours (Fig. 3B). Tus, PA, un métabolite de la fermentation PF68 de C. acnes inhibe la production de mélanocytes fonctionnels avec synthèse de mélanine induite par les UVB. L'expression de la tyrosinase a été sensiblement diminuée dans les cellules traitées au PA par rapport au témoin (Fig. 3C).

Le PA inhibe les mélanocytes fonctionnels induits par les UVB via FFAR2 in vivo.

Pour déterminer si la réduction de la mélanogenèse exogène s'est produite via l'interaction de l'AP avec son récepteur apparenté, FFAR2 a été renversé dans les mélanocytes de la peau de l'oreille de la souris, suivi d'une exposition aux UVB et d'un traitement à l'AP. Induite par les UVB, une augmentation de la prolifération des mélanocytes et de l'activité de la tyrosinase a été significativement réduite dans l'épiderme de l'oreille de la souris injectée avec l'ARNsi NC après application de PA (Fig. 4A, B). Cependant, le nombre de mélanocytes et l'activité de la tyrosinase restent inchangés même après l'application de PA dans l'épiderme d'oreille de souris irradié aux UVB renversé par FFAR2. Nous avons confirmé l'inactivation du gène FFAR2 en mesurant le niveau d'expression protéique de FFAR2 par analyse Western blot (Fig. 4C). Ainsi, PA interfère avec la mélanogénèse en supprimant l'activité de la tyrosinase, dans laquelle PA-FFAR2 joue un rôle potentiel dans la production de mélanine.

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Discussion

La mélanine, facteur critique de défense de la peau contre les rayons UV, est synthétisée dans les mélanosomes des mélanocytes, transférée aux kératinocytes voisins via les pointes dendritiques, et finalement distribuée dans tout l'épiderme cutané37. Les métabolites de la fermentation bactérienne sont de plus en plus utilisés en thérapie cutanée en raison de leur effet bénéfique sur l'inflammation cutanée induite par les UV et les troubles infectieux3. Dans cette étude, nous avons démontré que le PA, le principal métabolite de la fermentation PF68 de C. acnes, réduisait les niveaux de mélanocytes fonctionnels induits par les UVB en inhibant l'activité de la tyrosinase in vitro et in vivo via FFAR2.

Des études antérieures ont démontré l'inhibition de la mélanogenèse par l'inhibition de la tyrosinase par les métabolites de fermentation des bactéries probiotiques LA et Lactobacillus24,38,39. De plus, le polymère à base de PEG de haut poids moléculaire (~ 20, 000) a été complètement dégradé par fermentation par des bactéries gram-négatives produisant de l'acétate et du propionate40. Dans cette étude, le PA (~ 4 mM) était le SCFA le plus abondant dans le filtrat de la fermentation PF68 de C. acnes et réduisait la teneur en mélanine des mélanocytes plus efficacement que l'AA. De plus, le traitement avec 4 mM de PA a significativement inhibé l'activité de la tyrosinase cellulaire dans les mélanocytes, prouvant que l'inhibition de la mélanogénèse par le PA s'est produite via la réduction de l'expression du gène de la tyrosinase. Les gens ont le même nombre de mélanocytes, ce qui n'affecte pas la pigmentation de la peau mais l'activation des mélanocytes fonctionnels par l'irradiation UV36,41. Ici, le traitement PA 4 mM n'a pas modifié la prolifération des mélanocytes, ce qui indique qu'il s'agit d'une option de traitement efficace, ne causant aucun dommage cellulaire. Le nombre réduit de mélanocytes et l'activité de la tyrosinase ont également été observés dans le tissu cutané de l'oreille de souris injecté avec un mélange de C. acnes et de PF68, démontrant que l'inhibition de la mélanogenèse est susceptible d'être médiée par les métabolites de fermentation de la fermentation de C. acnes en utilisant le PF68 comme carbone. la source. De plus, notre étude a validé l'AP comme un excellent agent antimicrobien, sans altération de la croissance de sa bactérie mère C. acnes, montrant l'AP comme un métabolite puissant qui ne perturbe pas l'équilibre du microbiome cutané11.

La production de mélanine est initiée et régulée par plusieurs systèmes de signalisation, la tyrosinase catalyse la conversion de la tyrosine en DOPA et en dopaquinone, conduisant à la formation de pigments mélanocytaires42,43. Dans la plupart des cas, les réactifs éclaircissants pour la peau agissent à différents niveaux de production de mélanine via FFAR2 pour affecter l'activité de la tyrosinase ou cibler directement la tyrosinase pour inhiber la mélanogenèse dans la peau44–46. Les SCFA tels que PA et AA exercent leurs effets en se liant à leurs récepteurs apparentés sélectifs comme FFAR2 ou FFAR3, le PA étant parmi les SCFA les plus puissants pour les deux récepteurs47. GLPG, un antagoniste sélectif de FFAR2, et le silençage génique de FFAR2 médié par l'ARNsi pour soutenir le blocage de FFAR23,48. Dans la présente étude, l'augmentation du nombre de mélanocytes et de l'expression du gène de la tyrosinase dans les tissus cutanés des oreilles de souris n'a pas changé en réponse au rayonnement UVB, même après l'application de PA à l'inactivation de FFAR2 chez la souris (Fig. 4A). De plus, l'expression du gène de la tyrosinase a diminué après le traitement par PA in vitro, cependant, le blocage du gène FFAR2 avec GLPG, un antagoniste sélectif de FFAR2, a amélioré l'effet du PA pour atténuer l'expression du gène de la tyrosinase. Après le blocage de FFAR2, la perte de FFAR2 entraîne une expression accrue de l'activité de la tyrosinase après le traitement par PA. Bien que le PA et l'AA, les métabolites de fermentation de C. acnes, aient une affinité similaire pour la liaison de FFAR2, l'efficacité relativement plus faible de l'AA pour atténuer l'activité de la tyrosinase dans les mélanocytes valide le potentiel thérapeutique du PA en tant que postbiotique contre la mélanogénèse.

Les effets photo-destructeurs causés par les rayons UV sur la peau ont attiré beaucoup d'attention. Les produits solaires et anti-hyperpigmentation sont largement utilisés mais leur innocuité, leur pénétration cutanée et leur efficacité thérapeutique sont encore remises en question49. Bien que l'avobenzone soit un composant courant des écrans solaires en raison de sa grande efficacité contre les UV, il est photoinstable et donc non sûr, et a été détecté dans le sang après des applications chroniques50,51. Le développement d'un blanchiment efficace de la peau en bloquant l'expression de la tyrosinase par les métabolites de fermentation de bactéries probiotiques ou de polymères comme source de carbone est un moyen efficace et naturel de supprimer la mélanogenèse38,39. L'utilisation de probiotiques vivants pour les cosmétiques étant strictement réglementée, la promotion de leurs effets bénéfiques par le biais de métabolites de fermentation à partir de bactéries probiotiques vivantes est devenue une application envisageable. En outre, le PF68 en tant que prébiotique peut stimuler la production d'AGCC à partir de la fermentation de C. acnes et a été utilisé pour améliorer la stabilité biologique et aider divers agents thérapeutiques tels que les microsphères chargées de 6-mercaptopurine dans leur interaction avec le corps humain52. De plus, le PF68 peut être incorporé dans les membranes cellulaires et translocalisé dans les cellules et a été utilisé comme support de gel stable pour les agents antimicrobiens, augmentant la solubilité de surface du médicament dans le traitement de la peau12,23. Par conséquent, le PF68 a été considéré comme une option sûre et efficace pour le développement de produits pharmaceutiques et cosmétiques. En plus de la fonction de PF68 en tant qu'initiateur de fermentation pour augmenter l'activité de fermentation de C. acnes, il a également le potentiel d'être un adjuvant pour réduire les doses efficaces de réactifs médicaux et améliorer la solubilité des médicaments peu solubles dans l'eau.

Dans l'ensemble, ces résultats démontrent que l'interaction PA-FFAR2 peut être un mécanisme central dans l'effet des probiotiques ou des postbiotiques sur l'hyperpigmentation causée par les rayons UV. Le traitement par l'AP n'a pas affecté la prolifération des mélanocytes. Par rapport aux thérapies chimiques, les métabolites des probiotiques sont plus doux et naturels53. Bien que le mécanisme exact par lequel les métabolites de la fermentation PF68 de C. acnes inhibent la mélanogenèse ne soit pas clair, les preuves de la présente étude suggèrent l'implication de la voie SCFAs-FFAR2-tyrosinase. Ces résultats sont bénéfiques pour le futur traitement clinique des troubles de la pigmentation et pour le développement de cosmétiques qui augmentent la gamme d'applications des produits de blanchiment. Enfin, la diversité des probiotiques offre des traitements personnalisés de l'hyperpigmentation et le développement de produits dédiés plus performants.

avantages de l'extrait de cistanche: blanchiment de la peau