Artykuły w Czytelni Medycznej o SARS-CoV-2/Covid-19

Poniżej zamieściliśmy fragment artykułu. Informacja nt. dostępu do pełnej treści artykułu tutaj
© Borgis - Postępy Fitoterapii 4/2015, s. 244-249
Natalia Zakęs, *Elżbieta Studzińska-Sroka, Wiesława Bylka
Inhibitory tyrozynazy z grzybów i porostów jako regulatory melanogenezy
Tyrosinase inhibitors of fungi and lichens as regulators of melanogenesis
Katedra i Zakład Farmakognozji, Uniwersytet Medyczny im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu
Kierownik Zakładu: prof. dr hab. Wiesława Bylka
Summary
Tyrosinase is an enzyme widely distributed in nature, occurring in bacteria, fungi, plants, and animals. It is an oxidase known to be the key enzyme in biosynthesis of melanin, a pigment responsible for the color of mammalian skin and hair. Moreover, tyrosinase controls browning reactions in damaged fruits and fungi. Both the hyperpigmentation in the human skin and the enzymatic browning in fruits are not desired, that is why, it seems relevant to search for substances that inhibit the melanogenesis. Because the pigment’s disorders are a common cosmetic problem, the skin whitening compounds are added to commercially available cosmetics in order to obtain a lighter skin appearance. The literature indicates that whitening substances can influence different levels of melanin production in the skin. Among the constituents which cause depigmentation, the inhibitors of tyrosinase, often of natural origin, are the most popular and most widely used. The article describes the characteristics of tyrosinase and tyrosinase inhibitors isolated from fungus and lichen.
Wstęp
Melanogeneza to proces prowadzący do powstawania w melanocytach barwników skóry, tzw. melanin, syntetyzowanych z udziałem tyrozynazy i magazynowanych wewnątrz znajdujących się w melanocycie melanosomów. Pigmentacja odpowiada za kolor skóry, a także oczu i włosów, ma też funkcję ochronną dla położonych pod skórą tkanek przed niebezpiecznym promieniowaniem UV. Promienie UV przyspieszają proces starzenia się skóry lub prowadzą do rozwoju procesu karcynogenezy, co w rezultacie może skutkować rozwojem czerniaka. Pomimo cennych ochronnych właściwości melaniny, zaburzenie jej wytwarzania może powodować problemy natury estetycznej. Aby poradzić sobie zarówno z nadmiarem, jak i niedoborem barwnika w skórze, zaczęto poszukiwać związków – syntetycznych i naturalnych, wpływających na działanie enzymu odpowiadającego za biosyntezę pigmentu. Poszukiwanie substancji o właściwościach wybielających stało się ważnym celem przemysłu kosmetycznego. Praca jest przeglądem substancji pochodzących z grzybów i porostów, wykazujących właściwości hamowania tyrozynazy.
Melanina i jej rola w zaburzeniach pigmentacji skóry
Melaniny są barwnikami azotowymi nadającymi zabarwienie skórze, tęczówce oka i włosom. Istnieją dwa rodzaje melanin: eumelanina – brązowoczarny barwnik oraz feomelanina – czerwonożółty pigment. Proces wytwarzania melanin odbywa się w komórkach melanocytów, znajdujących się w warstwie podstawnej naskórka, a substrat reakcji stanowi tyrozyna. Eumelanina jest odpowiedzialna za ochronę skóry przed szkodliwym wpływem promieniowania słonecznego, poprzez pochłanianie promieniowania UVA i UVB oraz neutralizowanie wolnych rodników. Feomelanina natomiast nie wykazuje właściwości ochronnych.
Zaburzenia barwnikowe to często występujące problemy o podłożu dermatologicznym. Dane statystyczne podają, że dotyczą one nawet 90% populacji ludzkiej. Zakłócenia związane z procesem syntezy melaniny, jej nadmiernym magazynowaniem (zmniejszenie rozkładu melaniny przez keratynocyty i makrofagi), funkcjonowaniem melanocytów (nadreaktywność melanocytów, zwiększenie ich liczby), mogą skutkować zarówno hiper-, jak i hipopigmentacją skóry. Przyczyną miejscowych hiperpigmentacji mogą być czynniki mechaniczne, fizyczne, chemiczne, stany zapalne, leki, zaburzenia hormonalne, niedobory witamin i zaburzenia metabolizmu. Hiperpigmentacja skóry jest także powszechnym defektem natury estetycznej, pojawiającym się wraz z postępowaniem procesu starzenia.
Do najczęściej występujących zaburzeń o charakterze hiperpigmentacyjnym należą: piegi, plamy soczewicowate, ostuda oraz hiperpigmentacja pozapalna. Rozlane hiperpigmentacje spowodowane są występowaniem chorób ogólnoustrojowych, np. przewlekłą niewydolnością nerek, nadczynnością tarczycy czy cukrzycą. Występowanie zmian hiperpimentacyjnych po zastosowaniu niektórych leków wynika z reakcji fotochemicznych zachodzących pod wpływem promieniowania słonecznego. Do leków o takim działaniu należą: antybiotyki (tetracykliny, fluorochinolony), niesterydowe leki przeciwzapalne (ibuprofen, ketoprofen, aspiryna), diuretyki (furosemid, hydrochlorotiazyd), retinoidy, cytostatyki (5-fluorouracyl, metotreksat), amiodaron, diltiazem i psoraleny (1, 2).
Budowa i występowanie tyrozynazy
Tyrozynaza należy do klasy oksydoreduktaz i znana jest jako kluczowy enzym procesu melanogenezy. Enzym odpowiedzialny jest za proces hydroksylacji tyrozyny do lewoskrętnej formy aminokwasu dopaminy (L-DOPA) oraz oksydacyjne przekształcenie L-DOPA do dopachinonu (3). Powstający w reakcji dopachinon wykazuje dużą reaktywność i może spontanicznie polimeryzować, tworząc melaninę, warunkującą zabarwienie skóry i włosów (4).
Tyrozynaza jako metaloenzym ma w obszarze apoenzymu dwa atomy miedzi, warunkujące jej funkcję katalityczną. Każdy z atomów miedzi centrum aktywnego tyrozynazy jest połączony wiązaniem koordynacyjnym z trzema resztami histydyny. W procesie wytwarzania barwnika melaniny biorą udział trzy różne typy tyrozynazy: oksytyrozynaza, mettyrozynaza, deoksytyrozynaza. Oksytyrozynaza i mettyrozynaza mają w swojej cząsteczce atomy miedzi Cu(II), a deoksytyrozynaza w centrum aktywnym ma dwa atomy miedzi Cu(I).
Enzym tyrozynaza jest szeroko rozpowszechniony w przyrodzie – występuje u bakterii, grzybów, roślin i zwierząt. Najlepiej opisane zostały tyrozynazy pochodzące z bakterii Streptococcus glausescens oraz z grzybów Neurospora crassa i Agaricus bisporus (5, 6). Obecność tyrozynazy stwierdzono również u porostów rzędu Pertigerales (7) oraz w poroście Dermatophytum minimatum, który zawiera dużą ilość pigmentu (8). Tyrozynaza ma również wpływ na powstawanie brązowego zabarwienia owoców i warzyw, w wyniku reakcji dopachinonu z aminokwasami i białkami obecnymi w tych produktach spożywczych. Ponadto ma znaczenie w przemyśle spożywczym – stosuje się ją w celu zapobiegania brązowieniu owoców i warzyw (4).
W większości badań dotyczących procesu hamowania aktywności tyrozynazy wykorzystywano tyrozynazę z grzybów, ze względu na jej powszechną dostępność. Enzym wyizolowany z pieczarki A. bisporus jest bardzo zbliżony budową do tyrozynazy występującej u ssaków, co czyni go odpowiednim modelem do badania procesu melanogenezy (9).
Inhibitory tyrozynazy izolowane z grzybów
Wśród substancji depigmentujących najliczniejszą grupę i najszerzej stosowaną w leczeniu stanowią inhibitory tyrozynazy. Tyrozynaza kontroluje szybkość tworzenia się melaniny, dlatego wiele substancji stosowanych w celu rozjaśnienia skóry działa przez modyfikację jej aktywności. Hamowanie aktywności enzymu wywołane jest zablokowaniem jego centrum aktywnego przez inhibitor, co uniemożliwia połączenie się z substratem reakcji. Skuteczne inhibitory tyrozynazy, jak hydrochinon czy arbutyna, niestety nie są pozbawione działań niepożądanych. Uważa się, że hydrochinon może mieć działanie cytotoksyczne na komórki melanocytów oraz podejrzewany jest o potencjalny mutagenny wpływ na komórki ssaków. Ze względu na swoje działania niepożądane, hydrochinon został wycofany z kosmetycznego użytku w Unii Europejskiej, aktualnie stosowany jest wyłącznie z przepisu lekarza (2, 10).
Grzyby tworzą ogromne królestwo organizmów żywych, do którego zaliczane są także porosty (grzyby zlichenizowane) – symbiotyczne organizmy zbudowane z cudzożywnego grzyba i samożywnego glonu. Grzyby i porosty wytwarzają szereg związków o interesujących właściwościach, także substancji mających zdolność hamowania tyrozynazy.
Kwas kojowy (ryc. 1) jest najdokładniej przebadanym inhibitorem omawianego enzymu. Odkryty został przez Japończyków w grzybie z gatunku Aspergillus oryzae (kropidlak ryżowy) noszącym w Japonii nazwę „koji”, jako produkt uboczny procesu fermentacji słodu ryżowego przy produkcji sake oraz sosu sojowego (11). Ponadto kwas kojowy jest również metabolitem grzybów z rodzaju Penicillium.
Ryc. 1. Inhibitory tyrozynazy występujące w grzybach i porostach.
Kwas kojowy stosowany jest w kosmetykach jako substancja wybielająca skórę oraz jako dodatek do żywności, zapobiegający enzymatycznemu brązowieniu. W krajach azjatyckich kwas kojowy jest wykorzystywany jako czynnik rozjaśniający skórę, nie tylko do stosowania miejscowego, ale również jako składnik diety (12); do zmniejszania zmian hiperpigmentacyjnych używany jest w stężeniach 1-4%. Wykazano, że związek ten w połączeniu z innymi naturalnymi czynnikami rozjaśniającymi skórę działa skuteczniej.
Kwas kojowy wykorzystywany jest często jako substancja wzorcowa w poszukiwaniach nowych związków o potencjalnych właściwościach hamujących aktywność tyrozynazy. W stosunku do tyrozynazy wykazuje on mieszany (kompetycyjny i niekompetycyjny) typ inhibicji. Ponadto substancja wykazuje zdolność chelatowania jonów metali, takich jak Cu2+ i Fe3+, oraz zmiatania wolnych rodników. Istnieją dane wskazujące na potencjalną możliwość alergizującego działania kwasu kojowego, objawiającego się kontaktowym zapaleniem skóry. Jego zastosowanie w kosmetyce, ze względu na wywoływanie podrażnień i niestabilność w czasie przechowywania, jest więc limitowane. W związku z tym podjęto próby syntezy pochodnych kwasu kojowego; pochodna aminokwasowa, zawierająca fenyloalaninę w cząsteczce (KA-F-NH2), wykazywała wyższą zdolność hamowania aktywności tego enzymu, utrzymującą się przez trzy miesiące w temperaturze 50°C (6, 10, 13).

Powyżej zamieściliśmy fragment artykułu, do którego możesz uzyskać pełny dostęp.

Płatny dostęp tylko do jednego, POWYŻSZEGO artykułu w Czytelni Medycznej
(uzyskany kod musi być wprowadzony na stronie artykułu, do którego został wykupiony)

Aby uzyskać płatny dostęp do pełnej treści powyższego artykułu wraz z piśmiennictwem , należy wprowadzić kod:

Kod (cena 19 zł za 7 dni dostępu) mogą Państwo uzyskać, przechodząc na tę stronę.
Wprowadzając kod, akceptują Państwo treść Regulaminu oraz potwierdzają zapoznanie się z nim.

 

 

Płatny dostęp do wszystkich zasobów Czytelni Medycznej

Aby uzyskać płatny dostęp do pełnej treści powyższego artykułu wraz z piśmiennictwem oraz WSZYSTKICH około 7000 artykułów Czytelni, należy wprowadzić kod:

Kod (cena 49 zł za 30 dni dostępu) mogą Państwo uzyskać, przechodząc na tę stronę.
Wprowadzając kod, akceptują Państwo treść Regulaminu oraz potwierdzają zapoznanie się z nim.

otrzymano: 2015-07-02
zaakceptowano do druku: 2015-07-29

Adres do korespondencji:
*Elżbieta Studzińska-Sroka
Katedra i Zakład Farmakognozji Uniwersytet Medyczny im. K. Marcinkowskiego w Poznaniu
ul. Święcickiego 4, 60-781 Poznań
tel. +48 (61) 854-67-09, fax +48 (61) 854-67-01
e-mail: ela_studzinska@op.pl

Postępy Fitoterapii 4/2015
Strona internetowa czasopisma Postępy Fitoterapii