Апстрактан:Биљке су главни извор биоактивних једињења која се могу користити за формулацију козметичких производа. Екстракти биљака имају бројне доказане здравствене предности, међу којима су својства против старења и неге коже. Међутим, са повећаном потражњом за козметичким производима биљног порекла, постоји кључни предуслов за успостављање алтернативних приступа конвенционалним методама како би се обезбедило довољно биомасе за одрживу производњу. Технике културе биљног ткива, као што су ин витро културе корена, микропропагација или калогенеза, нуде могућност производње значајних количина биоактивних једињења независно од спољних фактора који могу утицати на њихову производњу. Ова производња се такође може значајно повећати применом других биотехнолошких приступа као што су елицитација, метаболички инжењеринг, храњење прекурсора и/или нутријентима, имобилизација и пермеабилизација. Овај рад је имао за циљ да процени потенцијал биотехнолошких алата за производњу биоактивних једињења, са фокусом на биоактивна једињења са својствима против старења, која се могу користити за развој зелених козмецеутских производа. Поред тога, обрађени су и неки примери који демонстрирају употребу техника културе биљног ткива за производњу високо вредних биоактивних састојака за козмецеутске примене, показујући важност ових алата и приступа за одрживу производњу козметичких производа биљног порекла.

Цистанцхе гликозид такође може повећати активност СОД у ткивима срца и јетре и значајно смањити садржај липофусцина и МДА у сваком ткиву, ефикасно хватајући различите реактивне радикале кисеоника (ОХ-, Х₂О₂, итд.) и штитећи од оштећења ДНК изазваног од стране ОХ-радикала. Цистанцхе фенилетаноидни гликозиди имају јаку способност уклањања слободних радикала, већу редукциону способност од витамина Ц, побољшавају активност СОД у суспензији сперме, смањују садржај МДА и имају одређени заштитни ефекат на функцију мембране сперме. Цистанцхе полисахариди могу да појачају активност СОД и ГСХ-Пк у еритроцитима и плућним ткивима експериментално остарелих мишева изазваних Д-галактозом, као и да смање садржај МДА и колагена у плућима и плазми и повећају садржај еластина. добар ефекат чишћења на ДППХ, продужава време хипоксије код старијих мишева, побољшава активност СОД у серуму и одлаже физиолошку дегенерацију плућа код експериментално сенесцентних мишева Са ћелијском морфолошком дегенерацијом, експерименти су показали да Цистанцхе има добру антиоксидативну способност и има потенцијал да буде лек за превенцију и лечење болести старења коже. Истовремено, ехинакозид у Цистанцхе-у има значајну способност да уклони слободне радикале ДППХ и може да уклони реактивне врсте кисеоника, спречи деградацију колагена изазвану слободним радикалима, а такође има добар ефекат поправљања оштећења ањона слободних радикала тимина.

Кликните на Како узети Цистанцхе

【За више информација:george.deng@wecistanche.com / ВхатАпп:86 13632399501】

1. Представљање

Глобална козметичка индустрија доживљава брз раст због повећања свести о лепоти и све већег интересовања за негу лепоте, заштиту коже и козметичке производе. Са експанзијом овог уносног сектора, међу потрошачима се појавио нови тренд за природне, одрживе и зелене козметичке производе уместо синтетичких, чиме се повећава глобално тржиште биљних екстраката [1]. На пример, величина овог тржишта је процењена на 10,19 милијарди УСД у 2021. години и очекује се да ће експоненцијално порасти на 22,49 милијарди УСД у 2030. [2,3]. Ово велико интересовање оправдано је изузетним терапеутским својствима биљних екстраката без или са мало нежељених ефеката [4].

Биљке су одувек биле главни извор биоактивних састојака са широким спектром употребе. Имају доказане предности за здравље и добробит укључујући обезбеђивање антиоксиданата и заштиту од УВ зрачења, као и својства против бора, против рака, против старења и промене коже (избељивање, хидратација или умиривање) [5]. Међутим, због велике потражње за козметичким производима биљног порекла, данас се неколико биљних врста претерано експлоатише (у великом броју убиру из својих природних станишта) или су угрожене. Поред тога, изазови, као што су спор раст, сезонске жетве, присуство токсичних једињења у њиховом хемијском саставу и варијације у биоактивним једињењима како међу биљкама тако и од једне бербе до друге, могу бити ограничавајући фактори за њихову потенцијалну употребу у козметичкој индустрији. [4]. Ова ограничења се могу превазићи применом техника културе биљног ткива у комбинацији са биотехнолошким алатима и приступима.

Технике културе биљног ткива пружају привлачну алтернативу за производњу биоактивних једињења. Лако се могу дефинисати као биотехнолошке технике које се ослањају на употребу хранљивих подлога за културу и контролисане асептичке услове да би се обезбедила култура и развој биљних ћелија, ткива и органа [6]. Ова технологија показује многе предности у односу на конвенционалне пољопривредне праксе, као што су (и) производња секундарних метаболита која се јавља независно од унутрашњих или екстринзичних фактора који могу утицати на раст усева и принос, (ии) принос жељених фитокемијских састојака обезбеђивањем сталне производње, и (иии) производња у контролисаним условима, чиме се ограничава ризик од контаминације агрохемикалијама (пестициди, инсектициди, хербициди, хемијска ђубрива) [7].

До данас су многи производи са зеленом ознаком (производи биљног порекла) развијени коришћењем техника културе биљног ткива. Неки од њих имају примену у козметици, тачније, за лечење старења коже и кожних поремећаја који настају као последица излагања коже спољашњим агенсима [5,8]. Стога је главни циљ овог свеобухватног прегледа да пружи сажет преглед широке примене техника културе биљног ткива и биотехнолошких приступа производњи високо вредних биоактивних једињења која се могу користити у формулацији козметичких производа, са фокусом на о превенцији кожних поремећаја и молекулима против старења коже. Преглед такође покрива неке примере козметичких формулација које су патентиране током последње деценије у којима су примењене технике културе биљног ткива за производњу активних молекула у тим формулацијама.

2. Старење коже: значај и узроци

2.1. Анатомска структура коже и кључне функције

Кожа је главни орган у људском телу и представља једну шестину укупне тежине људског тела. Кожа је анатомски формирана са три главна слоја: епидермисом, дермисом и хиподермом, познатим и као поткожно ткиво (Слика 1) [9]. Спољни слој (епидермис) се састоји од пет различитих слојева: базални слој (стратум базал), спинозног слоја (стратум спиносум), грануларног слоја (стратум гранулосум), провидног слоја (стратум луцидум) и рожнатог слоја (стратум цорнеум) [10] . Дермис, који је средњи слој, замршено је повезан са епидермисом кроз базалну мембрану. За разлику од епидермиса, који се састоји од ткива различитих ћелијских слојева, дермис првенствено обухвата екстрацелуларни матрикс (ЕЦМ), ацелуларну компоненту. Овај ацелуларни матрикс се углавном формира од колагенских влакана, која чине 75 процената суве тежине коже и нуде пластичну чврстоћу и еластичност [11]. Поред колагена, ЕЦМ протеини укључују еластин и гликопротеине, који обухватају поре зноја и фоликуле длаке и садрже лимфни, васкуларни и неуронски систем [9]. Трећи слој, хиподермис, садржи масне ћелије (адипоците) преуређене у масне лобуле, које формирају лабаво везивно ткиво [12].

Кожа има широк спектар функција. Нуди хемијску и физичку заштиту за тело од спољашњих повреда као што су патогени, УВ зрачење, хемијске претње, дехидрација и температурне флуктуације [8]. Такође обезбеђује равнотежу воде и електролита (знојне жлезде и епидермална баријера) и терморегулацију (терморецептори) и учествује у имунолошком одговору (лимфоидна ткива повезана са кожом (САЛТ)). Присуство нервних завршетака, као што су Мајснерово, Пацинијево и Руфинијево тело, заједно са Краусеовим сијалицама и Меркеловим ћелијама, кожи даје сензорну функцију. Друга важна функција је повезана са хомеостазом, метаболизмом, складиштењем, селективном апсорпцијом и елиминацијом супстанци [12]. Поред ових биолошких функција, кожа игра улогу у физичкој привлачности (Слика 1) [9].

2.2. Старење коже

Старење коже је један од најчешћих дерматолошких проблема који утичу на људску кожу. Обично се карактерише губитком еластичности и тонуса коже, појавом финих бора и старачких пега и неуспехом у санирању рана. Старење коже је вишефакторски процес вођен како унутрашњим (генетска позадина, хормони, време, итд.) тако и спољашњим (загађење, изложеност УВ зрачењу, итд.) факторима [15]. Биолошки се карактерише променама епидермалног и дермално-епидермалног споја, заједно са укупном деградацијом дермалног екстрацелуларног матрикса. Ово последње је углавном узроковано променама колагених и еластинских влакана [16]. Старење коже може се појавити због времена (хронолошко старење које је последица унутрашњих фактора) или фотостарења (фотографско старење коже услед спољашњих фактора). Хронолошко старење изазива смањење дермалног и епидермалног слоја, смањење броја нервних завршетака, производњу полних хормона, што доводи до губитка осетљивости. Овај процес старења коже настаје углавном због прекомерне акумулације врста реактивног кисеоника (РОС). Генерално, установљено је да се 1,5–5 процената кисеоника који троше ћелије трансформише унутрашњим процесима у РОС [8]. РОС се може произвести у митохондријима (кератиноцити и фибробласти), ендоплазматском ретикулуму (цитокром П450) и цитосолу (РОС произведен метаболизмом арахидонске киселине) [17]. Производња РОС може бити покренута прекомерном експресијом интерлеукина. Поред повећања производње РОС, старење коже је такође повезано са високом и ниском експресијом матриксних металопротеиназа (ММП) и ММП инхибитора (ТИМП), респективно. Доказано је да су варијације у експресији ових специфичних протеиназа повезане са варијацијама у количини РОС. Повећане количине РОС доводе до регулације протеина активатора-1 (АП-1), што заузврат подстиче деградацију колагена од стране ММП и покреће активацију нуклеарног фактора капа Б (НФ-κБ ) и скуп инфламаторних одговора [8].

Старење коже је израженије код фотостаре коже са дубљим борама, приметнијим губитком еластичности и грубом текстуром коже [8]. Различити ћелијски стресори су укључени у овај физиолошки процес као што су (и) промене у организацији хроматина, (ии) скраћивање теломера, (иии) митохондријална дисфункција, (ив) активација онкогена (в) епигенетске нити, (ви) упала и (вии) ) имуносупресија [15,18]. Оксидативни стрес изазван УВР је главни узрок фотостарења. Излагање коже УВ зрачењу изазива активацију неуроендокриног система. Ова активација се дешава или хемијским медијаторима или путем нервног преноса [8]. Поред тога, оса хипоталамус–хипофиза–надбубрежна жлезда (ХПА) се такође активира фотостарењем, што доводи до индукције хомеостатских одговора за ублажавање оштећења. Оштећење ДНК изазвано УВ-Р настаје услед неравнотеже РОС, што доводи до производње специфичног маркера ДНК оксидативног оштећења, 8-хидрокси-2′-деоксигуанозина (8-ОХ-дГ ) [19]. Поред тога, РОС активира и друге маркере, као што су интерлеукин-6 (ИЛ-6), фактор некрозе тумора (ТНФ-) и ензими циклооксигеназе. На нивоу експресије гена, акумулација РОС-а покреће експресију НФ-κБ и експресију индуцибилне синтазе азот-оксида (иНОС), што олакшава хиперпермеабилност и ангиогенезу повећањем васкуларног ендотелног фактора раста (ВЕГФ) [20]. Поред НФ-κБ, активирају се и протеин киназе активиране митогеном (МАПК), чиме се повећава транскрипција ММП гена. Повећање регулације ММП гена негативно утиче на хомеостазу ЕЦМ и покреће деградацију еластина и колагена [8].

3. Биоактивна једињења биљног порекла са својствима против старења

Биоактивна једињења биљног порекла (ПДБЦ) која потичу из биљног метаболизма генерално показују антиоксидативна, антиинфламаторна и антибактеријска својства и такође имају обећавајућа својства против старења [21,22]. Уобичајено познати као секундарни метаболити, ПДБЦ су хемијски елементи који нису директно укључени у нормалне процесе раста биљака [21]. Обично се производе као одговор на ограничења животне средине као одбрана од предатора, патогена или УВ зрачења; за међуврсну конкуренцију између врста; или за помоћ у репродукцији (феромони, средства за бојење и привлачни мириси) [23]. Ова природна једињења могу се поделити на витамине (витамини Ц и Е), полифеноле (флавоноиди, фенолне киселине, стилбени и лигнани) и терпеноидне групе [24].

3.1. Главни производни путеви за биоактивна једињења биљног порекла

Биоактивна једињења биљног порекла показују значајне биолошке активности. Вековима су ови молекули високе вредности екстраховани из биљака убраних из природе. Међутим, с обзиром на низак принос производње ових молекула, појавило се неколико алтернатива са развојем синтетичке хемије, открићем микробног и гљивичног инжењеринга (хетеролошка производња) и развојем техника културе биљног ткива. Комерцијално снабдевање ПДБЦ је обично велики проблем повезан са доступношћу једињења. На пример, широко је прихваћено да је појава секундарних метаболита често ограничена на мање од 1 процента суве тежине биљке [25,26]. Стога је природна жетва обично непрактична јер не може да обезбеди довољне количине жељеног једињења [27]. На пример, у просеку је потребно 1 кг боровница да би се произвело 38 мг кверцетин-3-глукозида [28]. Природна берба такође може бити ограничена сезонском доступношћу биљног материјала, његовим стопама раста и развоја и обиљем врста у природи [29]. Поред ниског приноса биоактивних једињења добијених из природне жетве, производња ових драгоцених једињења од стране биљака обично није задовољавајућа јер се њихова производња у неким случајевима може индуковати само под одређеним условима или током фазе развоја специфичне за биљку [30]. ,31].

Хемијска синтеза се такође може предложити као алтернативни приступ производњи неких биоактивних једињења као што су каротеноиди. Хемијска синтеза астаксантина кошта у просеку 1000 УСД/кг, што је више од цене природне жетве Хаематоцоццус плувиалис [32,33]. Овај алтернативни пут производње показује, међутим, проблеме повезане са строгим условима укључених хемијских реакција и производњом непожељних споредних производа и нуспроизвода [34,35].

Други производни пут се појавио открићем и развојем микробне и гљивичне биотехнологије. Ова технологија, која се назива и хетерологна производња, углавном се ослања на употребу микроорганизама као што су квасац, гљивице или бактерије. Кроз овај процес, неколико молекула, међу којима је ресвератрол, секундарни метаболит познат по свом великом медицинском и козметичком потенцијалу (против старења), успешно је произведено у великим количинама коришћењем генетски модификованих микробних домаћина, као што су Цоринебацтериум глутамицум, Есцхерицхиа цоли и Лацтоцоццус лацтис, или рекомбинантни квасац као што је Саццхаромицес церевисиае [36–39]. Ресвератрол производе биљке у променљивим количинама, као што су 0.36 мг/кг из плодова Вити'с винифера, 1 мг/кг из корена Ампелопсис јапоница и 7,95 мг/кг из надземних делова Морус алба [40], али остаје нижа од оне која је пријављена коришћењем рекомбинантних микроорганизама. На пример, производња ресвератрола може да достигне 812 мг/Л или 2,34 г/Л коришћењем рекомбинантног квасца или бактерија, респективно [37,41]. Имајте на уму да успех хетерологне производње зависи од познавања и разумевања путева биосинтезе жељених биоактивних једињења, иако је молекуларна каскада укључена у биосинтезу неколико биоактивних једињења већ окарактерисана. Међутим, главна ограничења ове технологије су повезана са ниском активношћу ензима биљног порекла у микробним домаћинима (квасац, бактерије или гљивице), заједно са ниским снабдевањем прекурсора. Стога би требало спровести даље студије како би се идентификовали најбољи кандидати за ензиме и оптимални услови који омогућавају конверзију метаболичких интермедијара у жељене производе, чиме ће се избећи акумулација интермедијарних молекула у микробним домаћинима [35].

Поред хетерологне производње, технике културе биљака ин витро су предложене као одржива алтернатива за производњу биоактивних једињења биљног порекла. Ове технике нуде низ предности у поређењу са употребом целих биљака, углавном (и) уклањање патогена, (ии) повећање производње кроз употребу биореактора када се процес узгоја добро савлада, што може ефикасно смањити оперативни трошкови, и (иии) лако пречишћавање и прерада природних производа [42,43]. Дакле, на основу тога, технике културе биљног ткива су недавно коришћене за производњу биоактивних састојака. Неколико примера је подвукло ефикасност ових техника као што је производња таксола, подофилотоксина, фитоена или берберина из ћелијских култура Такус сп., Подопхиллум хекандрум, Цитрус синенсис и Цоптис јапоница [44–47].

3.2. Дермо-заштитно дејство антиоксиданата биљног порекла

Фотопротективни производи добијени од ПДБЦ-а су придобили све већу пажњу последњих деценија јер могу да спрече оксидативни стрес, оштећење УВА зрачења и рак коже. Природни антиоксиданси, укључујући полифеноле, флавоноиде, витамин Ц и витамин Е, недавно су коришћени у кремама за сунчање и формулацији козметике због својих високих антиоксидативних својстава, која могу да формирају заштитну баријеру против УВ зрачења. Табеле 1 и 2 сумирају најрелевантнија истраживања која су спроведена на људским и мишјим ћелијским линијама, респективно, ради проучавања дермо-заштитних ефеката етеричних уља, биљних екстраката и екстраката добијених из култура биљних ткива.

4. Технике културе биљног ткива за производњу вредних антиоксиданата

Биљне ин витро културе могу се користити као природни извори антиоксиданата [25]. Користећи ове системе културе, молекули антиоксиданса се могу произвести у великим количинама независно од услова околине. Може се користити неколико ин витро приступа као што су микропропагација, ин витро културе корена (длакави корени) или суспензије калуса и ћелија.

4.1. Адвентивни корени и длакави корени

Добро је познато да ин виво корени производе, у већини случајева, више фитокемијских супстанци од других биљних органа. На основу тога, развијена је ин витро технологија заснована на култури корена за производњу фармацеутских секундарних метаболита [76]. Ин витро, адвентивни корени пружају могућност производње метаболита током дужег периода у биљним ин витро системима културе без губитка генетске стабилности. Ово изванредно својство даје високо диференцирана природа ин витро култура корена [77]. Могу се разликовати две различите културе корена: нетрансформисане и трансформисане културе длакавог корена. Нетрансформисани корен се може добити кроз експлантну културу у присуству специфичних фитохормона, за које је већа вероватноћа да су ауксини као што су индол-маслачна киселина (ИБА), индол-3-сирћетна киселина (ИАА) или нафтален сирћетна киселина (НАА ) саме, или у неким случајевима комбиноване са цитокининима [78]. За разлику од нетрансформисаних култура корена, трансформисане културе се развијају инокулацијом биљних експлантата са Агробацтериум рхизогенес. Трансформисани длакави корени су добијени од многих монокотиледоних и двосупних биљних врста. Успех ове методе се највише приписује Т-ДНК региону у Ри плазмиду Агробацтериум, који игра кључну улогу у ефикасном увођењу стране или спољашње ДНК у нуклеарни геном ћелије биљке домаћина [77]. Утврђено је да је процес инфекције повезан са постојањем рол гена у Т-ДНК региону. Гени улоге обухватају гене ролА, ролБ и ролЦ и учествују у индукцији биосинтезе секундарног метаболита, при чему је ролБ најмоћнији међу три гена [79]. Технологија трансформације нуди могућност увођења страног гена који кодира ензиме секундарног пута метаболита терапијских биљака у биљне ћелије како би се повећала производња специфичног метаболита [77,79]. Нека истраживања су известила о успеху ове технологије у производњи молекула од интереса. Производња ружмаринске киселине је успешно постигнута коришћењем трансформисаног длакавог корена добијеног из културе изданака Салвиа оффициналис трансфектоване сојевима Агробацтериум рхизогенес А4 и АРЦЦ 15834 [80]. Розмаринска киселина је такође произведена из елитног длакавог корена добијеног трансформацијом биљака Оцимум басилицум и Драцоцепхалум Молдавиа посредованом Агробацтериум рхизогене [81,82]. Произведена количина розмаринске киселине била је незнатно варијабилна унутар врста, у распону од 76,41 мг/г ДВ добијеног коришћењем културе длакавог корена Оцимум басилицум и 78,05 мг/г ДВ забележеног коришћењем корена Драцоцепхалум Молдавиа А. рхизогене-трансформисаног [81,82] . Производња розмаринске киселине је претходно истраживана од стране Схекарцхи ет ал. (2012) код 21 биљне врсте из породице Лабиатае које су гајене у природи [83]. Аутори су показали да се садржај розмаринске киселине кретао између 0 и 58,8 мг/г ДВ за различите врсте, што је ниже од вредности добијених коришћењем трансформисаног длакавог корена. Производни принос коришћењем овог система културе ин витро био је већи од оног произведеног коришћењем ин виво култивисаног корена, што пружа одрживу алтернативу за повећање производње високо вредних једињења.

Опште је познато да хемијска једињења која луче корени представљају резервоар одбрамбених молекула које биљке користе да побољшају своје природне одбрамбене механизме и да се заштите од напада патогена [84]. Многе културе длакавог корена привукле су пажњу због својих фитокемијских једињења високе вредности као што су ресвератрол из Арацхис хипогаеа, индол алкалоиди из Цатхарантхус росеус, артемисинин из Артемисиа аннуа и камптотецин из Цамптотхеца ацумината или Опхиоррхиза пумила [85]. Сена и др. (2018) пријавили су присуство глукозинолата, хидроксициметних киселина и њихових глукозидних деривата у културама длакавог корена Брассица рапа. Екстракт хидроалкохолног порекла показао је снажну антимеланогену активност, снажну инхибицију активности интрацелуларне тирозиназе и значајно смањење садржаја меланина у примарним меланоцитима. Ова антимеланогена активност је упоредива са инхибицијским потенцијалом добро познатог синтетичког лека који инхибира тирозиназу, којичне киселине [71]. Поред тога, препарат гликопротеина добијен из истих култура длакавог корена Брассица рапа показао је сличну хипопигментирану активност и смањену акумулацију меланина кроз негативну регулацију активности тирозиназе. Такође је ометао каскаду трансдукције сигнала меланогенезе и регулисао експресију фактора транскрипције повезаног са микрофталмијом, који је познат као кључни регулатор синтезе меланина [71]. Културе длакавог корена гинсенга Панак са прекомерном експресијом гена ПАП1 (производња антоцијанинског пигмента 1) показале су повећану производњу полифенолних једињења укључујући антоцијанин [85]. Штавише, хидроалкохолни екстракти добијени из трансформисаних култура длакавог корена показали су изванредна дермо-заштитна својства, са снажним инхибиторним дејством против ензима еластазе и тирозиназе [70,86].

【За више информација:george.deng@wecistanche.com / ВхатАпп:86 13632399501】