Este protocolo investiga si el honokiol mejora el fotoenvejecimiento inducido por UVA en fibroblastos dérmicos humanos y piel de ratón activando la vía TGF-β1/Smad y reduciendo la expresión de MMP.
Se requiere una suscripción a JoVE para ver este contenido. Inicie sesión o comience su prueba gratuita.
Artículo de método
Este protocolo investiga si el honokiol mejora el fotoenvejecimiento inducido por UVA en fibroblastos dérmicos humanos y piel de ratón activando la vía TGF-β1/Smad y reduciendo la expresión de MMP.
Honokiol (HNK), un componente clave derivado de Magnolia officinalis, tiene el potencial de tratar enfermedades de la piel. Actualmente, el impacto y el mecanismo de acción de la HNK sobre el fotodaño inducido por el ultravioleta A (UVA) en la piel no están claros. Se construyó un modelo de daño foto-envejecimiento de células HDF y piel de ratón sin vello mediante inducción UVA. El impacto de la HNK en la viabilidad de las células HDF normales y las células HDF inducidas por UVA se examinó mediante el ensayo de viabilidad celular. Los niveles de SOD, GSH, CAT y MDA en células HDF se midieron utilizando diferentes kits, y los niveles de ROS se midieron con DCFH-DA y Dihidroetidio. La tinción de SA-β-galactosidasa y TUNEL detectó senescencia y apoptosis en células HDF, y la citometría de flujo evaluó la progresión del ciclo celular. El daño histopatológico en la piel se evaluó mediante tinción patológica. Además, se utilizaron inmunofluorescencia y Western blot para evaluar los niveles de proteínas asociadas a la vía de Ki67, colágeno, metaloproteinasa de la matriz (MMP) y TGF-β1/Smad. El tratamiento con HNK (2,5-10 μM) no tuvo un impacto adverso en la viabilidad normal de las células HDF, pero atenuó el daño celular HDF inducido por UVA, reduciendo el estrés oxidativo y la apoptosis. La radiación UVA indujo la senescencia de las células HDF, provocó la detención de la fase S, la reducción de Ki67, disminuyó el contenido de colágeno y aumentó la expresión de MMP, mientras que la HNK atenuó eficazmente estas anomalías inducidas por la UVA. Además, los rayos UVA causaban arrugas más profundas, disminución del contenido de agua y colágeno, y aumentaba el grosor epitelial en la piel del ratón, mientras que la inyección subcutánea de HNK atenuaba el daño patológico al tejido cutáneo y aumentaba el contenido de agua y colágeno. Además, el HNK activó la vía TGF-β1/Smad, y el inhibidor del TGF-β1 SB431542 afectó el efecto protector del HNK frente al daño foto-envejecimiento en las células HDF. En conclusión, HNK tiene el potencial de ser un fármaco para mitigar el daño por fotoenvejecimiento al reducir la expresión de MMP mediante la activación de la vía TGF-β1/Smad, inhibiendo así el fotoenvejecimiento inducido por UVA en células HDF y piel de ratón.
El proceso de envejecimiento cutáneo es intrincado y se divide en dos formas principales: envejecimiento natural y fotoenvejecimiento1. Los estudios indican que entre un 80% y un 90% del envejecimiento cutáneo es causado por factores exógenos en el entorno (por ejemplo, rayos ultravioleta, contaminación del aire), de los cuales el fotoenvejecimiento inducido por radiación ultravioleta a largo plazo tiene los efectos másgraves 2,3. La radiación ultravioleta se divide en UVC, UVB y UVA. Dado que la UVC no puede penetrar la capa de ozono, la investigación actual sobre fotoenvejecimiento se centra en UVA (320-400 nm) y UVB (280-320 nm)4,5,6. En comparación con la UVB, la UVA tiene menos energía, pero es más penetrante, atravesando la epidermis y llegando profundamente a la dermis, lo que es una causa importante de envejecimiento cutáneograve. Estudios previos han demostrado que el daño causado por la irradiación UVB de 57 mJ/cm 2 y 20 UVA J/cm2 a las células HaCaT es comparablede 8. El fotoenvejecimiento de la piel provoca cambios en la función y estructura de la piel, manifestados específicamente como hundimiento del tejido superficial, profundización de arrugas, pérdida de colágeno y la aparición de un color de piel gris visible a simple vista; En casos graves, pueden aparecer diversas lesiones y tumores benignos yprecancerosos. Junto con el aumento de la investigación sobre el envejecimiento y la lucha antienvejecimiento, los riesgos para la salud del fotoenvejecimiento se han convertido en una de las preocupaciones de salud más importantes a nivel mundial. Por ello, es fundamental investigar los procesos fisiopatológicos subyacentes al daño foto-envejecimiento inducido por los rayos UVA, con el objetivo de desarrollar nuevas opciones terapéuticas para su tratamiento.
Extraído de Magnolia officinalis, una hierba medicinal tradicional china, Honokiol (HNK) es un compuesto bioactivo significativo con la fórmula química de C18H18O 211. HNK presenta diversas actividades farmacológicas, y su grupo hidroxilo fenólico es altamente susceptible a la oxidación y tiene fuertes efectos antioxidantes y de eliminación de radicaleslibres 12. Además, la HNK tiene efectos farmacológicos antibacterianos, antiinflamatorios, antivirales, antitumorales, antidepresivos, neuroprotectores y antiprematuros de insuficienciaovárica 13,14,15,16. Se ha determinado que la HNK oral es esencialmente segura en estudios con animales y clínicos, y no se han identificado efectos adversossignificativos 17,18,19. Estudios recientes han encontrado que la HNK previene el cáncer de piel inducido porUVB 20 e inhibe la respuesta inflamatoria cutánea inducida por UVB y la hipermetilacióndel ADN 21, lo que sugiere su posible uso en el tratamiento de afecciones cutáneas. En comparación con los agentes antienvejecimiento foto-envejecientes ampliamente utilizados, incluyendo la vitamina C y el resveratrol, el HNK tiene propiedades distintas y superiores: su estructura lipofílica confiere una mejor permeabilidad transdérmica que la vitaminaC hidrofílica 22; y presenta una mayor fotoestabilidad y biodisponibilidad in vivo que el resveratrol23. Estos hallazgos preclínicos apoyan la idea de que la HNK tiene un potencial traslacional prometedor como candidato seguro y eficaz para productos de cuidado de la piel e intervenciones clínicas contra el fotodaño cutáneo inducido por los radiados ultravioleta. Sin embargo, aún no se ha informado del impacto del tratamiento con HNK en el daño por fotoenvejecimiento cutáneo causado por UVA.
El factor de crecimiento transformante-β1 (TGF-β1) es una citoquina multifuncional crucial para el crecimiento y desarrollo celular, la reparación y regeneración de tejidos, y el crecimiento y desarrollo de células, tejidos yórganos 24,25. Se ha demostrado que TGF-β1 envía señales a la célula principalmente a través de miembros de la familia de proteínas Smad, lo que conduce a la regulación específica de la transcripción de genes diana aguas abajo. Cuando se activa la señalización TGF-β1, se produce la fosforilación de Smad2 y Smad326,27. Estudios recientes han demostrado una fuerte conexión entre la vía TGF-β1/Smad y la fibrosis cutánea y el fotoenvejecimiento 28,29. Se ha informado que el objetivo mamífero de la rapamicina activa la vía TGF-β1/Smad en los tejidos cutáneos de ratas, lo que a su vez promueve la síntesis de ceramidas, importantes para retener la humedad cutánea y mantener la barreracutánea 30. Cabe destacar que se ha informado que HNK moduló la vía TGF-β1/Smad en células estrelladas hepáticas, lo que a su vez mejoró la fibrosishepática 31. Por ello, se establecieron modelos celulares y murinos de lesión por fotoenvejecimiento inducida por UVA, con tratamiento HNK de 2,5–10 μM en células HDF y intervención de HNK de 5 mg/kg o 10 mg/kg en ratones sin pelo, para explorar los efectos de la HNK en el daño por fotoenvejecimiento y su posible papel en la modulación de la vía TGF-β1/Smad. Este estudio tenía como objetivo desarrollar nuevas estrategias terapéuticas para el daño fotográfico cutáneo inducido por UVA.
Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.
Todos los experimentos de cultivo celular se realizaron conforme a las directrices institucionales de bioseguridad y bajo condiciones de laboratorio de Nivel de Bioseguridad 2 (BSL-2). Los experimentos con animales se realizaron tras la aprobación del Comité de Ética Animal del Hospital 988 de la Fuerza Conjunta de Apoyo Logístico del Ejército Popular de Liberación de China (número de aprobación: 2023-089).
Todos los procedimientos experimentales se llevaron a cabo de estricta conformidad con las directrices institucionales y nacionales para el cuidado y uso de animales de laboratorio. Al final del experimento, los ratones fueron sacrificados mediante una sobredosis de pentobarbital sódico (100 mg/kg, inyección intraperitoneal). Se hicieron todos los esfuerzos para minimizar el sufrimiento animal durante los procedimientos de alojamiento, tratamiento y muestreo. Los reactivos, productos químicos, equipos y software utilizados en el protocolo se enumeran en la Tabla de Materiales.
1. Cultivo celular y procesamiento
2. Evaluación de la viabilidad celular
3. Determinación de los niveles de superóxido dismutasa (SOD), malondialdehído (MDA), catalasa (CAT) y glutatión (GSH)
4. Medición de los niveles celulares de ROS
5. Tinción de β-galactosidasa (SA-β-galactosidasa) asociada a la senescencia
6. Ensayo de ciclo celular
7. Tinción de tunel
8. Tinción por inmunofluorescencia
9. ELISA
10. Construcción de modelos de ratones por envejecimiento fotográfico
11. Medición del contenido de colágeno I de la piel
12. Tinción de hematoxilina y eosina (HE)
13. Tinción de masson
14. Medición de los niveles de ROS en tejido cutáneo
15. Pruebas de indicadores bioquímicos
16. Western blot
17. Análisis estadístico
Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.
HNK alivia el daño por estrés oxidativo en las células HDF causado por UVA
Los impactos de las distintas concentraciones de tratamiento con HNK durante 24 horas o 48 horas sobre la viabilidad de las células HDF fueron examinados mediante un ensayo de viabilidad celular para determinar la concentración y duración adecuadas del tratamiento. Los resultados mostraron que 2,5, 5 y 10 μM de HNK no afectaron significativamente la viabilidad de las células HDF normales tras 2...
Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.
La luz ultravioleta es un factor ambiental que perjudica a las células y a los organismos. Estudios previos han informado que los rayos UVA, con su alta potencia de penetración, son el principal tipo de luz ultravioleta que llega a la superficie terrestre38. Los fibroblastos son células funcionales importantes en la dermis, y su envejecimiento puede causar directa o indirectamente el envejecimiento de la piel39. El daño por fotoenvejecimien...
Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.
Los autores afirman que no tienen conflictos de interés financieros.
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Kit de ensayo de actividad ALT | Beyotime Biotechnology, Shanghái, China | P2711M | Kit de detección de actividad de la transaminasa alanina |
| Kit de ensayo CRE Amplex Red | Beyotime Biotechnology, Shanghái, China | S0291S | Kit de detección de creatinina |
| Medio de montaje anti-Fade | Beyotime Biotechnology, Shanghái, China | P0126 | Medio de montaje para preservación de señales de fluorescencia |
| Kit de ensayo de actividad AST | Beyotime Biotechnology, Shanghái, China | P2715S | Kit de detección de actividad de la transaminasa de aspartato |
| Kit de ensayo de proteínas BCA | Beyotime Biotechnology, Shanghái, China | P0012 | Kit de determinación de concentración de proteínas |
| BSA | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, EE. UU. | V900933 | Reactivo bloqueador para la unión no específica |
| Kit de ensayo BUN | Beyotime Biotechnology, Shanghái, China | S0574S | Kit de detección de nitrógeno con urea en sangre |
| Kit de ensayo CAT | Beyotime Biotechnology, Shanghái, China | S0051 | Kit de detección de actividad de la catalasa |
| Reactivo CCK-8 | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, EE. UU. | 96992 | Solución de ensayo de viabilidad celular, que es una sal de tetrazolio soluble en agua |
| Anticuerpo CDK2 | Invitrogen, Carlsbad, CA, EE. UU. | PA5-79024 | anticuerpo principal para la detección de CDK2 |
| Agente quimioluminiscente ECL | MedChemExpress, Monmouth Junction, NJ, EE. UU. | HY-K1005 | Reactivo de detección de quimioluminiscencia mejorado |
| Anticuerpo de colágeno I | Invitrogen, Carlsbad, CA, EE. UU. | PA1-26204 | anticuerpo primario para la detección de colágeno I |
| Anticuerpo de ciclina A2 | Invitrogen, Carlsbad, CA, EE. UU. | PA5-34682 | anticuerpo primario para la detección de ciclina A2 |
| Solución de tinción DAPI | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, EE. UU. | D9542 | Tinte de tinción nuclear |
| Sonda fluorescente DCFH-DA | MedChemExpress, Monmouth Junction, NJ, EE. UU. | HY-D0940 | Sonda fluorescente de especies reactivas de oxígeno |
| Solución de diferenciación | Beyotime Biotechnology, Shanghái, China | C0161s | Reactivo para el paso de diferenciación de hematoxilina |
| Sonda de dihidroetidio | Beyotime Biotechnology, Shanghái, China | S0063 | Sonda de especies reactivas de oxígeno |
| Medio de cultivo de fibroblastos | Sunncell Biotechnology Co., Ltd., Wuhan, Hubei, China | SNPM-H342 | Medio de cultivo completo para el crecimiento de fibroblastos |
| IgG anticonejo de cabras etiquetado con FITC | Invitrogen, Carlsbad, CA, EE. UU. | F-2765 | Anticuerpo secundario marcado con isotiocianato de fluoresceína (FITC) |
| Citometría de flujo | BD en biociencias, San José, CA, EE. UU. | BD FACSCaliburTM | Citómetro de flujo |
| Software FlowJo | BD en biociencias, San José, CA, EE. UU. | v10.8 | Software de análisis de citometría de flujo |
| Microscopio de fluorescencia | Leica, Heidelberg, Alemania | DM IL LED | microscopio para imagen de fluorescencia |
| Anticuerpo GAPDH | Invitrogen, Carlsbad, CA, EE. UU. | PA1-987 | Anticuerpo de control interno para la normalización de proteínas |
| Sistema de imagen en gel | Invitrogen, Carlsbad, CA, EE. UU. | iBright CL1500 | Sistema de imagen para la detección de proteínas |
| cabra anti-conejo IgG | Invitrogen, Carlsbad, CA, EE. UU. | 31460 | Anticuerpo secundario para inmunodetección |
| Software Graphpad Prism 9.0 | GraphPad Software, San Diego, CA, EE. UU. | Prism 9.0 | Software de grafografía |
| Kit de ensayo GSH | Beyotime Biotechnology, Shanghái, China | S0053 | Kit de detección de contenido de glutatión |
| Kit de tinción HE | Beyotime Biotechnology, Shanghái, China | C0105S | Kit de tinción histológica para análisis morfológico tisular |
| HNK | MedChemExpress, Monmouth Junction, NJ, EE. UU. | HY-N0003 | Honokiol, compuesto bioactivo |
| Fibroblastos dérmicos humanos | Sunncell Biotechnology Co., Ltd., Wuhan, Hubei, China | SNP-H342 | Células primarias de fibroblastos de la piel humana |
| Software IBM SPSS Statistics 26.0 | IBM Corporation, Armonk, NY, EE. UU. | IBM SPSS Estadísticas 26.0 | Software de análisis estadístico |
| Software ImageJ | Wayne Rasband, Instituto Nacional de Salud Mental, EE. UU. | Versión 1.54H | Software de análisis de imágenes |
| Anticuerpo Ki67 | Invitrogen, Carlsbad, CA, EE. UU. | MA5-14520 | Anticuerpo primario para la detección de marcadores de proliferación celular |
| Microscopio óptico | Leica, Heidelberg, Alemania | DM3000 | Microscopio óptico para imagen en campo claro |
| Kit de tinción tricromo Masson | Solarbio, Pekín, China | G1340 | Kit de tinción de colágeno y tejido conectivo |
| Kit de ensayo MDA | Beyotime Biotechnology, Shanghái, China | S0131S | Kit de detección de niveles de malondialdehído (marcador de peroxidación lipídica) |
| Lector de microplacas | Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, EE. UU. | 1410101 | Instrumento de medición de absorbancia para ensayos basados en células |
| Anticuerpo MMP-1 | Invitrogen, Carlsbad, CA, EE. UU. | PA5-27210 | Anticuerpo primario para la detección de la metaloproteinasa-1 de la matriz |
| Kit MMP-1 ELISA | Biotecnología vinculada a enzimas, Shanghái, China | ml038199 | detección cuantitativa de MMP-1 en muestras biológicas |
| Anticuerpo MMP-3 | Abcam, Cambridge, MA, EE. UU. | ab52915 | Anticuerpo primario para la detección de la metaloproteinasa matricial-3 |
| Kit MMP-3 ELISA | Biotecnología vinculada a enzimas, Shanghái, China | ml105322 | detección cuantitativa de MMP-3 en muestras biológicas |
| Goma neutra | Beyotime Biotechnology, Shanghái, China | C0173 | Medio de montaje |
| Anticuerpo P16 | Invitrogen, Carlsbad, CA, EE. UU. | PA5-20379 | Anticuerpo principal para la detección de proteínas P16 |
| Anticuerpo P21 | Invitrogen, Carlsbad, CA, EE. UU. | MA5-14949 | Anticuerpo principal para la detección de proteínas P21 |
| Anticuerpo P53 | Abcam, Cambridge, MA, EE. UU. | ab131442 | Anticuerpo primario para la detección de proteínas P53 |
| paraformaldehído | Solarbio, Pekín, China | P1110 | Reactivo de fijación celular y tejido |
| PI | Beyotime Biotechnology, Shanghái, China | ST512 | Yoduro de propidio para la tinción de ADN en el análisis del ciclo celular |
| Kit de ensayo peptídico pro-colágeno I C | TAKARA, Tokio, Japón | MK101 | Kit de detección de síntesis de colágeno |
| Anticuerpo p-Smad2 | Invitrogen, Carlsbad, CA, EE. UU. | 44-244G | anticuerpo primario para la detección de Smad2 fosforilado |
| Anticuerpo p-Smad3 | Invitrogen, Carlsbad, CA, EE. UU. | 44-246G | anticuerpo primario para la detección de Smad3 fosforilado |
| Membranas PVDF | Invitrogen, Carlsbad, CA, EE. UU. | 88520 | Membrana de transferencia de proteínas para Western Blot |
| Búfer de lisis RIPA | Beyotime Biotechnology, Shanghái, China | P0013B | Amortiguador de extracción de proteínas para lisados celulares y tisulares |
| RNaseA | Beyotime Biotechnology, Shanghái, China | ST579 | ribonucleasa para la eliminación de ARN durante la tinción de ADN |
| Kit de tinción SA-β-galactosidasa | Beyotime Biotechnology, Shanghái, China | C0602 | Kit de detección de senescencia celular |
| SB431542 | MedChemExpress, Monmouth Junction, NJ, EE. UU. | HY-10431 | TGF-& beta; 1 Inhibidor de la vía de señalización |
| Geles SDS-PAGE | Invitrogen, Carlsbad, CA, EE. UU. | WG1403BX10 | Geles de poliacrilamida para electroforesis de proteínas |
| Ratones sin pelo SKH1 | Vitalriver, Pekín, China | Modelo animal para estudios de fotoenvejecimiento cutáneo | |
| Anticuerpo Smad2 | Invitrogen, Carlsbad, CA, EE. UU. | 51-1300 | anticuerpo primario para la detección de Smad2 |
| Anticuerpo Smad3 | Invitrogen, Carlsbad, CA, EE. UU. | 51-1500 | anticuerpo primario para la detección de Smad3 |
| Kit de ensayo SOD | Beyotime Biotechnology, Shanghái, China | S0101S | Kit de detección de actividad de dismutasa por superóxido |
| TGF-& beta; 1 Anticuerpo | Abcam, Cambridge, MA, EE. UU. | ab215715 | anticuerpo primario para TGF-y beta; 1 Detección |
| Triton X-100 | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, EE. UU. | X-100 | detergente no iónico para permeabilización de membranas celulares |
| Solución de ensayo TUNEL | Beyotime Biotechnology, Shanghái, China | C1086 | reactivo para detección de apoptosis para la fragmentación del ADN |
| Xileno | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, EE. UU. | 247642 | disolvente orgánico para la deparafinización tisular |
Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.