Ce protocole étudie si l’honokiol améliore le photo-vieillissement induit par les UVA chez les fibroblastes dermiques humains et la peau de souris en activant la voie TGF-β1/Smad et en réduisant l’expression de MMP.
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Article de méthode
Ce protocole étudie si l’honokiol améliore le photo-vieillissement induit par les UVA chez les fibroblastes dermiques humains et la peau de souris en activant la voie TGF-β1/Smad et en réduisant l’expression de MMP.
L’Honokiol (HNK), un composant clé dérivé de Magnolia officinalis, a le potentiel de traiter les maladies de la peau. À l’heure actuelle, l’impact et le mécanisme d’action de la HNK sur les photodégâts cutanés induits par les ultraviolets A (UVA) sont incertains. Un modèle de dommages photo-vieillissants des cellules HDF et de la peau de souris sans poils a été construit par induction UVA. L’impact de la HNK sur la viabilité des cellules HDF normales et des cellules HDF induites par les UVA a été examiné via le test de viabilité cellulaire. Les niveaux de SOD, GSH, CAT et MDA dans les cellules HDF ont été mesurés à l’aide de différents kits, et les niveaux de ROS ont été mesurés à l’aide de DCFH-DA et de dihydroethidium. La coloration SA-β-galactosidase et TUNEL a détecté la sénescence et l’apoptose dans les cellules HDF, et la cytométrie en flux a évalué la progression du cycle cellulaire. Les lésions histopathologiques de la peau ont été évaluées par coloration pathologique. De plus, l’immunofluorescence et le Western blot ont été utilisés pour évaluer les niveaux de protéines associées à la voie de la voie TGF-β1/Smad en Ki67, du collagène, de la métalloprotéase matricielle (MMP) et du TGF-β1/Smad. Le traitement par HNK (2,5-10 μM) n’a eu aucun effet négatif sur la viabilité normale des cellules HDF mais a atténué les lésions cellulaires HDF induites par les UVA, réduisant le stress oxydatif et l’apoptose. Les UVA induisaient la sénescence des cellules HDF, provoquaient un arrêt de la phase S, une régulation à la baisse de Ki67, une diminution de la teneur en collagène et une augmentation de l’expression de MMP, tandis que HNK atténuait efficacement ces anomalies induites par les UVA. De plus, les UVA provoquaient des rides plus profondes, une diminution de la teneur en eau et de collagène, et une augmentation de l’épaisseur épithéliale dans la peau de la souris, tandis que l’injection sous-cutanée de HNK atténuait les lésions pathologiques des tissus cutanés et augmentait la teneur en eau et en collagène. De plus, le HNK a activé la voie TGF-β1/Smad, et l’inhibiteur TGF-β1 SB431542 altéré l’effet protecteur du HNK contre les dommages du photo-vieillissement dans les cellules HDF. En conclusion, le HNK a le potentiel d’être un médicament pour atténuer les dommages du photo-vieillissement en réduisant l’expression de MMP via l’activation de la voie TGF-β1/Smad, inhibant ainsi le photo-vieillissement induit par les UVA dans les cellules HDF et la peau de souris.
Le processus de vieillissement cutané est complexe et divisé en deux formes principales : le vieillissement naturel et lephoto-vieillissement 1. Des études indiquent que jusqu’à 80 % à 90 % du vieillissement cutané est causé par des facteurs exogènes de l’environnement (par exemple, les rayons ultraviolets, la pollution de l’air), dont le photo-vieillissement à long terme induit par les rayons ultraviolets a les effets les plusgraves 2,3. Le rayonnement ultraviolet est divisé en UVC, UVB et UVA. Comme l’UVC ne peut pas pénétrer la couche d’ozone, les recherches actuelles sur le photo-vieillissement se concentrent sur les UVA (320-400 nm) et UVB (280-320 nm)4,5,6. Comparé aux UVB, les UVA ont une énergie plus faible, mais ils sont plus pénétrants, traversant l’épiderme et pénétrant profondément le derme, ce qui est une cause importante du vieillissement sévère dela peau. Des études antérieures ont montré que les dommages causés par l’irradiation UVB de 57 mJ/cm 2 et 20 UVA J/cm 2 aux cellules HaCaT sontcomparables à 8. Le photo-vieillissement de la peau provoque des changements dans la fonction et la structure de la peau, se manifestant spécifiquement par un affaissement des tissus de surface cutanée, un approfondissement des rides, une perte de collagène et l’apparition d’une couleur grise visible à l’œil nu ; Dans les cas graves, une variété de lésions bénignes précancéreuses et de tumeurs peuventapparaître 9,10. Avec l’augmentation de la recherche sur le vieillissement et l’anti-âge, les risques sanitaires liés au photovieillissement sont devenus l’une des préoccupations sanitaires les plus importantes dans le monde. Il est donc crucial d’étudier les processus physiopathologiques sous-jacents aux dommages du photo-vieillissement induits par les UVA, en vue de développer de nouvelles options thérapeutiques pour leur traitement.
Extrait de Magnolia officinalis, une plante médicinale traditionnelle chinoise, l’Honokiol (HNK) est un composé bioactif important avec la formule chimique de C18H18O 211. HNK présente diverses activités pharmacologiques, et son groupe hydroxyle phénolique est très sensible à l’oxydation et possède de forts effets antioxydants et de récupération des radicauxlibres 12. De plus, le HNK présente des effets pharmacologiques antibactérien, anti-inflammatoire, antiviral, antitumoral, antidépresseur, neuroprotecteur et anti-prématuréde l’insuffisance ovarienne 13,14,15,16. Le HNK oral a été jugé essentiellement sûr dans des études animales et cliniques, et aucun effet indésirable significatif n’a étéidentifié 17, 18, 19. Des études récentes ont montré que le HNK prévient le cancer de la peau induit par lesUVB 20, et inhibe la réponse inflammatoire cutanée induite par les UVB ainsi que l’hyperméthylationde l’ADN 21, suggérant son utilisation potentielle dans le traitement des affections cutanées. Comparé aux agents anti-photo-âge largement utilisés, notamment la vitamine C et le resvératrol, le HNK possède des propriétés distinctes et supérieures : sa structure lipophile confère une meilleure perméabilité transdermique que la vitamineC hydrophile 22 ; et il présente une photostabilité et une biodisponibilité in vivo supérieures à celles duresvératrol 23. Ces résultats précliniques soutiennent l’idée que le HNK possède un potentiel translationnel prometteur en tant que candidat sûr et efficace pour les produits de soin de la peau et les interventions cliniques contre les photodégâts cutanés induits par les ultraviolets. Cependant, l’impact du traitement HNK sur les dommages du photo-vieillissement cutanés causés par les UVA n’a pas encore été rapporté.
Le facteur de croissance transformant-β1 (TGF-β1) est une cytokine multifonctionnelle cruciale pour la croissance et le développement cellulaire, la réparation et la régénération des tissus, ainsi que la croissance et le développement des cellules, tissus etorganes 24,25. Il a été démontré que TGF-β1 transmet des signaux à la cellule principalement à travers des membres de la famille des protéines Smad, conduisant à la régulation spécifique de la transcription des gènes cibles en aval. Lorsque la signalisation TGF-β1 est activée, elle entraîne la phosphorylation de Smad2 et Smad326,27. Des études récentes ont montré un lien fort entre la voie TGF-β1/Smad et la fibrose cutanée et lephoto-vieillissement 28,29. Il a été rapporté que la cible mammifère de la rapamycine active la voie TGF-β1/Smad dans les tissus cutanés des rats, ce qui favorise à son tour la synthèse des céramides, essentiels pour conserver l’humidité cutanée et maintenir la barrièrecutanée 30. Notamment, il a été rapporté que le HNK a modulé la voie TGF-β1/Smad dans les cellules stellées hépatiques, ce qui, à son tour, a atténué la fibrosehépatique 31. Ainsi, des modèles cellulaires et murins de lésion du photo-vieillissement induit par les UVA ont été établis, avec un traitement HNK de 2,5 à 10 μM dans les cellules HDF et une intervention HNK de 5 mg/kg ou 10 mg/kg chez des souris sans poils, afin d’explorer les effets du HNK sur les dommages du photo-vieillissement et son rôle potentiel dans la modulation de la voie TGF-β1/Smad. Cette étude visait à développer de nouvelles stratégies thérapeutiques pour les photolésions cutanées induites par les UVA.
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Toutes les expériences de culture cellulaire ont été réalisées conformément aux directives institutionnelles de biosécurité et menées dans des conditions de laboratoire de niveau de biosécurité 2 (BSL-2). Des expériences sur les animaux ont été réalisées après approbation du Comité d’éthique animale du 988e hôpital de la Force logistique conjointe de soutien de l’Armée populaire de libération chinoise (numéro d’approbation : 2023-089).
Toutes les procédures expérimentales ont été menées en stricte conformité avec les directives institutionnelles et nationales pour le soin et l’utilisation des animaux de laboratoire. À la fin de l’expérience, les souris ont été euthanasiées par overdose de pentobarbital sodique (100 mg/kg, injection intrapéritonéale). Tous les efforts ont été faits pour minimiser la souffrance animale lors des procédures d’hébergement, de traitement et d’échantillonnage. Les réactifs, produits chimiques, équipements et logiciels utilisés dans le protocole sont listés dans le tableau des matériaux.
1. Culture cellulaire et traitement
2. Évaluation de la viabilité cellulaire
3. Détermination des niveaux de superoxyde de dismutase (SOD), de malondiadéhyde (MDA), de catalase (CAT) et de glutathion (GSH)
4. Mesure des niveaux cellulaires de ROS
5. Coloration β-galactosidase (SA-β-galactosidase) associée à la sénescence
6. Analyse du cycle cellulaire
7. Teinture TUNEL
8. Coloration par immunofluorescence
9. ELISA
10. Construction de modèles de souris par dommages liés au photo-âge
11. Mesure du contenu en collagène I de la peau
12. Coloration de l’hématoxyline et de l’éosine (HE)
13. Coloration de Masson
14. Mesure des niveaux de ROS dans les tissus cutanés
15. Tests d’indicateurs biochimiques
16. Western blot
17. Analyse statistique
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Le HNK atténue les dommages causés par le stress oxydatif dans les cellules HDF par les UVA
Les impacts de diverses concentrations de traitement par HNK pendant 24 h ou 48 h sur la viabilité des cellules HDF ont été examinés par test de viabilité cellulaire afin de déterminer la concentration et la durée du traitement appropriées. Les résultats ont montré que 2,5, 5 et 10 μM de HNK n’affectaient pas significativement la viabilité des cellules HDF normales après 24 ou ...
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La lumière ultraviolette est un facteur environnemental qui nuit aux cellules et aux organismes. Des études antérieures ont rapporté que les UVA, avec leur grande puissance de pénétration, sont le principal type de lumière ultraviolette atteignant lasurface de la Terre 38. Les fibroblastes sont des cellules fonctionnelles importantes du derme, et leur vieillissement peut directement ou indirectement entraîner le vieillissement de la peau39....
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Les auteurs affirment qu’ils n’ont pas de conflits d’intérêts financiers.
| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| Kit d’évaluation d’activité ALT | Beyotime Biotechnology, Shanghai, Chine | P2711M | Kit de détection d’activité de la transaminase à l’alanine |
| Kit d’analyse CRE Amplex Red | Beyotime Biotechnology, Shanghai, Chine | S0291S | Kit de détection de créatinine |
| Milieu de montage anti-décoloration | Beyotime Biotechnology, Shanghai, Chine | P0126 | Milieu de montage pour la conservation du signal de fluorescence |
| Kit d’analyse d’activité AST | Beyotime Biotechnology, Shanghai, Chine | P2715S | Kit de détection d’activité de l’aspartate transaminase |
| Kit de test protéique BCA | Beyotime Biotechnology, Shanghai, Chine | P0012 | Kit de détermination de la concentration en protéines |
| BSA | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, États-Unis | V900933 | réactif bloquant pour la liaison non spécifique |
| Kit de test BUN | Beyotime Biotechnology, Shanghai, Chine | S0574S | Kit de détection d’azote d’urée sanguine |
| Kit de test CAT | Beyotime Biotechnology, Shanghai, Chine | S0051 | Kit de détection d’activité de catalase |
| Réactif CCK-8 | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, États-Unis | 96992 | Solution d’essai de viabilité cellulaire, qui est un sel tétrazolique soluble dans l’eau |
| Anticorps CDK2 | Invitrogen, Carlsbad, CA, États-Unis | PA5-79024 | anticorps principal pour la détection de CDK2 |
| Agent chimiluminescent ECL | MedChemExpress, Monmouth Junction, NJ, États-Unis | HY-K1005 | Réactif de détection chimioluminescence améliorée |
| Anticorps du collagène I | Invitrogen, Carlsbad, CA, États-Unis | PA1-26204 | anticorps primaire pour la détection du collagène I |
| Anticorps de la cycline A2 | Invitrogen, Carlsbad, CA, États-Unis | PA5-34682 | anticorps primaire pour la détection de la cycline A2 |
| Solution de coloration DAPI | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, États-Unis | D9542 | Colorant nucléaire |
| Sonde fluorescente DCFH-DA | MedChemExpress, Monmouth Junction, NJ, États-Unis | HY-D0940 | Sonde fluorescente des espèces réactives d’oxygène |
| Solution de différenciation | Beyotime Biotechnology, Shanghai, Chine | C0161s | Réactif pour l’étape de différenciation de l’hématoxyline |
| Sonde dihydroethidium | Beyotime Biotechnology, Shanghai, Chine | S0063 | Sonde d’espèces réactives de l’oxygène |
| Milieu de culture de fibroblastes | Sunncell Biotechnology Co., Ltd., Wuhan, Hubei, Chine | SNPM-H342 | Milieu de culture complet pour la croissance des fibroblastes |
| IgG anti-lapin marqué FITC pour la chèvre | Invitrogen, Carlsbad, CA, États-Unis | F-2765 | Anticorps secondaire marqué par l’isothiocyanate de fluorescéine (FITC) |
| Cytométrie en flux | BD biosciences, San Jose, CA, États-Unis | BD FACSCaliburTM | Cytomètre à débit |
| Logiciel FlowJo | BD biosciences, San Jose, CA, États-Unis | v10.8 | Logiciel d’analyse de cytométrie en flux |
| Microscope à fluorescence | Leica, Heidelberg, Allemagne | DM IL A DIRIGÉ | Microscope pour l’imagerie à fluorescence |
| Anticorps GAPDH | Invitrogen, Carlsbad, CA, États-Unis | PA1-987 | Anticorps de contrôle interne pour la normalisation des protéines |
| Système d’imagerie gel | Invitrogen, Carlsbad, CA, États-Unis | iBright CL1500 | Système d’imagerie pour la détection des protéines |
| chèvre anti-lapins IgG | Invitrogen, Carlsbad, CA, États-Unis | 31460 | Anticorps secondaire pour l’immunodétection |
| Logiciel Graphpad Prism 9.0 | GraphPad Software, San Diego, CA, États-Unis | Prism 9.0 | Logiciels de graphisme |
| Kit de test GSH | Beyotime Biotechnology, Shanghai, Chine | S0053 | Kit de détection de contenu en glutathion |
| Kit de coloration HE | Beyotime Biotechnology, Shanghai, Chine | C0105S | Kit de coloration histologique pour l’analyse morphologique tissulaire |
| HNK | MedChemExpress, Monmouth Junction, NJ, États-Unis | HY-N0003 | Honokiol, composé bioactif |
| Fibroblastes dermiques humains | Sunncell Biotechnology Co., Ltd., Wuhan, Hubei, Chine | SNP-H342 | Cellules primaires de fibroblastes de la peau humaine |
| Logiciel IBM SPSS Statistics 26.0 | IBM Corporation, Armonk, NY, États-Unis | IBM SPSS Statistiques 26.0 | Logiciel d’analyse statistique |
| Logiciel ImageJ | Wayne Rasband, Institut national de la santé mentale, États-Unis | Version 1.54H | Logiciels d’analyse d’images |
| Anticorps Ki67 | Invitrogen, Carlsbad, CA, États-Unis | MA5-14520 | Anticorps primaire pour la détection des marqueurs de prolifération cellulaire |
| Microscope optique | Leica, Heidelberg, Allemagne | DM3000 | Microscope optique pour l’imagerie en champ clair |
| Kit de coloration trichrome Masson | Solarbio, Pékin, Chine | G1340 | Kit de coloration du collagène et des tissus conjonctifs |
| Kit de test MDA | Beyotime Biotechnology, Shanghai, Chine | S0131S | Kit de détection du niveau de malondiadéhyde (marqueur de peroxydation lipidique) |
| Lecteur de microplaques | Thermo Fisher Scientific, Waltham, MA, États-Unis | 1410101 | Instrument de mesure d’absorption pour les tests à base cellulaire |
| Anticorps MMP-1 | Invitrogen, Carlsbad, CA, États-Unis | PA5-27210 | anticorps primaire pour la détection de la métalprotéinase-1 de la matrice |
| Kit MMP-1 ELISA | Biotechnologie liée aux enzymes, Shanghai, Chine | ml038199 | détection quantitative de MMP-1 dans des échantillons biologiques |
| Anticorps MMP-3 | Abcam, Cambridge, MA, États-Unis | AB52915 | Anticorps primaire pour la détection de la métalprotéinase matricielle-3 |
| Kit MMP-3 ELISA | Biotechnologie liée aux enzymes, Shanghai, Chine | ml105322 | détection quantitative de MMP-3 dans des échantillons biologiques |
| Gomme neutre | Beyotime Biotechnology, Shanghai, Chine | C0173 | Milieu de montage |
| Anticorps P16 | Invitrogen, Carlsbad, CA, États-Unis | PA5-20379 | Anticorps primaire pour la détection de la protéine P16 |
| Anticorps P21 | Invitrogen, Carlsbad, CA, États-Unis | MA5-14949 | Anticorps primaire pour la détection de la protéine P21 |
| Anticorps P53 | Abcam, Cambridge, MA, États-Unis | ab131442 | Anticorps primaire pour la détection de la protéine P53 |
| paraformoldéhyde | Solarbio, Pékin, Chine | P1110 | Réactif de fixation cellulaire et tissulaire |
| PI | Beyotime Biotechnology, Shanghai, Chine | ST512 | Iodure de propidium pour la coloration de l’ADN dans l’analyse du cycle cellulaire |
| Kit de test peptidique pro-collagène I C | TAKARA, Tokyo, Japon | MK101 | Kit de détection de synthèse de collagène |
| Anticorps p-Smad2 | Invitrogen, Carlsbad, CA, États-Unis | 44-244G | anticorps primaire pour la détection de Smad2 phosphorylée |
| Anticorps p-Smad3 | Invitrogen, Carlsbad, CA, États-Unis | 44-246G | anticorps primaire pour la détection de Smad3 phosphorylée |
| Membranes PVDF | Invitrogen, Carlsbad, CA, États-Unis | 88520 | Membrane de transfert protéique pour le Western Blotting |
| Tampon de lyse RIPA | Beyotime Biotechnology, Shanghai, Chine | P0013B | Tampon d’extraction protéique pour les lysats cellulaires et tissulaires |
| RNaseA | Beyotime Biotechnology, Shanghai, Chine | ST579 | ribonucléase pour l’élimination de l’ARN lors de la coloration de l’ADN |
| Kit de coloration SA-&bêta ;-galactosidase | Beyotime Biotechnology, Shanghai, Chine | C0602 | Kit de détection de sénescence cellulaire |
| SB431542 | MedChemExpress, Monmouth Junction, NJ, États-Unis | HY-10431 | TGF-& bêta ; 1 inhibiteur de la voie de signalisation |
| Gels SDS-PAGE | Invitrogen, Carlsbad, CA, États-Unis | WG1403BX10 | Gels de polyacrylamide pour l’électrophorèse des protéines |
| Souris sans poils SKH1 | Vitalriver, Pékin, Chine | Modèle animal pour les études de photo-vieillissement cutané | |
| Anticorps Smad2 | Invitrogen, Carlsbad, CA, États-Unis | 51-1300 | anticorps primaire pour la détection de Smad2 |
| Anticorps Smad3 | Invitrogen, Carlsbad, CA, États-Unis | 51-1500 | anticorps primaire pour la détection de Smad3 |
| Kit d’analyse SOD | Beyotime Biotechnology, Shanghai, Chine | S0101S | Kit de détection de l’activité de superoxyde dismutase |
| TGF-& bêta ; 1 anticorps | Abcam, Cambridge, MA, États-Unis | ab215715 | anticorps primaire pour TGF-& bêta ; 1 Détection |
| Triton X-100 | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, États-Unis | X-100 | Détergent non ionique pour la perméabilisation des membranes cellulaires |
| Solution de test TUNEL | Beyotime Biotechnology, Shanghai, Chine | C1086 | Réactif de détection d’apoptose pour la fragmentation de l’ADN |
| Xylène | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO, États-Unis | 247642 | Solvant organique pour la déparaffinisation tissulaire |
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