Pouteria macrophylla fruit extract microemulsion for cutaneous depigmentation : evaluation using a 3D pigmented skin model

Here, we verify the depigmenting action of Pouteria macrophylla fruit extract (EXT), incorporate it into a safe topical microemulsion and assess its effectiveness in a 3D pigmented skin model. Melanocytes-B16F10- were used to assess the EXT effects on cell viability, melanin synthesis, and melanin synthesis-related gene transcription factor expression, which demonstrated a 32% and 50% reduction of intra and extracellular melanin content, respectively. The developed microemulsion was composed of Cremophor EL®/Span 80 4:1 (w/w), ethyl oleate, and pH 4.5 HEPES buffer and had an average droplet size of 40 nm (PdI 0.40 ± 0.07). Skin irritation test with reconstituted epidermis (Skin Ethic RHETM) showed that the formulation is non-irritating. Tyrosinase inhibition was maintained after skin permeation in vitro, in which microemulsion showed twice the inhibition of the conventional emulsion (20.7 ± 2.2% and 10.7 ± 2.4%, respectively). The depigmenting effect of the microemulsion was finally confirmed in a 3D culture model of pigmented skin, in which histological analysis showed a more pronounced effect than a commercial depigmenting formulation. In conclusion, the developed microemulsion is a promising safe formulation for the administration of cutite fruit extract, which showed remarkable depigmenting potential compared to a commercial formulation

Effects of IDO and TDO inhibitors in proliferation, migration and invasion of human melanomas and on tumoricidal activity of mononuclear cells.

No câncer, o aumento da expressão das enzimas indolamina 2,3-dioxigenase 1 (IDO1) e triptofano 2,3-dioxigenase (TDO), que convertem o triptofano (Trp) em quinurenina (QUIN), tem sido associado ao mecanismo de imuno escape tumoral e inibidores destas enzimas têm sido considerados como imunoadjuvantes na terapia antitumoral. O mais conhecido deles é o 1-metil-triptofano (1-MT), um inibidor competitivo da IDO e alvo de estudos clínicos. O 1-MT é encontrado nas formas enantioméricas D- e L- e embora o enantiômero 1-L-MT seja mais eficiente na inibição da IDO1 (a isoforma mais ativa em tumores), é o 1-D-MT o enantiômero mais eficiente na redução experimental de tumores. Esse dado sugere que o 1-MT pode ter ações adicionais à inibição da IDO. Neste estudo avaliamos os efeitos diretos dos estereoisomeros, 1-D-MT, 1-L-MT, 1-DL-MT, sobre melanomas humanos e também do composto 680C91 (um inibidor de TDO). Proliferação, migração e invasão são os ensaios usuais in vitro para avaliar como um determinado composto afetaria a progressão tumoral. Observamos que todos os compostos testados possuem algum efeito direto sobre pelo menos um desses parâmetros, sendo que esse efeito varia de acordo com a linhagem. Logo, todos eles possuem ação direta sobre a célula tumoral que deve contribuir com a atividade antineoplásica. Também analisamos os efeitos destes compostos sobre a ação tumoricida de células mononucleares de sangue periférico humano (PBMC). Em co-culturas, observamos que o 1-MT foi capaz de potencializar a atividade tumoricida de PBMC\'s e levou à diminuição da produção de IFN-γ e TNF-α e aumento de IL-10. Essas alterações não cursam com a inibição da produção de QUIN, o que nos faz pensar que esta ação de 1-MT sobre IFN-γ ocorre independente da enzima IDO e que parte dos efeitos antitumorais da 1-MT seja consequência de sua ação sobre a liberação destas citocinas. 1-MT também levou a modificações na concentração de outros metabólitos do Trp. Por fim, a co-cultura por si só aumentou o consumo de ácido xanturênico (XA) e aumentou a produção de ácido quinurênico (KA). Esse resultado parece significativo para a imunologia de tumores dado os efeitos biológicos destes compostos.In cancer, the increased expression of the enzymes indolamine 2,3-dioxygenase 1 (IDO1) and tryptophan 2,3-dioxygenase (TDO), that convert tryptophan (Trp) to kynurenine (KYN), has been associated with the mechanism of immune escape of tumoral cells and inhibitors of these enzymes have been considered as immuno-adjuvants in antitumor therapy. The most known is the 1-methyl-tryptophan (1-MT), a competitive inhibitor of IDO and a target in clinical trials. 1-MT is found in the enantiomeric forms D- and L- and although 1-L-MT is more efficient to inhibit IDO1 (the isoform more active in tumors), 1-D-MT is more efficient in experimental models. This fact suggests that 1-MT may have additional actions beyond IDO inhibition. In this study, we evaluated the direct effects of 1-D-MT, 1-L-MT and 1-DL-MT on human melanomas. We also tested the effects of the compound 680C91 (an inhibitor of TDO). Proliferation, migration and invasion are the usual in vitro tests to evaluate how a specific compound affects tumor progression. We observed that all of the tested compounds have some direct effect on at least one of these parameters depending on the cell lineage. Therefore, direct effects on proliferation, migration and invasion must compose the antineoplastic activity of these compounds. In co-cultures, we observed that 1-MT was able to potentiate the tumoricidal activity of peripheral blood mononuclear cells (PBMC) and led to a decreased production of IFN-γ and TNF-α, and an increase in IL-10. These changes were not linked with the inhibition of KYN production, and led us to consider that the effect of 1-MT on cytokine production occurs independently of the enzyme IDO and is part of its antitumor effects. 1-MT also led to changes in the concentration of other Trp metabolites. Finally, the co-culture by itself led to an increased consumption of xanthurenic acid (XA) and increased production of kynurenic acid (KA). This result seems significant to the immunology of tumors given the biological effects of these compounds

Papel do metabolismo de triptofano e do interferon-γ na melanogênese

A melanogênese, processo fisiológico de pigmentação da pele, é um mecanismo de defesa em resposta à exposição à luz, e é seguida pelo rápido recrutamento de células imunológicas. Tanto a pigmentação quanto a resposta imune podem ser reguladas por interferon-γ (IFN-γ). Dentre as inúmeras ações descritas para o IFN-γ, sabe-se que ele é o principal indutor da indoleamina-2,3-dioxigenase (IDO), uma enzima chave no metabolismo do triptofano (Trp). Considerando também que alguns metabólitos do Trp possuem atividade na pele, o objetivo deste trabalho foi avaliar se o efeito do IFN-γ sobre a melanogênese ocorre por meio da modulação do metabolismo do Trp. Para isso, desenvolvemos um modelo de indução de melanogênese em culturas de células primárias de pele humana, o qual se baseia em co-culturas de melanócitos e queratinócitos na proporção de 1:1, na presença de 0,25 mM de tirosina e 5mM de cloreto de amônia (NH4Cl). Utilizando esse modelo, vimos que quinurenina (QUIN), metabólito do Trp, inibe a produção de melanina pela redução na atividade da tirosinase (TYR), similarmente ao que foi observado para o IFN-γ. Ainda, quando tratamos este mesmo modelo com 1- MT (conhecido inibidor da IDO) observamos indução da produção de melanina. Esses dados suportam nossa hipótese de que o efeito do IFN-γ sobre a melanogênese ocorre por meio da modulação do metabolismo do Trp. Não só o IFN-γ, que é indutor da IDO, como também a QUIN, produto da atividade da enzima, causam uma diminuição na concentração da melanina. Além disso, quando adicionamos 1-MT, a concentração de melanina se reestabeleceu. QUIN mostrou atividade despigmentante não só em coculturas 2D entre melanócitos e queratinócitos, como também em modelos de pele reconstruída em laboratório, constatada pela diminuição dos melanossomos observados em coloração de Fontana-Masson. Esses dados, somados à possibilidade de veiculação de QUIN à duas formulações distintas, gel e nanoemulsão, sugerem a sua utilização tópica para o clareamento da pele. A ação pigmentante do 1-MT ainda merece ser esclarecida, mas também vê-se uma possibilidade de sua utilização tópica com a finalidade de combater doenças hipocromáticas da pele.Melanogenesis, a physiological process of skin pigmentation, is a defense mechanism in response to exposure to light and it is followed by rapid recruitment of immune cells. Both the pigmentation and the immune response are regulated by interferon-γ (IFN-γ). Among the many actions described for IFN-γ, it acts as the main inducer of indoleamine-2,3-dioxygenase (IDO), a key enzyme in tryptophan (Trp) metabolism. Considering also that some Trp metabolites have skin activity, the objective of this work was to evaluate if the effect of IFN-γ on melanogenesis occurs through the modulation of Trp metabolism. In order to do this, we developed a model of melanogenesis induction in cultures of rimary human skin cells, which relies on 1: 1 coculture of melanocytes and keratinocytes in the presence of 0.25 mM tyrosine and 5 mM NH4Cl. Using this model, kynurenine (KYN), which is a Trp metabolite, inhibits melanin production by reducing tyrosinase activity (TYR), similarly to that observed for IFN-γ. Additionally, when we treated this same model with 1-MT (known IDO inhibitor) we observed induction of melanin production. These data supported our hypothesis that the effect of IFN-γ on melanogenesis occurs through the modulation of Trp metabolism. Not only IFN-γ, which is an inducer of IDO, but also KYN (product of enzyme activity) causes a decrease in melanin concentration. In addition, when we added 1-MT, the melanin concentration was restored. KYN showed depigmenting activity not only in 2D co-cultures between melanocytes and keratinocytes, but also in reconstructed skin models in the laboratory, evidenced by the decrease of melanosomes observed in Fontana-Masson staining. These data, coupled with the possibility of incorporate KYN into two distinct formulations (gel, and nanoemulsion) suggest its topical use for skin whitening. The pigment action of 1-MT still deserves to be investigated, but it is also recognized as a possible active for topical use to treat hypochromic skin diseases