Ergothioneine ม้ามืดแห่งโลกแห่งการต่อต้านวัย 

Ergothioneine (EGT) ถูกแยกออกจากเชื้อราเออร์โกต์เป็นครั้งแรกโดยนักวิทยาศาสตร์ Charles Tanret ในปี 1909 จึงเป็นที่มาของชื่อของมัน เป็นอนุพันธ์ของกรดอะมิโนที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ กระจายอยู่ทั่วไปในเชื้อรา พืชบางชนิด และสัตว์ ในอาหารของมนุษย์ เห็ด ธัญพืช และอาหารทะเลบางชนิดเป็นแหล่งที่มาหลัก ด้วยการวิจัยเชิงลึกโดยวิทยาศาสตร์สมัยใหม่ ผลลัพธ์อันน่าทึ่งของเออร์โกไทโอนีนจึงค่อยๆ ถูกเปิดเผยออกมา

หลักการและกลไกการออกฤทธิ์ในการต่อต้านวัย

ฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระแบบคู่

การกำจัดอนุมูลอิสระโดยตรง: EGT สามารถทำให้ออกซิเจนที่เกิดปฏิกิริยา (ROS) และไนโตรเจนที่เกิดปฏิกิริยา (RNS) หลายชนิดเป็นกลางได้อย่างรวดเร็ว รวมถึงซูเปอร์ออกไซด์แอนไอออน (O₂⁻) ไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ (H₂O₂) อนุมูลไฮดรอกซิล (·OH) และออกซิเจนเสื้อกล้าม (¹O₂) ผลการกำจัดโดยตรงนี้ได้รับการยืนยันอย่างสมบูรณ์จากการทดลองในหลอดทดลอง

ข้อดีเชิงเปรียบเทียบ

กฎระเบียบของระบบป้องกันสารต้านอนุมูลอิสระ: EGT ควบคุมการแสดงออกของยีนต้านอนุมูลอิสระขั้นปลาย (เช่น HO-1, NQO1, SOD และ CAT) โดยการเปิดใช้งานเส้นทางการส่งสัญญาณ KEAP1-NRF2 การโยกย้ายนิวเคลียร์ของ NRF2 ถูกควบคุมโดยเส้นทางการส่งสัญญาณ PI3K / AKT และ PKC และ EGT อาจส่งเสริมการปล่อยและการโยกย้ายนิวเคลียร์ของ NRF2 โดยการปรับเซ็นเซอร์ thiol ของ KEAP1

บทบาทการป้องกันในความเสถียรของจีโนม

การลดความเสียหายของ DNA: EGT ยับยั้งความเสียหายของ DNA ที่เกิดจาก ROS และ RNS ได้อย่างมีประสิทธิภาพ โดยเฉพาะใน DNA ของไมโตคอนเดรีย (mtDNA) การศึกษาพบว่าเซลล์ที่ขาดตัวขนส่ง EGT มีระดับความเสียหายของ DNA ที่สูงกว่า

ส่งเสริมการซ่อมแซม DNA: EGT ไม่เพียงแต่ดูดซับรังสีอัลตราไวโอเลต (UV) เท่านั้น แต่ยังส่งเสริมการซ่อมแซม DNA หลังจากการฉายรังสี UV ช่วยปกป้องเซลล์ผิวจากความเสียหายจากแสง

กฎระเบียบของการดัดแปลง Epigenetic

ส่งผลต่อการสังเคราะห์ SAM ของผู้บริจาคเมทิล: EGT ส่งผลทางอ้อมต่อความพร้อมของ S-adenosylmethionine (SAM) โดยการควบคุมระดับกลูตาไธโอน (GSH) ดังนั้นจึงควบคุมการทำงานของ DNA methyltransferases (DNMTs) และ histone methyltransferases (HMTs)

การรักษาสภาวะสมดุลของไอออนเหล็กอิสระ: EGT รักษาสภาวะสมดุลของไอออนเหล็กอิสระโดยการกำจัด ROS ดังนั้นจึงรับประกันกิจกรรมของเดเมทิเลส (เช่น TET และ JmjC)

การโต้ตอบกับเส้นทางการส่งสัญญาณ Sirtuin:

การควบคุมการแสดงออกของ SIRT1/SIRT6: EGT ชะลอการชราภาพของเซลล์บุผนังหลอดเลือดและทำให้เกิดการตายของเซลล์ตายในเซลล์มะเร็งลำไส้ใหญ่โดยควบคุมการแสดงออกของ SIRT1 และ SIRT6

การรักษาระดับ NAD⁺: EGT ช่วยเพิ่มการทำงานของ Sirtuin โดยควบคุมสถานะรีดอกซ์ของเซลล์ และรักษาอัตราส่วน NAD⁺/NADH

การเตรียมการ Mวิธีการ

วิธีการสกัดจากธรรมชาติ:

EGT พบได้ในผลิตภัณฑ์จากธรรมชาติ เช่น เห็ดราที่กินได้ เออร์กอต ธัญพืช และเนื้อเยื่อของสัตว์ เชื้อราที่กินได้มีปริมาณ EGT สูงและเป็นแหล่งสำคัญของ EGT

อย่างไรก็ตาม โดยทั่วไปปริมาณ EGT ของผลิตภัณฑ์จากธรรมชาติจะต่ำมาก ซึ่งต้องใช้วัตถุดิบจำนวนมากในการสกัด ส่งผลให้ต้นทุนการสกัดสูง นอกจากนี้ ปัญหาต่างๆ เช่น สิ่งเจือปนและยาตกค้างในวัตถุดิบในระดับสูงจำกัดการประยุกต์ใช้วิธีการสกัดผลิตภัณฑ์จากธรรมชาติทางอุตสาหกรรม

วิธีการสังเคราะห์ทางเคมี: การสังเคราะห์ทางเคมีแบบดั้งเดิมของ EGT ใช้ฮิสทิดีนเป็นวัสดุตั้งต้น โดยสังเคราะห์ EGT ในสารละลายที่เป็นน้ำผ่านหลายขั้นตอน รวมถึงไทโอเลชัน ไทโอโพรเทคชัน เมทิลเลชัน และการแยกการป้องกัน วิธีนี้มีเส้นทางสังเคราะห์ที่ยาวและให้ผลผลิตต่ำ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา การศึกษาได้เลียนแบบวิถีการสังเคราะห์ทางชีวภาพเพื่อปรับปรุงการสังเคราะห์ทางเคมีของ EGT ตัวอย่างเช่น Erdelmeier และคณะ ใช้ฮิสทิดีนเบทาอีน ซิสเทอีน และกรดเมอร์แคปโตโพรพิโอนิกเป็นวัสดุเริ่มต้นในการสังเคราะห์ EGT โดยใช้ปฏิกิริยาแบบหม้อเดียวแบบง่าย โดยหลีกเลี่ยงการแนะนำกลุ่มไทโอโพรเทคทีฟ ทำให้เส้นทางสังเคราะห์สั้นลง และปรับปรุงผลผลิต

การสังเคราะห์ทางเคมียังนำเสนอความท้าทายบางประการอีกด้วย. ตัวอย่างเช่น ไคราลิตีของ α-คาร์บอนในกลุ่มคาร์บอกซิลนำไปสู่การเกิดราซีมิไนเซชันได้ง่ายภายใต้สภาวะที่เป็นกรดหรือด่าง ทำให้ยากต่อการได้รับ EGT ที่มีความบริสุทธิ์เชิงแสงสูง นอกจากนี้ วัตถุดิบที่จำเป็นสำหรับการสังเคราะห์ทางเคมียังมีราคาแพง วัสดุเริ่มต้น 2-mercaptoimidazole นั้นเตรียมได้ยาก และหลังการประมวลผลของผลิตภัณฑ์ก็เป็นเรื่องที่ท้าทายเช่นกัน ดังนั้น นักวิจัยจำเป็นต้องเพิ่มประสิทธิภาพและปรับปรุงวิธีการสังเคราะห์สารเคมีเพื่อตอบสนองความต้องการของการผลิตทางอุตสาหกรรมขนาดใหญ่

การหมักจุลินทรีย์: การได้รับ EGT ผ่านการสังเคราะห์ทางชีวภาพมีข้อดี เช่น วัตถุดิบที่หาได้ง่ายและมีต้นทุนค่อนข้างต่ำ และได้กลายเป็นวิธีการหลักในการเตรียม EGT ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ในธรรมชาติ EGT มีอยู่สองวิถีทาง: การสังเคราะห์ทางชีวภาพแบบใช้ออกซิเจนและการสังเคราะห์ทางชีวภาพแบบไม่ใช้ออกซิเจน

การสังเคราะห์ทางชีวภาพแบบแอโรบิกของ EGT

การศึกษาจำนวนมากได้ชี้แจงกระบวนการสังเคราะห์ทางชีวภาพของ EGT โดยพื้นฐานแล้ววิถีการสังเคราะห์ทางชีวภาพแบบแอโรบิกของ EGT สามารถแบ่งออกเป็นวิถีทางของแบคทีเรียและเชื้อรา ซีเบค และคณะ อธิบายและสร้างวิถีการสังเคราะห์ทางชีวภาพแบบแอโรบิกของ EGT ในหลอดทดลอง ใน Mycobacterium smegmatis ขึ้นมาใหม่ โดยระบุยีนห้ายีนที่เกี่ยวข้องในวิถีนี้: EgtA, EgtB, EgtC, EgtD และ EgtE ยีนเหล่านี้เข้ารหัสกลูตามิลซีสเตอีนซินเทส (EgtA), Fe2+-ออกซิเดสที่ขึ้นกับ (EgtB), แกมมา-กลูตามิลทรานสเฟอเรส (EgtC), S-adenosyl methionine (SAM) - ฮิสทิดีนเมธิลทรานสเฟอเรส (EgtD) ที่ขึ้นกับไพริดอกซัลฟอสเฟตและ C-S lyase ที่ขึ้นอยู่กับฟอสเฟต (EgtE) ตามลำดับ ในกระบวนการนี้ EgtA จะเร่งการควบแน่นของกลูตาเมตและซิสเทอีนเพื่อสร้างγ-glutamylcysteine EgtB กระตุ้นการมีเพศสัมพันธ์แบบออกซิเดชั่นเมื่อมีออกซิเจนและเหล็กซัลเฟตโดยเพิ่มกลุ่ม thiol จาก γ-glutamylcysteine ​​​​ไปยังสายด้านข้างของฮิสทิดีนเบทาอีน (สังเคราะห์จากฮิสทิดีนและ SAM เร่งปฏิกิริยาโดย EgtD); จากนั้น EgtC จะกระตุ้นการก่อตัวของฮิสทิดีนเบทาอีนซิสเทอีนซัลฟอกไซด์เพิ่มเติม ในที่สุด EgtE จะกระตุ้นการกำจัดไพรูเวตและแอมโมเนียเพื่อสร้าง EGT

ในวิถีการสังเคราะห์ทางชีวภาพของเชื้อรา EGT ส่วนใหญ่เกี่ยวข้องกับยีนสังเคราะห์สองยีน ได้แก่ Egt1 และ Egt2 เบลโล และคณะ ระบุการสังเคราะห์เฉพาะ NcEgt1 ใน *Neurospora crassa* ซึ่งมีโดเมนที่คล้ายคลึงกับโดเมนใน EgtB และ EgtD ของ *Mycobacterium smegmatis* Egt1 มีส่วนร่วมในปฏิกิริยาเร่งปฏิกิริยาสองขั้นตอน: ขั้นแรก มันจะกระตุ้นการเปลี่ยนฮิสทิดีนเป็นฮิสทิดีนเบทาอีน จากนั้นจะกระตุ้นการรวมกันของฮิสทิดีนเบทาอีนและซิสเทอีนเพื่อสร้างฮิสทิดีน เบทาอีน ซิสเทอีนซัลฟอกไซด์ เช่นเดียวกับ EgtE Egt2 กระตุ้นการก่อตัวของ EGT จากฮิสทิดีน เบทาอีน และซิสเตอีนซัลฟอกไซด์ ดังที่แสดงในภาพ เนื่องจากมีเอนไซม์เพียงสองตัวที่เกี่ยวข้อง เส้นทางการสังเคราะห์ทางชีวภาพของ EGT ในเชื้อราจึงง่ายกว่าเส้นทางการสังเคราะห์ในแบคทีเรียมาก

การสังเคราะห์ทางชีวภาพแบบไม่ใช้ออกซิเจนของ EGT

มีรายงานการสังเคราะห์ EGT แบบไม่ใช้ออกซิเจนในแบคทีเรียโคลนแบบไม่ใช้ออกซิเจนอย่างเคร่งครัด (Chlorobium limicola) โดยที่การสังเคราะห์ EGT ทำได้สำเร็จผ่านปฏิกิริยาสองขั้นตอนที่ไม่ขึ้นกับออกซิเจน เผาและคณะ ระบุเมทิลทรานสเฟอเรส (EanA) และซัลโฟทรานสเฟอเรส (EanB) ในแบคทีเรียโคลนแบบไม่ใช้ออกซิเจนนี้ ดังที่แสดงในรูป EanA จะเร่งการเปลี่ยนฮิสทิดีนไปเป็นฮิสทิดีน เบทาอีน จากนั้น EanB ภายใต้สภาวะไร้ออกซิเจน จะถ่ายโอนอะตอมของกำมะถันไปยังวงแหวนอิมิดาโซลของฮิสทิดีน เบทาอีน เพื่อสร้าง EGT แม้ว่าเส้นทางการสังเคราะห์ทางชีวภาพแบบไม่ใช้ออกซิเจนจะง่ายกว่า แต่อัตราการเร่งปฏิกิริยาของ EanA และ EanB นั้นต่ำกว่าของ EgtD และ EgtB ในเส้นทางการสังเคราะห์ทางชีวภาพแบบแอโรบิกมาก ดังนั้นวิถีการสังเคราะห์ทางชีวภาพแบบแอโรบิกยังคงเป็นโหมดที่โดดเด่นของการสังเคราะห์ EGT

โอกาสในการสมัคร

เออร์โกไทโอนีนมีคุณสมบัติต้านอนุมูลอิสระและต่อต้านวัยอันทรงพลัง และมีแนวโน้มการใช้งานที่กว้างขวางในอุตสาหกรรมอาหาร เครื่องสำอาง อาหารเพื่อสุขภาพ และอุตสาหกรรมชีวเภสัชภัณฑ์ การใช้งานในด้านความงามและผลิตภัณฑ์ดูแลผิวมีความโดดเด่นเป็นพิเศษ ทำให้เป็นส่วนประกอบสำคัญในผลิตภัณฑ์ต่อต้านวัย

ประโยชน์หลัก ได้แก่ :

1. สารต้านอนุมูลอิสระและการต่อต้านวัย: ความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระอันทรงพลังของ Ergothioneine ต่อสู้กับอนุมูลอิสระได้อย่างมีประสิทธิภาพ ลดความเสียหายจากปฏิกิริยาออกซิเดชั่นต่อเซลล์ผิว ชะลอการแก่ชราของผิวหนัง และลดริ้วรอยและความหย่อนคล้อย
2. ไวท์เทนนิ่งและลดจุดด่างดำ: ยับยั้งการผลิตและการสะสมของเมลานิน ปรับปรุงการสร้างเม็ดสีและความหมองคล้ำ และทำให้สีผิวสว่างขึ้น
3. ต้านการอักเสบและผ่อนคลาย: ลดการอักเสบของผิวหนัง บรรเทาอาการแดงและคันได้อย่างมีประสิทธิภาพ เสริมสร้างเกราะป้องกันของผิว และเพิ่มความต้านทาน
4. การให้ความชุ่มชื้นและการซ่อมแซม: ปรับปรุงการทำงานของอุปสรรคของผิวหนังอย่างมีประสิทธิภาพ เพิ่มความชุ่มชื้นของผิว และส่งเสริมการซ่อมแซมและการฟื้นฟูผิวที่เสียหาย
5. การป้องกันแสงและการป้องกันความเสียหายจากรังสียูวี: รังสีอัลตราไวโอเลตเป็นหนึ่งในสาเหตุหลักของการแก่ชราของผิวหนัง Ergothioneine สามารถลดความเสียหายของผิวหนังที่เกิดจากรังสีอัลตราไวโอเลต ปกป้องผิวจากแสงแดด และให้การปกป้องแสงแดดอย่างมีประสิทธิภาพ

สรุป

Ergothioneine ซึ่งมีกลไกต้านอนุมูลอิสระอันเป็นเอกลักษณ์และการใช้งานที่หลากหลาย กำลังพลิกโฉมอุตสาหกรรมการต่อต้านวัย ด้วยความก้าวหน้าทางชีววิทยาสังเคราะห์และการวิจัยทางคลินิกเชิงลึก มันอาจจะกลายเป็นหนึ่งในส่วนผสมหลักในการชะลอวัยและปรับปรุงคุณภาพชีวิต สำหรับผู้บริโภค การเลือกผลิตภัณฑ์เออร์โกไทโอนีนที่มีความบริสุทธิ์สูงและมีสูตรทางวิทยาศาสตร์อาจเป็นกุญแจสำคัญในการต่อสู้กับผลกระทบของกาลเวลา