ANTIOXIDANT AND ANTI-INFLAMMATORY EFFECTS OF PROBIOTICS-DERIVED SUPERNATANT ON UV-B-IRRADIATED HUMAN KERATINOCYTE CELL LINE

Abstract

Probiotics are known to reduce reactive oxygen species (ROS) and inflammation, exhibiting well-established antioxidant and anti-inflammatory effects. However, studies on the antioxidant, anti-inflammatory, and UV-B-protective properties of supernatants derived from Thai probiotics remain limited. This study aimed to assess the antioxidant and anti-inflammatory properties of supernatants derived from probiotics in UV-B-irradiated human keratinocyte cell lines. Antioxidant effects were evaluated by measuring intracellular ROS levels and the activation of the endogenous antioxidant system, particularly through superoxide dismutase (SOD) levels. Anti-inflammatory effects were assessed by measuring tumor necrosis factor-alpha (TNF-α) levels. Human keratinocyte cell lines (HaCaT cells) were treated with supernatants derived from Thai probiotic strains prior to UV-B irradiation. Antioxidant properties were evaluated by quantifying intracellular ROS using a fluorometric ROS assay and measuring SOD levels with a commercial SOD assay kit. Anti-inflammatory effects were assessed by measuring TNF-α levels using an ELISA kit. Pretreatment of HaCaT cells with Thai probiotic-derived supernatants prior to UV-B irradiation alleviated photodamage by reducing both intracellular oxidative stress and inflammatory responses. Supernatants derived from Thai probiotic strains exert photoprotective effects on human keratinocyte cell lines. These findings suggest their potential for further development as components in UV-protective skincare formulations.

รังสีอัลตราไวโอเลตบีเป็นรังสีที่ส่งผลกระทบมีต่อผิวหนังของมนุษย์ สามารถเพิ่มการสร้างสารอนุมูลอิสระในเซลล์ของผิวหนัง ซึ่งสารอนุมูลอิสระในเซลล์ของผิวหนังส่งผลเสียต่อเซลล์ได้ เช่น กระตุ้นการอักเสบในชั้นของผิวหนังและสามารถทำลายดีเอ็นเอในนิวเคลียสของเซลล์ผิวหนังได้โดยตรง ซึ่งจะทำให้เซลล์เหล่านั้นพัฒนากลายเป็นเซลล์มะเร็งได้ในที่สุด ในปัจจุบันมีการใช้ยาป้องกันแสงแดดและใช้สารต้านอนุมูลอิสระเพื่อปกป้องอันตรายกับผิวหนัง แต่สารเหล่านี้หากใช้มากเกินไปก็สามารถเกิดอันตรายกับผิวหนังของเราได้เช่นกัน อย่างไรก็ตาม การศึกษาก่อนหน้าได้ศึกษาเกี่ยวกับผลการต้านอนุมูลอิสระและต้านการอักเสบของโพรไบโอติกสายพันธุ์ไทย แต่ไม่มีการศึกษาผลการต้านอนุมูลอิสระและต้านการอักเสบของเซลล์ผิวหนังที่เกิดจากรังสีอัลตราไวโอเลตบี จึงได้ทำวิจัยนี้เพื่อศึกษาประสิทธิภาพการต้านอนุมูลอิสระของโพรไบโอติกสายพันธุ์ในไทย ( Bifidobacterium animalis MSMC 83, Lactobacillus reuteri TF314, Lactobacillus paracasei MSMC 39-1 และ Lactobacillus salivarius MSMC 105-3) โดยการศึกษาผ่านการศึกษาสารอนุมูลอิสะภายในเซลล์และการเพิ่มการทำงานของเอนไซม์ Superoxide dismutase ของเซลล์ผิวหนังที่ถูกฉายด้วยแสงอัลตราไวโอเลตบีและเพื่อศึกษาประสิทธิภาพการต้านการอักเสบผ่านการศึกษาของระดับ Tumor necrotic factor – alpha (TNF-α) ของเซลล์ผิวหนังที่ถูกฉายด้วยแสงอัลตราไวโอเลตบี งานวิจัยนี้เป็นงานวิจัยเชิงทดลอง โดยวัดความคงอยู่ของเซลล์ผิวหนังหลังจากบ่มด้วยน้ำเลี้ยงโพรไบโอติกและวัดประสิทธิภาพการต้านสารอนุมูลอิสระของน้ำเลี้ยงโพรไบโอติกในเซลล์ผิวหนังที่ถูกฉายด้วยรังสีอัลตราไวโอเลตบี ซึ่งวัดผ่านระดับสารอนุมูลอิสะภายในเซลล์และการเพิ่มขึ้นของเอนไซม์ Superoxide dismutase ในเซลล์ผิวหนัง นอกจากนี้ยังวัดประสิทธิภาพของน้ำเลี้ยงโพรไบโอติกผ่านการวัดระดับของสารสื่อการอักเสบ Tumor necrotic factor – alpha ของเซลล์ผิวหนังที่ถูกฉายด้วยแสงอัลตราไวโอเลตบี สำหรับผลการทดลองเป็นดังต่อไปนี้ ความคงอยู่ของเซลล์ผิวหนังที่บ่มด้วยน้ำเลี้ยงโพรไบโอติกพบว่า ความเข้มข้นที่ทำให้เซลล์ผิวหนังมีความคงอยู่มากกว่าร้อยละ 80 คือความเข้มข้น 0.25 และ 0.5 มิลลิกรัมต่อมิลลิลิตร ส่วนความเข้มข้นของรังสีอัลตราไวโอเลตบีที่มากที่สุดที่ทำให้เซลล์ผิวหนังมีความคงอยู่มากกว่าร้อยละ 60 คือ ความเข้มข้นที่ 20 มิลลิจูลต่อตารางเซนติเมตร การทดลองวัดการต้านอนุมูลอิสระของน้ำเลี้ยงโพรไบโอติกในเซลล์ผิวหนังที่ฉายด้วยรังสีอัลตราไวโอเลตบี ผ่านการวัดระดับของสารอนุมูลอิสระภายในเซลล์ พบว่าน้ำเลี้ยงโพรไบโอติกทั้ง 4 สายพันธุ์ สามารถลดระดับของสารอนุมูลอิสระภายในเซลล์ได้อย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ เมื่อเทียบกับกลุ่มควบคุมซึ่งไม่ได้บ่มด้วยน้ำเลี้ยงโพรไบโอติก นอกจากนี้การต้านอนุมูลอิสระผ่านการเพิ่มของเอนไซม์ Superoxide dismutase พบว่าน้ำเลี้ยงโพรไบโอติกทั้ง 4 สายพันธุ์ สามารถเพิ่มระดับเอนไซม์ Superoxide dismutase ในเซลล์ผิวหนังได้อย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ เมื่อเทียบกับกลุ่มควบคุม ส่วนการวัดการต้านการอักเสบของเซลล์ผิวหนังที่ฉายด้วยรังสีอัลตราไวโอเลตบี ผ่านการวัดระดับของสารสื่อการอักเสบ TNF-α พบว่า น้ำเลี้ยงโพรไบโอติกทั้ง 4 สายพันธุ์ สามารถลดสารสื่อการอักเสบของเซลล์ผิวหนังที่ถูกฉายด้วยรังสีอัลตราไวโอเลตบี ได้อย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ เมื่อเทียบกับกลุ่มควบคุม ดังนั้นน้ำเลี้ยงโพรไบโอติกทั้ง 4 สายพันธุ์มีประสิทธิภาพการต้านสารอนุมูลอิสระและต้านการอักเสบในเซลล์ผิวหนังที่ถูกฉายด้วยรังสีอัลตราไวโอเลตบีได้อย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ เมื่อเทียบกับกลุ่มที่ไม่ได้บ่มด้วยน้ำเลี้ยงโพรไบโอติก