Undersøgelse af fucoidans lindrende effekt på oxidativ stress hos rotter
Under normale fysiologiske aktiviteter producerer kroppen en passende mængde reaktive iltarter (ROS) for at deltage i immunresponser og informationspræsentationsprocesser. Samtidig er der også en mekanisme i kroppen, der hæmmer ROS-reaktioner, som kan fjerne overskydende ROS og opretholde balancen i kroppens fysiologiske tilstand. Hvis kroppens antioxidantfunktion forstyrres og stimuleres uden rettidig fjernelse af øget ROS, vil det skade kroppens biologiske makromolekyler som nukleinsyrer, proteiner, fosfolipider, steroler og fedtstoffer og forårsage oxidative stressreaktioner. Normale celler i kroppen har et stort antal enzymatiske og ikke-enzymatiske endogene forsvarssystemer til at modstå ROS-invasionen. For eksempel omdanner enzymsystemer som superoxiddismutase (SOD), katalase (CAT) og glutathionperoxidase (GPx), der findes i dyrekroppe, ROS som O2- og H2O2 til molekylær ilt og vand. Forskning har vist, at eksogene naturlige antioxidanter hjælper med at lindre oxidativ stress-induceret skade i kroppen ved at forbedre intracellulære enzymatiske og ikke-enzymatiske systemer. De fleste naturlige antioxidanter er isoleret fra grøntsager, frugter og urteplanter, og for nylig har fucoidaner isoleret fra marine organismer, især tang, også potentiel antioxidantaktivitet.
Fucoid-polysaccharider er en kompleks blanding af heterologe naturlige polysaccharider, der hovedsageligt består af L-fucose og sulfatgrupper, samt små mængder af forskellige former for proteiner, monosaccharider, uronsyrer og acetylgrupper. Forskning har vist, at indholdet og placeringen af sulfatgrupper, de vigtigste aktive grupper i fucoidan fra forskellige kilder, varierer. Sulfatgrupper er hovedsageligt placeret i C2-, C4- eller begge positioner af fucoidanrester, lejlighedsvis også i C3-positionen, hvilket i høj grad påvirker fucoidans aktivitet og effektivitet. I de senere år har forskning vist, at fucoidan har mange biologiske aktiviteter, såsom antikoagulerende, antibakteriel, antiviral, anti-fedme, anti-tumor, anti-gigt, neurobeskyttelse, immunregulering og beskyttelse af tarmens barrierefunktion. Forskning har vist, at fucoidan udviser fremragende antioxidantaktivitet både in vivo og in vitro. Derudover udøver fucoidan også biologiske aktiviteter såsom forebyggelse af mavesår, fremme af sårheling og neurobeskyttelse gennem sin antioxidantfunktion.
Ovenstående resultater indikerer, at fucoidan er en potentiel naturlig antioxidant og har potentiale til at blive udviklet som en naturlig antioxidant til brug som fødevaretilsætningsstof. Baseret på dette etablerede dette eksperiment en rotte-model med oxidativ stress ved intraperitoneal injektion af Diclofenae og fodrede den med fucoidan for at undersøge den lindrende effekt af denne naturlige antioxidant på oxidativ stress.

I normale dyreorganismer er produktionen og clearingen af ROS en dynamisk ligevægtsproces. Når der sker drastiske ændringer eller overdreven stress i det indre og ydre miljø, kan det føre til en stor ophobning af ROS i kroppen, som let kan forårsage celledød eller vævsskade og dermed påvirke dyrenes normale livsaktiviteter. Leveren er et vigtigt stofskifteorgan i kroppen, og milten er et vigtigt immunorgan. Forskellige kemiske reagenser og lægemidler kan forårsage skader på leveren og milten og endda patologiske skader. Oxidativ stress er almindeligvis til stede i forskellige lever- og miltsygdomme, og ROS spiller en vigtig rolle i patogenesen af lever- og miltsygdomme induceret af flere faktorer. Leverens syntese og udskillelse af ALT og AST er vigtige indikatorer for evaluering af leverfunktionen. Når leverceller beskadiges, kan de producerede ROS beskadige cellemembraner og organeller, hvilket får levercellerne til at svulme op eller endda dø, hvilket fører til frigivelse af ALT og AST fra cellerne til blodbanen og en stigning i ALT- og AST-aktiviteten i serum. Denne undersøgelse viste, at oxidativ stress induceret af Diclofenae øgede AST-aktiviteten i serum hos rotter, mens oxidativ stress førte til en stigning i det totale bilirubinniveau i serum. Desuden reducerer oxidativ stress vægten af lever og milt hos rotter, hvilket indikerer, at oxidativ stress inducerer skader på lever og milt. Forebyggelse af ROS-generering og lipidperoxidation er den mest almindelige mekanisme for naturlige leverbeskyttende forbindelser. I de senere år har fucoidaner isoleret fra forskellige tangarter og nogle marine hvirvelløse dyr vist sig at være potentielle ROS-fangere med en vis lindrende effekt på oxidativ stress i kroppen og har potentiale til at udøve lever- og miltbeskyttende effekter gennem antioxidantaktivitet. Forskning har vist, at behandling med fucoidan signifikant hæmmer stigningen i serum ALT og AST-aktivitet induceret af acetaminophen (APAP), cyclophosphamid, alkoholeksponering, CCl4 og D-galactosamin + lipopolysaccharid i mus og har en god beskyttende effekt på leverskader. I overensstemmelse med ovenstående resultater reducerede fodring af rotter med fucoidan signifikant serum AST-aktivitet, hvilket indikerer, at fucoidan effektivt kan lindre leverskader hos rotter.
Derudover kan oxidativ skade føre til overdreven forbrug af antioxidantenzymer i kroppen eller hæmme syntesen og aktiveringen af antioxidantenzymer, hvilket forværrer oxidativ skade i kroppen. I denne undersøgelse blev niveauerne af GSH-, CAT-, SOD- og GPx-aktiviteterne i levervævet signifikant reduceret efter intraperitoneal injektion af Diclofenac, og aktiviteterne af CAT, SOD og GPx i miltvævet blev også signifikant reduceret. Dette indikerer, at oxidativ stress fører til udtømning af CAT, SOD, GPx og GSH i kroppen, et fald i antioxidantkapaciteten, overdreven oxidation af cellemembranlipider og en stigning i MDA-indholdet. Og forbehandling med fucoidan afhjalp signifikant faldet i SOD- og GPx-aktivitet efter intraperitoneal injektion af Diclofenae, forbedrede kroppens samlede antioxidantkapacitet og reducerede lipidperoxidation. Sammenfattende kan fodring med fucoidan forbedre antioxidantkapaciteten i rottelever og milt. På samme måde øgede fucoidan GSH-niveauerne i APAP-behandlet muselevervæv og øgede SOD- og CAT-aktiviteterne, hvorved ROS- og MDA-niveauerne blev hæmmet. Tian et al.s forskning viste også, at fucoidan øgede aktiviteterne af SOD, GPx og CAT i muselever, reducerede MDA-niveauerne og afhjalp cyclophosphamid-inducerede leverskader hos mus. Fucoidan-polysaccharider kan også effektivt afhjælpe faldet i SOD- og GPx-aktivitet i serum, reducere MDA-indholdet og hæmme lipidperoxidation forårsaget af ROS i CCl4- og D-galactosamin+lipopolysaccharid-inducerede musemodeller med leverskade og derved beskytte leveren. Derudover reducerede fucoidan også stigningen i NO-indhold i rotternes nyrevæv induceret af cyclosporin A, øgede miltens GSH-indhold, vendte den hæmmende effekt af cyclosporin A på SOD-aktiviteten og forbedrede dermed nyrevævsskader. Disse resultater tyder på, at fucoidan kan afhjælpe lipidperoxidation og oxidative skader i kroppen ved at øge aktiviteten af antioxidantenzymer.
Der er flere oxidative stressveje i dyrekroppe, og en af dem er Keap1 (Kelch like epichlorohydrin associated protein-1) - Nrf2 ARE (antioxidant response element) signalvejen. Når cellerne ikke stimuleres, binder de hæmmende proteiner Keap1 og Nrf2 sig til et kompleks, som isolerer Nrf2 separat i cytoplasmaet. Når kroppen udsættes for stressfaktorer eller induktorer, gennemgår Nrf2 fosforylering på sit specifikke serin- eller threoninsted, og Nrf2 adskilles fra Keap1/Nrf2-komplekset og migrerer ind i kernen. Herefter binder Nrf2 sig til ARE og regulerer udtrykket af en række beskyttende gener, der koder for intracellulære afgiftende enzymer, herunder HO-1, quinonoxidoreduktase 1 (NQO1), glutathion S-transferase (GST), CAT, SOD og GPx, som øger cellens evne til at fjerne ROS. Forskning har vist, at fucoidan kan afhjælpe oxidative skader i kroppen ved at regulere Nrf2-signalvejen. Fodring med fucoidan kan opregulere faldet i Nrf2-ekspression induceret af dimethylnitrosamin i rottelevervæv, opregulere transkriptionen af gener som GST, NQO1 og SOD og derved øge aktiviteten af SOD og GPx i lever og serum og lindre graden af lipidperoxidation i kroppen. Forskning har vist, at fucoidan også kan øge niveauerne af Nrf2, HO-1, glutamatcysteinligase (GCLM) og NQO1-protein ved at opregulere Nrf2/HO-1-stien og derved øge aktiviteten af CAT, SOD og GPx i lever og nyrer, reducere MDA-niveauerne og forbedre cyclophosphamid-inducerede lever- og nyreskader hos ICR-mus. Der er også undersøgelser, der viser, at fucoidan øger udtrykket af total Nrf2 i levervæv og Nrf2 i kernen, øger SOD- og CAT-aktiviteten og GSH-indholdet og afhjælper stigningen i ROS- og MDA-niveauer induceret af APAP i levervæv. Ovenstående resultater indikerer, at fucoidans leverbeskyttende mekanisme er relateret til Nrf2-medieret oxidativ stress. fucoidan stimulerer effektivt Nrf2-translokation fra cytoplasmaet til kernen, forbedrer kroppens antioxidantkapacitet og hæmmer ROS-akkumulering. I overensstemmelse med ovenstående synspunkt hæmmede oxidativ stress i dette eksperiment genekspressionen af Nrf2 i rottelever og miltvæv og nedregulerede genekspressionen af downstream CAT, SOD1, SOD2 og GPx. Fodring med fucoidan opregulerede genekspressionen af Nrf2, GPx og SOD2 i lever- og miltvæv, hvilket indikerer, at fucoidan aktiverer Nrf2-signalvejen og downstream-antioxidantenzymer som SOD og GPx og derved udøver antioxidanteffekter og hæmmer oxidativ skade i kroppen.
Sammenfattende opregulerer fucoidan udtrykket af antioxidante enzymgener og regulerer antioxidant enzymaktivitet i rottelever og miltvæv gennem Nrf2-vejen og lindrer derved oxidativ stressrespons hos rotter.