Studie über die lindernde Wirkung von Fucoidan auf oxidativen Stress bei Ratten
Während normaler physiologischer Aktivitäten produziert der Körper eine angemessene Menge reaktiver Sauerstoffspezies (ROS), die an Immunreaktionen und Prozessen der Informationsdarstellung beteiligt sind. Gleichzeitig gibt es im Körper auch einen Mechanismus, der ROS-Reaktionen hemmt, der überschüssige ROS beseitigen und das Gleichgewicht des physiologischen Zustands des Körpers aufrechterhalten kann. Wenn die antioxidative Funktion des Körpers gestört und stimuliert wird, ohne dass erhöhte ROS rechtzeitig beseitigt werden, werden die biologischen Makromoleküle des Körpers wie Nukleinsäuren, Proteine, Phospholipide, Sterole und Fette geschädigt, was zu oxidativen Stressreaktionen führt. Normale Körperzellen verfügen über eine große Anzahl enzymatischer und nicht enzymatischer körpereigener Abwehrsysteme, um dem Eindringen von ROS zu widerstehen. So wandeln beispielsweise Enzymsysteme wie Superoxiddismutase (SOD), Katalase (CAT) und Glutathionperoxidase (GPx), die in tierischen Körpern vorhanden sind, ROS wie O2- und H2O2 in molekularen Sauerstoff und Wasser um. Forschungen haben ergeben, dass exogene natürliche Antioxidantien dazu beitragen, durch oxidativen Stress verursachte Schäden im Körper zu lindern, indem sie intrazelluläre enzymatische und nicht enzymatische Systeme verbessern. Die meisten natürlichen Antioxidantien werden aus Gemüse, Obst und Kräutern isoliert, und seit kurzem haben auch aus Meeresorganismen, insbesondere Algen, isolierte Fucoidane eine potenzielle antioxidative Wirkung.
Fucoid-Polysaccharide sind eine komplexe Mischung heterologer natürlicher Polysaccharide, die hauptsächlich aus L-Fucose und Sulfatgruppen sowie geringen Mengen verschiedener Formen von Proteinen, Monosacchariden, Uronsäuren und Acetylgruppen bestehen. Die Forschung hat gezeigt, dass der Gehalt und die Lage der Sulfatgruppen, der wichtigsten aktiven Gruppen von Fucoidan aus verschiedenen Quellen, unterschiedlich sind. Die Sulfatgruppen befinden sich hauptsächlich an der C2-, C4- oder an beiden Positionen der Fucoidan-Reste, gelegentlich auch an der C3-Position, was die Aktivität und Wirksamkeit von Fucoidan stark beeinflusst. In den letzten Jahren hat die Forschung gezeigt, dass Fucoidan viele biologische Aktivitäten hat, wie z. B. gerinnungshemmende, antibakterielle, antivirale, fettleibigkeitshemmende, tumorhemmende, arthritishemmende, neuroprotektive, immunregulierende und schützende Wirkung auf die Darmbarrierefunktion. Die Forschung hat gezeigt, dass Fucoidan sowohl in vivo als auch in vitro eine ausgezeichnete antioxidative Aktivität aufweist. Darüber hinaus übt Fucoidan durch seine antioxidative Funktion auch biologische Aktivitäten wie die Vorbeugung von Magengeschwüren, die Förderung der Wundheilung und den Schutz der Nerven aus.
Die oben genannten Ergebnisse deuten darauf hin, dass Fucoidan ein potenzielles natürliches Antioxidans ist und das Potenzial hat, als natürliches Antioxidans zur Verwendung als Lebensmittelzusatzstoff entwickelt zu werden. Auf dieser Grundlage wurde in diesem Experiment ein Rattenmodell für oxidativen Stress durch intraperitoneale Injektion von Diclofenae etabliert und mit Fucoidan gefüttert, um die lindernde Wirkung dieses natürlichen Antioxidans auf oxidativen Stress zu untersuchen.

In normalen tierischen Organismen ist die Produktion und Beseitigung von ROS ein dynamischer Gleichgewichtsprozess. Bei drastischen Veränderungen oder übermäßigem Stress in der inneren und äußeren Umgebung kann es zu einer großen Anhäufung von ROS im Körper kommen, die leicht zum Zelltod oder zu Gewebeschäden führen und damit die normalen Lebensaktivitäten der Tiere beeinträchtigen können. Die Leber ist ein wichtiges Stoffwechselorgan im Körper, und die Milz ist ein wichtiges Immunorgan. Verschiedene chemische Reagenzien und Medikamente können Leber und Milz schädigen und sogar zu pathologischen Schäden führen. Oxidativer Stress ist bei verschiedenen Leber- und Milzerkrankungen häufig anzutreffen, und ROS spielt eine wichtige Rolle bei der Entstehung von Leber- und Milzerkrankungen, die durch verschiedene Faktoren ausgelöst werden. Die Synthese und Sekretion von ALT und AST durch die Leber sind wichtige Indikatoren für die Bewertung der Leberfunktion. Wenn Leberzellen geschädigt werden, können die produzierten ROS die Zellmembranen und Organellen schädigen, wodurch die Leberzellen anschwellen oder sogar absterben, was zur Freisetzung von ALT und AST aus den Zellen in die Blutbahn und zu einem Anstieg der ALT- und AST-Aktivität im Serum führt. In dieser Studie wurde festgestellt, dass der durch Diclofenae induzierte oxidative Stress die AST-Aktivität im Serum von Ratten erhöhte, während der oxidative Stress zu einem Anstieg des Gesamtbilirubinspiegels im Serum führte. Darüber hinaus verringert oxidativer Stress das Gewicht von Leber und Milz bei Ratten, was darauf hindeutet, dass oxidativer Stress zu einer Schädigung von Leber und Milz führt. Die Verhinderung der ROS-Bildung und der Lipidperoxidation ist der häufigste Mechanismus natürlicher Leberschutzmittel. In den letzten Jahren hat sich gezeigt, dass Fucoidane, die aus verschiedenen Algen und einigen wirbellosen Meerestieren isoliert wurden, potenzielle ROS-Fänger sind, die eine gewisse lindernde Wirkung auf oxidativen Stress im Körper haben und das Potenzial besitzen, durch antioxidative Aktivität eine schützende Wirkung auf Leber und Milz auszuüben. Untersuchungen haben gezeigt, dass die Behandlung mit Fucoidan die Erhöhung der Serum-ALT- und AST-Aktivität, die durch Acetaminophen (APAP), Cyclophosphamid, Alkoholexposition, CCl4 und D-Galactosamin+Lipopolysaccharid bei Mäusen induziert wird, signifikant hemmt und eine gute Schutzwirkung auf Leberschäden hat. In Übereinstimmung mit den oben genannten Ergebnissen reduzierte die Fütterung von Ratten mit Fucoidan signifikant die AST-Aktivität im Serum, was darauf hindeutet, dass Fucoidan Leberschäden bei Ratten effektiv lindern kann.
Darüber hinaus können oxidative Schäden zu einem übermäßigen Verbrauch antioxidativer Enzyme im Körper führen oder die Synthese und Aktivierung antioxidativer Enzyme hemmen, wodurch oxidative Schäden im Körper verschlimmert werden. In dieser Studie waren nach intraperitonealer Injektion von Diclofenac die GSH-, CAT-, SOD- und GPx-Aktivitäten im Lebergewebe und die CAT-, SOD- und GPx-Aktivitäten im Milzgewebe deutlich reduziert. Dies deutet darauf hin, dass oxidativer Stress zu einer Verarmung von CAT, SOD, GPx und GSH im Körper, einer Abnahme der antioxidativen Kapazität, einer übermäßigen Oxidation der Zellmembranlipide und einem Anstieg des MDA-Gehalts führt. Die Vorbehandlung mit Fucoidan milderte den Rückgang der SOD- und GPx-Aktivität nach intraperitonealer Injektion von Diclofenae deutlich ab, verbesserte die antioxidative Gesamtkapazität des Körpers und reduzierte die Lipidperoxidation. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Fütterung von Fucoidan die antioxidative Kapazität von Rattenleber und -milz erhöhen kann. In ähnlicher Weise erhöhte Fucoidan die GSH-Werte im APAP-behandelten Lebergewebe von Mäusen und steigerte die SOD- und CAT-Aktivitäten, wodurch die ROS- und MDA-Werte gehemmt wurden. Die Forschungen von Tian et al. zeigten auch, dass Fucoidan die Aktivitäten von SOD, GPx und CAT in der Leber von Mäusen erhöhte, die MDA-Werte reduzierte und die durch Cyclophosphamid verursachten Leberschäden bei Mäusen verringerte. Fucoidan-Polysaccharide können auch den Rückgang der SOD- und GPx-Aktivität im Serum wirksam lindern, den MDA-Gehalt reduzieren und die durch ROS verursachte Lipidperoxidation in CCl4- und D-Galactosamin+Lipopolysaccharid-induzierten Leberschäden bei Mäusen hemmen und so die Leber schützen. Darüber hinaus reduzierte Fucoidan auch den durch Cyclosporin A induzierten Anstieg des NO-Gehalts im Nierengewebe von Ratten, erhöhte den GSH-Gehalt der Milz, kehrte die hemmende Wirkung von Cyclosporin A auf die SOD-Aktivität um und verbesserte so die Schädigung des Nierengewebes. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass Fucoidan die Lipidperoxidation und die oxidativen Schäden im Körper verringern kann, indem es die Aktivität der antioxidativen Enzyme erhöht.
Im Tierkörper gibt es mehrere Wege für oxidativen Stress, einer davon ist der Keap1 (Kelch like epichlorohydrin associated protein-1) - Nrf2 ARE (antioxidant response element) Signalweg. Wenn die Zellen nicht stimuliert werden, binden sich die hemmenden Proteine Keap1 und Nrf2 und bilden einen Komplex, der Nrf2 im Zytoplasma isoliert. Wenn der Körper Stressoren oder Auslösern ausgesetzt ist, wird Nrf2 an seiner spezifischen Serin- oder Threoninstelle phosphoryliert, und Nrf2 trennt sich vom Keap1/Nrf2-Komplex und wandert in den Zellkern. Anschließend bindet Nrf2 an ARE und reguliert die Expression einer Reihe nachgeschalteter Schutzgene, die für intrazelluläre Entgiftungsenzyme kodieren, darunter HO-1, Chinon-Oxidoreduktase 1 (NQO1), Glutathion-S-Transferase (GST), CAT, SOD und GPx, die die Fähigkeit der Zelle, ROS zu beseitigen, erhöhen. Die Forschung hat herausgefunden, dass Fucoidan oxidative Schäden im Körper durch die Regulierung des Nrf2-Signalweges lindern kann. Die Fütterung von Fucoidan kann den durch Dimethylnitrosamin induzierten Rückgang der Nrf2-Expression im Lebergewebe von Ratten hochregulieren, die Transkription von Genen wie GST, NQO1 und SOD hochregulieren, wodurch die Aktivität von SOD und GPx in Leber und Serum erhöht und der Grad der Lipidperoxidation im Körper verringert wird. Die Forschung hat herausgefunden, dass Fucoidan auch die Werte von Nrf2, HO-1, Glutamat-Cystein-Ligase (GCLM) und NQO1-Protein durch eine Hochregulierung des Nrf2/HO-1-Stoffwechsels erhöhen kann, wodurch die Aktivitäten von CAT, SOD und GPx in der Leber und den Nieren gesteigert, die MDA-Werte gesenkt und die durch Cyclophosphamid verursachten Leber- und Nierenschäden bei ICR-Mäusen verbessert werden. Es gibt auch Studien, die zeigen, dass Fucoidan die Expression des gesamten Nrf2 im Lebergewebe und des Nrf2 im Zellkern steigert, die SOD- und CAT-Aktivität und den GSH-Gehalt erhöht und den durch APAP induzierten Anstieg der ROS- und MDA-Werte im Lebergewebe mildert. Die oben genannten Ergebnisse deuten darauf hin, dass der Leberschutzmechanismus von fucoidan mit dem Nrf2-vermittelten oxidativen Stress zusammenhängt. fucoidan stimuliert wirksam die Nrf2-Translokation vom Zytoplasma in den Zellkern, erhöht die antioxidative Kapazität des Körpers und hemmt die ROS-Akkumulation. In Übereinstimmung mit dem oben genannten Standpunkt hemmte oxidativer Stress in diesem Experiment die Genexpression von Nrf2 in Rattenleber und -milz und regulierte die Genexpression von CAT, SOD1, SOD2 und GPx. Die Fütterung von Fucoidan regulierte die Genexpression von Nrf2, GPx und SOD2 in Leber- und Milzgewebe, was darauf hindeutet, dass Fucoidan den Nrf2-Signalweg und nachgeschaltete antioxidative Enzyme wie SOD und GPx aktiviert und dadurch antioxidative Wirkungen ausübt und oxidative Schäden im Körper hemmt.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Fucoidan die Expression antioxidativer Enzymgene hochreguliert und die Aktivität antioxidativer Enzyme in Leber und Milz von Ratten über den Nrf2-Weg reguliert, wodurch die Reaktion auf oxidativen Stress bei Ratten gemildert wird.