Estudio del efecto paliativo del fucoidan sobre el estrés oxidativo en ratas
Durante las actividades fisiológicas normales, el organismo produce una cantidad adecuada de especies reactivas del oxígeno (ROS) para participar en las respuestas inmunitarias y en los procesos de presentación de la información. Al mismo tiempo, también existe un mecanismo en el organismo que inhibe las reacciones ROS, que puede eliminar el exceso de ROS y mantener el equilibrio del estado fisiológico del organismo. Si la función antioxidante del organismo se interrumpe y estimula sin la oportuna eliminación del aumento de ROS, dañará las macromoléculas biológicas del organismo, como los ácidos nucleicos, las proteínas, los fosfolípidos, los esteroles y las grasas, provocando reacciones de estrés oxidativo. Las células normales del cuerpo tienen un gran número de sistemas de defensa endógenos enzimáticos y no enzimáticos para resistir la invasión de ROS. Por ejemplo, los sistemas enzimáticos como la superóxido dismutasa (SOD), la catalasa (CAT) y la glutatión peroxidasa (GPx) presentes en el organismo animal convierten las ERO como el O2- y el H2O2 en oxígeno molecular y agua. La investigación ha descubierto que los antioxidantes naturales exógenos ayudan a aliviar el daño inducido por el estrés oxidativo en el organismo mejorando los sistemas intracelulares enzimáticos y no enzimáticos. La mayoría de los antioxidantes naturales se aíslan de verduras, frutas y plantas herbáceas y, recientemente, los fucoidanos aislados de organismos marinos, especialmente algas, también tienen una actividad antioxidante potencial.
Los polisacáridos fucoides son una mezcla compleja de polisacáridos naturales heterólogos, compuestos principalmente de L-fucosa y grupos sulfato, así como de pequeñas cantidades de diversas formas de proteínas, monosacáridos, ácidos urónicos y grupos acetilo. Las investigaciones han demostrado que el contenido y la ubicación de los grupos sulfato, los principales grupos activos del fucoidan de distintas fuentes, varían. Los grupos sulfato se localizan principalmente en las posiciones C2, C4 o ambas de los residuos de fucoidan, ocasionalmente también en la posición C3, lo que afecta en gran medida a la actividad y eficacia del fucoidan. En los ultimos anos, la investigacion ha demostrado que el fucoidan tiene muchas actividades biologicas, como anticoagulante, antibacteriano, antiviral, antiobesidad, antitumoral, antiartritis, neuroproteccion, regulacion inmune y proteccion de la funcion de barrera intestinal. Las investigaciones han demostrado que el fucoidan presenta una excelente actividad antioxidante tanto in vivo como in vitro. Además, el fucoidan también ejerce actividades biológicas como la prevención de úlceras gástricas, el fomento de la cicatrización de heridas y la neuroprotección a través de su función antioxidante.
Los resultados anteriores indican que el fucoidan es un antioxidante natural potencial y tiene el potencial de ser desarrollado como un antioxidante natural para su uso como aditivo alimentario. Basado en esto, este experimento establecio un modelo de rata de estres oxidativo por inyeccion intraperitoneal de Diclofenae y la alimento con fucoidan para estudiar el efecto aliviador de este antioxidante natural sobre el estres oxidativo.

En los organismos animales normales, la producción y eliminación de ROS es un proceso de equilibrio dinámico. Cuando se producen cambios drásticos o un estrés excesivo en el entorno interno y externo, puede producirse una gran acumulación de ROS en el organismo, lo que puede causar fácilmente la muerte celular o daños en los tejidos, afectando así a las actividades vitales normales de los animales. El hígado es un importante órgano metabólico del cuerpo, y el bazo es un importante órgano inmunitario. Diversos reactivos químicos y fármacos pueden causar daños en el hígado y el bazo, e incluso daños patológicos. El estrés oxidativo suele estar presente en diversas enfermedades del hígado y el bazo, y las ERO desempeñan un papel importante en la patogénesis de las enfermedades del hígado y el bazo inducidas por múltiples factores. La síntesis y secreción de ALT y AST por el hígado son indicadores importantes para evaluar la función hepática. Cuando se dañan las células hepáticas, las ERO producidas pueden dañar las membranas y los orgánulos celulares, provocando que las células hepáticas se hinchen o incluso mueran, lo que conduce a la liberación de ALT y AST de las células al torrente sanguíneo y a un aumento de la actividad sérica de ALT y AST. Este estudio descubrió que el estrés oxidativo inducido por Diclofenae aumentaba la actividad sérica de AST en ratas, mientras que el estrés oxidativo provocaba un aumento de los niveles séricos de bilirrubina total. Además, el estrés oxidativo reduce el peso del hígado y el bazo en ratas, lo que indica que el estrés oxidativo induce daños en el hígado y el bazo. Prevenir la generación de ROS y la peroxidación lipídica es el mecanismo más común de los compuestos naturales protectores del hígado. En los últimos años, se ha demostrado que los fucoidanos aislados de diversas algas y algunos invertebrados marinos son potenciales eliminadores de ROS, con un cierto efecto mitigador del estrés oxidativo en el organismo, y tienen el potencial de ejercer efectos protectores del hígado y el bazo a través de la actividad antioxidante. Las investigaciones han demostrado que el tratamiento con fucoidan inhibe significativamente la elevación de la actividad sérica de ALT y AST inducida por el acetaminofén (APAP), la ciclofosfamida, la exposición al alcohol, el CCl4 y la D-galactosamina+lipopolisacárido en ratones, y tiene un buen efecto protector sobre el daño hepático. En consonancia con los resultados anteriores, la alimentacion de ratas con fucoidan redujo significativamente la actividad de AST en suero, lo que indica que el fucoidan puede aliviar eficazmente el dano hepatico en ratas.
Además, el daño oxidativo puede conducir a un consumo excesivo de enzimas antioxidantes en el organismo, o inhibir la síntesis y activación de enzimas antioxidantes, exacerbando el daño oxidativo en el organismo. En este estudio, después de la inyección intraperitoneal de Diclofenac, los niveles de GSH, CAT, SOD, y las actividades de GPx en el tejido hepático se redujeron significativamente, y las actividades de CAT, SOD, y GPx en el tejido del bazo también se redujeron significativamente. Esto indica que el estres oxidativo lleva al agotamiento de CAT, SOD, GPx, y GSH en el cuerpo, una disminucion en la capacidad antioxidante, oxidacion excesiva de los lipidos de la membrana celular, y un aumento en el contenido de MDA. Y el pretratamiento con fucoidan alivio significativamente la disminucion en la actividad de SOD y GPx despues de la inyeccion intraperitoneal de Diclofenae, mejoro la capacidad antioxidante general del cuerpo, y redujo la peroxidacion lipidica. En resumen, la alimentacion con fucoidan puede mejorar la capacidad antioxidante del higado y el bazo de la rata. Del mismo modo, el fucoidan aumento los niveles de GSH en el tejido hepatico de ratones tratados con APAP y aumento las actividades de SOD y CAT, inhibiendo asi los niveles de ROS y MDA. La investigacion de Tian et al. tambien demostro que el fucoidan aumento las actividades de SOD, GPx y CAT en el higado de ratones, redujo los niveles de MDA y alivio el dano hepatico inducido por la ciclofosfamida en ratones. Los polisacáridos fucoidan también pueden aliviar eficazmente la disminución de la actividad de SOD y GPx en suero, reducir el contenido de MDA, e inhibir la peroxidación lipídica causada por ROS en modelos de ratón de lesión hepática inducida por CCl4 y D-galactosamina + lipopolisacárido, protegiendo así el hígado. Ademas, el fucoidan tambien redujo el aumento del contenido de NO en el tejido renal de rata inducido por la ciclosporina A, aumento el contenido de GSH en el bazo, invirtio el efecto inhibitorio de la ciclosporina A sobre la actividad de la SOD, y por lo tanto mejoro el dano del tejido renal. Estos resultados indican que el fucoidan puede aliviar la peroxidación lipídica y el daño oxidativo en el organismo aumentando la actividad de las enzimas antioxidantes.
Existen múltiples vías de estrés oxidativo en los organismos animales, una de las cuales es la vía de señalización Keap1 (Kelch like epichlorohydrin associated protein-1) - Nrf2 ARE (antioxidant response element). Cuando las células no están estimuladas, las proteínas inhibidoras Keap1 y Nrf2 se unen para formar un complejo, que aísla a Nrf2 por separado en el citoplasma. Cuando el organismo se expone a factores estresantes o inductores, Nrf2 sufre una fosforilación en su sitio específico de serina o treonina, y Nrf2 se separa del complejo Keap1/Nrf2 y migra al núcleo. Posteriormente, Nrf2 se une a ARE y regula la expresión de una serie de genes protectores que codifican enzimas desintoxicantes intracelulares, como HO-1, quinona oxidorreductasa 1 (NQO1), glutatión S-transferasa (GST), CAT, SOD y GPx, que aumentan la capacidad de la célula para eliminar las ERO. La investigación ha descubierto que el fucoidan puede aliviar el daño oxidativo en el cuerpo mediante la regulación de la vía de señalización Nrf2. La alimentacion de fucoidan puede aumentar la disminucion de la expresion de Nrf2 inducida por dimetilnitrosamina en el tejido hepatico de rata, aumentar la transcripcion de genes como GST, NQO1, y SOD, aumentando asi la actividad de SOD y GPx en el higado y el suero, y aliviando el grado de peroxidacion lipidica en el cuerpo. La investigacion ha encontrado que el fucoidan tambien puede aumentar los niveles de Nrf2, HO-1, glutamato cisteina ligasa (GCLM), y la proteina NQO1 mediante la regulacion de la via Nrf2/HO-1, mejorando asi las actividades de CAT, SOD, y GPx en el higado y los riñones, reduciendo los niveles de MDA, y mejorando el daño hepatico y renal inducido por ciclofosfamida en ratones ICR. Tambien hay estudios que demuestran que el fucoidan aumenta la expresion de Nrf2 total en el tejido hepatico y de Nrf2 en el nucleo, aumenta la actividad de SOD y CAT y el contenido de GSH, y alivia el aumento de ROS y los niveles de MDA inducidos por APAP en el tejido hepatico. Los resultados anteriores indican que el mecanismo de proteccion hepatica de fucoidan esta relacionado con el estres oxidativo mediado por Nrf2. fucoidan estimula efectivamente la translocacion de Nrf2 del citoplasma al nucleo, aumenta la capacidad antioxidante del cuerpo, e inhibe la acumulacion de ROS. En consonancia con el punto de vista anterior, en este experimento, el estrés oxidativo inhibe la expresión de genes de Nrf2 en el hÃgado de rata y los tejidos del bazo, y regula a la baja la expresión de genes de CAT, SOD1, SOD2, y GPx. La alimentacion con fucoidan aumento la expresion genetica de Nrf2, GPx, y SOD2 en los tejidos del higado y el bazo, indicando que el fucoidan activa la via de senalizacion de Nrf2 y las enzimas antioxidantes como SOD y GPx, ejerciendo asi efectos antioxidantes e inhibiendo el dano oxidativo en el cuerpo.
En resumen, el fucoidan aumenta la expresión de genes de enzimas antioxidantes y regula la actividad de las enzimas antioxidantes en los tejidos del hígado y el bazo de rata a través de la vía Nrf2, aliviando así la respuesta al estrés oxidativo en ratas.