A fucoidan oxidatív stresszt enyhítő hatásának vizsgálata patkányokban
A normál élettani tevékenységek során a szervezet megfelelő mennyiségű reaktív oxigénfajt (ROS) termel, hogy részt vegyen az immunválaszokban és az információ megjelenítési folyamatokban. Ugyanakkor a szervezetben létezik egy olyan mechanizmus is, amely gátolja a ROS-reakciókat, amely képes a felesleges ROS-t eltávolítani és fenntartani a szervezet fiziológiai állapotának egyensúlyát. Ha a szervezet antioxidáns funkciója megzavarodik és stimulálódik a megnövekedett ROS-ok időben történő kiürítése nélkül, az károsítja a szervezet biológiai makromolekuláit, például a nukleinsavakat, fehérjéket, foszfolipideket, szterolokat és zsírokat, oxidatív stresszreakciókat okozva. A szervezet normális sejtjei nagyszámú enzimes és nem enzimes endogén védelmi rendszerrel rendelkeznek, hogy ellenálljanak a ROS inváziónak. Például az állati szervezetben jelen lévő enzimrendszerek, mint a szuperoxid-dizmutáz (SOD), kataláz (CAT) és glutation-peroxidáz (GPx) a ROS-t, mint az O2- és H2O2, molekuláris oxigénné és vízzé alakítják. A kutatások szerint az exogén természetes antioxidánsok az intracelluláris enzimatikus és nem enzimatikus rendszerek javításával segítik a szervezetben az oxidatív stressz okozta károsodások enyhítését. A legtöbb természetes antioxidánst zöldségekből, gyümölcsökből és gyógynövényekből izolálják, és újabban a tengeri élőlényekből, különösen tengeri algákból izolált fucoidánok is rendelkeznek potenciális antioxidáns aktivitással.
A fucoid poliszacharidok heterológ természetes poliszacharidok összetett keveréke, amely főként L-fukóz- és szulfátcsoportokból, valamint kis mennyiségben különböző fehérjeformákból, monoszacharidokból, uronsavakból és acetilcsoportokból áll. A kutatások kimutatták, hogy a különböző forrásokból származó fucoidan fő aktív csoportjainak, a szulfátcsoportoknak a tartalma és helye eltérő. A szulfátcsoportok főként a fucoidan maradékok C2, C4 vagy mindkét pozíciójában helyezkednek el, esetenként a C3 pozícióban is, ami nagyban befolyásolja a fucoidan aktivitását és hatékonyságát. Az elmúlt években a kutatások kimutatták, hogy a fucoidan számos biológiai aktivitással rendelkezik, mint például véralvadásgátló, antibakteriális, vírusellenes, elhízás elleni, daganatellenes, ízületi gyulladás elleni, neuroprotektív, immunszabályozás és a bélgát funkciójának védelme. A kutatások kimutatták, hogy a fucoidan kiváló antioxidáns aktivitást mutat mind in vivo, mind in vitro. Ezenkívül a fucoidan olyan biológiai tevékenységeket is kifejt, mint a gyomorfekély megelőzése, a sebgyógyulás elősegítése és a neuroprotektivitás antioxidáns funkciója révén.
A fenti eredmények azt mutatják, hogy a fucoidan potenciális természetes antioxidáns, és potenciálisan fejleszthető természetes antioxidánsként, élelmiszer-adalékanyagként való felhasználásra. Ennek alapján ebben a kísérletben oxidatív stressz patkánymodellt hoztunk létre Diclofenae intraperitoneális injekciójával, és fucoidannal etettük, hogy tanulmányozzuk ennek a természetes antioxidánsnak az oxidatív stresszre gyakorolt enyhítő hatását.

A normál állati szervezetekben a ROS termelődése és kiürülése dinamikus egyensúlyi folyamat. Ha drasztikus változások vagy túlzott stressz éri a belső és külső környezetet, az a szervezetben a ROS nagymértékű felhalmozódásához vezethet, ami könnyen sejthalált vagy szövetkárosodást okozhat, és ezáltal befolyásolja az állatok normális élettevékenységét. A máj fontos anyagcsere szerv a szervezetben, a lép pedig fontos immunszerv. Különböző kémiai reagensek és gyógyszerek károsíthatják a májat és a lépet, sőt kóros károsodást is okozhatnak. Az oxidatív stressz gyakran jelen van a különböző máj- és lépbetegségekben, és a ROS fontos szerepet játszik a több tényező által kiváltott máj- és lépbetegségek patogenezisében. Az ALT és AST szintézise és szekréciója a májban fontos indikátorok a májfunkció értékelésére. A májsejtek károsodásakor a keletkező ROS károsíthatja a sejtmembránokat és a sejtorganellákat, ami a májsejtek duzzanatához vagy akár elhalásához vezet, ami az ALT és AST sejtekből a véráramba történő felszabadulásához és a szérum ALT és AST aktivitásának növekedéséhez vezet. Ez a vizsgálat megállapította, hogy a Diclofenae által kiváltott oxidatív stressz növelte a szérum AST-aktivitását patkányokban, míg az oxidatív stressz a szérum teljes bilirubinszintjének növekedéséhez vezetett. Ezenkívül az oxidatív stressz csökkenti a máj és a lép tömegét patkányokban, ami arra utal, hogy az oxidatív stressz károsítja a májat és a lépet. A ROS-termelés és a lipidperoxidáció megakadályozása a természetes májvédő vegyületek leggyakoribb mechanizmusa. Az utóbbi években a különböző tengeri moszatokból és néhány tengeri gerinctelenből izolált fucoidánokról kimutatták, hogy potenciális ROS-leválasztók, amelyek bizonyos enyhítő hatással vannak a szervezetben fellépő oxidatív stresszre, és antioxidáns aktivitásuk révén máj- és lépvédő hatást fejthetnek ki. Kutatások kimutatták, hogy a fucoidánnal történő kezelés jelentősen gátolja a szérum ALT és AST aktivitás emelkedését, amelyet acetaminofen (APAP), ciklofoszfamid, alkohol expozíció, CCl4 és D-galaktozamin+lipopoliszacharid indukált egerekben, és jó védőhatást fejt ki a májkárosodásra. A fenti eredményekkel összhangban a patkányok fucoidan etetése jelentősen csökkentette a szérum AST aktivitását, ami azt jelzi, hogy a fucoidan hatékonyan enyhítheti a májkárosodást patkányokban.
Ezenkívül az oxidatív károsodás az antioxidáns enzimek túlzott fogyasztásához vezethet a szervezetben, vagy gátolhatja az antioxidáns enzimek szintézisét és aktiválódását, súlyosbítva az oxidatív károsodást a szervezetben. Ebben a vizsgálatban a Diclofenac intraperitoneális injekcióját követően a GSH, CAT, SOD és GPx aktivitás szintje a májszövetben jelentősen csökkent, és a CAT, SOD és GPx aktivitása a lépszövetben is jelentősen csökkent. Ez azt jelzi, hogy az oxidatív stressz a szervezetben a CAT, SOD, GPx és GSH kimerüléséhez, az antioxidáns kapacitás csökkenéséhez, a sejtmembrán lipidek túlzott oxidációjához és az MDA-tartalom növekedéséhez vezet. A fucoidan előkezelés pedig jelentősen enyhítette a SOD és GPx aktivitás csökkenését a Diclofenae intraperitoneális injekcióját követően, növelte a szervezet általános antioxidáns kapacitását, és csökkentette a lipidperoxidációt. Összefoglalva, a fucoidan etetése növelheti a patkánymáj és a lép antioxidáns kapacitását. Hasonlóképpen, a fucoidan növelte a GSH-szintet az APAP-kezelt egér májszövetében, és növelte a SOD és CAT aktivitást, ezáltal gátolta a ROS és az MDA szintjét. Tian és munkatársai kutatásai azt is kimutatták, hogy a fucoidan növelte a SOD, GPx és CAT aktivitását egér májában, csökkentette az MDA-szintet, és enyhítette a ciklofoszfamid által kiváltott májkárosodást egerekben. A fucoidan poliszacharidok hatékonyan enyhítik a szérum SOD és GPx aktivitás csökkenését, csökkentik az MDA-tartalmat és gátolják a ROS által okozott lipidperoxidációt CCl4 és D-galaktozamin+lipopoliszacharid által kiváltott májkárosodás egérmodellekben, ezáltal védik a májat. Ezenkívül a fucoidan csökkentette a NO-tartalom növekedését a patkány veseszövetben, amelyet a ciklosporin A indukált, növelte a lép GSH-tartalmát, megfordította a ciklosporin A SOD-aktivitást gátló hatását, és így javította a veseszövet károsodását. Ezek az eredmények arra utalnak, hogy a fucoidan az antioxidáns enzimek aktivitásának növelésével enyhítheti a lipidperoxidációt és az oxidatív károsodást a szervezetben.
Az állati szervezetben többféle oxidatív stressz útvonal létezik, amelyek közül az egyik a Keap1 (Kelch like epichlorohydrin associated protein-1) - Nrf2 ARE (antioxidáns válaszelem) jelátviteli útvonal. Amikor a sejtek nincsenek stimulálva, a gátló Keap1 és Nrf2 fehérjék komplexet alkotva kötődnek, amely az Nrf2-t külön izolálja a citoplazmában. Amikor a szervezet stresszoroknak vagy induktoroknak van kitéve, az Nrf2 foszforiláción megy keresztül a specifikus szerin- vagy treonin-helyen, és az Nrf2 leválik a Keap1/Nrf2-komplexről, és a sejtmagba vándorol. Ezt követően az Nrf2 az ARE-hez kötődik, és szabályozza egy sor olyan downstream védő gén kifejeződését, amelyek intracelluláris méregtelenítő enzimeket kódolnak, beleértve a HO-1-et, a kinonoxidoreduktáz 1-t (NQO1), a glutation S-transzferázt (GST), a CAT-ot, a SOD-ot és a GPx-et, amelyek növelik a sejt ROS-eltávolító képességét. A kutatások szerint a fucoidan az Nrf2 jelátviteli útvonal szabályozásával enyhítheti az oxidatív károsodást a szervezetben. A fucoidan etetése képes felszabályozni az Nrf2 expresszió dimetilnitrózamin által indukált csökkenését patkányok májszövetében, felszabályozni az olyan gének, mint a GST, NQO1 és SOD átírását, ezáltal növelve a SOD és GPx aktivitását a májban és a szérumban, és enyhítve a lipidperoxidáció mértékét a szervezetben. A kutatások azt találták, hogy a fucoidan az Nrf2/HO-1 útvonal felszabályozásával növelheti az Nrf2, HO-1, glutamát-cisztein-ligáz (GCLM) és NQO1 fehérje szintjét is, ezáltal fokozza a CAT, SOD és GPx aktivitását a májban és a vesében, csökkenti az MDA-szintet, és javítja a ciklofoszfamid által kiváltott máj- és vesekárosodást ICR egerekben. Vannak olyan vizsgálatok is, amelyek azt mutatják, hogy a fucoidan fokozza a teljes Nrf2 expresszióját a májszövetben és az Nrf2-t a sejtmagban, növeli a SOD és a CAT aktivitását és a GSH-tartalmat, és enyhíti az APAP által indukált ROS- és MDA-szintek emelkedését a májszövetben. A fenti eredmények azt jelzik, hogy a fucoidan májvédő mechanizmusa az Nrf2 által közvetített oxidatív stresszel kapcsolatos. a fucoidan hatékonyan serkenti az Nrf2 transzlokációját a citoplazmából a sejtmagba, fokozza a szervezet antioxidáns kapacitását és gátolja a ROS felhalmozódását. A fenti nézettel összhangban, ebben a kísérletben az oxidatív stressz gátolta az Nrf2 génexpresszióját a patkány máj és lép szövetekben, és lefelé szabályozta a downstream CAT, SOD1, SOD2 és GPx génexpresszióját. A fucoidan etetése felfelé szabályozta az Nrf2, a GPx és a SOD2 génexpresszióját a máj és a lép szövetekben, ami azt jelzi, hogy a fucoidan aktiválja az Nrf2 jelátviteli útvonalat és a downstream antioxidáns enzimeket, mint a SOD és a GPx, ezáltal antioxidáns hatást fejt ki és gátolja az oxidatív károsodást a szervezetben.
Összefoglalva, a fucoidan az Nrf2 útvonalon keresztül szabályozza az antioxidáns enzim gének expresszióját és az antioxidáns enzimaktivitást patkányok májában és lépében, ezáltal enyhíti az oxidatív stresszre adott választ patkányokban.