Sıçanlarda fukoidanın oksidatif stres üzerindeki hafifletici etkisi üzerine çalışma
Normal fizyolojik faaliyetler sırasında vücut, bağışıklık tepkilerine ve bilgi sunum süreçlerine katılmak için uygun miktarda reaktif oksijen türü (ROS) üretir. Aynı zamanda, vücutta ROS reaksiyonlarını engelleyen, fazla ROS'u temizleyebilen ve vücudun fizyolojik durumunun dengesini koruyabilen bir mekanizma da vardır. Vücudun antioksidan işlevi bozulur ve artan ROS zamanında temizlenmeden uyarılırsa, vücudun nükleik asitler, proteinler, fosfolipitler, steroller ve yağlar gibi biyolojik makromoleküllerine zarar vererek oksidatif stres reaksiyonlarına neden olur. Vücuttaki normal hücreler, ROS istilasına direnmek için çok sayıda enzim ve enzim olmayan endojen savunma sistemine sahiptir. Örneğin, hayvan vücutlarında bulunan süperoksit dismutaz (SOD), katalaz (CAT) ve glutatyon peroksidaz (GPx) gibi enzim sistemleri O2- ve H2O2 gibi ROS'ları moleküler oksijen ve suya dönüştürür. Araştırmalar, eksojen doğal antioksidanların hücre içi enzimatik ve enzimatik olmayan sistemleri iyileştirerek vücuttaki oksidatif stres kaynaklı hasarı hafifletmeye yardımcı olduğunu bulmuştur. Doğal antioksidanların çoğu sebze, meyve ve bitkisel bitkilerden izole edilmektedir ve son zamanlarda deniz organizmalarından, özellikle de deniz yosunundan izole edilen fukoidanlar da potansiyel antioksidan aktiviteye sahiptir.
Fukoid polisakkaritler, esas olarak L-fukoz ve sülfat gruplarının yanı sıra az miktarda çeşitli protein formları, monosakkaritler, üronik asitler ve asetil gruplarından oluşan heterolog doğal polisakkaritlerin karmaşık bir karışımıdır. Araştırmalar, farklı kaynaklardan elde edilen fukoidanın ana aktif grupları olan sülfat gruplarının içeriğinin ve bölgelerinin değiştiğini göstermiştir. Sülfat grupları çoğunlukla fukoidan kalıntılarının C2, C4 veya her iki pozisyonunda, bazen de fukoidanın aktivitesini ve etkinliğini büyük ölçüde etkileyen C3 pozisyonunda bulunur. Son yıllarda yapılan araştırmalar, fukoidanın antikoagülan, antibakteriyel, antiviral, anti obezite, anti tümör, anti artrit, nöroproteksiyon, bağışıklık düzenlemesi ve bağırsak bariyer fonksiyonunun korunması gibi birçok biyolojik aktiviteye sahip olduğunu göstermiştir. Araştırmalar, fukoidanın hem in vivo hem de in vitro olarak mükemmel antioksidan aktivite sergilediğini göstermiştir. Ayrıca fukoidan, antioksidan işlevi aracılığıyla mide ülserlerini önleme, yara iyileşmesini teşvik etme ve nöroproteksiyon gibi biyolojik aktiviteler de gösterir.
Yukarıdaki sonuçlar, fukoidanın potansiyel bir doğal antioksidan olduğunu ve gıda katkı maddesi olarak kullanılmak üzere doğal bir antioksidan olarak geliştirilme potansiyeline sahip olduğunu göstermektedir. Buna dayanarak, bu deneyde Diclofenae'nin intraperitoneal enjeksiyonu ile bir oksidatif stres sıçan modeli oluşturulmuş ve bu doğal antioksidanın oksidatif stres üzerindeki hafifletici etkisini incelemek için fukoidan ile beslenmiştir.

Normal hayvan organizmalarında, ROS'un üretimi ve temizlenmesi dinamik bir denge sürecidir. İç ve dış ortamda ciddi değişiklikler veya aşırı stres olduğunda, vücutta büyük miktarda ROS birikmesine yol açabilir, bu da kolayca hücre ölümüne veya doku hasarına neden olabilir ve böylece hayvanların normal yaşam aktivitelerini etkileyebilir. Karaciğer vücutta önemli bir metabolik organdır ve dalak önemli bir bağışıklık organıdır. Çeşitli kimyasal reaktifler ve ilaçlar karaciğer ve dalakta hasara ve hatta patolojik hasara neden olabilir. Oksidatif stres, çeşitli karaciğer ve dalak hastalıklarında yaygın olarak bulunur ve ROS, birden fazla faktörün neden olduğu karaciğer ve dalak hastalıklarının patogenezinde önemli bir rol oynar. ALT ve AST'nin karaciğer tarafından sentezlenmesi ve salgılanması, karaciğer fonksiyonunu değerlendirmek için önemli göstergelerdir. Karaciğer hücreleri hasar gördüğünde, üretilen ROS hücre membranlarına ve organellerine zarar vererek karaciğer hücrelerinin şişmesine ve hatta ölmesine neden olabilir, bu da ALT ve AST'nin hücrelerden kan dolaşımına salınmasına ve serum ALT ve AST aktivitesinde artışa yol açar. Bu çalışma, Diclofenae tarafından indüklenen oksidatif stresin sıçanlarda serum AST aktivitesini artırdığını, oksidatif stresin ise serum total bilirubin seviyelerinde artışa yol açtığını bulmuştur. Buna ek olarak, oksidatif stres sıçanlarda karaciğer ve dalak ağırlığını azaltarak oksidatif stresin karaciğer ve dalakta hasara neden olduğunu göstermektedir. ROS oluşumunu ve lipid peroksidasyonunu önlemek, doğal karaciğer koruyucu bileşiklerin en yaygın mekanizmasıdır. Son yıllarda, çeşitli deniz yosunlarından ve bazı deniz omurgasızlarından izole edilen fukoidanların, vücuttaki oksidatif stres üzerinde belirli bir hafifletici etkiye sahip potansiyel ROS temizleyicileri olduğu ve antioksidan aktivite yoluyla karaciğer ve dalak koruyucu etkiler gösterme potansiyeline sahip olduğu gösterilmiştir. Araştırmalar, fukoidan ile tedavinin farelerde asetaminofen (APAP), siklofosfamid, alkole maruz kalma, CCl4 ve D-galaktosamin+lipopolisakkarit tarafından indüklenen serum ALT ve AST aktivitesinin yükselmesini önemli ölçüde engellediğini ve karaciğer hasarı üzerinde iyi bir koruyucu etkiye sahip olduğunu göstermiştir. Yukarıdaki sonuçlarla tutarlı olarak, sıçanların fukoidan ile beslenmesi serum AST aktivitesini önemli ölçüde azaltmıştır, bu da fukoidanın sıçanlarda karaciğer hasarını etkili bir şekilde hafifletebileceğini göstermektedir.
Buna ek olarak, oksidatif hasar vücuttaki antioksidan enzimlerin aşırı tüketimine yol açabilir veya antioksidan enzimlerin sentezini ve aktivasyonunu inhibe ederek vücuttaki oksidatif hasarı şiddetlendirebilir. Bu çalışmada, Diklofenak'ın intraperitoneal enjeksiyonundan sonra, karaciğer dokusundaki GSH, CAT, SOD ve GPx aktivitelerinin seviyeleri önemli ölçüde azalmış ve dalak dokusundaki CAT, SOD ve GPx aktiviteleri de önemli ölçüde azalmıştır. Bu durum, oksidatif stresin vücutta CAT, SOD, GPx ve GSH'nin tükenmesine, antioksidan kapasitenin azalmasına, hücre zarı lipidlerinin aşırı oksidasyonuna ve MDA içeriğinde artışa yol açtığını göstermektedir. Fukoidan ile ön muamele, Diclofenae'nin intraperitoneal enjeksiyonundan sonra SOD ve GPx aktivitesindeki azalmayı önemli ölçüde hafifletmiş, vücudun genel antioksidan kapasitesini artırmış ve lipid peroksidasyonunu azaltmıştır. Özetle, fukoidan ile beslenme sıçan karaciğeri ve dalağının antioksidan kapasitesini artırabilir. Benzer şekilde, fukoidan APAP ile muamele edilmiş fare karaciğer dokusunda GSH seviyelerini arttırmış ve SOD ve CAT aktivitelerini arttırarak ROS ve MDA seviyelerini inhibe etmiştir. Tian ve arkadaşlarının araştırması da fukoidanın fare karaciğerinde SOD, GPx ve CAT aktivitelerini artırdığını, MDA seviyelerini düşürdüğünü ve farelerde siklofosfamid kaynaklı karaciğer hasarını hafiflettiğini göstermiştir. Fukoidan polisakkaritleri ayrıca CCl4 ve D-galaktosamin+lipopolisakkarit kaynaklı karaciğer hasarı fare modellerinde serum SOD ve GPx aktivitesindeki azalmayı etkili bir şekilde hafifletebilir, MDA içeriğini azaltabilir ve ROS'un neden olduğu lipid peroksidasyonunu inhibe edebilir, böylece karaciğeri koruyabilir. Ayrıca fukoidan, siklosporin A'nın indüklediği sıçan böbrek dokusunda NO içeriğindeki artışı azaltmış, dalak GSH içeriğini artırmış, siklosporin A'nın SOD aktivitesi üzerindeki inhibitör etkisini tersine çevirmiş ve böylece böbrek dokusu hasarını iyileştirmiştir. Bu sonuçlar, fukoidanın antioksidan enzimlerin aktivitesini artırarak vücuttaki lipid peroksidasyonunu ve oksidatif hasarı hafifletebileceğini göstermektedir.
Hayvan vücutlarında birden fazla oksidatif stres yolu vardır ve bunlardan biri Keap1 (Kelch like epichlorohydrin associated protein-1) - Nrf2 ARE (antioksidan yanıt elementi) sinyal yoludur. Hücreler uyarılmadığında, inhibitör proteinler Keap1 ve Nrf2, Nrf2'yi sitoplazmada ayrı olarak izole eden bir kompleks oluşturmak üzere bağlanır. Vücut stres faktörlerine veya indükleyicilere maruz kaldığında, Nrf2 spesifik serin veya treonin bölgesinde fosforilasyona uğrar ve Nrf2 Keap1/Nrf2 kompleksinden ayrılır ve çekirdeğe göç eder. Daha sonra, Nrf2 ARE'ye bağlanır ve hücrenin ROS'u temizleme yeteneğini artıran HO-1, kinon oksidoredüktaz 1 (NQO1), glutatyon S-transferaz (GST), CAT, SOD ve GPx dahil olmak üzere hücre içi detoksifiye edici enzimleri kodlayan bir dizi aşağı akış koruyucu genin ekspresyonunu düzenler. Araştırmalar, fukoidanın Nrf2 sinyal yolunu düzenleyerek vücuttaki oksidatif hasarı hafifletebileceğini bulmuştur. Fukoidanla beslenme, sıçan karaciğer dokusunda dimetilnitrozamin tarafından indüklenen Nrf2 ekspresyonundaki azalmayı yukarı doğru düzenleyebilir, GST, NQO1 ve SOD gibi genlerin transkripsiyonunu yukarı doğru düzenleyebilir, böylece karaciğer ve serumda SOD ve GPx aktivitesini artırabilir ve vücuttaki lipid peroksidasyon derecesini hafifletebilir. Araştırmalar, fukoidanın ayrıca Nrf2/HO-1 yolunu düzenleyerek Nrf2, HO-1, glutamat sistein ligaz (GCLM) ve NQO1 protein seviyelerini artırabildiğini, böylece karaciğer ve böbreklerde CAT, SOD ve GPx aktivitelerini artırdığını, MDA seviyelerini azalttığını ve ICR farelerinde siklofosfamid kaynaklı karaciğer ve böbrek hasarını iyileştirdiğini bulmuştur. Fukoidanın karaciğer dokusunda total Nrf2 ve çekirdekte Nrf2 ekspresyonunu artırdığını, SOD ve CAT aktivitesini ve GSH içeriğini artırdığını ve karaciğer dokusunda APAP tarafından indüklenen ROS ve MDA seviyelerindeki artışı hafiflettiğini gösteren çalışmalar da vardır. Yukarıdaki sonuçlar, fukoidanın karaciğer koruyucu mekanizmasının Nrf2 aracılı oksidatif stres ile ilişkili olduğunu göstermektedir. fukoidan, Nrf2'nin sitoplazmadan çekirdeğe translokasyonunu etkili bir şekilde uyarır, vücudun antioksidan kapasitesini artırır ve ROS birikimini engeller. Yukarıdaki bakış açısıyla tutarlı olarak, bu deneyde, oksidatif stres sıçan karaciğer ve dalak dokularında Nrf2'nin gen ekspresyonunu inhibe etmiş ve aşağı akış CAT, SOD1, SOD2 ve GPx'in gen ekspresyonunu aşağı düzenlemiştir. Fukoidan ile beslenmenin karaciğer ve dalak dokularında Nrf2, GPx ve SOD2 gen ekspresyonunu yukarı yönlü düzenlemesi, fukoidanın Nrf2 sinyal yolunu ve SOD ve GPx gibi aşağı yönlü antioksidan enzimleri aktive ettiğini, böylece antioksidan etkiler gösterdiğini ve vücuttaki oksidatif hasarı engellediğini göstermektedir.
Özetle, fukoidan antioksidan enzim genlerinin ekspresyonunu arttırır ve Nrf2 yolu aracılığıyla sıçan karaciğer ve dalak dokularında antioksidan enzim aktivitesini düzenler, böylece sıçanlarda oksidatif stres yanıtını hafifletir.