Галактан предпазва клетките на дрождите от апоптотична клетъчна смърт.

За да проверите дали галактан имаантиапоптотиченИмоти,ние третирахме дрождени антиапоптотични ген-дефицитни мутанти (fs1∆ и pep4∆) с галактан и ги изложихме на индуктор на апоптоза, H2O2. Докато дрождите Fis1 са митохондриален слят протеин ипредотвратява апоптозата, дрождите Pep4 са вакуолна аспартил протеаза ипредпазва клетките от индуцирана от оцетна киселина апоптоза80,81. Броят на CFU показва около 25-30 процента увеличение на преживяемостта както на pep4∆, така и на fs1∆ клетки, когато са третирани с галактан в сравнение с клетките под апоптотичен стрес, индуциран от 1 mM H2O2 (фиг. 5A). Резултатите от точковия анализ също показват съответствие с броя на CFU, което показва по-добро оцеляване на третирани с галактан дрождеви антиапоптотични мутанти при апоптотичен стрес (Фигура 5В). Нашите резултати показват, че галактанът защитава клетките на дрождите от апоптотична клетъчна смърт, предизвикана от H2O2.

Кликнете, за да купите Cistanche Богат на галактан

Безплатна доставка, глобална доставка.

Галактанът намалява кондензацията на хроматин. В това изследване извършихме AO/EB оцветяване на предварително третирани с галактан дрождени клетки. Te pep4∆ и fs1∆ клетки само с H2O2 изглеждаха предимно жълто-оранжеви в сравнение с WT и забележимо намаляване на броя на жълто-оранжевите цветни клетки се наблюдава в клетките, предварително третирани с галактан и след това, изложени на H2O2. Това показва, че броят на апоптотичните клетки е значително намален при намаляване на pep4∆ и кондензация на хроматин. AO/EB оцветяването е метод, използван за откриване на апоптоза както в дрожди, така и в клетки на бозайници. Акридиново оранжево е клетъчно пропускливо багрило, което лесно оцветява нуклеиновите киселини както в жизнеспособни, така и в нежизнеспособни клетки, докато етидиевият бромид е ДНК интеркалиращо багрило, което навлиза само когато клетките са дезинтегрирани или апоптични или мъртви. Тази селективност на AO/EB оцветяване позволява откриването на клетки в три различни фази, т.е. жизнеспособни клетки с равномерен зелен цвят както в ядрото, така и в цитоплазмата, ранни апоптотични клетки с ярко зелено оцветено ядро ​​поради кондензация на хроматин, който се откроява в цитоплазмата и късни апоптотични клетки, които показват жълт до оранжев/яркочервен цвят поради навлизането на етидиев бромид в клетките50,51.

Галактанът намалява ядрената фрагментация.

Дрожди WT и антиапоптотични дефицитни мутанти (pep4∆ и fs1∆), предварително третирани с или без галактан, бяха изложени на H2O2 и подложени на DAPI оцветяване. Мутантни клетки с антиапоптотичен дефицит на дрожди, предварително третирани с галактан, показват по-малка ядрена фрагментация и нисък интензитет на DAPI, докато тези без предварителна обработка с галактан показват значително по-висока флуоресценция и повишена ядрена фрагментация (фиг. 5D)52. Това показва, че галактанът може ефективно да облекчи ядрената фрагментация, предизвикана от оксидативния стрес, водеща до клетъчно разпадане. Преди това беше показано при трансгенни мишки, че Bifidobacterium breve намалява апоптотичните характеристики като клетъчно отделяне в чревните епителни клетки, което се медиира от EPS, присъстващ на повърхността на Bifdobac term. Докладът показва значително дозозависимо намаляване на отделянето на клетки и нивата на експресия на апоптотичните маркери. Bifidobacterium EPS защитава клетките от апоптотична клетъчна смърт чрез модулиране както на вътрешните, така и на външните апоптотични сигнални пътища 82. Нашите резултати, в съгласие с предишните резултати, показват, че галактановият EPS защитава дрождевите антиапоптотични ген-дефицитни мутанти pep4∆ и fs1∆ от апоптотичния стрес, предизвикан от H2O2.

Галактан разширява CLS на S. cerevisiae.

За да оценим активността против стареене на галактан, направихме CLS анализ с WT и дрождеви мутанти (sod2∆, tsa1∆ и ctt1∆) с лечение с галактан. SOD2 е манганова SOD, локализирана в митохондриалната матрица. Заличаването на SOD2 прави клетките силно чувствителни към оксидативен стрес и висока степен на мутация, тъй като mtDNA е по-достъпна за ROS, генерирани в митохондриите 83 и е един от гените, свързани с хронологичния живот на дрождите. TSA1 е тиоредоксин пероксидаза (тиолов специфичен антиоксидант), който е свързан както с цитоплазма, така и с рибозома. TSA1 участва в осигуряването на устойчивостта на клетката срещу оксидативния стрес, предизвикан от водороден пероксид и е известно, че липсата на TSA1 влияе върху продължителността на живота на клетките на дрождите. Друг антиоксидантен мутант ctt1∆, използван в експеримента CLS, няма CTT1, цитозолната каталаза, участваща в детоксикацията на водороден пероксид.

Фигура 6 показва ефекта на галактан върху CLS на дрождеви мутантни щамове, лишени от антиоксидантни гени. Докато WT клетките, третирани с галактан EPS, показват ~10 процента увеличение на жизнеспособността, sod2∆, tsa1∆ и ctt1∆ показват 15-20 процента увеличение на жизнеспособността (фиг. 6). Митохондриалната ROS води до стареене и увреждане на ядрената ДНК, а SOD2 участва в прочистването на натрупването на ROS в митохондриите. TSA1 и CTT1 участват в детоксикацията на пероксида, натрупан в цитоплазмата, който е значително по-висок в стареещите клетки. Резултатите от нашия CLS анализ показват, че EPS пречиства митохондриалното, както и цитоплазменото натрупване на ROS, предотвратява стареенето или характеристиките, подобни на клетъчната смърт, и разширява CLS в дрождевите клетки без SOD2, TSA1 и CTT154.

Клетъчният оксидативен стрес е тясно свързан с процеса на стареене и значително влияе върху появата на няколко човешки заболявания, свързани с възрастта, като напр.диабет, сърдечно-съдови заболяванияs,невродегенеративни разстройстваи ракови заболявания. Оксидативният стрес и възпалението са две взаимосвързани събития, които играят основна роля в патологията на много хронични заболявания. Последните доклади предполагат тясна връзка между ефекта на чревната микробиота върху тези свързани с възрастта разстройства. Чревният микробиом предпазва чревната епителна обвивка от клетъчно увреждане, предизвикано от възпалителни пътища, предизвикани от оксидативен стрес. Сложната чревна микробиота взаимодейства с ROS и антиоксидантната защитна система, помагайки за отстраняването на свободните радикали и предотвратявайки възпалението. и може също така да регулира оксидативното състояние на централната нервна система чрез производството на невротрансмитери като GABA, допамин и серотонин. Микробиомът също има имуномодулираща активност, предотвратява обширна колонизация на патогенни микроби и осигурява имунитет срещу много микробни инфекции83. Много микробни полизахариди са тествани в различни модели и се съобщава, че имат висок антиоксидантен потенциал, противовъзпалителна активност и защитни функции на клетките, доказани чрез модулиране на съответните нива на биомаркери, медиирани от тези екзополизахариди82,84. Установено е, че тези молекули имат невропротективен ефект чрез предотвратяване на амилоидни плаки и невронна смърт в експериментални модели на болестта на Алцхаймер. Също така е доказано, че някои от тях повишават активността на SOD, намаляват нивата на невротоксични маркери и инхибират смъртта на допаминергичните неврони в експериментални модели на болестта на Паркинсон.

Theпроцес на стареенесе характеризира с повишено клетъчно окисление, водещо до повишено натрупване на увреждане на ДНК, повишена скорост на мутация и намаляване на клетъчната жизнеспособност. По-рано е показано, че ROS индуцира апоптотична клетъчна смърт в хронологично стареещи клетки на дрожди и добавянето на клетки с естествени съединения може да увеличи дълголетието на стареещите клетки 47,85. Нашите резултати за ефекта против стареене, упражнен от галактан EPS от W. confusa, върху дрождите sod2∆, tsa1∆ и ctt1∆ показват, че галактан EPS защитава клетките на дрождите от ROS и апоптоза, предизвикани от стареенето, и повишава тяхната жизнеспособност. Човешките хомолози на тези гени са замесени в осигуряването на защита срещу свързани с възрастта невродегенеративни разстройства и рак. Нашите резултати предполагат, че добавянето на галактан EPS може да спаси клетките, които нямат тези антиоксидантни защитни гени, от свързаната с възрастта клетъчна смърт и да намали риска от развитие на заболявания, свързани с възрастта.

Заключение

Оксидативен стресе причина за много неблагоприятни процеси в клетките, което води до различни заболявания и разстройства. Галактан от W. confusa KR780676 Weissella confusa KR780676 показва изразеноантиоксидантни свойствакакто в in vitro, така и в in vivo проучвания. Това проучване ясно показа, че галактанът защитава антиоксидантните мутанти на дрождите срещу извънклетъчния оксидативен стрес. Галактанът също защитава мутантните клетки с антиапоптотичен дефицит от оксидативно-медииран апоптотичен стрес, както се вижда от намалената ядрена фрагментация. Галактанът намалява нивата на ROS, като удължава продължителността на живота им и предпазва клетките от оксидативен стрес. Като цяло, резултатите доказват, че галактанът има способността да облекчава оксидативния стрес в средата чрез отстраняване на свободните радикали. Би било интересно да се тества антиоксидантният и анти-стареещият потенциал на галактана в модели на висши еукариотни клетки, като клетъчни линии на бозайници, както и животински модели. На галактан се приписва силна пребиотична активност, а антиоксидантната активност може да играе важна роля за намаляване на оксидативния стрес в червата в допълнение към поддържането на чревната хомеостаза. С различни технологични свойства, приписвани на галактана, като силни емулгиращи свойства, той ще намери огромно приложение в хранително-вкусовата и фармацевтичната индустрия като естествена функционална съставка.

Препратки

1. Blokhina, O., Virolainen, E. & Fagerstedt, KV Антиоксиданти, оксидативно увреждане и стрес от лишаване от кислород: Преглед. Ан. Бот. 91 (2), 179–194 (2003).

2. Finkel, T. & Holbrook, NJ Оксиданти, оксидативен стрес и биология на стареенето. Nature 408 (6809), 239 (2000).

3. Seifried, HE, Anderson, DE, Fisher, EI & Milner, JA Преглед на взаимодействието между диетични антиоксиданти и реактивни кислородни видове. J. Nutr. Biochem. 18(9), 567–579 (2007).

4. Stief, TW Физиология и фармакология на синглетния кислород. Med. Хипотези. 60(4), 567–572 (2003).

5. Вълко, М. и др. Свободни радикали и антиоксиданти при нормални физиологични функции и човешки заболявания. Вътр. J. Biochem. Cell Biol. 39(1), 44–84 (2007).

6. Wickens, AP Стареенето и теорията за свободните радикали. Respir. Physiol. 128(3), 379–391 (2001).

7. Aruoma, OI Свободни радикали, антиоксиданти и международно хранене. Asia Pac. J. Clin. Nutr. 8(1), 53–63 (1999).

8. Wade, CR, Jackson, PG, Highton, J. & van Rij, AM Липидна пероксидация и малондиалдехид в синовиалната течност и плазмата на пациенти с ревматоиден артрит. Clin. Чим. Acta. 164(3), 245–250 (1987).

9. Ye, S., Liu, F., Wang, J., Wang, H. & Zhang, M. Антиоксидантни активности на екзополизахарид, изолиран и пречистен от морски Pseudomonas PF-6. въглехидрати. Polym. 87 (1), 764–770 (2012).

10. Liu, F., Ooi, VEC & Chang, ST Дейности за отстраняване на свободни радикали от полизахаридни екстракти от гъби. Life Sci. 60(10), 763–771 (1997).

11. Aruoma, OI Свободни радикали, оксидативен стрес и антиоксиданти в човешкото здраве и болести. J. Am. Oil Chem. Soc. 75 (2), 199–212 (1998).

12. Cai, L., Zou, S., Liang, D. & Luan, L. Структурна характеристика, антиоксидантна и хепатопротективна активност на полизахариди от Sophorae tonkinensis Radix. въглехидрати. Polym. 184, 354–365 (2018).

13. Chanda, S. & Dave, R. In vitro модели за оценка на антиоксидантната активност и някои лечебни растения, притежаващи антиоксидантни свойства: Общ преглед. афр. J. Microbiol. Рез. 3 (13), 981–996 (2009).

14. Fan, J. et al. Антиоксидантна активност на полизахаридите на Chuanminshen violaceum. въглехидрати. Polym. 157, 629–636 (2017).

15. Huang, L. et al. Ефект от обработката с микрофлуидизация под високо налягане върху физикохимичните свойства и антиоксидантните активности на полизахарид от Mesona chinensis Benth. въглехидрати. Polym. 200, 191–199 (2018).

16. Li, C. et al. Флавоноиден състав и антиоксидантна активност на дървесен божур (Paeonia section Moutan) жълти цветя. J. Agric. Food Chem. 57 (18), 8496–8503 (2009).

17. Maity, P. et al. Структурни, имунологични и антиоксидантни изследвания на -глюкан от ядлива гъба Entoloma vivid album. въглехидрати. Polym. 123, 350–358 (2015).

18. Mau, JL, Lin, HC & Chen, CC Антиоксидантни свойства на няколко медицински гъби. J. Agric. Food Chem. 50 (21), 6072–6077 (2002).