Galactan ปกป้องเซลล์ยีสต์จากการตายของเซลล์อะพอพโทซิส

เพื่อตรวจดูว่ามีกาแลคตันหรือไม่ต่อต้าน apoptoticคุณสมบัติ,เรารักษาการกลายพันธุ์ของยีนที่ต่อต้าน apoptotic ที่ขาดยีนยีสต์ (fs1∆ และ pep4∆) ด้วย galactan และสัมผัสกับตัวกระตุ้นการตายของเซลล์ H2O2 ในขณะที่ยีสต์ Fis1 เป็นโปรตีนฟิวชั่นของไมโทคอนเดรียและป้องกันการตายของเซลล์ยีสต์ Pep4 เป็นโปรตีเอส aspartyl vacuolar และปกป้องเซลล์จากการตายของเซลล์ที่เกิดจากกรดอะซิติก80,81. จำนวน CFU แสดงให้เห็นว่าการอยู่รอดของเซลล์ทั้ง pep4∆ และ fs1∆ เพิ่มขึ้นประมาณ 25–30 เปอร์เซ็นต์เมื่อรับการรักษาด้วย galactan เมื่อเปรียบเทียบกับเซลล์ภายใต้ความเครียด apoptotic ที่เกิดจาก 1 mM H2O2 (รูปที่ 5A) ผลการวิเคราะห์เฉพาะจุดยังแสดงให้เห็นความสอดคล้องกับจำนวน CFU ที่แสดงให้เห็นการอยู่รอดที่ดีขึ้นของการกลายพันธุ์ของยีสต์ที่ต่อต้านการตายของเซลล์ที่ได้รับกาแลคตันภายใต้ความเครียดจากการตายของเซลล์ (รูปที่ 5B) ผลลัพธ์ของเราแสดงให้เห็นว่ากาแลคตันปกป้องเซลล์ยีสต์จากการตายของเซลล์อะพอพโทซิสที่เกิดจาก H2O2

คลิกเพื่อซื้อ Cistanche อุดมไปด้วยกาแลคตัน

จัดส่งฟรีจัดส่งทั่วโลก

Galactan ช่วยลดการควบแน่นของโครมาติน. ในการศึกษานี้ เราทำการย้อม AO/EB ของเซลล์ยีสต์ที่ผ่านการเตรียมกาแลคตัน เซลล์ Te pep4∆ และ fs1∆ ที่มี H2O2 เพียงอย่างเดียวส่วนใหญ่ปรากฏเป็นสีเหลืองส้มเมื่อเทียบกับ WT และมีการลดลงอย่างเห็นได้ชัดของจำนวนเซลล์สีเหลืองส้มในเซลล์ที่ได้รับกาแลคตันล่วงหน้า จากนั้นจึงสัมผัสกับ H2O2 สิ่งนี้แสดงให้เห็นว่าจำนวนเซลล์ apoptotic ลดลงอย่างมีนัยสำคัญในการลด pep4∆ และการควบแน่นของโครมาติน การย้อมสี AO/EB เป็นวิธีที่ใช้ในการตรวจหาการตายของเซลล์ทั้งในยีสต์และเซลล์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ส้มอะคริดีนเป็นสีย้อมที่เซลล์ซึมผ่านได้ซึ่งคราบกรดนิวคลีอิกทั้งในเซลล์ที่มีชีวิตและไม่มีชีวิต ในขณะที่เอทิเดียมโบรไมด์เป็นสีย้อมที่มีสารแทรกระหว่างดีเอ็นเอซึ่งจะเข้าไปได้ก็ต่อเมื่อเซลล์มีการสลายตัวหรือตายแล้ว การคัดเลือกการย้อมสี AO/EB นี้ทำให้สามารถตรวจพบเซลล์ในสามขั้นตอนที่แตกต่างกัน ได้แก่ เซลล์ที่มีชีวิตซึ่งมีสีเขียวสม่ำเสมอทั้งในนิวเคลียสและไซโตพลาสซึม เซลล์อะพอพโทซิสในยุคแรกที่มีนิวเคลียสสีเขียวสดใสเนื่องจากการควบแน่นของโครมาตินซึ่งโดดเด่นในไซโตพลาสซึมและส่วนปลาย เซลล์อะพอพโทซิสที่แสดงสีเหลืองถึงส้ม/แดงสด เนื่องจากการเข้าสู่เซลล์ของเอธิเดียมโบรไมด์50,51

Galactan ลดการแตกตัวของนิวเคลียร์

WT ของยีสต์และการกลายพันธุ์ที่ขาดการต่อต้าน apoptotic (pep4∆ และ fs1∆) ที่ได้รับการบำบัดล่วงหน้าโดยมีหรือไม่มี galactan สัมผัสกับ H2O2 และอยู่ภายใต้การย้อมสี DAPI เซลล์กลายพันธุ์ที่ต่อต้าน apoptotic ที่ขาดยีสต์ที่ได้รับการบำบัดล่วงหน้าด้วย galactan แสดงการแตกตัวของนิวเคลียสน้อยกว่าและความเข้มต่ำของ DAPI ในขณะที่เซลล์ที่ไม่ได้รับการบำบัดล่วงหน้าของ galactan แสดงการเรืองแสงที่สูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญและการแตกตัวของนิวเคลียร์ที่เพิ่มขึ้น (รูปที่ 5D)52 สิ่งนี้บ่งชี้ว่ากาแลคตันสามารถบรรเทาการแตกตัวของนิวเคลียสที่เกิดจากความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชันได้อย่างมีประสิทธิภาพ ซึ่งนำไปสู่การแตกตัวของเซลล์ ก่อนหน้านี้ แสดงให้เห็นในหนูดัดแปลงพันธุกรรมว่า Bifidobacterium breve ลดลักษณะการตายแบบอะพอพโทซิส เช่น การผลัดเซลล์ในเซลล์เยื่อบุผิวในลำไส้ซึ่งถูกสื่อกลางโดย EPS ที่ปรากฏบนพื้นผิวของเทอม Bifdobac รายงานนี้แสดงการลดลงของขนาดยาอย่างมีนัยสำคัญในการผลัดเซลล์และระดับการแสดงออกของเครื่องหมายอะพอพโทซิส Bifidobacterium EPS ปกป้องเซลล์จากการตายของเซลล์ apoptotic โดยการปรับเส้นทางการส่งสัญญาณ apoptotic ทั้งภายในและภายนอก จากภาวะ apoptotic stress ที่เกิดจาก H2O2

Galactan ขยาย CLS ของ S. cerevisiae

เพื่อประเมินกิจกรรมการต่อต้านความชราของ galactan เราทำการทดสอบ CLS ด้วย WT และการกลายพันธุ์ของยีสต์ (sod2∆, tsa1∆ และ ctt1∆) ด้วยการรักษา galactan SOD2 เป็น SOD ของแมงกานีส ซึ่งแปลเป็นภาษาท้องถิ่นไปยังเมทริกซ์ของไมโทคอนเดรีย การลบ SOD2 ทำให้เซลล์มีความไวสูงต่อความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชันและอัตราการกลายพันธุ์สูง เนื่องจาก ROS ที่สร้างขึ้นในไมโทคอนเดรียสามารถเข้าถึง mtDNA ได้มากกว่า และเป็นหนึ่งในยีนที่เกี่ยวข้องกับอายุขัยตามลำดับเวลาของยีสต์ TSA1 คือ thioredoxin peroxidase (สารต้านอนุมูลอิสระ thiol specifc) ซึ่งเป็นทั้งไซโตพลาสซึมและไรโบโซมที่เกี่ยวข้อง TSA1 มีส่วนร่วมในการกำหนดความต้านทานของเซลล์ต่อความเครียดออกซิเดชันที่เกิดจากไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ และการขาด TSA1 เป็นที่รู้กันว่าส่งผลต่ออายุขัยของเซลล์ยีสต์ สารต้านอนุมูลอิสระกลายพันธุ์ ctt1∆ อีกตัวที่ใช้ในการทดลอง CLS ขาด CTT1 ซึ่งเป็นไซโตซิลิกคาตาเลสที่เกี่ยวข้องกับการล้างพิษของไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์

รูปที่ 6 แสดงผลของกาแลคตันต่อ CLS ของยีสต์สายพันธุ์กลายพันธุ์ที่ขาดยีนต่อต้านอนุมูลอิสระ ในขณะที่เซลล์ WT ที่บำบัดด้วยกาแลคตัน EPS แสดงความมีชีวิตเพิ่มขึ้น ~10 เปอร์เซ็นต์, sod2∆, tsa1∆ และ ctt1∆ แสดงความมีชีวิตเพิ่มขึ้น 15–20 เปอร์เซ็นต์ (รูปที่ 6) ROS ของไมโตคอนเดรียนำไปสู่การแก่ชราและความเสียหายของ DNA นิวเคลียร์ และ SOD2 มีส่วนร่วมในการกำจัดการสะสม ROS ในไมโทคอนเดรีย TSA1 และ CTT1 มีส่วนร่วมในการล้างพิษของเปอร์ออกไซด์ที่สะสมอยู่ในไซโตพลาสซึมซึ่งมีปริมาณสูงกว่าในเซลล์ที่มีอายุมากขึ้น ผลการทดสอบ CLS ของเราบ่งชี้ว่า EPS กำจัดไมโตคอนเดรียลและการสะสม ROS ของไซโตพลาสซึม ป้องกันความชราภาพหรือลักษณะคล้ายการตายของเซลล์ และขยาย CLS ในเซลล์ยีสต์ที่ขาด SOD2, TSA1 และ CTT154

ความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชันของเซลล์มีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับกระบวนการชราภาพ และมีอิทธิพลอย่างมากต่อการเกิดโรคต่างๆ ของมนุษย์ที่เกี่ยวข้องกับอายุ เช่นโรคเบาหวาน, โรคหัวใจและหลอดเลือดs,ความผิดปกติของระบบประสาทและมะเร็ง ความเครียดออกซิเดชันและการอักเสบเป็นสองเหตุการณ์ที่เชื่อมโยงกันซึ่งมีบทบาทสำคัญในพยาธิสภาพของโรคเรื้อรังหลายชนิด รายงานล่าสุดชี้ให้เห็นถึงความเชื่อมโยงอย่างใกล้ชิดระหว่างผลกระทบของจุลินทรีย์ในลำไส้ต่อความผิดปกติที่เกี่ยวข้องกับอายุเหล่านี้ ไมโครไบโอมในลำไส้ช่วยปกป้องเยื่อบุผิวในลำไส้จากความเสียหายของเซลล์ที่เกิดจากวิถีการอักเสบที่เกิดจากความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชัน จุลินทรีย์ในลำไส้ที่ซับซ้อนทำปฏิกิริยากับ ROS และระบบป้องกันสารต้านอนุมูลอิสระ ช่วยในการกำจัดอนุมูลอิสระและป้องกันการอักเสบ และยังอาจควบคุมสถานะออกซิเดชันของระบบประสาทส่วนกลางผ่านการผลิตสารสื่อประสาท เช่น GABA, dopamine และ serotonin ไมโครไบโอมยังมีฤทธิ์กระตุ้นภูมิคุ้มกัน ป้องกันการเพิ่มจำนวนของจุลินทรีย์ที่ทำให้เกิดโรค และให้ภูมิคุ้มกันต่อการติดเชื้อจุลินทรีย์จำนวนมาก83 โพลิแซ็กคาไรด์ของจุลินทรีย์จำนวนมากได้รับการทดสอบในแบบจำลองต่างๆ และรายงานว่ามีศักยภาพในการต้านอนุมูลอิสระสูง ฤทธิ์ต้านการอักเสบ และหน้าที่ปกป้องเซลล์ที่พิสูจน์ได้โดยการปรับระดับไบโอมาร์คเกอร์ที่เกี่ยวข้องซึ่งอาศัยโดยเอ็กโซโพลีแซคคาไรด์เหล่านี้82,84 พบว่าโมเลกุลของ Tese มีผลในการป้องกันระบบประสาทโดยการป้องกันแผ่นอะไมลอยด์และการตายของเซลล์ประสาทในแบบจำลองการทดลองของโรคอัลไซเมอร์ นอกจากนี้ บางส่วนได้รับการแสดงเพื่อเพิ่มกิจกรรม SOD ลดระดับเครื่องหมายของพิษต่อระบบประสาท และยับยั้งการตายของเซลล์ประสาท dopaminergic ในแบบจำลองการทดลองของโรคพาร์กินสัน

เดอะกระบวนการชราถูกทำเครื่องหมายโดยออกซิเดชันของเซลล์ที่เพิ่มขึ้นซึ่งนำไปสู่การสะสมของความเสียหายของ DNA ที่เพิ่มขึ้น อัตราการกลายพันธุ์ที่สูงขึ้น และความมีชีวิตของเซลล์ลดลง ก่อนหน้านี้มีการแสดง ROS ชักนำการตายของเซลล์ apoptotic ในเซลล์ยีสต์ที่แก่ชราตามลำดับเวลาและการเสริมเซลล์ด้วยสารประกอบธรรมชาติสามารถเพิ่มอายุยืนของเซลล์ที่มีอายุยืนยาวได้ ผลลัพธ์ของเราเกี่ยวกับผลการต่อต้านริ้วรอยที่เกิดจาก galactan EPS จาก W. confusa บนยีสต์ sod2∆, tsa1∆ และ ctt1∆ แสดงให้เห็นว่า galactan EPS ปกป้องเซลล์ยีสต์จาก ROS และการตายของเซลล์ที่เกิดจากความชรา และเพิ่มความสามารถในการมีชีวิต ความคล้ายคลึงกันของมนุษย์ของยีนเหล่านี้มีส่วนเกี่ยวข้องในการป้องกันความผิดปกติของระบบประสาทและมะเร็งที่เกี่ยวข้องกับอายุ ผลลัพธ์ของเราชี้ให้เห็นว่าการเสริมกาแลคตัน EPS อาจช่วยเซลล์ที่ขาดยีนป้องกันสารต้านอนุมูลอิสระเหล่านี้จากการตายของเซลล์ที่เกี่ยวข้องกับอายุ และลดความเสี่ยงในการเกิดโรคที่เกี่ยวข้องกับอายุ

บทสรุป

ความเครียดออกซิเดชันเป็นต้นเหตุของกระบวนการต่างๆ ที่ไม่ดีภายในเซลล์ ซึ่งนำไปสู่โรคและความผิดปกติต่างๆ Galactan จาก W. confusa KR780676 Weissella confusa KR780676 แสดงเด่นชัดคุณสมบัติต้านอนุมูลอิสระทั้งในการศึกษาในหลอดทดลองและในร่างกาย การศึกษานี้แสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่ากาแลคตันปกป้องการกลายพันธุ์ของสารต้านอนุมูลอิสระของยีสต์จากความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชันนอกเซลล์ Galactan ยังปกป้องเซลล์กลายพันธุ์ที่ขาดการต่อต้าน apoptotic จากความเครียด apoptotic ที่เป็นสื่อกลางออกซิเดชั่นตามที่เห็นได้จากการแตกตัวของนิวเคลียร์ที่ลดลง Galactan ลดระดับ ROS ซึ่งช่วยยืดอายุขัยของพวกมัน และปกป้องเซลล์จากความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชั่น โดยรวมแล้ว ผลการวิจัยพิสูจน์ว่ากาแลคตันมีความสามารถในการบรรเทาความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชันในตัวกลางโดยการขจัดอนุมูลอิสระ เป็นเรื่องที่น่าสนใจที่จะทดสอบสารต้านอนุมูลอิสระและศักยภาพในการต่อต้านความชราของกาแลคตันในแบบจำลองเซลล์ยูคาริโอตที่สูงขึ้น เช่น เซลล์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ตลอดจนแบบจำลองสัตว์ Galactan ให้เครดิตกับกิจกรรมพรีไบโอติกที่แข็งแกร่งและฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระสามารถมีบทบาทสำคัญในการลดความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชั่นในลำไส้นอกเหนือจากการรักษาสภาวะสมดุลของลำไส้ ด้วยคุณสมบัติทางเทคโนโลยีต่างๆ ของกาแลคตัน เช่น คุณสมบัติของอิมัลซิไฟเออร์ที่เข้มข้น ทำให้พบการใช้งานอย่างมากมายในอุตสาหกรรมอาหารและยาในฐานะส่วนผสมจากธรรมชาติ

อ้างอิง

1. Blokhina, O., Virolainen, E. & Fagerstedt, KV สารต้านอนุมูลอิสระ, ความเสียหายจากปฏิกิริยาออกซิเดชัน และความเครียดจากการขาดออกซิเจน: บทวิจารณ์ แอน ธปท. 91(2), 179–194 (2546).

2. Finkel, T. & Holbrook, NJ Oxidants, ความเครียดจากปฏิกิริยาออกซิเดชัน และชีววิทยาของวัย ลักษณะ 408(6809), 239 (2543).

3. Seifried, HE, Anderson, DE, Fisher, EI & Milner, JA การทบทวนปฏิสัมพันธ์ระหว่างสารต้านอนุมูลอิสระในอาหารและออกซิเจนที่ทำปฏิกิริยา เจ นัท ชีวเคมี 18(9), 567–579 (2550).

4. Stief, TW Te สรีรวิทยาและเภสัชวิทยาของ singlet oxygen ยา สมมติฐาน 60(4), 567–572 (2546).

5. Valko, M. และคณะ อนุมูลอิสระและสารต้านอนุมูลอิสระในการทำงานทางสรีรวิทยาตามปกติและโรคของมนุษย์ ภายใน เจ. ไบโอเคม. เซลล์ไบโอล 39(1), 44–84 (2550).

6. Wickens, AP Aging และทฤษฎีอนุมูลอิสระ หายใจ ฟิสิโอล 128(3), 379–391 (2544).

7. Aruoma, OI อนุมูลอิสระ สารต้านอนุมูลอิสระและโภชนาการระดับสากล เอเชียแพค เจ. คลิน. นัท 8(1), 53–63 (2542).

8. Wade, CR, Jackson, PG, Highton, J. & van Rij, AM Lipid peroxidation และ malondialdehyde ในไขข้อและพลาสมาของผู้ป่วยโรคข้ออักเสบรูมาตอยด์ คลิน. ชิม. แอ็คท่า. 164(3), 245–250 (2530).

9. Ye, S., Liu, F., Wang, J., Wang, H. & Zhang, M. กิจกรรมต้านอนุมูลอิสระของ exopolysaccharide ที่แยกได้และทำให้บริสุทธิ์จาก Pseudomonas PF ในทะเล-6 คาร์โบไฮเดรต. โพลิม. 87(1), 764–770 (2555).

10. Liu, F., Ooi, VEC & Chang, ST กิจกรรมการขับอนุมูลอิสระของสารสกัดโพลีแซคคาไรด์จากเห็ด วิทยาศาสตร์ชีวิต 60(10), 763–771 (2540).

11. Aruoma, OI อนุมูลอิสระ, ความเครียดออกซิเดชัน และสารต้านอนุมูลอิสระในสุขภาพและโรคของมนุษย์ แยม. เคมีน้ำมัน. สังคม 75(2), 199–212 (1998).

12. Cai, L., Zou, S., Liang, D. & Luan, L. ลักษณะโครงสร้าง สารต้านอนุมูลอิสระ และฤทธิ์ป้องกันตับของโพลีแซคคาไรด์จาก Sophorae tonkinensis Radix คาร์โบไฮเดรต. โพลิม. 184, 354–365 (2561).

13. Chanda, S. & Dave, R. แบบจำลองในหลอดทดลองสำหรับการประเมินฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระและพืชสมุนไพรบางชนิดที่มีคุณสมบัติต้านอนุมูลอิสระ: ภาพรวม แอฟริกา เจ.ไมโครไบโอล. ความละเอียด 3(13), 981–996 (2552).

14. แฟน เจ และคณะ กิจกรรมต้านอนุมูลอิสระของโพลีแซคคาไรด์ของ Chuanminshen violaceum คาร์โบไฮเดรต. โพลิม. 157, 629–636 (2017).

15. Huang, L. และคณะ ผลของการบำบัดด้วยไมโครฟลูอิไดเซชันความดันสูงต่อคุณสมบัติทางเคมีกายภาพและฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระของพอลิแซ็กคาไรด์จากเมโซนา ชิเนนซิส เบนท์ คาร์โบไฮเดรต. โพลิม. 200, 191–199 (2561).

16. หลี่ ซี และคณะ องค์ประกอบฟลาโวนอยด์และฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระของดอกโบตั๋น (Paeonia section Moutan) สีเหลือง เจ. อกริก. เคมีอาหาร. 57(18), 8496–8503 (2552).

17. Maity, P. et al. การศึกษาโครงสร้าง ภูมิคุ้มกัน และสารต้านอนุมูลอิสระของกลูแคนจากเห็ดเอนโทโลมาชนิดกินได้ คาร์โบไฮเดรต. โพลิม. 123, 350–358 (2558).

18. Mau, JL, Lin, HC & Chen, CC คุณสมบัติต้านอนุมูลอิสระของเห็ดสมุนไพรหลายชนิด เจ. อกริก. เคมีอาหาร. 50(21), 6072–6077 (2545).