Galaktaani suojaa hiivasoluja apoptoottiselta solukuolemalta.

Tarkistaaksesi, onko galaktaanillaanti-apoptoottinenominaisuuksia,käsittelimme hiivan anti-apoptoottisia geenipuutteellisia mutantteja (fs1∆ ja pep4∆) galaktaanilla ja altistimme ne apoptoosin indusoijalle, H2O2:lle. Vaikka hiiva Fis1 on mitokondrioiden fuusioproteiini jaestää apoptoosin, hiiva Pep4 on vakuolaarinen aspartyyliproteaasi jasuojaa soluja etikkahapon aiheuttamalta apoptoosilta80,81. CFU-määrät osoittivat noin 25–30 prosentin lisäyksen sekä pep4∆- että fs1∆-solujen eloonjäämisessä, kun niitä käsiteltiin galaktaanilla verrattuna soluihin, jotka olivat 1 mM H2O2:n indusoiman apoptoottisen stressin alaisina (kuva 5A). Pistemäärityksen tulokset osoittivat myös yhteensopivuuden CFU-lukujen kanssa, jotka osoittivat galaktaanilla käsiteltyjen hiivan anti-apoptoottisten mutanttien parempaa selviytymistä apoptoottisessa stressissä (kuvio 5B). Tuloksemme osoittavat, että galaktaani suojaa hiivasoluja H2O2:n aiheuttamalta apoptoottiselta solukuolemalta.

Napsauta ostaaksesi Cistanche Rich In Galactan

Ilmainen toimitus, maailmanlaajuinen toimitus.

Galaktaani vähentää kromatiinin kondensaatiota. Tässä tutkimuksessa suoritimme AO/EB-värjäyksen galaktaanilla esikäsitellyille hiivasoluille. Pelkästään H2O2:ta sisältävät pep4∆- ja fs1∆-solut näyttivät enimmäkseen keltaoranssilta WT:hen verrattuna, ja soluissa, jotka oli esikäsitelty galaktaanilla ja sitten altistettu H2O2:lle, havaittiin huomattava väheneminen keltaoranssin väristen solujen määrässä. Tämä osoittaa, että apoptoottisten solujen määrä väheni merkittävästi pep4∆-pelkistys- ja kromatiinikondensaatiossa. AO/EB-värjäys on menetelmä, jota käytetään apoptoosin havaitsemiseen sekä hiiva- että nisäkässoluissa. Akridiinioranssi on solua läpäisevä väriaine, joka värjää helposti nukleiinihapot sekä elävissä että elottomissa soluissa, kun taas etidiumbromidi on DNA:ta interkaloituva väriaine, joka pääsee sisään vain, kun solut ovat hajonneet tai apoptoottisia tai kuolleet. Tämä AO/EB-värjäyksen selektiivisyys mahdollistaa solujen havaitsemisen kolmessa eri vaiheessa eli eläviä soluja, joilla on tasainen vihreä väri sekä tumassa että sytoplasmassa, varhaisia ​​apoptoottisia soluja, joiden tuma on väriltään kirkkaanvihreä johtuen kromatiinikondensaatiosta, joka erottuu sytoplasmassa ja myöhään. apoptoottiset solut, joiden väri on keltaisesta oranssiin/kirkkaan punaiseen, koska etidiumbromidia pääsee soluihin50,51.

Galaktaani vähentää ydinfragmentaatiota.

Hiiva-WT ja anti-apoptoottiset mutantit (pep4∆ ja fs1∆), jotka oli esikäsitelty galaktaanilla tai ilman sitä, altistettiin H2O2:lle ja altistettiin DAPI-värjäyksellä. Hiivan anti-apoptoottiset mutanttisolut, jotka oli esikäsitelty galaktaanilla, osoittivat vähemmän tuman fragmentoitumista ja DAPI:n matalaa intensiteettiä, kun taas ne, joilla ei ollut galaktaaniesikäsittelyä, osoittivat merkittävästi korkeampaa fluoresenssia ja lisääntynyttä tuman fragmentaatiota (kuvio 5D)52. Tämä osoittaa, että galaktaani voi tehokkaasti lievittää oksidatiivisen stressin aiheuttamaa tuman fragmentoitumista, mikä johtaa solujen hajoamiseen. Aikaisemmin siirtogeenisillä hiirillä osoitettiin, että Bifidobacterium breve vähentää apoptoottisia piirteitä, kuten solujen irtoamista suoliston epiteelisoluissa, joita välittää Bifdobac-termin pinnalla oleva EPS. Raportti osoittaa merkittävän annoksesta riippuvan vähenemisen solujen irtoamisessa ja apoptoottisten markkerien ilmentymistasoissa. Bifidobacterium EPS suojasi soluja apoptoottiselta solukuolemalta moduloimalla sekä sisäisiä että ulkoisia apoptoottisia signalointireittejä 82. Tuloksemme ovat yhtäpitäviä kuin aikaisemmat tulokset osoittavat, että galaktaani-EPS suojaa hiivan anti-apoptoottisia geenipuutteisia mutantteja pep4∆ ja fs1∆ H2O2:n aiheuttamasta apoptoottisesta stressistä.

Galaktaani laajentaa S. cerevisiaen CLS:ää.

Galaktaanin ikääntymistä estävän vaikutuksen arvioimiseksi suoritimme CLS-määrityksen WT:llä ja hiivamutantteilla (sod2∆, tsa1∆ ja ctt1∆) galaktaanikäsittelyllä. SOD2 on mangaani-SOD, joka sijaitsee mitokondriomatriisissa. SOD2:n deleetio tekee soluista erittäin herkkiä oksidatiiviselle stressille ja korkealle mutaationopeudelle, koska mtDNA on helpompi saada mitokondrioissa syntyneelle ROS:lle83 ja se on yksi geeneistä, jotka liittyvät hiivan kronologiseen elinikään. TSA1 on tioredoksiiniperoksidaasi (tiolispesifinen antioksidantti), joka liittyy sekä sytoplasmiseen että ribosomiin. TSA1 osallistuu solun vastustuskyvyn vahvistamiseen vetyperoksidin aiheuttamaa oksidatiivista stressiä vastaan, ja TSA1:n puutteen tiedetään vaikuttavan hiivasolujen elinikään. Toisesta CLS-kokeessa käytetystä antioksidanttimutantista ctt1∆ puuttuu CTT1, sytosolinen katalaasi, joka osallistuu vetyperoksidin detoksifikaatioon.

Kuvio 6 esittää galaktaanin vaikutuksen hiivan mutanttikantojen CLS:ään, joista puuttuu antioksidanttigeenejä. Galaktaani-EPS:llä käsitellyt WT-solut osoittivat ~10 prosentin elinkelpoisuuden kasvua, kun taas sod2∆, tsa1∆ ja ctt1∆ osoittivat 15–20 prosentin lisääntymistä elinkelpoisuudessa (kuva 6). Mitokondrioiden ROS johtaa vanhenemiseen ja ydin-DNA-vaurioihin, ja SOD2 osallistuu ROS:n kertymisen poistamiseen mitokondrioissa. TSA1 ja CTT1 osallistuvat sytoplasmaan kertyneen peroksidin detoksifikaatioon, joka on merkittävästi korkeampi ikääntyvissä soluissa. CLS-määritystuloksemme osoittavat, että EPS poistaa mitokondrioiden ja sytoplasman ROS-kertymät, estää vanhenemisen tai solukuoleman kaltaisia ​​piirteitä ja laajentaa CLS:ää hiivasoluissa, joista puuttuu SOD2, TSA1 ja CTT154.

Solujen oksidatiivinen stressi liittyy läheisesti ikääntymisprosessiin ja se vaikuttaa suuresti useiden ikään liittyvien ihmisten sairauksien, kuten esim.diabetes, sydän-ja verisuonitautis,neurodegeneratiiviset sairaudetja syövät. Oksidatiivinen stressi ja tulehdus ovat kaksi toisiinsa liittyvää tapahtumaa, joilla on tärkeä rooli monien kroonisten sairauksien patologiassa. Viimeaikaiset raportit viittaavat läheiseen yhteyteen suoliston mikrobiotan vaikutuksen välillä näihin ikään liittyviin sairauksiin. Suolen mikrobiomi suojaa suoliston epiteelin limakalvoa oksidatiivisen stressin aiheuttamien tulehdusreittien aiheuttamilta soluvaurioilta. Monimutkainen suoliston mikrobiota on vuorovaikutuksessa ROS:n ja antioksidanttipuolustusjärjestelmän kanssa, mikä auttaa poistamaan vapaita radikaaleja ja ehkäisemään tulehdusta. ja voi myös säädellä keskushermoston oksidatiivista tilaa tuottamalla välittäjäaineita, kuten GABA:ta, dopamiinia ja serotoniinia. Mikrobiomilla on myös immunomoduloivaa aktiivisuutta, se estää patogeenisten mikrobien laajaa kolonisaatiota ja tarjoaa immuniteetin monia mikrobi-infektioita vastaan83. Monia mikrobipolysakkarideja on testattu eri malleissa ja niillä on raportoitu olevan korkea antioksidanttipotentiaali, anti-inflammatorinen aktiivisuus ja solusuojaustoiminnot, mikä on todistettu näiden eksopolysakkaridien välittämien vastaavien biomarkkeritasojen moduloimalla82,84. Tese-molekyyleillä on havaittu olevan neuroprotektiivinen vaikutus estämällä amyloidiplakkeja ja hermosolujen kuolemaa Alzheimerin taudin kokeellisissa malleissa. Lisäksi joidenkin niistä on osoitettu lisäävän SOD-aktiivisuutta, vähentävän neurotoksisten merkkiaineiden tasoja ja estävän dopaminergisten hermosolujen kuolemaa Parkinsonin taudin kokeellisissa malleissa.

Theikääntymisprosession tunnusomaista kohonnut soluhapetus, mikä johtaa lisääntyneeseen DNA-vaurioiden kertymiseen, kohonneeseen mutaatioon ja solujen elinkelpoisuuden vähenemiseen. Aiemmin on osoitettu, että ROS indusoi apoptoottista solukuolemaa kronologisesti ikääntyvissä hiivasoluissa ja solujen täydentäminen luonnollisilla yhdisteillä voi pidentää ikääntyvien solujen pitkäikäisyyttä47,85. Tuloksemme W. confusan galaktaani-EPS:n ikääntymistä estävästä vaikutuksesta hiivan sod2∆, tsa1∆ ja ctt1∆ osoittavat, että galaktaani EPS suojaa hiivasoluja ikääntymisen aiheuttamalta ROS:lta ja apoptoosilta ja lisää niiden elinkykyä. Näiden geenien ihmishomologit ovat mukana tarjoamassa suojaa ikään liittyviltä hermoston rappeutumissairauksilta ja syöviltä. Tuloksemme viittaavat siihen, että galaktaani-EPS:n täydentäminen voi pelastaa solut, joista puuttuvat nämä antioksidanttipuolustusgeenit ikään liittyvältä solukuolemalta ja vähentää ikään liittyvien sairauksien kehittymisen riskiä.

Johtopäätös

Oksidatiivista stressiäon syynä moniin sopimattomiin prosesseihin solujen sisällä, mikä johtaa erilaisiin sairauksiin ja häiriöihin. Galaktaani W. confusa KR780676 Weissella confusa KR780676 näytteillä lausuttuantioksidanttisia ominaisuuksiasekä in vitro että in vivo -tutkimuksissa. Tämä tutkimus osoitti selvästi, että galaktaani suojasi hiivan antioksidanttimutantteja solunulkoiselta oksidatiiviselta stressiltä. Galaktaani suojasi myös anti-apoptoottisia mutanttisoluja oksidatiiviselta apoptoottiselta stressiltä, ​​kuten vähentynyt tuman fragmentoituminen osoittaa. Galaktaani alensi ROS-tasoja pidentäen niiden elinikää ja suojaten soluja oksidatiiviselta stressiltä. Kaiken kaikkiaan tulokset osoittavat, että galaktaanilla on kyky lievittää oksidatiivista stressiä väliaineessa poistamalla vapaita radikaaleja. Olisi mielenkiintoista testata galaktaanin antioksidanttista ja ikääntymistä estävää potentiaalia korkeammissa eukaryoottisolumalleissa, kuten nisäkässolulinjoissa sekä eläinmalleissa. Galaktaanilla on vahva prebioottinen aktiivisuus, ja antioksidanttiaktiivisuudella voi olla merkittävä rooli suoliston oksidatiivisen stressin vähentämisessä suoliston homeostaasin ylläpitämisen lisäksi. Galaktaanilla on useita teknisiä ominaisuuksia, kuten vahvoja emulgointiominaisuuksia, joten se löytäisi valtavan käytön elintarvike- ja lääketeollisuudessa luonnollisena funktionaalisena ainesosana.

Viitteet

1. Blokhina, O., Virolainen, E. & Fagerstedt, KV Antioksidantit, oksidatiiviset vauriot ja happipuutosstressi: Katsaus. Ann. Bot. 91(2), 179–194 (2003).

2. Finkel, T. & Holbrook, NJ Hapettimet, oksidatiivinen stressi ja ikääntymisen biologia. Nature 408 (6809), 239 (2000).

3. Seifried, HE, Anderson, DE, Fisher, EI & Milner, JA Katsaus ravinnon antioksidanttien ja reaktiivisten happilajien vuorovaikutukseen. J. Nutr. Biochem. 18(9), 567–579 (2007).

4. Stief, TW Te Singletin hapen fysiologia ja farmakologia. Med. Hypoteesit. 60(4), 567–572 (2003).

5. Valko, M. et ai. Vapaat radikaalit ja antioksidantit normaaleissa fysiologisissa toiminnoissa ja ihmisen sairauksissa. Int. J. Biochem. Cell Biol. 39(1), 44–84 (2007).

6. Wickens, AP Ikääntyminen ja vapaiden radikaalien teoria. Hengitä. Physiol. 128(3), 379–391 (2001).

7. Aruoma, OI Vapaat radikaalit, antioksidantit ja kansainvälinen ravitsemus. Aasia Pac. J. Clin. Nutr. 8(1), 53–63 (1999).

8. Wade, CR, Jackson, PG, Highton, J. & van Rij, AM Lipidiperoksidaatio ja malondialdehydi nivelreumapotilaiden nivelnesteessä ja plasmassa. Clin. Chim. Acta. 164(3), 245–250 (1987).

9. Ye, S., Liu, F., Wang, J., Wang, H. & Zhang, M. Meren Pseudomonas PF:stä -6 eristetyn ja puhdistetun eksopolysakkaridin antioksidanttiaktiivisuus. Hiilihydraatti. Polym. 87(1), 764–770 (2012).

10. Liu, F., Ooi, VEC & Chang, ST Sienipolysakkaridiuutteiden vapaita radikaaleja poistava toiminta. Life Sci. 60(10), 763-771 (1997).

11. Aruoma, OI Vapaat radikaalit, oksidatiivinen stressi ja antioksidantit ihmisten terveydessä ja sairauksissa. J. Am. Oil Chem. Soc. 75(2), 199–212 (1998).

12. Cai, L., Zou, S., Liang, D. & Luan, L. Sophorae tonkinensis Radixin polysakkaridien rakenteellinen karakterisointi, antioksidantti- ja hepatoprotektiiviset vaikutukset. Hiilihydraatti. Polym. 184, 354–365 (2018).

13. Chanda, S. & Dave, R. In vitro -mallit antioksidanttiaktiivisuuden arvioimiseksi ja jotkut lääkekasvit, joilla on antioksidanttisia ominaisuuksia: Yleiskatsaus. Afr. J. Microbiol. Res. 3(13), 981–996 (2009).

14. Fan, J. et ai. Chuanminshen violaceumin polysakkaridien antioksidanttivaikutus. Hiilihydraatti. Polym. 157, 629–636 (2017).

15. Huang, L. et ai. Korkeapaineisen mikrofluidisaatiokäsittelyn vaikutus Mesona chinensis Benthin polysakkaridin fysikaalis-kemiallisiin ominaisuuksiin ja antioksidanttisiin aktiivisuuksiin. Hiilihydraatti. Polym. 200, 191–199 (2018).

16. Li, C. et ai. Puiden pionin (Paeonia-osasto Moutan) keltaisten kukkien flavonoidikoostumus ja antioksidanttiaktiivisuus. J. Agric. Food Chem. 57(18), 8496–8503 (2009).

17. Maity, P. et ai. Syötävien sienien Entoloma vivid album -glukaanin rakenne-, immunologiset ja antioksidanttitutkimukset. Hiilihydraatti. Polym. 123, 350–358 (2015).

18. Mau, JL, Lin, HC & Chen, CC Useiden lääkesienten antioksidanttiset ominaisuudet. J. Agric. Food Chem. 50(21), 6072–6077 (2002).