ฤทธิ์ของ Cyclic Ether 2-Butoxytetrahydrofuran จากปลิงทะเลขาวในการลดความเป็นพิษของอะไมลอยด์สะสมในสัตว์ทดลอง Caenorhabditis elegans และปฏิกิริยาทางเคมีที่เกี่ยวข้อง
Highlight:
สารสกัด 2-butoxytetrahydrofuran (2-BTHF) จากปลิงทะเลขาว สามารถลดการเกาะกลุ่มเป็น oligomer ของโปรตีนอะไมลอยด์-เบต้าซึ่งเป็นสาเหตุของโรคความจำเสื่อมอัลไซเมอร์ และป้องกันเซลล์ประสาทจากการถูกทำลายได้ โดยสารสกัด 2-BTHF ออกฤทธิ์โดยการทำปฏิกิริยาเคมีกับโปรตีน heat shock factor 1 (HSF-1) เพื่อกระตุ้นการแสดงออกของยีนที่เกี่ยวข้องกับกลไก autophagy ในการสลายโปรตีนอะไมลอยด์เบต้า
ที่มาและความสำคัญ
การสะสมและเกาะกลุ่มกันของโปรตีนอะไมลอยด์-เบต้า เป็นพยาธิสภาพอย่างหนึ่งซึ่งเป็นสาเหตุของโรคความจำเสื่อมอัลไซเมอร์ ในการศึกษาวิจัยนี้จึงได้ทำการสกัดแยกสาร 2-butoxytetrahydrofuran (2-BTHF) จากปลิงทะเลขาวและนำมาทดสอบศักยภาพในการต้านโรคอัลไซเมอร์โดยศึกษาการเกาะกลุ่มของโปรตีนอะไมลอยด์เบต้าในสัตว์ทดลองต้นแบบ Caenorhabditis elegans ผลการทดลองพบว่าสารสกัด 2-BTHF สามารถลดการอ่อนแรงของกล้ามเนื้อซึ่งเกิดจากพิษที่มีการสะสมของโปรตีนอะไมลอยด์เบต้าได้ และมีความสามารถในการป้องกันเซลล์ประสาทจากการถูกทำลายได้ ผลจากการย้อมโปรตีนพบว่าสารสกัด 2-BTHF ไม่มีผลต่อระดับของโปรตีนอะไมลอยด์เบต้าโมเลกุลเดี่ยว แต่จะมีผลลดการสะสมของโปรตีนที่รวมกลุ่มกันเป็น oligomer ซึ่งมีพิษต่อเซลล์ได้ นอกจากนี้สารสกัด 2-BTHF ยังมีผลลดระดับอนุมูลอิสระซึ่งเกิดจากการสะสมเกาะกลุ่มของโปรตีนอะไมลอยด์เบต้า ผลการวิจัยเชิงลึกพบว่าสารสกัด 2-BTHF ออกฤทธิ์โดยการทำปฏิกิริยาเคมีกับโปรตีน heat shock factor 1 (HSF-1) ที่ตำแหน่ง histidine 63 และ glutamine 72 เพื่อกระตุ้นการแสดงออกของยีนที่เกี่ยวข้องกับกลไก autophagy ในการสลายโปรตีนอะไมลอยด์เบต้าที่เกาะกลุ่มกันและลดความเป็นพิษดังกล่าวได้ ดังนั้น ผลการวิจัยนี้จึงชี้ให้เห็นถึงศักยภาพของสารสกัด 2-BTHF ในการสลายโปรตีนอะไมลอยด์เบต้าที่เกาะกลุ่มกันเพื่อลดความเป็นพิษของโปรตีนอะไมลอยด์เบต้าผ่านทางโปรตีน heat shock factor 1 (HSF-1) และกลไก autophagy ซึ่งจะนำไปสู่แนวทางการรักษาโรคความจำเสื่อมอัลไซเมอร์ต่อไป
Abstract
The pathological finding of amyloid-β (Aβ) aggregates is thought to be a leading cause of untreated Alzheimer’s disease (AD). In this study, we isolated 2-butoxytetrahydrofuran (2-BTHF), a small cyclic ether, from Holothuria scabra and demonstrated its therapeutic potential against AD through the attenuation of Aβ aggregation in a transgenic Caenorhabditis elegans model. Our results revealed that amongst the five H. scabra isolated compounds, 2-BTHF was shown to be the most effective in suppressing worm paralysis caused by Aβ toxicity and in expressing strong neuroprotection in CL4176 and CL2355 strains, respectively. An immunoblot analysis showed that CL4176 and CL2006 treated with 2-BTHF showed no effect on the level of Aβ monomers but significantly reduced the toxic oligomeric form and the amount of 1,4-bis(3-carboxy-hydroxy-phenylethenyl)-benzene (X-34)-positive fibril deposits. This concurrently occurred with a reduction of reactive oxygen species (ROS) in the treated CL4176 worms. Mechanistically, heat shock factor 1 (HSF-1) (at residues histidine 63 (HIS63) and glutamine 72 (GLN72)) was shown to be 2-BTHF’s potential target that might contribute to an increased expression of autophagy-related genes required for the breakdown of the Aβ aggregate, thus attenuating its toxicity. In conclusion, 2-BTHF from H. scabra could protect C. elegans from Aβ toxicity by suppressing its aggregation via an HSF-1-regulated autophagic pathway and has been implicated as a potential drug for AD.
KEYWORDS: Alzheimer’s disease, amyloid-β, 2-butoxytetrahydrofuran, C. elegans, H. scabra, sea cucumber
Citation: Tangrodchanapong, T.; Sornkaew, N.; Yurasakpong, L.; Niamnont, N.; Nantasenamat, C.; Sobhon, P.; Meemon, K. Beneficial Effects of Cyclic Ether 2-Butoxytetrahydrofuran from Sea Cucumber Holothuria scabra against Aβ Aggregate Toxicity in Transgenic Caenorhabditis elegans and Potential Chemical Interaction. Molecules2021, 26, 2195. https://doi.org/10.3390/molecules26082195
RELATED SDGs:
3. GOOD HEALTH AND WELL-BEING
14. LIFE BELOW WATER
ผู้ให้ข้อมูล: รองศาสตราจารย์ ดร.ไกร มีมล
ชื่ออาจารย์ที่ทำวิจัย: รองศาสตราจารย์ ดร.ไกร มีมล
ชื่อนักศึกษาที่ทำวิจัย: Taweesak Tangrodchanapong
แหล่งทุนวิจัย: Royal Golden Jubilee (RGJ) Ph.D. scholarship and Mahidol University (Basic Research Fund: fiscal year 2021))
Tags: 2-butoxytetrahydrofuran, Alzheimer’s disease, amyloid-β, C. elegans, H. scabra, Sea cucumber
