Highlight:
การปรับโครงสร้างสารสกัดธรรมชาติซัลเฟตกาแลคแตน (NSG) จากสาหร่ายผมนางที่มีขนาดใหญ่ด้วยกรด trifluoroacetic acid ได้สารซัลเฟตกาแลคแตนที่มีน้ำหนักโมเลกุลขนาดเล็ก (LMSG) ที่มีหมู่เคมีออกฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระสูงขึ้นและป้องกันการตายของเซลล์ไฟโบรบลาสต์จากการกระตุ้นด้วยสารกระตุ้น oxidative stress (H2O2 )
ที่มาและความสำคัญ
สารซัลเฟตโพลิแซคคาไรด์มีฤทธิ์ทางชีวภาพที่หลากหลาย เช่น การยับยั้งกระบวนการออกซิเดชัน ซึ่งฤทธิ์ทางชีวภาพมีความสัมพันธ์กับน้ำหนักโมเลกุลและโครงสร้างทางเคมี การศึกษานี้มีวัตถุประสงค์เพื่อปรับโครงสร้างสารซัลเฟตกาแลคแตนที่สกัดธรรมชาติจากสาหร่ายผมนาง (NSG) น้ำหนักโมเลกุล 217.45 kDa โดยการย่อยด้วยกรด trifluoroacetic acid (TFA) ที่มีความเข้มข้นต่าง ๆ กัน เพื่อเพิ่มศักยภาพฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระ ผลการย่อยด้วย TFA ได้สารซัลเฟตกาแลคแตนที่มีน้ำหนักโมเลกุลขนาดเล็ก (LMSG) แตกต่างกัน ได้แก่ 97.23, 62.26, 30.74, 2.63 และ 2.59 kDa การลดลงของน้ำหนักโมเลกุลสัมพันธ์เชิงบวกกับความเข้มข้นของกรด TFA ผลการวิเคราะห์โครงสร้างทางเคมีด้วยวิธี FTIR และ NMR บ่งชี้ว่าวิธีย่อยด้วยกรด TFA ไม่ได้เปลี่ยนแปลงสายโซ่หลักโพลิแซคคาไรด์ แต่ทำให้ได้ LMSG ที่มีหมู่เคมีที่มีศักยภาพจับกับอนุมูลอิสระได้ดีขึ้น LMSG ขนาดเล็กออกฤทธิ์กระตุ้นกลุ่มเอนไซม์ต้านอนุมูลอิสระได้แก่ GSH, CAT และ SOD ในเซลล์ไฟโบรบลาสต์ได้ดีกว่า NSG จากการศึกษาระดับโมเลกุลพบว่า LMSG กระตุ้นเส้นทาง Nrf-2/ARE ในเซลล์ไฟโบรบลาสต์และและมีผลเพิ่มการแสดงออกของยีนต้านอนุมูลอิสระ CAT และ SOD ซึ่งสอดคล้องกับผลการลดการสร้างอนุมูลอิสระ (ROS) จากการกระตุ้นด้วย H2O2
Abstract
Sulfated polysaccharides (SPs) possess an extensive range of biological activities, such as the inhibition of oxidation, correlated with their molecular weight (MW) and chemical structure. In this study, we used the trifluoroacetic acid (TFA) controlled degradation method to degrade sulfated galactans (SG) isolated from Gracilaria fisheri and evaluated the antioxidant and protective effects of the low molecular weight SG (LMSG) against H2O2 on fibroblast cells for the first time. Degradation of native SG (NSG) with an initial MW of 217.45 kDa using different concentrations of TFA resulted in five degraded NSG with MW of 97.23, 62.26, 30.74, 2.63, and 2.59 kDa. The reduction in MW was positively correlated with TFA concentrations. Chemical structure analyses using FTIR and NMR indicated that the TFA degradation process did not significantly change the LMSG polysaccharide main chain but did change the functional groups. LMSG exhibited higher scavenging activities and enhanced the cellular activities of GSH, CAT, and SOD enzymes. Moreover, LMSG activated Nrf-2/ARE signaling and increased expression of antioxidant genes CAT and SOD, which corresponded to increased protective effects against H2O2-induced ROS generation in fibroblast cells. The study reveals modification of NSG by acid TFA degradation resulted in the creation of LMSG, which showed greater antioxidant activity.
KEYWORDS: Sulfated galactans, TFA digestion, Antioxidant enzymes, ROS, Fibroblasts
Citation: Tawut Rudtanatip, Choowadee Pariwatthanakun, Somsuda Somintara, Waraporn Sakaew, Kanokpan Wongprasert. Structural characterization, antioxidant activity, and protective effect against hydrogen peroxide-induced oxidative stress of chemically degraded Gracilaria fisheri sulfated galactans. International Journal of Biological Macromolecules. 2022, 206: 51-63.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2022.02.125
RELATED SDGs:
SDG Goal หลัก ที่เกี่ยวข้อง
3. GOOD HEALTH AND WELL-BEING
ผู้ให้ข้อมูล: รองศาสตราจารย์ ดร.กนกพรรณ วงศ์ประเสริฐ
ชื่ออาจารย์ที่ทำวิจัย: รองศาสตราจารย์ ดร.กนกพรรณ วงศ์ประเสริฐ
แหล่งทุนวิจัย: Thailand Research Fund, the Royal Golden Jubilee Advanced Programme, No. RAP61K0006
ภาพถ่าย: รองศาสตราจารย์ ดร.กนกพรรณ วงศ์ประเสริฐ
Tags: Antioxidant enzymes, Fibroblasts, ROS, sulfated galactans, TFA digestion
