ฤทธิ์ในการฟื้นฟูระบบประสาทของสาร 2-butoxytetrahydrofuran จากปลิงทะเลขาว ผ่านกระบวนการต้านความเครียดและลดความเป็นพิษในแบบจำลองโรคพาร์กินสันของหนอน C. elegans ที่ถูกชักนำด้วยสาร 6-OHDA

Highlight

สารสกัด 2-butoxytetrahydrofuran (2-BTHF) จากปลิงทะเลขาว Holothuria scabra ช่วยปกป้องเซลล์ประสาทโดปามีน ฟื้นฟูการเคลื่อนไหวในหนอน C. elegans ที่จำลองโรคพาร์กินสัน ลดความเครียดออกซิเดชัน ฟื้นฟูการทำงานของไมโตคอนเดรีย และกระตุ้นกลไกต้านความเครียดและการลดความเป็นพิษ โดยมีศักยภาพในการพัฒนาเป็นสารป้องกันความเสื่อมของระบบประสาท

ที่มาและความสำคัญ

ปลิงทะเลมีฤทธิ์ป้องกันโรคความเสื่อมของระบบประสาทและฟื้นฟูเซลล์ประสาทจากการถูกทำลาย โดยมีสารออกฤทธิ์ที่สำคัญคือ 2-Butoxytetrahydrofuran (2-BTHF) โดยสามารถลดการเกาะกลุ่มและความเป็นพิษของ amyloid-beta และ alpha-synuclein ในโรคความเสื่อมระบบประสาทได้ การศึกษาวิจัยนี้จึงได้ศึกษาการออกฤทธิ์ของ 2-BTHF ต่อโรคพาร์กินสันที่เกิดจากการทำลายเซลล์ประสาทโดปามีน

Abstract

Holothuria scabra (H. scabra), a marine organism traditionally known for its health benefits, has been utilized in both food and medicine. Our previous studies indicated that 2-butoxytetrahydrofuran (2-BTHF), which is isolated from H. scabra, possesses the potential to alleviate amyloid-β and α-synuclein accumulations associated with Alzheimer’s and Parkinson’s diseases (AD and PD), respectively. However, the mechanisms through which 2-BTHF mitigates PD-related neurotoxicity remain unclear. In this study, we investigated the effects of 2-BTHF on a 6-hydroxydopamine (6-OHDA)-induced Caenorhabditis elegans (C. elegans) model. Our results demonstrated that 2-BTHF recovered dopaminergic (DAergic) neurons from degeneration and restored dopamine-related behaviors. Furthermore, 2-BTHF reduced reactive oxygen species (ROS) production, preserved mitochondrial fluorescence, and decreased both mitochondrial and cytoplasmic unfolded protein responses (UPR^mt and UPR^cyto) activation. Transcriptome sequencing analysis revealed the critical roles of various systems, including the immune system, nervous system, glutathione (GSH) metabolism, xenobiotics, terpenoids, energy metabolism, cell growth and death, and aging-related longevity pathways. Additionally, 2-BTHF showed potential interactions with stress resistance and detoxification transcription factors, promoting the nuclear translocation of DAF-16 and SKN-1, which in turn activated their targets, including SOD-3, CTL-2, GCS-1, and GST-4. Moreover, 2-BTHF increased total GSH levels and reduced the ced-3-related cascade. This study demonstrates that 2-BTHF holds promise as a therapeutic agent for treating 6-OHDA-induced DAergic neurodegeneration in the C. elegans model.

KEYWORDS: Holothuria scabra, 2-butoxytetrahydrofuran, 6-OHDA, Stress resistance, Detoxification, Caenorhabditis elegans

Citation: Promtang S, Sanguanphun T, Chalorak P, Rodma D, Sunan R, Pe LS, Niamnont N, Chompoopong S, Sobhon P, Meemon K*. Neurorestorative properties of 2-butoxytetrahydrofuran from Holothuria scabra via activation of stress resistance and detoxification in a 6-OHDA-induced C. elegans model of Parkinson’s disease. Biomed Pharmacother. 2025 May 16;188:118158. https://doi.org/10.1016/j.biopha.2025.118158

RELATED SDGs:

SDG Goal หลัก ที่เกี่ยวข้อง

3. GOOD HEALTH AND WELL-BEING

ผู้ให้ข้อมูล: รองศาสตราจารย์ ดร.ไกร มีมล
ชื่ออาจารย์ที่ทำวิจัย: รองศาสตราจารย์ ดร.ไกร มีมล
ชื่อนักศึกษาที่ทำวิจัย: Sukrit Promtang
แหล่งทุนวิจัย: ทุนยุทธศาสตร์มหาวิทยาลัยมหิดล ประเภท Rising
ภาพถ่าย: รองศาสตราจารย์ ดร.ไกร มีมล

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))