Highlight

This study demonstrates that whey protein isolate (WPI) protects dopaminergic-like SH-SY5Y cells from MPP⁺-induced oxidative stress by activating the Nrf2 signaling pathway. WPI significantly reduced intracellular ROS levels, increased Nrf2 nuclear translocation, and upregulated key antioxidant genes, supporting its potential as a neuroprotective agent in Parkinson’s disease cellular models.

ที่มาและความสำคัญ

โรคพาร์กินสัน (Parkinson’s disease: PD) เป็นโรคทางระบบประสาทที่เสื่อมเรื้อรัง มีลักษณะเด่นคือการสูญเสียเซลล์ประสาทโดพามิเนอร์จิกในสมองส่วน substantia nigra pars compacta ซึ่งนำไปสู่การเคลื่อนไหวช้า กล้ามเนื้อแข็งเกร็ง และอาการสั่น สาเหตุของโรคมีความซับซ้อนและเกี่ยวข้องกับหลายปัจจัย โดยเฉพาะความเครียดออกซิเดชัน (oxidative stress) จากการสะสมของอนุมูลอิสระ (ROS) ซึ่งเป็นตัวการสำคัญที่เร่งการเสื่อมของเซลล์ประสาท กลไกสำคัญในการป้องกันความเสียหายจากอนุมูลอิสระในร่างกายคือ เส้นทางสัญญาณ Nrf2 ซึ่งทำหน้าที่กระตุ้นการแสดงออกของยีนที่เกี่ยวข้องกับการต้านอนุมูลอิสระ เช่น SOD1, GST, GPX, HMOX1 และ NQO1 โดยปกติ Nrf2 จะถูกยับยั้งในไซโตพลาสซึม แต่เมื่อเกิดภาวะเครียดออกซิเดชัน Nrf2 จะถูกปลดปล่อยและเคลื่อนเข้าสู่นิวเคลียสเพื่อกระตุ้นยีนเหล่านี้ เวย์โปรตีนไอโซเลต (Whey Protein Isolate: WPI) เป็นโปรตีนบริสุทธิ์สูงจากนมวัว มีคุณสมบัติโดดเด่นในด้านความสามารถในการละลายน้ำ ย่อยง่าย และมีกรดอะมิโนจำเป็นครบถ้วน หลายการศึกษารายงานว่า WPI และเปปไทด์ที่ได้จากการย่อยเวย์มีฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระ ช่วยเสริมการสร้างกลูตาไธโอน และควบคุมสภาวะรีดอกซ์ในเซลล์ รวมถึงอาจลดการอักเสบในระบบต่าง ๆ ของร่างกาย การศึกษานี้มีความสำคัญ เนื่องจากมุ่งประเมินศักยภาพของ WPI ในการปกป้องเซลล์ประสาทจากความเสียหายที่เกิดจาก MPP⁺ ผ่านกลไกการลดระดับ ROS, กระตุ้นการเข้าสู่นิวเคลียสของ Nrf2 และการกระตุ้นยีนต้านอนุมูลอิสระ เพื่อให้เข้าใจถึงกลไกการออกฤทธิ์ของ WPI ในการป้องกันโรคพาร์กินสันระดับเซลล์ ซึ่งอาจเป็นแนวทางใหม่ในการพัฒนาอาหารฟังก์ชันหรือผลิตภัณฑ์เสริมอาหารสำหรับผู้ป่วยโรคพาร์กินสันในอนาคต

Abstract

The pathogenesis of Parkinson’s disease (PD) consists of the apoptosis of dopaminergic neurons in the substantia nigra pars compacta (SNpc) due to oxidative stress. The present study aimed to evaluate the potential antioxidant activity of whey protein isolate (WPI) in PD models, using neurotoxin-exposed SH-SY5Y cells differentiated into dopaminergic-like neurons. Our research shows that WPI’s high glutamic acid, aspartic acid, and leucine contribute to its antioxidant and neuroprotective effects, with glutamic acid crucial for glutathione synthesis. In vitro studies found that WPI, at concentrations of 5–1000 µg/mL, is non-toxic to differentiated SH-SY5Y cells. Notably, the lowest con-centration of WPI (5 µg/mL) significantly decreased intracellular reactive oxygen species (ROS) levels in these cells following a 24 h co-treatment with 1-methyl-4-phenylpyridinium (MPP⁺). The antioxidant effects of WPI were also confirmed by the increased expression of HO1 and GPx antioxidant enzymes, which are Nrf2 pathway target genes and were evaluated by real-time PCR. Furthermore, Nrf2 nuclear translocation in the differentiated SH-SY5Y cells was also increased when the cells were exposed to 5 µg/mL of WPI with MPP⁺. These results together suggest that WPI has antioxidant effects on dopaminergic-like neurons in a Parkinson’s disease model.

KEYWORDS: Parkinson’s disease, whey protein isolate, MPP+, Nrf2, antioxidant

Citation: Rungruang, P., Sroyraya, M., & Sansri, V. (2025). Protective Role of Whey Protein Isolate on MPP+-Induced Differentiation of SH-SY5Y Cells by Modulating the Nrf2 Antioxidant Pathway. Molecules, 30(10), 2207; https://doi.org/10.3390/molecules30102207

RELATED SDGs:

SDG Goal หลัก ที่เกี่ยวข้อง

3. GOOD HEALTH AND WELL-BEING

ผู้ให้ข้อมูล: ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.มรกต สร้อยระย้า
ชื่ออาจารย์ที่ทำวิจัย: ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.มรกต สร้อยระย้า
ชื่อนักศึกษาที่ทำวิจัย: Panlekha Rungruang
Credit ภาพ: ผู้ช่วยศาสตราจารย์ ดร.มรกต สร้อยระย้า

สารสกัดจากสาหร่ายลิ้นมังกรออกฤทธิ์ในการป้องกันเซลล์ผิวหนังและเซลล์สร้างเส้นใยจากรังสีอัลตร้าไวโอเลต

Highlight

สารสกัดจากสาหร่ายลิ้นมังกร สามารถออกฤทธิ์ป้องกันเซลล์ผิวหนังและเซลล์สร้างเส้นใยจากการทำลายด้วยรังสีอัลตร้าไวโอเลต โดยการลดอนุมูลอิสระและการแสดงออกของเอ็นไซม์ MMP1 และ MMP3 รวมถึงการกระตุ้นยีน Nrf2 เข้าสู่นิวเคลียส เพื่อกระตุ้นการสร้างยีนที่ใช้ในการต้านอนุมูลอิสระ ได้แก่ SOD, HMOX, GSTP1 และกระตุ้นการสร้างเส้นใย collagen ของเซลล์

ที่มาและความสำคัญ

สารสกัดจากสาหร่ายลิ้นมังกรมีสารสำคัญที่ออกฤทธิ์ต่างๆ มากมาย ได้แก่ ฤทธิ์ในการต้านอนุมูลอิสระ และการต้านมะเร็ง เป็นต้น การศึกษาวิจัยนี้ได้ศึกษาฤทธิ์ในการป้องกันรังสีอัลตร้าไวโอเลตของเซลล์ต่างๆ ในชั้นผิวหนัง และกลไกการออกฤทธิ์ดังกล่าว

Abstract

Halymenia durvillei is a red alga distributed along the coasts of Southeast Asian countries including Thailand. Previous studies have shown that an ethyl acetate fraction of H. durvillei (HDEA), containing major compounds including n-hexadecanoic acid, 2-butyl-5-hexyloctahydro-1H-indene, 3-(hydroxyacetyl) indole and indole-3-carboxylic acid, possesses high antioxidant and anti-lung cancer activities. The present study demonstrated that HDEA could protect mouse skin fibroblasts (L929) and human immortalized keratinocytes (HaCaT) against photoaging due to ultraviolet A and B (UVA and UVB) by reducing intracellular reactive oxygen species (ROS) and expressions of matrix metalloproteinases (MMP1 and MMP3), as well as increasing Nrf2 nuclear translocation, upregulations of mRNA transcripts of antioxidant enzymes, including superoxide dismutase (SOD), heme oxygenase (HMOX) and glutathione S-transferase pi1 (GSTP1), and procollagen synthesis. The results indicate that HDEA has the potential to protect skin cells from UV irradiation through the activation of the Nrf2 pathway, which leads to decreasing intracellular ROS and MMP production, along with the restoration of skin collagen.

KEYWORDS: Halymenia durvillei, photoaging; ultraviolet A (UVA), ultraviolet B (UVB), antioxidant, NF-E2-related factor 2 (Nrf2), matrix metalloproteinases (MMPs), procollagen

Citation: Kraokaew P, Manohong P, Prasertsuksri P, Jattujan P, Niamnont N, Tamtin M, Sobhon P, Meemon K. Ethyl Acetate Extract of Marine Algae, Halymenia durvillei, Provides Photoprotection against UV-Exposure in L929 and HaCaT Cells. Marine Drugs. 2022; 20(11):707. https://doi.org/10.3390/md20110707

RELATED SDGs:

3. GOOD HEALTH AND WELL-BEING

14. LIFE BELOW WATER

ผู้ให้ข้อมูล: รองศาสตราจารย์ ดร.ไกร มีมล
ชื่ออาจารย์ที่ทำวิจัย: รองศาสตราจารย์ ดร.ไกร มีมล
ชื่อนักศึกษาที่ทำวิจัย: Pichnaree Kraokaew
แหล่งทุนวิจัย: Science Achievement Scholarship of Thailand, SAST (P.K.) and the Agricultural Research Development Agency (Public Organization) Thailand (K.M.)
Credit ภาพ: รองศาสตราจารย์ ดร.ไกร มีมล

Fig. 1. A schematic diagram showing the proposed protection of S-SG from sodium oxalate induced HK-2 cell damage. S-SG, which is due to high sulfate groups, possibly interacts with oxalate crystal surface, reduces cell–oxalate crystal interaction, and subsequently decreases HK-2 cell damage. Furthermore, S-SG also decreases expression of caspase-3 and increases expression of BCL-2, resulting in reduced cell damage induced by sodium oxalate crystals (created with BioReder.com).

Fig. 2. The effects of G. fisheri N-SG and its derivatives on (a) nucleation inhibition and (b) aggregation inhibition of calcium oxalate crystal formation. * indicates values significantly different from control.

Fig. 3. The morphology of HK-2 cells treated with a mixture of S-SG and NaOX. Bar = 400 um; * indicates values significantly different from control (p < 0.05).

Highlight

การปรับขนาดสารสกัดซัลเฟต กาแลคแตนจากสาหร่ายผมนางให้เล็กลงและเพิ่มหมู่ซัลเฟตมีผลเพิ่มฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระ ป้องกันการอิ่มตัวและตกผลึกนิ่วแคลเซียมออกซาเลต และป้องกันการตายแบบอพอพโทซิสของเซลล์ท่อไตจากกระตุ้นด้วยสารออกซาเลต

ที่มาและความสำคัญ

ภาวะการมีอนุมูลอิสระสูงเหนี่ยวนำให้เกิดผลึกนิ่วออกซาเลตที่ท่อไตและการตายของเซลล์บุท่อไต สารยับยั้งการสร้างอนุมูลอิสระจะช่วยลดการตกตะกอนนิ่วและการบาดเจ็บเซลล์บุท่อไตได้ สารซัลเฟตโพลิแซคคาไรด์มีฤทธิ์ยับยั้งกระบวนการออกซิเดชัน ลดการเกิดอนุมูลอิสระ ซึ่งฤทธิ์ทางชีวภาพมีความสัมพันธ์กับน้ำหนักโมเลกุลและโครงสร้างทางเคมี การศึกษานี้มีวัตถุประสงค์เพื่อปรับลดขนาดของโครงสร้างสารซัลเฟตกาแลคแตนสกัดธรรมชาติจากสาหร่ายผมนาง และทดสอบศักยภาพฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระ การลดการตกตะกอนนิ่ว และการยับยั้งการตายของเซลล์บุท่อไตจากสารออกซาเลต เพื่อใช้ประโยชน์สาหร่ายผมนางเป็นอาหารฟังก์ชันหรืออาหารทางการแพทย์

Abstract

Halymenia durvillei (HD), a marine red alga, is believed to have potentials for pharmacological, nutritional and cosmetic applications. However, such potentials are acceptable only when their extracts are devoid of any adverse effects on human health. No previous research has been conducted the toxicity and anti-oxidation capacity of HD. Thus, the aim of this work was to investigate toxicity and anti-oxidation activities of HD extracts. In this study, the toxicity and anti-oxidation capacity of 5 fractions of HD solvent extracts, i.e., ethanol (HDET), hexane (HDHE), ethyl acetate (HDEA), butanol (HDBU), and aqueous (HDAQ) were evaluated. The cytotoxicity was evaluated by MTT and LDH assays on 4 cell types, i.e., fibroblast, macrophage, hepatocyte and keratinocyte. The genotoxicity was evaluated by comet assay and micronucleus test using TK6 lymphoblastoid cell line. The anti-oxidation capacity was investigated by DPPH and ABTS assays. The toxicity studies showed that HDET, HDBU, HDAQ had very low to no toxicity as indicated by cytotoxicity and genotoxicity tests while HDEA, HDHE have some toxicity at high concentrations. HDAQ showed low antioxidant activity while HDET, HDEA, HDHE and HDBU possess relatively high antioxidant activity. Overall, our results indicated that HDET and HDAQ could be consumed as they are not toxic and HDHE, HDEA, and HDBU could be safely consumed at doses lower than 100 μg/mL. Further investigation using in vivo assays are needed to ensure the safety of HD extracts for animal and human consumptions.

KEYWORDS: sulfated galactans, sulfation, antioxidant, antiurolithiasis, sodium oxalate

Citation: Sakaew,W.; Phanphak, J.; Somintara, S.; Hipkaeo,W.; Wongprasert, K.; Kovensky, J.; Pariwatthanakun, C.; Rudtanatip, T. Increased Sulfation in Gracilaria fisheri Sulfated Galactans Enhances Antioxidant and Antiurolithiatic Activities and Protects HK-2 Cell Death Induced by Sodium Oxalate. Mar. Drugs 2022, 20, 382. https://doi.org/10.3390/md20060382

RELATED SDGs:

3. GOOD HEALTH AND WELL-BEING

14. LIFE BELOW WATER

ผู้ให้ข้อมูล: รองศาสตราจารย์ ดร.กนกพรรณ วงศ์ประเสริฐ
ชื่ออาจารย์ที่ทำวิจัย: รองศาสตราจารย์ ดร.กนกพรรณ วงศ์ประเสริฐ
แหล่งทุนวิจัย: This research was supported by the Fundamental Fund of Khon Kaen University and the National Science, Research and Innovation Fund
Credit ภาพ: รองศาสตราจารย์ ดร.กนกพรรณ วงศ์ประเสริฐ

การวิเคราะห์ความเป็นพิษและคุณสมบัติในการต้านอนุมูลอิสระของสารสกัดลิ้นมังกร

Highlight: สารสกัดสาหร่ายลิ้นมังกรที่สกัดจาก ethanol, butanol และ aqueous มีความเป็นพิษต่อเซลล์ต่ำ ขณะที่สารสกัดที่สกัดด้วย ethyl acetate และ hexane มีความเป็นพิษต่อเซลล์ได้เมื่อใช้ที่ความเข้มข้นสูง อย่างไรก็ตามสารสกัดที่มีฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระได้สูงเป็นสารสกัดที่สกัดจาก ethanol, hexane, ethyl acetate และ butanol จึงสรุปได้ว่าสารสกัดที่สกัดด้วย ethanol, butanol และ aqueous มีความปลอดภัยในการนำมาใช้ประโยชน์ ขณะที่สารที่สกัดโดยใช้ ethyl acetate และ hexane ควรใช้ในปริมาณที่ต่ำกว่า 100 μg/mL ในเซลล์ทดลอง

ที่มาและความสำคัญ

สาหร่ายลิ้นมังกรมีสารออกฤทธิ์ทางธรรมชาติมากมายที่เป็นประโยชน์ทางการแพทย์ และถูกนำมาใช้อย่างเพิ่มขึ้นในด้านการรักษาโรค สารเสริมอาหารเพื่อสุขภาพ และผลิตภัณฑ์ความงาม อย่างไรก็ตาม ยังไม่มีรายงานถึงความเป็นพิษและคุณสมบัติการต้านอนุมูลอิสระของสารสกัดเหล่านี้ ดังนั้นในการศึกษานี้จึงได้ศึกษาความเป็นพิษและการต้านอนุมูลอิสระของสารสกัดจากสาหร่ายลิ้นมังกรขึ้น

Abstract

Halymenia durvillei (HD), a marine red alga, is believed to have potentials for pharmacological, nutritional and cosmetic applications. However, such potentials are acceptable only when their extracts are devoid of any adverse effects on human health. No previous research has been conducted the toxicity and anti-oxidation capacity of HD. Thus, the aim of this work was to investigate toxicity and anti-oxidation activities of HD extracts. In this study, the toxicity and anti-oxidation capacity of 5 fractions of HD solvent extracts, i.e., ethanol (HDET), hexane (HDHE), ethyl acetate (HDEA), butanol (HDBU), and aqueous (HDAQ) were evaluated. The cytotoxicity was evaluated by MTT and LDH assays on 4 cell types, i.e., fibroblast, macrophage, hepatocyte and keratinocyte. The genotoxicity was evaluated by comet assay and micronucleus test using TK6 lymphoblastoid cell line. The anti-oxidation capacity was investigated by DPPH and ABTS assays. The toxicity studies showed that HDET, HDBU, HDAQ had very low to no toxicity as indicated by cytotoxicity and genotoxicity tests while HDEA, HDHE have some toxicity at high concentrations. HDAQ showed low antioxidant activity while HDET, HDEA, HDHE and HDBU possess relatively high antioxidant activity. Overall, our results indicated that HDET and HDAQ could be consumed as they are not toxic and HDHE, HDEA, and HDBU could be safely consumed at doses lower than 100 μg/mL. Further investigation using in vivo assays are needed to ensure the safety of HD extracts for animal and human consumptions.

KEYWORDS: Halymenia durvillei, Cytotoxicity, Genotoxicity, Antioxidant, Safety

Citation: Chaiwichien A, Samrit T, Osotprasit S, Kueakhai P, Sobhon P, Meemon K, Niamnont N, Manohong P, Pranweerapaiboon K, Tamtin M, Changklungmoa N*. Evaluation of toxicity and anti-oxidation activity of the extracts from Halymenia durvillei. Trends Sci. 2022; 19(6): 3032. https://doi.org/10.48048/tis.2022.3032

RELATED SDGs:

3. GOOD HEALTH AND WELL-BEING

14. LIFE BELOW WATER

ผู้ให้ข้อมูล: รองศาสตราจารย์ ดร.ไกร มีมล
ชื่ออาจารย์ที่ทำวิจัย: รองศาสตราจารย์ ดร.ไกร มีมล
แหล่งทุนวิจัย: Agricultural Research Development Agency (Public Organization)
Credit ภาพ: Dr. Narin Changklungmoa