การวิเคราะห์การแสดงออกของยีนที่เกิดจาก 6-OHDA และรีเซอร์พีน ต่อระบบประสาทและการเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมในแบบจำลอง Caenorhabditis elegans

Highlight

สาร 6-OHDA และ reserpine ก่อให้เกิดความเป็นพิษต่อระบบประสาทผ่านกลไกระดับยีนที่แตกต่างกันในหนอน Caenorhabditis elegans โดย 6-OHDA ส่งผลต่อกระบวนการสร้างและสลายโปรตีน ขณะที่ reserpine ส่งผลต่อระบบสารสื่อประสาทและเมแทบอลิซึม งานวิจัยนี้ได้แสดงให้เห็นการเปลี่ยนแปลงระดับยีนที่เกี่ยวข้องกับการเสื่อมของเซลล์ประสาทและการเปลี่ยนแปลงพฤติกรรม ซึ่งเป็นข้อมูลสำคัญต่อความเข้าใจโรคพาร์กินสัน

ที่มาและความสำคัญ

สารพิษต่อระบบประสาท เช่น 6-hydroxydopamine (6-OHDA) และ reserpine ถูกใช้เป็นแบบจำลองในการศึกษากลไกการเกิดโรคทางระบบประสาท โดยเฉพาะโรคพาร์กินสัน อย่างไรก็ตาม กลไกระดับโมเลกุลที่เกี่ยวข้องกับความเป็นพิษและการเปลี่ยนแปลงพฤติกรรมจากสารทั้งสองชนิดยังไม่ชัดเจน การศึกษานี้ใช้หนอนตัวกลม Caenorhabditis elegans เป็นแบบจำลอง และวิเคราะห์การแสดงออกของยีนระดับทรานสคริปโตม เพื่อทำความเข้าใจกลไกการออกฤทธิ์ที่เกี่ยวข้อง ผลการศึกษาจะช่วยเพิ่มองค์ความรู้เกี่ยวกับกลไกการเสื่อมของเซลล์ประสาท และเป็นข้อมูลพื้นฐานสำคัญต่อการพัฒนาแนวทางป้องกันหรือรักษาโรคทางระบบประสาทในอนาคต

Abstract

Neurotoxic agents such as 6-hydroxydopamine (6-OHDA) and reserpine are reported to cause neurodegenerative and neuroendocrine effects, respectively. Using the Caenorhabditis elegans (C. elegans) model, this study performs comparative transcriptomic profiling to elucidate molecular pathways that contribute to their neurotoxicity. Differentially expressed genes (DEGs) were identified following 6-OHDA and reserpine exposure, with subsequent analyses for Gene Ontology (GO) and KEGG pathway enrichment. Notably, 6-OHDA mainly disrupted ribosomal/proteasomal activity and neurodegeneration-related pathways, while reserpine primarily affected the extracellular compartment, neuropeptide-based signaling, and metabolic processes. Meta-analysis of the top 3,000 DEGs, combined with comparative enrichment network analysis of the 2 neurotoxicants using Metascape, identified critical regulatory processes, including cell development, reproduction, cytoskeletal organization, cell cycle control, metabolic pathways, and post-transcriptional regulation. In addition, protein-protein interaction (PPI) network analysis revealed eight distinct Molecular Complex Detection (MCODE) modules, which correspond to biological clusters such as regulation of translation, fatty acid metabolism, glutamate/glutamine metabolism, ceramide metabolism, sphingolipid metabolism, porphyrin metabolism, and post-transcriptional regulation. Moreover, reserpine exposure altered neurobehavioral function in the ethanol avoidance assay without inducing dopaminergic (DAergic) neurodegeneration in C. elegans. Overall, these findings suggest a transcriptomic framework that reports both common and unique molecular signatures of neurotoxicant-mediated neurodegeneration and behavioral alterations. These results provide valuable insights for future studies on regulatory pathways involved in PD pathogenesis.

KEYWORDS: Transcriptome, Metascape, 6-OHDA, Reserpine, Neurotoxicity, Caenorhabditis elegans

Citation: Promtang S*, Sanguanphun T, Rodma D, Sunan R, Sayinta A, Fuangfoo T, Snitmatjaro N, Chaichantipyuth C, Kamkaen N, Meemon K, Chalorak P. Transcriptomic Profiling of 6-OHDA- and Reserpine-Mediated Neurotoxicity and Neurobehavioral Change in Caenorhabditis elegans Model. Trends Sci. 2026;23(4):11920. DOI: https://doi.org/10.48048/tis.2026.11920.

RELATED SDGs:

3. GOOD HEALTH AND WELL-BEING

ผู้ให้ข้อมูล: รองศาสตราจารย์ ดร.ไกร มีมล
ชื่ออาจารย์ที่ทำวิจัย: รองศาสตราจารย์ ดร.ไกร มีมล
ชื่อนักศึกษาที่ทำวิจัย: Sukrit Promtang
แหล่งทุนวิจัย: Pathumthani University and Mahidol University
Credit ภาพ: รองศาสตราจารย์ ดร.ไกร มีมล

สารสกัดจากปลิงทะเลดำ (Holothuria leucospilota) ที่มี triterpenoid saponin สามารถลดความเป็นพิษของ amyloid-β ในหนอนดัดแปลงพันธุกรรม C. elegans ผ่านการกระตุ้นกลไกการกำจัดโปรตีนและการต้านความเครียดของเซลล์

Highlight

สารสกัดจากปลิงทะเลดำ (Holothuria leucospilota) ที่มี triterpenoid saponin เป็นองค์ประกอบ สามารถลดความเป็นพิษของโปรตีนอะไมลอยด์เบต้า (Aβ) ในหนอนดัดแปลงพันธุกรรม Caenorhabditis elegans ได้อย่างมีนัยสำคัญ โดยสามารถชะลอการเกิดอัมพาต ลดการสะสมของ Aβ ลดความเครียดออกซิเดชัน และกระตุ้นระบบกำจัดโปรตีนรวมถึงกลไกต้านความเครียดระดับเซลล์

ที่มาและความสำคัญ

โรคอัลไซเมอร์เป็นโรคความเสื่อมระบบประสาทลำดับต้นๆ ซึ่งปัจจุบันยังไม่มียารักษาที่มีประสิทธิภาพ ปลิงทะเลดำถูกนำมาใช้เป็นอาหารและสารบำรุงสุขภาพในประเทศแถบเอเชียอย่างยาวนาน การศึกษาวิจัยนี้จึงศึกษาการออกฤทธิ์ของสารสกัดจากปลิงทะเลดำในการลดความเป็นพิษจากการเกาะกลุ่มของโปรตีนอะไมลอยด์เบต้า ซึ่งเป็นพยาธิสภาพหลักของโรค เพื่อเป็นแนวทางในการป้องกันและรักษาโรคอัลไซเมอร์ต่อไป

Abstract

The black sea cucumber Holothuria leucospilota, an Asian traditional food and medicine, has been explored for health benefits, including neuroprotective effects. Although its anti-Parkinson’s effects have been demonstrated, its potential anti-Alzheimer’s effects remain unexplored. Therefore, this study aimed to investigate the effects and underlying mechanisms of H. leucospilota extracts on amyloid-β (Aβ) proteotoxicity in a Caenorhabditis elegans model of Alzheimer’s disease (AD). All fractions of H. leucospilota extracts were proven to be non-toxic to C. elegans. Among them, the ethyl acetate fraction (HLEA) at 500 μg/mL exhibited the greatest efficacy due to its ability to delay Aβ-induced paralysis in muscular Aβ-expressing C. elegans. Moreover, HLEA at 500 μg/mL rescued the chemotaxis defects in neuronal Aβ-expressing worms. The levels of Aβ oligomers and deposits declined after HLEA treatment of AD worms. Correspondingly, HLEA alleviated Aβ toxicity by lowering ROS levels and extending the lifespan of AD worms. Furthermore, differential RNA sequencing analysis revealed that the lysosome, proteasome, and antioxidant pathways were activated in HLEA-treated AD worms. RT-qPCR assays confirmed that HLEA upregulated ubiquitin-proteasome system, autophago-lysosomal, and antioxidant genes. Moreover, HLEA treatment promoted the nuclear localization of key transcription factors, SKN-1 and DAF-16, along with upregulation of their downstream antioxidant genes, indicating activation of SKN-1 and DAF-16 signaling pathways. Lastly, mass spectrometry analysis revealed that HLEA was predominantly composed of triterpenoid saponins. In summary, HLEA at 500 μg/mL diminished Aβ proteotoxicity by activating the protein clearance mechanism and SKN-1 and DAF-16 stress resistance pathways in the C. elegans AD model.

KEYWORDS: Holothuria leucospilota, Amyloid-β, Alzheimer’s disease, Caenorhabditis elegans, Ubiquitin proteasome system, Autophago-lysosomal pathway, Stress resistance pathway

Citation: Thongdechsri S, Kamonnat C, Sanguanphun T, Kraokaew P, Jattujan P, Niamnont N, Smith SJ, Cummins SF, Jongkamonwiwat N, Sobhon P, Meemon K*. Triterpenoid saponin-containing Holothuria leucospilota extract mitigates amyloid- proteotoxicity in transgenic C. elegans through activations of protein clearance and stress resistance pathways. Food Biosci. 2026;77:108427. DOI: 10.1016/j.fbio.2026.108427.

RELATED SDGs:

3. GOOD HEALTH AND WELL-BEING

ผู้ให้ข้อมูล: รองศาสตราจารย์ ดร.ไกร มีมล
ชื่ออาจารย์ที่ทำวิจัย: รองศาสตราจารย์ ดร.ไกร มีมล
ชื่อนักศึกษาที่ทำวิจัย: Salinthip Thongdechsri
แหล่งทุนวิจัย: National Research Council of Thailand
Credit ภาพ: รองศาสตราจารย์ ดร.ไกร มีมล

สารสกัดจากสาหร่ายลิ้นมังกร Halymenia durvillei ออกฤทธิ์ต้านโรคอ้วนโดยมีเป้าหมายในการสลายไขมันผ่านยีน hosl-1 ในหนอนทดลอง Caenorhabditis elegans ที่ถูกกระตุ้นด้วยกลูโคส

Highlight

สารสกัดจากสาหร่ายลิ้นมังกร Halymenia durvillei มีฤทธิ์ต้านโรคอ้วนนหนอนทดลอง C. elegans โดยลดการสะสมไขมัน ระดับไตรกลีเซอไรด์ และอนุมูลอิสระภายในเซลล์ พร้อมทั้งเพิ่มอายุขัยเฉลี่ยของหนอน และกระตุ้นยีนที่ใช้ในการสลายไขมัน (atgl-1, hosl-1) ผลการศึกษาชี้ให้เห็นถึงศักยภาพของสารสกัดนี้ในการพัฒนาเป็นอาหารสุขภาพสำหรับป้องกันโรคอ้วนได้

ที่มาและความสำคัญ

ปัจจุบันโรคอ้วนเป็นปัญหาด้านสุขภาพที่เพิ่มขึ้นทั่วโลกและเกี่ยวข้องกับโรคเรื้อรังหลายชนิด การค้นหาสารออกฤทธิ์จากธรรมชาติที่มีประสิทธิภาพและปลอดภัยจึงเป็นทางเลือกที่น่าสนใจ สาหร่ายลิ้นมังกร Halymenia durvillei เป็นสาหร่ายทะเลที่อุดมไปด้วยสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพ แต่ยังมีข้อมูลการศึกษาเกี่ยวกับฤทธิ์ต้านโรคอ้วนจำกัด งานวิจัยนี้จึงมุ่งศึกษาศักยภาพของสารสกัดจาก H. durvillei ในการลดไขมันในสัตว์ทดลองต้นแบบหนอน C. elegans ที่เลียนแบบภาวะอ้วนจากการกระตุ้นด้วยกลูโคส

Abstract

The antiobesity effect of extracts from the marine algae, Halymenia durvillei (HD), was investigated in a glucose-induced Caenorhabditis elegans model of obesity. Total fat accumulation, triglyceride levels, lifespan, intracellular ROS levels, and the potential mechanism of action of H. durvillei extracts were examined. The present study demonstrated that the ethanol fraction of H. durvillei (HDET) and ethyl acetate fraction of H. durvillei (HDEA) extracts led to a significant reduction in fat accumulation, triglyceride levels, the GFP-labeled dhs-3, a marker for lipid droplets, and the intracellular ROS levels. H. durvillei extracts significantly extended the lifespan of glucose-induced worms. In addition, the mRNA expression of lipolysis-related genes, atgl-1 and hosl-1, showed significant upregulation following treatment with H. durvillei extracts. This finding was supported by RNA interference (RNAi) of atgl-1 and hosl-1, which resulted in disrupting the effect of the H. durvillei extracts on lowering fat accumulation. Furthermore, transcriptomic analysis revealed diverse metabolic activities in glucose-induced worms treated with HDEA, affecting fatty acid metabolism. The results suggested that these extracts provide an antiobesity effect mediated through the lipolysis genes, atgl-1 and hosl-1. H. durvillei-derived extracts may offer valuable insights as functional food ingredients for use in the prevention of obesity.

KEYWORDS: antiobesity, ATGL‐1, Caenorhabditis elegans, fat accumulation, Halymenia durvillei, HOSL‐1

Citation: Chumphoochai K, Promtang S, Chalorak P, Manohong P, Niamnont N, Tamtin M, Sobhon P, Tuck S, Meemon K. (2025). Halymenia durvillei Extracts Exert Antiobesity Effects by Targeting hosl‐1‐Mediated Lipolysis in a Glucose‐Induced Caenorhabditis elegans Model. eFood, 6, e70065. https://doi.org/10.1002/efd2.70065

RELATED SDGs:

SDG Goal หลัก ที่เกี่ยวข้อง

3. GOOD HEALTH AND WELL-BEING

ผู้ให้ข้อมูล: รองศาสตราจารย์ ดร.ไกร มีมล
ชื่ออาจารย์ที่ทำวิจัย: รองศาสตราจารย์ ดร.ไกร มีมล
ชื่อนักศึกษาที่ทำวิจัย: Kawita Chumphoochai
แหล่งทุนวิจัย: Royal Golden Jubilee Ph.D. scholarship, Mahidol University
ภาพถ่าย: รองศาสตราจารย์ ดร.ไกร มีมล

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

การสังเคราะห์นาโนพาร์ติเคิลซัลเฟอร์ที่บรรจุ Cry5B: ผลต่อการฆ่าพยาธิ ความคงทนในอุณหภูมิสูง และการต้านหนอนตัวกลม Caenorhabditis elegans

Highlight

Cry5B ซึ่งเป็นโปรตีนที่ฆ่าพยาธิตัวกลมที่มีประสิทธิภาพแต่มีความอ่อนไหวต่อแสง UV, เอนไซม์ และอุณหภูมิสูง เมื่อทำการบรรจุไว้ในอนุภาคขนาดเล็กของกลุ่มซัลเฟอร์ซึ่งผลิตโดย Arthrobotrys oligospora (AO-SNPs) สามารถฆ่าพยาธิตัวกลม ได้ดีกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับ Cry5B รูปแบบอื่น ๆ นอกจากนี้ Cry5B-SNPs ยังคงมีประสิทธิภาพดีแม้ว่าอยู่ในสภาวะที่อุณหภูมิสูง ซึ่งชี้ให้เห็นว่า Cry5B-SNPs รูปแบบนี้เป็นทางเลือกที่มีประสิทธิภาพสูงสำหรับการนำพายาฆ่าพยาธิเข้ากำจัดพยาธิในร่างกาย

ที่มาและความสำคัญ

Cry5B เป็นโปรตีนที่ฆ่าพยาธิตัวกลมที่มีประสิทธิภาพแต่มีความอ่อนไหวต่อแสง UV, เอนไซม์ และอุณหภูมิสูง ทั้งนี้เพื่อปรับปรุงความคงทนและประสิทธิภาพของ Cry5B จึงได้ทำการบรรจุไว้ในอนุภาคขนาดเล็กของกลุ่มซัลเฟอร์ และนำมาทดสอบประสิทธิภาพในหนอนตัวกลม Caenorhabditis elegans ที่เป็นสัตว์ทดลองต้นแบบ เพื่อหารูปแบบที่เหมาะสมของ Cry5B ให้คงประสิทธิภาพฆ่าพยาธิได้ดีที่สุด

Abstract

Cry5B, a crystal protein produced by Bacillus thuringiensis (Bt), is a bionematicide with potent nematicidal activity against various plant-parasitic and free-living nematodes. This protein, however, is susceptible to destruction by ultraviolet light, proteolytic enzymes, and high temperatures. This study aims to produce Cry5B protein for bionematicidal use and improve its stability and nematicidal efficacy by loading it intoArthrobotrys oligospora-mediated sulfur nanoparticles (AO-SNPs). Based on the mortality assay, the Cry5B protein exhibited dose-dependent nematicidal activity against the model organismCaenorhabditis elegans. The nematicidal activity, thermal stability, and pathogenic effects of Cry5B-loaded AO-SNPs (Cry5B-SNPs) were compared to those of free Cry5B. After 3 h of exposure to heat at 60 °C, Cry5B-SNPs had greater nematicidal activity than free Cry5B protein, indicating the effective formulation of Cry5B-SNPs that could be used as an alternative to current nematicide delivery strategies.

KEYWORDS: Cry5B, Nanoparticle, Nematicidal activity, Caenorhabditis elegans

Citation: Jammor P, Sanguanphun T, Meemon K, Promdonkoy B, Boonserm P*. Biosynthesis of Cry5B-Loaded Sulfur Nanoparticles using Arthrobotrys oligospora Filtrate: Effects on Nematicidal Activity, Thermal Stability, and Pathogenicity against Caenorhabditis elegans. ACS Omega. 2024;9:6945-6954. https://doi.org/10.1021/acsomega.3c08653.

RELATED SDGs:

SDG Goal หลัก ที่เกี่ยวข้อง

3. GOOD HEALTH AND WELL-BEING

ผู้ให้ข้อมูล: รองศาสตราจารย์ ดร.ไกร มีมล
ชื่ออาจารย์ที่ทำวิจัย: รองศาสตราจารย์ ดร.ไกร มีมล
ภาพถ่าย: รองศาสตราจารย์ ดร.ไกร มีมล

การออกฤทธิ์ต้านโรคอ้วนของสารสกัดจากสาหร่ายพวงองุ่นในสัตว์ทดลองต้นแบบ Caenorhabditis elegans

Highlight

สารสกัดสาหร่ายพวงองุ่นมีศักยภาพในการลดปริมาณไขมัน ระดับไตรกลีเซอไรด์ และก้อนไขมันสะสมในสัตว์ทดลองได้ รวมถึงยังสามารถลดความเครียดจากภาวะออกซิเดชั่น โดยมีกลไกการออกฤทธิ์ผ่านทางยีนที่เกี่ยวข้องกับการผลิตไขมัน (sbp-1) ดังนั้นการวิจัยนี้บ่งชี้ว่าสารสกัดจากสาหร่ายพวงองุ่นสามารถลดไขมันและต้านโรคอ้วนในสิ่งมีชีวิตต้นแบบได้

ที่มาและความสำคัญ

โรคอ้วนเป็นภาวะที่มีการสะสมไขมันมากเกินจำเป็น และนำไปสู่ปัญหาสุขภาพด้านอื่น ๆ โดยสารสกัดจากธรรมชาติรวมถึงจากสาหร่ายทะเลมีฤทธิ์หลากหลาย จึงนำมาสู่งานวิจัยครั้งนี้เพื่อศึกษาการออกฤทธิ์ของสารสกัดจากสาหร่ายพวงองุ่นในการลดไขมัน และต้านโรคอ้วน โดยศึกษาในสัตว์ทดลองต้นแบบ Caenorhabditis elegans

Abstract

Obesity is a multifactorial disease characterized by an excessive accumulation of fat, which in turn poses a significant risk to health. Bioactive compounds obtained from macroalgae have demonstrated their efficacy in combating obesity in various animal models. The green macroalgae Caulerpa lentillifera (CL) contains numerous active constituents. Hence, in the present study, we aimed to elucidate the beneficial anti-obesity effects of extracts derived from C. lentillifera using a Caenorhabditis elegans obesity model. The ethanol (CLET) and ethyl acetate (CLEA) extracts caused a significant decrease in fat consumption, reaching up to approximately 50–60%. Triglyceride levels in 50 mM glucose-fed worms were significantly reduced by approximately 200%. The GFP-labeled dhs-3, a marker for lipid droplets, exhibited a significant reduction in its level to approximately 30%. Furthermore, the level of intracellular ROS displayed a significant decrease of 18.26 to 23.91% in high-glucose-fed worms treated with CL extracts, while their lifespan remained unchanged. Additionally, the mRNA expression of genes associated with lipogenesis, such as sbp-1, showed a significant down-regulation following treatment with CL extracts. This finding was supported by a significant decrease (at 16.22–18.29%) in GFP-labeled sbp-1 gene expression. These results suggest that C. lentillifera extracts may facilitate a reduction in total fat accumulation induced by glucose through sbp-1 pathways. In summary, this study highlights the anti-obesity potential of compounds derived from C. lentillifera extracts in a C. elegans model of obesity, mediated by the suppression of lipogenesis pathways.

KEYWORDS: obesity, fat accumulation, macroalgae, green seaweed, Caulerpa lentillifera, sea grape, Caenorhabditis elegans

Citation: Chumphoochai K, Manohong P, Niamnont N, Tamtin M, Sobhon P, Meemon K. Anti-Obesity Effects of Marine Macroalgae Extract, Caulerpa lentillifera, in a Caenorhabditis elegans Model. Marine Drugs. 2023; 21(11):577. https://doi.org/10.3390/md21110577

RELATED SDGs:

3. GOOD HEALTH AND WELL-BEING

14. LIFE BELOW WATER

ผู้ให้ข้อมูล: รองศาสตราจารย์ ดร.ไกร มีมล
ชื่ออาจารย์ที่ทำวิจัย: รองศาสตราจารย์ ดร.ไกร มีมล
ชื่อนักศึกษาที่ทำวิจัย: Kawita Chumphoochai
แหล่งทุนวิจัย: Fundamental Fund
Credit ภาพ: รองศาสตราจารย์ ดร.ไกร มีมล

ฤทธิ์ของสารสกัดจากปลิงทะเลขาวในการป้องกันเซลล์ประสาทและต้านโรคความจำเสื่อมอัลไซเมอร์

Highlight

สารสกัดจากปลิงทะเลขาว สามารถลดการเกาะกลุ่มของโปรตีนอะไมลอยด์เบต้าซึ่งเป็นสาเหตุหลักของโรคความจำเสื่อมอัลไซเมอร์ และสามารถฟื้นฟูเซลล์ประสาทและเซลล์กล้ามเนื้อที่ถูกทำลาย รวมถึงลดอนุมูลอิสระและเพิ่มอายุขัยเฉลี่ยของสัตว์ทดลองที่เป็นโรคอัลไซเมอร์ได้

ที่มาและความสำคัญ

โรคอัลไซเมอร์เป็นโรคความเสื่อมระบบประสาทลำดับต้นๆ ซึ่งปัจจุบันยังไม่มียารักษาที่มีประสิทธิภาพ ปลิงทะเลดำถูกนำมาใช้เป็นอาหารและสารบำรุงสุขภาพในประเทศแถบเอเชียอย่างยาวนาน การศึกษาวิจัยนี้จึงศึกษาการออกฤทธิ์ของสารสกัดจากปลิงทะเลดำในการลดความเป็นพิษจากการเกาะกลุ่มของโปรตีนอะไมลอยด์เบต้า ซึ่งเป็นพยาธิสภาพหลักของโรค เพื่อเป็นแนวทางในการป้องกันและรักษาโรคอัลไซเมอร์ต่อไป

Abstract

Background and aim

Alzheimer’s disease (AD) is the most common aged-related neurodegenerative disorder that is associated with the toxic amyloid-β (Aβ) aggregation in the brain. While the efficacies of available drugs against AD are still limited, natural products have been shown to possess neuroprotective potential for prevention and therapy of AD. This study aimed to investigate the neuroprotective effects of H. scabra extracts against Aβ aggregation and proteotoxicity in C. elegans model of Alzheimer’s diseases.

Experimental procedure

Whole bodies (WB) and body wall (BW) of H. scabra were extracted and fractionated into ethyl acetate (WBEA, BWEA), butanol (WBBU, BWBU), and ethanol (BWET). Then C. elegans AD models were treated with these fractions and investigated for Aβ aggregation and polymerization, biochemical and behavioral changes, and level of oxidative stress, as well as lifespan extension.

Results and conclusion

C. elegans AD model treated with H. scabra extracts, especially triterpene glycoside-rich ethyl acetate and butanol fractions, exhibited significant reduction of Aβ deposition. These H. scabra extracts also attenuated the paralysis behavior and improved the neurological defects in chemotaxis caused by Aβ aggregation. Immunoblot analysis revealed decreased level of Aβ oligomeric forms and the increased level of Aβ monomers after treatments with H. scabra extracts. In addition, H. scabra extracts reduced reactive oxygen species and increased the mean lifespan of the treated AD worms. In conclusion, this study demonstrated strong evidence of anti-Alzheimer effects by H. scabra extracts, implying that these extracts can potentially be applied as natural preventive and therapeutic agents for AD.

KEYWORDS: Alzheimer’s disease, Amyloid-β, Neuroprotection, Sea cucumber, Caenorhabditis elegans

Citation: Kleawyothatis W, Jattujan P, Chumphoochai K, Chalorak P, Sobhon P, Meemon K. Holothuria scabra extracts confer neuroprotective effect in C. elegans model of Alzheimer’s disease by attenuating amyloid-β aggregation and toxicity. J Tradit Complement Med. 2023;13(1):93-104. doi: 10.1016/j.jtcme.2022.10.006.

RELATED SDGs:

3. GOOD HEALTH AND WELL-BEING

ผู้ให้ข้อมูล: รองศาสตราจารย์ ดร.ไกร มีมล
ชื่ออาจารย์ที่ทำวิจัย: รองศาสตราจารย์ ดร.ไกร มีมล
ชื่อนักศึกษาที่ทำวิจัย: Warannida Kleawyothatis
แหล่งทุนวิจัย: Mahidol University (Basic Research Fund: fiscal year 2021 to Krai Meemon, and a graduate research support grant (2020) from Mahidol Alumni Association, Mahidol University to Warannida Kleawyothatis
Credit ภาพ: รองศาสตราจารย์ ดร.ไกร มีมล

สารสกัด 2-butoxytetrahydrofuran และ palmitic acid จากปลิงทะเลขาว ยืดอายุขัยและชะลอความแก่ผ่านทางวิถี DAF-16/FOXO และ SKN-1/NRF2

Highlight

สารสกัด 2-butoxytetrahydrofuran (2-BTHF) และ palmitic acid จากปลิงทะเลขาว สามารถยืดอายุขัยเฉลี่ยและมีฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระในสัตว์ทดลอง C. elegans โดยกระตุ้นการทำงานผ่านทาง transcription factors DAF-16 และ SKN-1 เพื่อเพิ่มการแสดงออกของยีน daf-16, hsp-16.2, sod-3 และ gst-4

ที่มาและความสำคัญ

สารสกัดจากปลิงทะเลขาวมีฤทธิ์ทางธรรมชาติมากมายที่เป็นประโยชน์ทางการแพทย์ ทั้งในการต้านอนุมูลอิสระ การต้านความแก่ การต้านมะเร็ง และการต้านความเสื่อมของระบบประสาท โดยการศึกษาวิจัยนี้จึงได้สกัดแยกสารบริสุทธิ์จากปลิงทะเลขาว เพื่อค้นหาสารสำคัญและกลไกการออกฤทธิ์ในการต้านความแก่

Abstract

Extracts from a sea cucumber, Holothuria scabra, have been shown to exhibit various pharmacological properties including anti-oxidation, anti-aging, anti-cancer, and anti-neurodegeneration. Furthermore, certain purified compounds from H. scabra displayed neuroprotective effects against Parkinson’s and Alzheimer’s diseases. Therefore, in the present study, we further examined the anti-aging activity of purified H. scabra compounds in a Caenorhabditis elegans model. Five compounds were isolated from ethyl acetate and butanol fractions of the body wall of H. scabra and characterized as diterpene glycosides (holothuria A and B), palmitic acid, bis (2-ethylhexyl) phthalate (DEHP), and 2-butoxytetrahydrofuran (2-BTHF). Longevity assays revealed that 2-BTHF and palmitic acid could significantly extend lifespan of wild type C. elegans. Moreover, 2-BTHF and palmitic acid were able to enhance resistance to paraquat-induced oxidative stress and thermal stress. By testing the compounds’ effects on longevity pathways, it was shown that 2-BTHF and palmitic acid could not extend lifespans of daf-16, age-1, sir-2.1, jnk-1, and skn-1 mutant worms, indicating that these compounds exerted their actions through these genes in extending the lifespan of C. elegans. These compounds induced DAF-16::GFP nuclear translocation and upregulated the expressions of daf-16, hsp-16.2, sod-3 mRNA and SOD-3::GFP. Moreover, they also elevated protein and mRNA expressions of GST-4, which is a downstream target of the SKN-1 transcription factor. Taken together, the study demonstrated the anti-aging activities of 2-BTHF and palmitic acid from H. scabra were mediated via DAF-16/FOXO insulin/IGF and SKN-1/NRF2 signaling pathways.

KEYWORDS: lifespan, oxidative stress, Holothuria scabra, Caenorhabditis elegans, DAF-16, SKN-1

Citation: Jattujan P, Srisirirung S, Watcharaporn W, Chumphoochai K, Kraokaew P, Sanguanphun T, Prasertsuksri P, Thongdechsri S, Sobhon P, Meemon K. 2-Butoxytetrahydrofuran and Palmitic Acid from Holothuria scabra Enhance C. elegans Lifespan and Healthspan via DAF-16/FOXO and SKN-1/NRF2 Signaling Pathways. Pharmaceuticals. 2022; 15(11):1374. https://doi.org/10.3390/ph15111374

RELATED SDGs:

3. GOOD HEALTH AND WELL-BEING

ผู้ให้ข้อมูล: รองศาสตราจารย์ ดร.ไกร มีมล
ชื่ออาจารย์ที่ทำวิจัย: รองศาสตราจารย์ ดร.ไกร มีมล
แหล่งทุนวิจัย: Thammasat University Research Fund (P.J.), and Specific League Fund from Mahidol University (K.M.)
Credit ภาพ: รองศาสตราจารย์ ดร.ไกร มีมล

ฤทธิ์ของ Frondoside A และ Ginsenoside Rg3 ในการฟื้นฟูเซลล์ประสาทจากโรคพาร์กินสันในสัตว์ทดลองต้นแบบ Caenorhabditis elegans

Highlight:
สาร frondoside A จากปลิงทะเล และ ginsenoside Rg3 จากโสม สามารถลดการฟื้นฟูเซลล์ประสาทจากการถูกทำลาย และลดการเกาะกลุ่มของโปรตีนแอลฟ่าซิลนิวคลิอิน ซึ่งเป็นสาเหตุหลักของโรคพาร์กินสัน โดยสารสกัดทั้งสองออกฤทธิ์ในการยับยั้งกระบวนการ apoptosis การกระตุ้นเอ็นไซม์ต้านอนุมูลอิสระ และกระตุ้นกระบวนการย่อยสลายโปรตีนที่ผิดปกติภายในเซลล์

ที่มาและความสำคัญ

โรคพาร์กินสันเกิดจากการสูญเสียเซลล์ประสาทสร้างโดปามีนและการสะสมของโปรตีนแอลฟ่าซิลนิวคลิอินในเซลล์ โดยในปัจจุบันยังไม่มีการรักษาโรคพาร์กินสันอย่างมีประสิทธิภาพ และการรักษาที่มีอยู่เป็นเพียงการประคับประคองและรักษาตามอาการที่เกิดขึ้นเท่านั้น ซึ่งมีผลการศึกษาที่ผ่านมาพบว่าสารสกัดซาโปนินมีผลในการป้องกันเซลล์ประสาทในโรคความเสื่อมของระบบประสาทได้ ซึ่งสารสกัดซาโปนินนี้สามารถพบได้ในโสมและปลิงทะเล แต่ยังไม่มีการศึกษาที่ชัดเจนถึงกลไกดังกล่าว ในการศึกษาวิจัยนี้จึงได้ทำการศึกษาการออกฤทธิ์ป้องกันเซลล์ประสาทในการต้านโรคพาร์กินสันของสารสกัด frondoside A จากปลิงทะเล และ ginsenoside Rg3 จากโสม ในสัตว์ทดลองต้นแบบ C. elegans โดยผลการทดลองพบว่าสารสกัด frondoside A และ ginsenoside Rg3 สามารถลดการทำลายของเซลล์ประสาทสร้างโดปามีน และฟื้นฟูพฤติกรรมการหาอาหารซึ่งเป็นหน้าที่หลักของสารสื่อประสาทโดปามีนใน C. elegans รวมถึงการยืดอายุขัยเฉลี่ยของ C. elegans ได้ ซึ่งกลไกนี้เกิดขึ้นจากการลดกระบวนการ apoptosis และการเพิ่มขึ้นของยีนต้านอนุมูลอิสระ นอกจากนี้สารสกัด frondoside A ยังสามารถลดการเกาะกลุ่มกันของโปรตีนแอลฟ่าซิลนิวคลิอิน โดยกระตุ้นผ่านทางกลไกการย่อยโปรตีนที่ผิดปกติภายในเซลล์ ดังนั้นงานวิจัยนี้จึงแสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพของสารสกัด frondoside A และ ginsenoside Rg3 ในการฟื้นฟูเซลล์ประสาทจากการถูกทำลาย และลดการเกาะกลุ่มของโปรตีนแอลฟ่าซิลนิวคลิอิน ซึ่งจะนำไปสู่การใช้ประโยชน์ของสารสกัดในการป้องกันรักษาโรคพาร์กินสันต่อไป

Abstract

Parkinson’s disease (PD) is a currently incurable neurodegenerative disorder characterized by the loss of dopaminergic (DAergic) neurons in the substantia nigra pars compacta and α-synuclein aggregation. Accumulated evidence indicates that the saponins, especially from ginseng, have neuroprotective effects against neurodegenerative disorders. Interestingly, saponin can also be found in marine organisms such as the sea cucumber, but little is known about its effect in neurodegenerative disease, including PD. In this study, we investigated the anti-Parkinson effects of frondoside A (FA) from Cucumaria frondosa and ginsenoside Rg3 (Rg3) from Panax notoginseng in C. elegans PD model. Both saponins were tested for toxicity and optimal concentration by food clearance assay and used to treat 6-OHDA-induced BZ555 and transgenic α-synuclein NL5901 strains in C. elegans. Treatment with FA and Rg3 significantly attenuated DAergic neurodegeneration induced by 6-OHDA in BZ555 strain, improved basal slowing rate, and prolonged lifespan in the 6-OHDA-induced wild-type strain with downregulation of the apoptosis mediators, egl-1 and ced-3, and upregulation of sod-3 and cat-2. Interestingly, only FA reduced α-synuclein aggregation, rescued lifespan in NL5901, and upregulated the protein degradation regulators, including ubh-4, hsf-1, hsp-16.1 and hsp-16.2. This study indicates that both FA and Rg3 possess beneficial effects in rescuing DAergic neurodegeneration in the 6-OHDA-induced C. elegans model through suppressing apoptosis mediators and stimulating antioxidant enzymes. In addition, FA could attenuate α-synuclein aggregation through the protein degradation process.

KEYWORDS: Parkinson’s disease, dopaminergic neurons, neurodegeneration, α-Synuclein, frondoside A, ginsenoside Rg3, Caenorhabditis elegans

Citation: Chalorak, P.; Sanguanphun, T.; Limboonreung, T.; Meemon, K. Neurorescue Effects of Frondoside A and Ginsenoside Rg3 in C. elegans Model of Parkinson’s Disease. Molecules2021, 26, 4843. https://doi.org/10.3390/molecules26164843

RELATED SDGs:

SDG Goal หลัก ที่เกี่ยวข้อง

3. GOOD HEALTH AND WELL-BEING

ผู้ให้ข้อมูล: รองศาสตราจารย์ ดร.ไกร มีมล
ชื่ออาจารย์ที่ทำวิจัย: รองศาสตราจารย์ ดร.ไกร มีมล
ชื่อนักศึกษาที่ทำวิจัย: Pawanrat Chalorak, Tanatcha Sanguanphun
แหล่งทุนวิจัย: Mahidol University (Basic Research Fund: fiscal year 2021)
ภาพถ่าย: รองศาสตราจารย์ ดร.ไกร มีมล

ฤทธิ์ของ diterpene glycosides จากปลิงทะเลขาวในการสลายโปรตีนแอลฟ่าซิลนิวคลีอินและป้องกันเซลล์ประสาทจากการถูกทำลายในสัตว์ทดลองต้นแบบ C. elegans

Highlight:
สารสกัด diterpene glycosides จากปลิงทะเลขาว สามารถลดการสะสมของโปรตีน α-synuclein และป้องกันเซลล์ประสาทสร้างโดปามีนจากการถูกทำลายด้วยโปรตีน α-synuclein ที่สะสมมากเกินไปในโรคพาร์กินสัน โดยมีกลไกการออกฤทธิ์ ผ่านทางยีน lc-3/lgg-1 และ atg-7/atg-7 ในกลไก autophagy

ที่มาและความสำคัญ

ปลิงทะเลขาวมีคุณค่าทางอาหารและมีประโยชน์ต่อสุขภาพมายาวนาน โดยผลงานวิจัยเมื่อเร็วๆ นี้พบว่าสารสกัดหยาบของปลิงทะเลขาวมีฤทธิ์ป้องกันเซลล์ประสาทในโรคพาร์กินสันได้ ดังนั้นการศึกษาวิจัยนี้จึงได้ทำการสกัดแยกสาร diterpene glycosides จากปลิงทะเลขาวและนำมาทดสอบศักยภาพในการลดการสะสมของโปรตีน a-synuclein และป้องกันเซลล์ประสาทจากการถูกทำลายด้วยโปรตีน a-synuclein ที่สะสมมากเกินไป ซึ่งเป็นสาเหตุหลักในการเกิดโรคพาร์กินสัน โดยใช้ C. elegans เป็นสัตว์ทดลองต้นแบบ ผลการศึกษาพบว่าสาร diterpene glycosides จากปลิงทะเลขาวสามารถลดการสะสมของโปรตีน a-synuclein เพิ่มอัตราการเคลื่อนไหวและอายุขัยของสัตว์ทดลองที่สูญเสียไปจากโปรตีน a-synuclein ที่สะสม นอกจากนี้สาร diterpene glycosides ยังสามารถป้องกันเซลล์ประสาทสร้างโดปามีนจากพิษที่เกิดจากโปรตีน a-synuclein ที่สะสมมากเกินไป และฟื้นฟูพฤติกรรมของสัตว์ทดลองจากระดับโดปามีนที่เพิ่มสูงขึ้นหลังจากได้รับสาร diterpene glycosides ผลการวิจัยเชิงลึกยังพบว่าสาร diterpene glycosides สามารถเพิ่มการแสดงออกของยีนที่เกี่ยวข้องกับกลไก autophagy เช่น beclin-1/bec-1, lc-3/lgg-1 และ atg-7/atg-7 ซึ่งเมื่อยืนยันด้วยการศึกษาโดย RNA interference พบว่าทั้ง lc-3/lgg-1 และ atg-7/atg-7 เกี่ยวข้องกับการสลายโปรตีน a-synuclein ที่สะสมและป้องกันเซลล์ประสาทสร้างโดปามีนจากการถูกทำลายด้วยโปรตีน a-synuclein ที่สะสมมากเกินไป

Abstract

Ethnopharmacological relevance

Holothuria (Metriatyla) scabra Jaeger (H. scabra), sea cucumber, is the marine organism that has been used as traditional food and medicine to gain the health benefits since ancient time. Although our recent studies have shown that crude extracts from H. scabra exhibited neuroprotective effects against Parkinson’s disease (PD), the underlying mechanisms and bioactive compounds are still unknown.

Aim of the study

In the present study, we examined the efficacy of purified compounds from H. scabra and their underlying mechanism on α-synuclein degradation and neuroprotection against α-synuclein-mediated neurodegeneration in a transgenic Caenorhabditis elegans PD model.

Material and methods

The H. scabra compounds (HSEA-P1 and P2) were purified and examined for their toxicity and optimal dose-range by food-clearance and lifespan assays. The α-synuclein degradation and neuroprotection against α-synuclein-mediated neurodegeneration were determined using transgenic C. elegans model, Punc-54::α-syn and Pdat-1:: α-syn; Pdat-1::GFP, respectively, and then further investigated by determining the behavioral assays including locomotion rate, basal slowing rate, ethanol avoidance, and area-restricted searching.

The underlying mechanisms related to autophagy were clarified by quantitative PCR and RNAi experiments.

Results

Our results showed that HSEA-P1 and HSEA-P2 significantly diminished α-synuclein accumulation, improved motility deficits, and recovered the shortened lifespan. Moreover, HSEA-P1 and HSEA-P2 significantly protected dopaminergic neurons from α-synuclein toxicity and alleviated dopamine-associated behavioral deficits, i.e., basal slowing, ethanol avoidance, and area-restricted searching. HSEA-P1 and HSEA-P2 also up-regulated autophagy-related genes, including beclin-1/bec-1, lc-3/lgg-1, and atg-7/atg-7. RNA interference (RNAi) of these genes in transgenic α-synuclein worms confirmed that lc-3/lgg-1 and atg-7/atg-7 were required for α-synuclein degradation and DAergic neuroprotection activities of HSEA-P1 and HSEA-P2. NMR and mass spectrometry analysis revealed that the HSEA-P1 and HSEA-P2 contained diterpene glycosides.

Conclusion

These findings indicate that diterpene glycosides extracted from H. scabra decreases α-synuclein accumulation and protects α-synuclein-mediated DAergic neuronal loss and its toxicities via lgg-1 and atg-7.

KEYWORDS: Parkinson’s disease, α-synuclein, Dopaminergic neuron, Caenorhabditis elegans, Holothuria scabra, Diterpene glycoside

Citation: Chalorak P, Sornkaew N, Manohong P, Niamnont N, Malaiwong N, Limboonreung T, Sobhon P, Aschner M, Meemon K*. Diterpene glycosides from Holothuria scabra exert the α-synuclein degradation and neuroprotection against α-synuclein-mediated neurodegeneration in C. elegans model. J Ethnopharmaco. 2021; 279:114347.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.jep.2021.114347

RELATED SDGs:

SDG Goal หลัก ที่เกี่ยวข้อง

3. GOOD HEALTH AND WELL-BEING

SDG Goal ที่เกี่ยวข้องอื่น ๆ

14. LIFE BELOW WATER

ผู้ให้ข้อมูล: รองศาสตราจารย์ ดร.ไกร มีมล
ชื่ออาจารย์ที่ทำวิจัย: รองศาสตราจารย์ ดร.ไกร มีมล
ชื่อนักศึกษาที่ทำวิจัย: Pawanrat Chalorak
แหล่งทุนวิจัย: Royal Golden Jubilee Ph.D. scholarship (PHD/0137/2559), Mahidol University (Basic Research Fund: fiscal year 2021 – BRF2-NDFR27/2564), National Institute of Environmental Health Sciences R01ES10563 and R01ES07331