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

Abstract

Possessing the quinone moiety, ilimaquinone (1), a sponge–derived sesquiterpene quinone, has been hypothesised to express its cytotoxicity through a redox cycling process, yielding active product(s) that can cause DNA damage. To determine the DNA damaging effects of 1 and examine whether a redox transformation may participate in its functions, the DNA damaging properties of 1, the corresponding hydroquinone (2) and hydroquinone triacetates (3) and their 5-epimeric counterparts (4–6) were tested and compared. When incubated directly with plasmid DNA, the hydroquinones were the only active species capable of cleaving the DNA. In cell-based assays, however, the quinones and hydroquinone triacetates were active in the same range as that of the corresponding hydroquinones, and all damaged the cellular DNA in a similar manner. The in situ reduction of 1 and 4 were supported by the decreases in the cytotoxicity when cells were pre-exposed to dicoumarol, an NAD(P)H:quinone oxidoreductase 1 (NQO1) inhibitor. The results confirmed the DNA damaging activities of the ilimaquinones 1 and 4, and indicated the necessity to undergo an in-situ transformation into the active hydroquinones, thereby exerting the DNA damaging properties as parts of the cytotoxic mechanisms.

ที่มาและความสำคัญ

สาร ilimaquinone ที่เป็นอนุพันธ์จากกลุ่ม sesquiterpene quinone ของฟองน้ำทะเลได้ถูกสันนิษฐานว่ามีความเป็นพิษผ่านกระบวนการ redox cycling ส่งผลให้ active products ที่ได้สามารถทำให้เกิดความเสียหายต่อ DNA ของเซลล์ได้ ในการทดสอบนี้จึงศึกษาฤทธิ์ของสารเหล่านี้ที่ทำให้ความเสียหายต่อ DNA โดยเปรียบเทียบระหว่างสาร ilimaquinone, hydroquinone และ hydroquinone triacetates และ สารกลุ่ม 5-epimeric counterparts ชนิดที่ 4-6 โดยการใช้ plasmid DNA ผลการทดสอบพบว่า สาร hydroquinones เป็นสารชนิดเดียวที่สามารถตัดชิ้นส่วนของ plasmid DNA ได้ เมื่อทดสอบในระดับเซลล์มะเร็งต่อมลูกหมากด้วยการย้อมสี Hoechst 33324 พบว่า สาร quinones และ hydroquinone triacetates สารมารถทำให้ DNA ภายในเซลล์เกิดกความเสียหายได้เหมือนกับสาร hydroquinones สอดคล้องกับการศึกษา in-situ reduction ของสาร ilimaquinone และ 5-epi-ilimaquinone ที่สามารถลดความเป็นพิษต่อเซลล์ที่ได้รับสาร dicoumarol (NAD(P)H:quinone oxidoreductase 1 (NQO1) inhibitor) จากผลการทดลองสรุปได้ว่าความเสียหายของ DNA ของเซลล์เกิดจากกระบวนการ in-situ transformation ของสาร ilimaquinone และสาร 5-epi-ilimaquinone ไปเป็น hydroquinones ที่อยู่ในรูป active form ส่งผลให้เกิดความเป็นพิษต่อเซลล์ได้

KEYWORDS: sesquiterpene quinones, cytotoxicity, redox cycling, marine natural products

Citation:

Jiso A, Yurasakpong L, Janta S, Chaithirayanon K, Plubrukarn A. Exerting DNA Damaging Effects of the Ilimaquinones through the Active Hydroquinone Species. Scientia Pharmaceutica. 2021; 89(2):26. https://doi.org/10.3390/scipharm89020026

RELATED SDGs:

SDG Goal หลัก ที่เกี่ยวข้อง

14. LIFE BELOW WATER

SDG Goal ที่เกี่ยวข้องอื่น ๆ

3. GOOD HEALTH AND WELL-BEING

ผู้ให้ข้อมูล: รองศาสตราจารย์ ดร.กุลธิดา ชัยธีระยานนท์
ชื่ออาจารย์ที่ทำวิจัย: รองศาสตราจารย์ ดร.กุลธิดา ชัยธีระยานนท์
ชื่อนักศึกษาที่ทำวิจัย: Sirorat Janta, Laphatrada Yurasakpong
ภาพถ่าย: รองศาสตราจารย์ ดร.กุลธิดา ชัยธีระยานนท์

การทดสอบความเป็นพิษและประสิทธิภาพการต้านอนุมูลอิสระของสารสกัดจากสาหร่ายพวงองุ่น

Highlight: สารสกัดจากสาหร่ายพวงองุ่นด้วยเอทานอล (CLET) มีความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระได้ดีและมีความเป็นพิษต่ำ ขณะที่สารสกัดด้วยเฮกเซนและเอทิลอะซิเตท (CLHE และ CLEA) ควรใช้ในความเข้มข้นที่เหมาะสมที่ไม่เกิน 500 และ 200 ไมโครกรัมต่อมิลลิลิตร ตามลำดับ เพื่อให้ได้ฤทธิ์ในการต้านอนุมูลอิสระและไม่เป็นพิษต่อเซลล์

ที่มาและความสำคัญ
สาหร่ายพวงองุ่นได้มีการใช้ประโยชน์อย่างกว้างขวางทั้งทางด้านอุตสาหกรรมยาและผลิตภัณฑ์ดูแลสุขภาพ ในการศึกษาวิจัยนี้จึงมีวัตถุประสงค์เพื่อประเมินความเป็นพิษและศักยภาพในการต้านอนุมูลอิสระของสารสกัดสาหร่ายพวงองุ่นใน 5 กลุ่มตัวอย่าง ซึ่งแบ่งตามลักษณะการสกัดด้วยตัวทำละลายที่ต่างกัน ได้แก่ เอทานอล (CLET) เฮกเซน (CLHE) เอทิลอะซิเตท (CLEA) บิวทานอล (CLBU) และน้ำ (CLAQ) โดยวิธี MTT และ LDH ในเซลล์ 4 ชนิด เพื่อประเมิน cytotoxicity และวิธี comet และ micronucleus สำหรับประเมิน genotoxicity ผลการทดสอบพบว่าสารสกัด CLET, CLBU และ CLAQ มีความเป็นพิษต่อเซลล์ต่ำ นอกจากนี้การประเมินศักยภาพในการต้านอนุมูลอิสระโดยวิธี DPPH และ ABTS ยังพบว่าสารสกัด CLET, CLEA และ CLHE มีความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระได้สูง ดังนั้นจึงสรุปได้ว่าสารสกัด CLET มีความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระได้ดีและมีความเป็นพิษต่ำ ขณะที่ CLEA และ CLHE ควรใช้ในความเข้มข้นที่เหมาะสมที่ไม่เกิน 500 และ 200 ไมโครกรัมต่อมิลลิลิตร ตามลำดับ เพื่อให้ได้ฤทธิ์ในการต้านอนุมูลอิสระและไม่เป็นพิษต่อเซลล์

Abstract
Caulerpa lentillifera (sea grape) has been widely used in pharmaceutical industry and health-care products in Thailand. In this study, we attempted to evaluate the toxicity and antioxidant capacity of sea grape extracts in five fractions (ethanol- CLET, hexane- CLHE, ethyl acetate- CLEA, butanol-CLBU, and aqueous-CLAQ). The extracts were evaluated for cytotoxicity by MTT and LDH assays on four cell lines, fibroblast (L929), macrophages (RAW 264.7), hepatocytes (FL83B), and keratinocytes (HaCaT). Genotoxicity was tested by comet assay and micronucleus assay on human lymphoblast cells (TK6). The antioxidant capacity was measured by DPPH and ABTS scavenging assays. Our results demonstrated low cytotoxicity and genotoxicity of CLET, CLBU and CLAQ. When tested by DPPH and ABTS assays, CLET, CLEA, and CLHE showed high antioxidant activity. In conclusion, CLET, CLBU, and CLAQ demonstrated no toxic effects, and CLET, CLEA, and CLHE exhibited high antioxidant capacity. Therefore, our results indicated that CLET, CLEA, and CLHE could be consumed safely at doses lower than 500 and 200 μg/ml for CLHE and CLEA, respectively.

KEYWORDS: Anti-oxidation, Caulerpa lentillifera, Cytotoxicity, Genotoxicity

Citation: Osotprasit, S., Samrit, T., Chaiwichien, A., Changklungmoa, N., Meemon, K., Niamnont, N., Manohong, P., Noonong, K., Tamtin, M., Sobhon, P., et al. 2021. Toxicity and anti-oxidation capacity of the extracts from Caulerpa lentillifera. CMUJ. Nat. Sci. 20(3): e2021065

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)