Highlight

งานวิจัยนี้พัฒนาขี้ผึ้งที่ผสมซัลเฟต กาแลคแทนจากสาหร่ายแดง Gracilaria fisheri โมเลกุลเล็ก (DSG) และอนุพันธ์ DSG ที่เพิ่มหมู่เอสเทอร์ (DSGO) เพื่อประเมินการสมานแผลในหนูทดลอง พบว่าขี้ผึ้งทั้งสองชนิดช่วยเพิ่มอัตราการปิดแผล กระตุ้นการสร้างโครงสร้างนอกเซลล์ การทำงานของไฟโบรบลาสต์ และการสะสมคอลลาเจน ผลวิจัยชี้ให้เห็นว่า DSG และ DSGO มีศักยภาพสูงในผลิตภัณฑ์ซ่อมแซมผิวหนังในอนาคต

ที่มาและความสำคัญ

ซัลเฟตโพลีแซ็กคาไรด์ (Sulfated Polysaccharides, SP) เป็นสารชีวโมเลกุลที่มีคุณสมบัติทางชีวภาพหลากหลาย ซัลเฟต กาแลคแทน (Sulfated Galactan, SG) ที่สกัดจากสาหร่ายแดง Gracilaria fisheri ได้รับการระบุว่ามีศักยภาพในการสมานแผลและประโยชน์ทางการรักษาอื่น ๆ การศึกษาล่าสุดพบว่า ซัลเฟต กาแลคแทนที่ผ่านการย่อยสลาย (Degraded SG, DSG) รวมถึงอนุพันธ์ DSG ที่ปรับปรุงด้วยหมู่เอสเทอร์ (DSGO) มีประสิทธิภาพในการเสริมสร้างการสมานแผลของไฟโบรบลาสต์ อย่างไรก็ตาม ประสิทธิผลของสารธรรมชาติในสภาวะคลินิกมักแตกต่างจากการทดลองในหลอดทดลอง งานวิจัยนี้จึงมุ่งเน้นพัฒนาขี้ผึ้งที่ผสม DSG และ DSGO เพื่อประเมินประสิทธิภาพในการซ่อมแซมผิวหนังในหนูทดลอง

Abstract

Background

The biological activities of sulfated polysaccharides (SP) are well-documented, especially regarding wound healing. Sulfated galactan (SG), a type of SP extracted from the red seaweed Gracilaria fisheri, has been identified as having multiple therapeutic properties related to its wound healing capacity. Recent research indicates that degraded SG (DSG) from G. fisheri, when combined with octanoyl ester (DSGO), can improve wound healing in fibroblasts. However, the effectiveness of natural products in clinical settings often differs from in vitro results. This study aimed to develop and evaluate ointments containing DSG and DSGO for skin repair in an animal model.

Methods

Twenty-four Wistar rats were divided into four groups: (1) normal control, (2) ointment control, (3) DSG ointment, and (4) DSGO ointment. After inducing full-thickness excision wounds, these ointments were applied to the wounds. Wound contraction rate, histopathology, and protein related wound healing expression were then elucidated.

Results

Our findings showed that both DSG and DSGO ointments significantly enhanced wound closure compared to the control groups. Histopathological and biochemical analyses indicated increased extracellular matrix production and fibroblasts, marked by improved fibroblast activity, neovascularization, and collagen deposition. Furthermore, immunohistochemistry and immunoblot analysis revealed that the ointments altered the expression of Ki67, α-smooth muscle actin (α-SMA), E-cadherin, vimentin, collagen, and components of the Smad signaling pathway, all of which are crucial for wound healing. The results also suggested that the DSGO ointment was marginally more effective in promoting wound healing in this model.

Conclusions

These results indicate that ointment supplemented with DSG and DSGO have the potential to enhance skin repair by improving histopathology and altering wound healing-related proteins.

KEYWORDS: developed ointment, excision model, extracellular matrix, sulfated galactan derivative, wound healing

Citation: Jongsomchai, K., Pudgerd, A., Sakaew, W., Wongprasert, K., Kovensky, J., & Rudtanatip, T. (2024). Sulfated Galactan Derivative from Gracilaria fisheri Improves Histopathology and Alters Wound Healing-Related Proteins in the Skin of Excision Rats. Frontiers in bioscience (Landmark edition), 29(11), 388. https://doi.org/10.31083/j.fbl2911388

RELATED SDGs:

SDG Goal หลัก ที่เกี่ยวข้อง

3. GOOD HEALTH AND WELL-BEING

SDG Goal ที่เกี่ยวข้องอื่น ๆ

17. Partnerships for the goals

ผู้ให้ข้อมูล: ศาสตราจารย์ ดร.กนกพรรณ วงศ์ประเสริฐ
ชื่ออาจารย์ที่ทำวิจัย: ศาสตราจารย์ ดร.กนกพรรณ วงศ์ประเสริฐ
แหล่งทุนวิจัย: Thailand Science Research and Innovation Fund, the National Research Council of Thailand.
Credit ภาพ: ศาสตราจารย์ ดร.กนกพรรณ วงศ์ประเสริฐ
เว็บมาสเตอร์: ว่าที่ ร.อ. นเรศ จันทรังสิกุล

Highlight

งานวิจัยนี้ศึกษาศักยภาพของซัลเฟต กาแลคแทน (Sulfated Galactans, SG) จากสาหร่ายแดง Gracilaria fisheri ในการฟื้นฟูเซลล์ไฟโบรบลาสต์ผิวหนังมนุษย์ที่เสื่อมสภาพ พบว่า SG ช่วยเพิ่มการสร้างโครงสร้างนอกเซลล์ (ECM) เช่น คอลลาเจน อีลาสติน และกรดไฮยาลูโรนิก ลดการทำลาย ECM โดยเอนไซม์ MMPs และกระตุ้นการยับยั้งด้วย TIMPs ผลลัพธ์ชี้ให้เห็นว่า SG มีศักยภาพในการพัฒนาสารต้านความชราและฟื้นฟูผิวหนังอย่างมีประสิทธิภาพ

ที่มาและความสำคัญ

กระบวนการเสื่อมสภาพของเซลล์ไฟโบรบลาสต์ในผิวหนัง (Replicative senescence) เป็นกลไกหลักที่ทำให้เกิดความชราของผิวหนังตามธรรมชาติ โดยลักษณะของเซลล์ที่เข้าสู่กระบวนการนี้คือการเปลี่ยนแปลงรูปร่าง ลดการแบ่งตัวของเซลล์ ลดการเคลื่อนที่ และลดการสร้างโครงสร้างนอกเซลล์ (Extracellular Matrix, ECM) ซึ่งองค์ประกอบสำคัญของ ECM เช่น คอลลาเจน อีลาสติน และกรดไฮยาลูโรนิก มีบทบาทสำคัญในการรักษาความยืดหยุ่น ความชุ่มชื้น และความแข็งแรงของผิวหนัง

ซัลเฟต กาแลคแทน (Sulfated Galactans, SG) เป็นสารชีวโมเลกุลที่สกัดได้จากสาหร่ายทะเลสีแดง Gracilaria fisheri ซึ่งในงานวิจัยที่ผ่านมาได้มีการศึกษาคุณสมบัติเชิงชีวภาพหลายประการของ SG ที่เกี่ยวข้องกับการต้านการอักเสบและการฟื้นฟูเซลล์ งานวิจัยนี้จึงมีความสำคัญในการตรวจสอบศักยภาพของ SG ในการชะลอความชราและฟื้นฟูเซลล์ไฟโบรบลาสต์ที่เสื่อมสภาพด้วยการใช้แบบจำลองเซลล์ไฟโบรบลาสต์ผิวหนังมนุษย์ที่เข้าสู่กระบวนการเสื่อมสภาพ งานวิจัยพบว่า SG สามารถปรับปรุงการทำงานของเซลล์ได้อย่างมีประสิทธิภาพ เช่น การกระตุ้นการสร้าง ECM เพิ่มการเคลื่อนที่ของเซลล์ และลดการแสดงออกของเอนไซม์ที่ทำลาย ECM (MMPs) พร้อมเพิ่มสารยับยั้ง MMPs (TIMPs) ผลการวิจัยนี้ชี้ให้เห็นว่า SG อาจเป็นสารสำคัญที่ช่วยชะลอความชราของผิวหนังและมีศักยภาพในการพัฒนาเป็นสารรักษาเพื่อฟื้นฟูผิวและชะลอวัยในอนาคต

Abstract

Replicative senescence of dermal fibroblast is the primary mechanism of intrinsic skin aging. Recent research has focused on the different properties of sulfated galactans (SG) derived from the red seaweed Gracilaria fisheri. Therefore, we aimed to investigate the potential impact of SG on anti-aging skin. This study used a validated replicative senescent human dermal fibroblast (HDF) model. We observed that replicative senescent HDF cells exhibited remarkable changes in cell morphology, decreased cell proliferation, retarded migrating activity, and reduced extracellular matrix (ECM) production. Additionally, the replicative senescent HDF cells exhibited increased expression of cell cycle inhibitors p16 and p21. Our results demonstrated that SG is safe and effective in reversing these morphological and molecular alterations in senescent HDF cells. SG mediated enhanced ECM synthesis, including collagen, elastin, and hyaluronic acid (HA), and promoted cell migration by upregulating TGF-β1 and TLP gene expression. SG also reduced the expression of ECM breakdown enzymes MMP-1, MMP-2, MMP-3, and MMP-9 while increasing MMP inhibitors TIMP-1 and TIMP-2. These results indicate that SG effectively restores fibroblast function, contributing to decelerating the aging processes, supporting its potential as a therapeutic agent for skin rejuvenation and anti-aging treatments.

KEYWORDS: Fibroblast, Extracellular matrix, Skin aging, Replicative senescence, Sulfated galactans

Citation: Pratoomthai, B., Promthale, P., Gangnonngiw, W., Phumyoo, T., & Wongprasert, K. (2024). Sulfated galactans ameliorate the cellular senescence in dermal fibroblast cells. Journal of Agriculture and Food Research, 18, Article 101552. https://doi.org/10.1016/j.jafr.2024.101552

RELATED SDGs:

3. GOOD HEALTH AND WELL-BEING

ผู้ให้ข้อมูล: ศาสตราจารย์ ดร.กนกพรรณ วงศ์ประเสริฐ
ชื่ออาจารย์ที่ทำวิจัย: ศาสตราจารย์ ดร.กนกพรรณ วงศ์ประเสริฐ
Credit ภาพ: ศาสตราจารย์ ดร.กนกพรรณ วงศ์ประเสริฐ
เว็บมาสเตอร์: ว่าที่ ร.อ. นเรศ จันทรังสิกุล