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

การปรับขนาดสารสกัดซัลเฟต กาแลคแตนจากสาหร่ายผมนางให้มีขนาดเล็กลง เพิ่มหมู่ออคทาโนอิล (Octanoyl) และหมู่ซัลเฟต มีผลเพิ่มฤทธิ์การปิดบาดแผลในโมเดลบาดแผลเซลล์ไฟโบรบลาสและในหนูทดลอง

Mw: weight-average molecular weight; Mn: number-average molecular weight; Mz: z-average molecular weight; nd: not determined.

ที่มาและความสำคัญ

ในผู้สูงวัยกระบวนการซ่อมแซมบาดแผลจะเกิดขึ้นช้าลง กระบวนการหายของแผลที่ล่าช้ามีผลต่อการติดเชื้อและโรคแทรกซ้อนอื่นๆที่ตามมา อาจทำให้ถึงแก่ชีวิตได้ การใช้สารสกัดจากธรรมชาติที่ไม่เป็นพิษและมีฤทธิ์ทางเภสัชวิทยาเป็นทางเลือกหนึ่งในการนำมาใช้รักษาและเร่งกระบวนการสมานแผลได้ งานวิจัยนี้เพิ่มศักยภาพการปิดบาดแผลของสารซัลเฟต กาแลคแตน จากสาหร่ายผมนางโดยการเติมหมู่ออคทาโนอิล (Octanoyl) และหมู่ซัลเฟต และศึกษากลไกระดับเซลล์ในการเร่งการปิดปากแผลในโมเดลบาดแผลเซลล์ไฟโบรบลาสและในหนูทดลอง เพื่อประโยชน์นำมาประยุกต์ใช้เป็นสารสำคัญในการเร่งการสมานแผล

Abstract

Sulfated galactans (SG) isolated from Gracilaria fisheri is partially degraded (DSG), and subsequentially supplemented with octanoyl (DSGO) and sulfate (DSGS) groups. The molecular weights of DSG, DSGO, and DSGS are 7.87, 152.79, and 97.07 kDa, respectively. The modification is confirmed using FTIR and NMR, while in vitro wound healing activity is assessed using scratched wound fibroblasts. The results reveal that DSGO exhibits highest percentage of wound closure in scratched fibroblast L929 cells. Furthermore, DSGO is able to promote proliferation and accelerate migration of scratched fibroblasts, which correspond to the regulation of proteins and mRNA (Ki67, p-FAK, vimentin, and E-cadherin) determined by Western blotting and qPCR analysis. The superior wound healing activity of DSGO is also confirmed in excision wound of rats. The results demonstrate that DSGO significantly enhances the percentage of wound closure, re-epithelialization, and collagen arrangement, increases α-smoth muscle actin (α-SMA) and vimentin expression, and decreases that of tumor necrosis factor-α (TNF-α) at the wound site. The results suggest that degraded SG supplemented with medium-chain fatty acids of octanoyl group may pass through the membrane, subsequently activating the mediators associated with proliferation and migration of fibroblasts, which can potentially lead to the promotion of wound healing activity.

KEYWORDS: sulfated galactans, wound healing, octanoyl, sulfation, fibroblast, rat model

Citation: Rudtanatip T, Somintara S, Sakaew W, et al. Sulfated Galactans from Gracilaria fisheri with Supplementation of Octanoyl Promote Wound Healing Activity In Vitro and In Vivo. Macromol Biosci. 2022;22(12):e2200172. https://doi.org/10.1002/mabi.202200172

RELATED SDGs:

3. GOOD HEALTH AND WELL-BEING

ผู้ให้ข้อมูล: รองศาสตราจารย์ ดร.กนกพรรณ วงศ์ประเสริฐ
ชื่ออาจารย์ที่ทำวิจัย: รองศาสตราจารย์ ดร.กนกพรรณ วงศ์ประเสริฐ
แหล่งทุนวิจัย: The Office of the Permanent Secretary, Ministry of Higher Education, Science, Research and Innovation (OPS MHESI), Thailand Science Research and Innovation (TSRI)(Grant No. RGNS 64-044), the National Research Council of Thailand (NRCT)(Grant No. N42A650206), and the Université de Picardie Jules Verne.
Credit ภาพ: รองศาสตราจารย์ ดร.กนกพรรณ วงศ์ประเสริฐ

Highlight:

การปรับโครงสร้างสารสกัดธรรมชาติซัลเฟตกาแลคแตน (NSG) จากสาหร่ายผมนางที่มีขนาดใหญ่ด้วยกรด trifluoroacetic acid ได้สารซัลเฟตกาแลคแตนที่มีน้ำหนักโมเลกุลขนาดเล็ก (LMSG) ที่มีหมู่เคมีออกฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระสูงขึ้นและป้องกันการตายของเซลล์ไฟโบรบลาสต์จากการกระตุ้นด้วยสารกระตุ้น oxidative stress (H₂O₂ )

ที่มาและความสำคัญ

สาหร่ายสายพันธุ์ Gracilaria มีฤทธิ์สำคัญทางเภสัชวิทยาและใช้ปิดปากแผลเพื่อช่วยสมานแผลในการแพทย์แผนโบราณ ในการศึกษาครั้งนี้ศึกษาประสิทธิภาพในการปิดบาดแผลและกลไกการทำงานของสารซัลเฟตกาแลคแตนจากสาหร่ายผมนาง Gracilaria fisheri โดยศึกษาในเซลล์เพาะเลี้ยงไฟโบรบลาสต์

Abstract

Red alga Gracilaria species have been reported various to exhibit significant pharmacological activities. In this study, sulfated galactans (SG) from G. fisheri was investigated for its potential activity in wound healing using in vitro approach. L929 fibroblast cells were treated with different concentrations of SG and wound healing activity and collagen content determined. Expression of the specific mRNA transcripts and translated proteins was assessed. In a scratch wound healing culture, SG enhanced the rate of migration of the fibroblast cells, accompanied by increased expression of integrin β1, p-FAK, p-NF- κB, Ecadherin proteins, and the active form of MMP-2. In addition, SG increased expression of COL1A1 mRNA and protein and stimulated collagen production. In conclusion, this study demonstrates that SG from G. fisheri promotes would healing of fibroblasts, in part, through integrin-FAK and NF-κB-MMP signaling pathways. This suggests that SG could be a promising compound for further investigation of its potential on wound treatment.

KEYWORDS: Sulfated galactans, Red alga, Fibroblast, Wound healing, Collagen production

Citation: Choowadee Pariwatthanakun, Tawut Rudtanatip, Boonyakorn Boonsri, Benjamart Pratoomthai, and Kanokpan Wongprasert. In vitro evaluation of wound healing potential of sulfated galactans from red alga Gracilaria fisheri in fibroblast cells. Songklanakarin J. Sci. Technol. 2021, 43 (5):1374-81
DOI: 10.14456/sjst-psu.2021.179

RELATED SDGs:

SDG Goal หลัก ที่เกี่ยวข้อง

3. GOOD HEALTH AND WELL-BEING

ผู้ให้ข้อมูล: รองศาสตราจารย์ ดร.กนกพรรณ วงศ์ประเสริฐ
ชื่ออาจารย์ที่ทำวิจัย: รองศาสตราจารย์ ดร.กนกพรรณ วงศ์ประเสริฐ
ชื่อนักศึกษาที่ทำวิจัย: Choowadee Pariwatthanakun
แหล่งทุนวิจัย:The National Research Council of Thailand (NRCT), The Central Instrument Facility (CIF) Grant, Faculty of Science, Mahidol University
ภาพถ่าย: รองศาสตราจารย์ ดร.กนกพรรณ วงศ์ประเสริฐ