ROS – #Anatomy SC Mahidol #Anatomy MUSC ภาควิชากายวิภาคศาสตร์ คณะวิทยาศาสตร์ มหาวิทยาลัยมหิดล Department of Anatomy, Faculty of Science, Mahidol University.

Neuroprotection of Andrographolide against Neurotoxin MPP+-Induced Apoptosis in SH-SY5Y Cells via Activating Mitophagy, Autophagy, and Antioxidant Activities

Anatomy SC Mahidol — Tue, 23 May 2023 14:09:05 +0000

Highlight

สาร Andro มีฤทธิ์หลากหลายทางเภสัชวิทยา แต่ในการศึกษานี้ได้ศึกษาฤทธิ์ในการป้องกันการตายของเซลล์ประสาทสายพันธุ์นิวโรบลาสโตมา SH-SY5Y ที่จำลองแบบโรคพาร์กินสันโดยใช้สารพิษต่อระบบประสาท MMP+ การป้องกันนี้ได้ผ่านกระบวนการ mitophagy, กำจัดโปรตีน alpha-synuclein ผ่านทาง autophagy และ เพิ่มความสามารถในการต้านอนุมูลอิสระ ทำให้สาร Andro มีคุณสมบัติที่จะเป็นอีกทางเลือกนึงในการป้องกันโรคพาร์กินสัน

ที่มาและความสำคัญ

โรคพาร์กินสัน เกี่ยวข้องกับการสูญเสียเซลล์โดปามีนและการรวมกันของ alpha-synuclein ซึ่งมีสาเหตุมาจากการสร้างสารอนุมูลอิสระที่มากเกินไปส่งผลให้เกิดการทำงานที่ผิดปกติของไมโตคอนเดรียและกระบวนการออโตฟาจี (autophagy) ตามลำดับ ในปัจจุบันได้มีการศึกษาทางเภสัชวิทยาของสาร Andrographolide หรือ Andro เป็นจำนวนมาก เช่น ฤทธิ์การต้านเบาหวาน ต้านมะเร็ง ต้านการอักเสบ เป็นต้น อย่างไรก็ตามงานวิจัยที่ศึกษาฤทธิ์ของสาร Andro ในการป้องกันสารพิษต่อระบบประสาท (neurotoxin) MMP+ ที่ชักนำในเซลล์ประสาทสายพันธุ์นิวโรบลาสโตมา SH-SY5Y ให้เป็นโรคพาร์กินสันยังไม่พบ ดังนั้นในการศึกษานี้ เราจึงได้ตั้งสมมติฐานว่า สาร Andro น่าจะมีฤทธิ์ป้องกันระบบประสาทต่อสาร MMP+ ที่ชักนำให้เกิดการตายแบบ apoptosis โดยผ่านทางกระบวน mitophagy เพื่อกำจัดไมโตคอนเดรียที่มีการทำงานที่ผิดปกติและการต้านสารอนุมูลอิสระ

Abstract

Parkinson’s disease (PD) is associated with dopaminergic neuron loss and alpha-synuclein aggregation caused by ROS overproduction, leading to mitochondrial dysfunction and autophagy impairment. Recently, andrographolide (Andro) has been extensively studied for various pharmacological properties, such as anti-diabetic, anti-cancer, anti-inflammatory, and anti-atherosclerosis. However, its potential neuroprotective effects on neurotoxin MPP⁺-induced SH-SY5Y cells, a cellular PD model, remain uninvestigated. In this study, we hypothesized that Andro has neuroprotective effects against MPP⁺-induced apoptosis, which may be mediated through the clearance of dysfunctional mitochondria by mitophagy and ROS by antioxidant activities. Herein, Andro pretreatment could attenuate MPP⁺-induced neuronal cell death that was reflected by reducing mitochondrial membrane potential (MMP) depolarization, alpha-synuclein, and pro-apoptotic proteins expressions. Concomitantly, Andro attenuated MPP⁺-induced oxidative stress through mitophagy, as indicated by increasing colocalization of MitoTracker Red with LC3, upregulations of the PINK1–Parkin pathway, and autophagy-related proteins. On the contrary, Andro-activated autophagy was compromised when pretreated with 3-MA. Furthermore, Andro activated the Nrf2/KEAP1 pathway, leading to increasing genes encoding antioxidant enzymes and activities. This study elucidated that Andro exhibited significant neuroprotective effects against MPP⁺-induced SH-SY5Y cell death in vitro by enhancing mitophagy and clearance of alpha-synuclein through autophagy, as well as increasing antioxidant capacity. Our results provide evidence that Andro could be considered a potential supplement for PD prevention.

Keywords: Parkinson’s disease, andrographolide, MPP+, SH-SY5Y cells, ROS, Nrf2, mitophagy

Citation: Prasertsuksri, P.; Kraokaew, P.; Pranweerapaiboon, K.; Sobhon, P.; Chaithirayanon, K. Neuroprotection of Andrographolide against Neurotoxin MPP⁺-Induced Apoptosis in SH-SY5Y Cells via Activating Mitophagy, Autophagy, and Antioxidant Activities. Int. J. Mol. Sci.2023, 24, 8528. https://doi.org/10.3390/ijms24108528

RELATED SDGs:

3. GOOD HEALTH AND WELL-BEING

15. LIFE ON LAND

ผู้ให้ข้อมูล: รองศาสตราจารย์ ดร.กุลธิดา ชัยธีระยานนท์
ชื่ออาจารย์ที่ทำวิจัย: รองศาสตราจารย์ ดร.กุลธิดา ชัยธีระยานนท์
ชื่อนักศึกษาที่ทำวิจัย: Prachayaporn Prasertsuksri
เครดิตภาพ: รองศาสตราจารย์ ดร.กุลธิดา ชัยธีระยานนท์

Structural characterization, antioxidant activity, and protective effect against hydrogen peroxide-induced oxidative stress of chemically degraded Gracilaria fisheri sulfated galactans

Anatomy SC Mahidol — Thu, 10 Mar 2022 08:27:44 +0000

Highlight:

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

ที่มาและความสำคัญ

สารซัลเฟตโพลิแซคคาไรด์มีฤทธิ์ทางชีวภาพที่หลากหลาย เช่น การยับยั้งกระบวนการออกซิเดชัน ซึ่งฤทธิ์ทางชีวภาพมีความสัมพันธ์กับน้ำหนักโมเลกุลและโครงสร้างทางเคมี การศึกษานี้มีวัตถุประสงค์เพื่อปรับโครงสร้างสารซัลเฟตกาแลคแตนที่สกัดธรรมชาติจากสาหร่ายผมนาง (NSG) น้ำหนักโมเลกุล 217.45 kDa โดยการย่อยด้วยกรด trifluoroacetic acid (TFA) ที่มีความเข้มข้นต่าง ๆ กัน เพื่อเพิ่มศักยภาพฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระ ผลการย่อยด้วย TFA ได้สารซัลเฟตกาแลคแตนที่มีน้ำหนักโมเลกุลขนาดเล็ก (LMSG) แตกต่างกัน ได้แก่ 97.23, 62.26, 30.74, 2.63 และ 2.59 kDa การลดลงของน้ำหนักโมเลกุลสัมพันธ์เชิงบวกกับความเข้มข้นของกรด TFA ผลการวิเคราะห์โครงสร้างทางเคมีด้วยวิธี FTIR และ NMR บ่งชี้ว่าวิธีย่อยด้วยกรด TFA ไม่ได้เปลี่ยนแปลงสายโซ่หลักโพลิแซคคาไรด์ แต่ทำให้ได้ LMSG ที่มีหมู่เคมีที่มีศักยภาพจับกับอนุมูลอิสระได้ดีขึ้น LMSG ขนาดเล็กออกฤทธิ์กระตุ้นกลุ่มเอนไซม์ต้านอนุมูลอิสระได้แก่ GSH, CAT และ SOD ในเซลล์ไฟโบรบลาสต์ได้ดีกว่า NSG จากการศึกษาระดับโมเลกุลพบว่า LMSG กระตุ้นเส้นทาง Nrf-2/ARE ในเซลล์ไฟโบรบลาสต์และและมีผลเพิ่มการแสดงออกของยีนต้านอนุมูลอิสระ CAT และ SOD ซึ่งสอดคล้องกับผลการลดการสร้างอนุมูลอิสระ (ROS) จากการกระตุ้นด้วย H₂O₂

Abstract

Sulfated polysaccharides (SPs) possess an extensive range of biological activities, such as the inhibition of oxidation, correlated with their molecular weight (MW) and chemical structure. In this study, we used the trifluoroacetic acid (TFA) controlled degradation method to degrade sulfated galactans (SG) isolated from Gracilaria fisheri and evaluated the antioxidant and protective effects of the low molecular weight SG (LMSG) against H₂O₂ on fibroblast cells for the first time. Degradation of native SG (NSG) with an initial MW of 217.45 kDa using different concentrations of TFA resulted in five degraded NSG with MW of 97.23, 62.26, 30.74, 2.63, and 2.59 kDa. The reduction in MW was positively correlated with TFA concentrations. Chemical structure analyses using FTIR and NMR indicated that the TFA degradation process did not significantly change the LMSG polysaccharide main chain but did change the functional groups. LMSG exhibited higher scavenging activities and enhanced the cellular activities of GSH, CAT, and SOD enzymes. Moreover, LMSG activated Nrf-2/ARE signaling and increased expression of antioxidant genes CAT and SOD, which corresponded to increased protective effects against H₂O₂-induced ROS generation in fibroblast cells. The study reveals modification of NSG by acid TFA degradation resulted in the creation of LMSG, which showed greater antioxidant activity.

KEYWORDS: Sulfated galactans, TFA digestion, Antioxidant enzymes, ROS, Fibroblasts

Citation: Tawut Rudtanatip, Choowadee Pariwatthanakun, Somsuda Somintara, Waraporn Sakaew, Kanokpan Wongprasert. Structural characterization, antioxidant activity, and protective effect against hydrogen peroxide-induced oxidative stress of chemically degraded Gracilaria fisheri sulfated galactans. International Journal of Biological Macromolecules. 2022, 206: 51-63.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2022.02.125

RELATED SDGs:

SDG Goal หลัก ที่เกี่ยวข้อง

3. GOOD HEALTH AND WELL-BEING

ผู้ให้ข้อมูล: รองศาสตราจารย์ ดร.กนกพรรณ วงศ์ประเสริฐ
ชื่ออาจารย์ที่ทำวิจัย: รองศาสตราจารย์ ดร.กนกพรรณ วงศ์ประเสริฐ
แหล่งทุนวิจัย: Thailand Research Fund, the Royal Golden Jubilee Advanced Programme, No. RAP61K0006
ภาพถ่าย: รองศาสตราจารย์ ดร.กนกพรรณ วงศ์ประเสริฐ

Methanolic Extract from Sea Cucumber, Holothuria scabra, Induces Apoptosis and Suppresses Metastasis of PC3 Prostate Cancer Cells Modulated by MAPK Signaling Pathway

Anatomy SC Mahidol — Tue, 25 May 2021 08:55:45 +0000

Highlight:
สารสกัดหยาบจากผนังลำตัวของปลิงทะเลขาว Holothuria scabra ในสารละลายเมธานอลมีฤทธิ์ในการชักนำให้เกิดการตายแบบ apoptosis และยับยั้งการแพร่กระจายของเซลล์ต่อมลูกหมาก PC3 โดยผ่านทางวิถีสัญญาณ MAPK

ที่มาและความสำคัญ
สารสกัดจากปลิงทะเล มีคุณสมบัติที่ต้านการอักเสบ ต้านอนุมูลอิสระ และต้านมะเร็งชนิต่าง ๆ แต่อย่างไรก็ตามยังไม่มีการศึกษาเกี่ยวกับ สารสกัดหยาบจากผนังลำตัวของปลิงทะเลขาว H. scabra ที่มีฤทธิ์ต้านเซลล์มะเร็งต่อมลูกหมากในมนุษย์ PC3 ดังนั้นการศึกษาวิจัยนี้จึงมุ่งเน้นศึกษาประโยชน์ของสารสกัดหยาบจากผนังลำตัวของปลิงทะเลขาว H. scabra ที่มีฤทธิ์ทำให้เซลล์มะเร็งต่อมลูกหมากในมนุษย์ PC3 ตายและยับยั้งการแพร่กระจาย โดยพบว่าสารสกัดหยาบจากผนังลำตัวของปลิงทะเลขาว Holothuria scabra ในสารละลายเมธานอลมีฤทธิ์ทำให้สารอนุมูลอิสระในเซลล์ต่อมลูกหมาก PC3 เพิ่มขึ้นผ่านทาง p38 และ JNK ของ MAPK ทำให้เกิดการตายแบบ apoptosis และยับยั้งการแพร่กระจายโดยการลดการแสดงออกของ MMP-2/-9 ผ่านทางวิถีสัญญาณของ ERK ใน MAPK ซึ่งการศึกษานี้อาจนำไปสู่การพัฒนาอาหารเสริมในการรักษาโรคมะเร็งต่อมลูกหมาก

Abstract
Sea cucumber, Holothuria scabra, is a well-known traditional Asian medicine that has been used for suppressing inflammation, promoting wound healing, and improving immunity. Moreover, previous studies demonstrated that the extract from H. scabra contains many bioactive compounds and has potent on inhibiting tumor cells survival and progression. However, the effect of the methanolic extract from the body wall of H. scabra (BWMT) on human prostate cancer cells has not yet been investigated. In this study, we aimed to investigate the effects and underlying mechanism of BWMT on prostate cancer cell viability and metastasis. BWMT was obtained by maceration with methanol. The effect of BWMT on cell viability was assessed by MTT and colony formation assays. The intracellular ROS accumulation was evaluated using a DCFH-DA fluorescence probe. Hoechst 33342 staining and Annexin V-FITC/PI staining were used to examine the apoptotic-inducing effect of the extract. A transwell migration assay was performed to determine the anti-metastasis effect. BWMT significantly reduced cell viability, triggered cellular apoptosis by accumulating intracellular ROS and resulting in the upregulation of JNK and p38 signaling pathways. In addition, BWMT also inhibited the invasion of PC3 cells by downregulating MMP-2/-9 expression via the ERK pathway. Consequently, our study provides BWMT from H. scabra as a putative therapeutic agent that could be applicable for prostate cancer progression.

Keywords: Holothuria scabra, apoptosis, metastasis, ROS, Prostate cancer, MAPK

Citation: Pranweerapaiboon K, Noonong K, Apisawetakan S, Sobhon P, Chaithirayanon K. Methanolic Extract from Sea Cucumber, Holothuria scabra, Induces Apoptosis and Suppresses Metastasis of PC3 Prostate Cancer Cells Modulated by MAPK Signaling Pathway. J. Microbiol. Biotechnol. -0001;31:-. https://doi.org/10.4014/jmb.2103.03034