Highlight

ซัลเฟตกาแลคแตนที่เพิ่มระดับการซัลเฟต (SGS) จากสาหร่ายแดง Gracilaria fisheri แสดงฤทธิ์ป้องกันความเสียหายของเซลล์ไตที่เกิดจากโซเดียมออกซาเลต (NaOX) โดยส่งเสริมการเคลื่อนที่ของเซลล์และการสมานแผล ฟื้นฟูการแสดงออกของโมเลกุลยึดเกาะระหว่างเซลล์ และควบคุมการส่งสัญญาณ PI3K/Akt และ MAPK แสดงถึงศักยภาพของ SGS ในการพัฒนาเป็นสารรักษาโรคนิ่วในไตจากธรรมชาติในอนาคต

ที่มาและความสำคัญ

โรคนิ่วในไตเกิดจากการสะสมของผลึกออกซาเลต ซึ่งทำลายเซลล์เยื่อบุท่อไต นำไปสู่การอักเสบ และสูญเสียความสามารถในการซ่อมแซมเนื้อเยื่อของเซลล์ไต ปัจจุบันยังไม่มีวิธีรักษาที่มีประสิทธิภาพสูงและปลอดภัยในระยะยาว ปัจจุบันมีความสนใจในการค้นคว้าวิจัยสารจากธรรมชาติที่มีฤทธิ์ต้านการเกิดนิ่วและช่วยฟื้นฟูเซลล์การศึกษาครั้งนี้จึงมีความสำคัญต่อการพัฒนาทางเลือกใหม่ในการป้องกันและบำบัดโรคนิ่วในไตโดยใช้สารออกฤทธิ์จากธรรมชาติที่มีความปลอดภัยสูง ซัลเฟตกาแลคแตน (sulfated galactan) เป็นพอลิแซ็กคาไรด์ที่สกัดจากสาหร่ายแดง Gracilaria fisheri ซึ่งมีรายงานว่าให้ผลทางชีวภาพที่หลากหลาย เช่น เสริมภูมิคุ้มกัน ต้านอนุมูลอิสระ และส่งเสริมการสมานแผล อย่างไรก็ตามข้อมูลเกี่ยวกับ) งานวิจัยก่อนหน้าของกลุ่มผู้วิจัยพบว่าการปรับปรุงโครงสร้างของซัลเฟตกาแลคแตนด้วยการเพิ่มระดับการซัลเฟต (SGS) สามารถลดการตายของเซลล์ไต HK‑2 ที่ถูกเหนี่ยวนำด้วยโซเดียมออกซาเลต (NaOX) และยับยั้งการก่อตัวของผลึกได้ไต งานวิจัยนี้จึงมุ่งศึกษาผลของ SGS ต่อการเคลื่อนที่ของเซลล์ การแสดงออกของโมเลกุลยึดเกาะ และกลไกสัญญาณภายในเซลล์ในสภาวะที่เซลล์ไตถูกทำลายด้วยโซเดียมออกซาเลต

Abstract

Exposure to oxalate crystals causes cellular injury and dysfunction in the renal tubular epithelium. Sulfated galactan with increased sulfation (SGS) from the red seaweed Gracilaria fisheri exhibits anti‑urolithiasis effects by inhibiting oxalate crystal formation and preventing sodium oxalate (NaOX)‑induced death of renal tubular (HK‑2) cells. However, the effects of SGS on wound healing and adhesion molecule expression in NaOX‑induced HK‑2 cell injury remain unexplored. The present study investigated the effects of SGS on wound healing and the regulation of adhesion molecule expression in NaOX‑induced HK‑2 cell damage. The findings showed that SGS promoted wound healing in HK‑2 cells following a scratch injury under NaOX‑induced conditions. NaOX exposure increased the expression of CD44 and vimentin while decreasing the expression of EpCAM, E‑cadherin, occludin and ZO‑1, as demonstrated by reverse transcription‑quantitative PCR, western blotting and immunofluorescence analysis. Treatment with SGS restored these adhesion molecule expression levels to near normal. Scanning electron microscopy revealed that SGS also reversed NaOX‑induced morphological changes in HK‑2 cells. Additionally, SGS reduced the expression of Akt and p38 while upregulating PI3K and Erk1/2 in NaOX‑treated HK‑2 cells. These results suggested that SGS enhances wound healing and regulates the expression of adhesion molecules, possibly through the PI3K/Akt and MAPK (p38 and Erk1/2) signaling pathways, highlighting the potential of SGS as a promising therapeutic compound for preventing and treating NaOX‑induced renal damage.

KEYWORDS: sulfation of sulfated galactan, cell migration, adhesion molecules, human kidney cells, sodium oxalate

Citation: Rudtanatip T, Phanphak J, Somintara S, El‑Abid J, Wongprasert K, Kovensky J, et al. Effect of Gracilaria fisheri sulfated galactan with increased sulfation on cell migration and expression of cell adhesion molecules in sodium oxalate‑induced HK‑2 cell injury. Biomedical Reports. 2025 May 22;23(2):1–15. https://doi.org/10.3892/br.2025.2001

RELATED SDGs:

SDG Goal หลัก ที่เกี่ยวข้อง

3. GOOD HEALTH AND WELL-BEING

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

Fig. 1. A schematic diagram showing the proposed protection of S-SG from sodium oxalate induced HK-2 cell damage. S-SG, which is due to high sulfate groups, possibly interacts with oxalate crystal surface, reduces cell–oxalate crystal interaction, and subsequently decreases HK-2 cell damage. Furthermore, S-SG also decreases expression of caspase-3 and increases expression of BCL-2, resulting in reduced cell damage induced by sodium oxalate crystals (created with BioReder.com).

Fig. 2. The effects of G. fisheri N-SG and its derivatives on (a) nucleation inhibition and (b) aggregation inhibition of calcium oxalate crystal formation. * indicates values significantly different from control.

Fig. 3. The morphology of HK-2 cells treated with a mixture of S-SG and NaOX. Bar = 400 um; * indicates values significantly different from control (p < 0.05).

Highlight

การปรับขนาดสารสกัดซัลเฟต กาแลคแตนจากสาหร่ายผมนางให้เล็กลงและเพิ่มหมู่ซัลเฟตมีผลเพิ่มฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระ ป้องกันการอิ่มตัวและตกผลึกนิ่วแคลเซียมออกซาเลต และป้องกันการตายแบบอพอพโทซิสของเซลล์ท่อไตจากกระตุ้นด้วยสารออกซาเลต

ที่มาและความสำคัญ

ภาวะการมีอนุมูลอิสระสูงเหนี่ยวนำให้เกิดผลึกนิ่วออกซาเลตที่ท่อไตและการตายของเซลล์บุท่อไต สารยับยั้งการสร้างอนุมูลอิสระจะช่วยลดการตกตะกอนนิ่วและการบาดเจ็บเซลล์บุท่อไตได้ สารซัลเฟตโพลิแซคคาไรด์มีฤทธิ์ยับยั้งกระบวนการออกซิเดชัน ลดการเกิดอนุมูลอิสระ ซึ่งฤทธิ์ทางชีวภาพมีความสัมพันธ์กับน้ำหนักโมเลกุลและโครงสร้างทางเคมี การศึกษานี้มีวัตถุประสงค์เพื่อปรับลดขนาดของโครงสร้างสารซัลเฟตกาแลคแตนสกัดธรรมชาติจากสาหร่ายผมนาง และทดสอบศักยภาพฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระ การลดการตกตะกอนนิ่ว และการยับยั้งการตายของเซลล์บุท่อไตจากสารออกซาเลต เพื่อใช้ประโยชน์สาหร่ายผมนางเป็นอาหารฟังก์ชันหรืออาหารทางการแพทย์

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: sulfated galactans, sulfation, antioxidant, antiurolithiasis, sodium oxalate

Citation: Sakaew,W.; Phanphak, J.; Somintara, S.; Hipkaeo,W.; Wongprasert, K.; Kovensky, J.; Pariwatthanakun, C.; Rudtanatip, T. Increased Sulfation in Gracilaria fisheri Sulfated Galactans Enhances Antioxidant and Antiurolithiatic Activities and Protects HK-2 Cell Death Induced by Sodium Oxalate. Mar. Drugs 2022, 20, 382. https://doi.org/10.3390/md20060382

RELATED SDGs:

3. GOOD HEALTH AND WELL-BEING

14. LIFE BELOW WATER

ผู้ให้ข้อมูล: รองศาสตราจารย์ ดร.กนกพรรณ วงศ์ประเสริฐ
ชื่ออาจารย์ที่ทำวิจัย: รองศาสตราจารย์ ดร.กนกพรรณ วงศ์ประเสริฐ
แหล่งทุนวิจัย: This research was supported by the Fundamental Fund of Khon Kaen University and the National Science, Research and Innovation Fund
Credit ภาพ: รองศาสตราจารย์ ดร.กนกพรรณ วงศ์ประเสริฐ