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

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