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

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