Fucoxanthin

A fucoxanthin ígéretes szintű kemopreventív és/vagy kemoterápiás aktivitást mutatott három humán vastagbélrákos sejtvonal ellen a sejtek apoptózisán keresztül, DNS fragmentáció révén, azonban csak akkor, ha troglitazonnal kombinálva alkalmazzák (Hosokawa et al., 2004).

Kapcsolódó kifejezések:

Klorofill
Plastid
Hínár
Karotinoid
Enzimek
Algák
Mutáció
Fehérjék
DNS

Letöltés PDF formátumban

Erről az oldalról

Tengeri gyógyszerek

G Bőrvédő hatás

Az L. japonica-ból izolált fukoxantinról beszámoltak arról, hogy elnyomja a tirozináz aktivitást UVB-besugárzott tengerimalacokban és melanogenezist UVB-besugárzott egerekben. A fucoxanthin orális kezelése jelentősen elnyomta a melanogenezissel kapcsolatos bőr mRNS expresszióját, ami arra utal, hogy a fucoxanthin transzkripciós szinten negatívan szabályozta a melanogenezis faktort (Shimoda et al., 2010). Sőt, a fukoxantinról kiderült, hogy a DNS károsodásának gátlásával és az antioxidáns aktivitás fokozásával fényvédő tulajdonságokkal rendelkezik az emberi fibroblaszt sejtekben (Heo és Jeon, 2009). Ezek a tanulmányok azt sugallják, hogy a fucoxanthin orális beadása megakadályozhatja vagy minimalizálhatja az UV sugárzás negatív hatásait, például a melanin képződését.

A tengeri tápanyagok szerepe a szív- és érrendszer egészségében

Fucoxanthin

A fucoxanthin (17.4. Ábra) bőségesen megtalálható a barna moszatokban, és a természetben a becsült karotinoid-termelés több mint 10% -át teszi ki. A fukoxantin számos biológiai funkciójáról számolt be, köztük rákellenes, antioxidáns, vérnyomáscsökkentő, gyulladáscsökkentő, rádióvédő és elhízásgátló hatásokról. Kimutatták, hogy az Undaria pinnatifida-ból származó fucoxanthin csökkenti a magas vérnyomás és az azzal összefüggő betegségek kialakulását stroke-ra hajlamos, spontán hipertóniás patkányokban (Ikeda et al., 2003). Ezenkívül a Sargassum japonica és a fucoxantinban gazdag S. horneri kivonatok potenciális ACE-I gátlást mutatnak (Sivagnanam et al., 2015). A fukoxantin ACE-I aktivitásának gátlásának pontos mechanizmusát azonban még nem magyarázták meg teljesen.

17.4. Ábra A fukoxantin kémiai szerkezete.

A fucoxanthin terápiás hatása a metabolikus szindrómára és a 2-es típusú cukorbetegségre

Következtetések

Az étkezési barna tengeri moszatokban található tengeri karotinoid, a Fucoxanthin hatékony természetes vegyület az elhízás és a vele összefüggő 2-es típusú cukorbetegség megelőzésére. A fukoxantin elhízás elleni hatása elsősorban az energiafelhasználás növekedésén alapul. A fucoxanthin elősegíti a zsírszövetben a lipidanyagcserét a mitokondriumokban az UCP1-re történő szabályozás révén, ami zsírsavak oxidációjához és hőtermeléshez vezet. A fucoxanthin azonban csökkenti az inzulinrezisztenciában részt vevő proinflammatorikus adipokinek expresszióját. A fukoxantin ezen hatásai specifikusak az elhízott fenotípusban, és a sovány normál modellben nem találhatók meg. A fukoxantin főként fukoxanthinol és amarouciaxanthin A metabolizálódik. A fukoxantin metabolitok kulcsszerkezete az elhízás és antidiabetikus hatás kifejezésére az allénkötést és két hidroxilcsoportot tartalmazó polién-kromofor véggyűrűje.

Az energia lipidraktárként való tárolásának képessége szükséges az immunrendszer és más rendszerek fenntartásához, hogy az állatok túlélhessék az alacsony tápanyag-hozzáférhetőségeket. Az energiatárolás, a hatékony energiafelhasználás és az erős immunválasz az állati test fenntartásának legalapvetőbb követelményei közé tartozik. A krónikus anyagcsere-túlterhelés azonban túlsúlyt vagy elhízást vált ki, ami immunhiányhoz vezet. Az immunrendszeri rendellenességek viszont rontják az anyagcserét. Így az anyagcsere- és immunrendellenességek legfontosabb terápiája a testzsír, különösen a zsigeri WAT-ban történő felesleges felhalmozódás csökkentése. Normális körülmények között azonban kerülni kell a túlzott zsírfelhasználást vagy a csökkentett zsírbevitelt. A fucoxanthin hatékony elhízással és anyagcserezavarral küzdő betegeknél, karcsú személyeknél semmilyen tevékenységet nem végez. Ezenkívül jellemezték a fukoxantin hatásainak alapját képező molekuláris mechanizmusokat, és biológiai hatását javítani lehet a fukoxantin metabolitok szelektív felhalmozódásával a célszervben, a zsigeri WAT-ban. A fucoxanthin kívánatos táplálék-gyógyszer lesz az elhízás és az anyagcserezavarok enyhítésére.

Az algák elhízás és cukorbetegség elleni tevékenységei

13.2.4. Fucoxanthin

A barna algák kloroplasztjaiban jelen lévő fő karotinoid, a fucoxanthin az összes karotinoid közül a legelterjedtebb, és a karotinoidok becsült teljes természetes termelésének> 10% -át teszi ki (Matsuno, 2001). Körülbelül 700 természetesen előforduló karotinoid közül körülbelül 40 karotinoid tartalmaz allénkötést. A fő allén karotinoid a barna moszatokban található fukoxantin (Dembitsky és Maoka, 2007). A barna algákban a fucoxanthin volt jelen: a tartalom 4,3 μg/g és 243,0 μg/g közötti száraz tömeg között volt (13.1. Táblázat). Az étrendi fukoxantin a gasztrointesztinális traktusban fukoxanthinollá hidrolizálódik, és részben a májban amarouciaxantin A-vá metabolizálódik (Asai et al., 2008). Ez a metabolizált fukoxantin olyan tengeri termékekben halmozódik fel, mint a kagyló, a tengeri csillag és a tengeri uborka. A legújabb vizsgálatok eredményei azt mutatták, hogy a fukoxantin erősen csökkenti a zsírszövet súlyát, és közvetíti a vércukorszintet. A mechanizmus eltér a többi antidiabetikus funkcionális élelmiszer-komponensétől (13.1. Ábra).

13.1. Ábra A fukoxantin kémiai szerkezete és anyagcseréje.

Bioaktív tengeri moszatok antiabiás, antidiabetikus, antioxidáns és antihiperlipidémiás aktivitásai

12.2.3. A fucoxanthin, mint elhízás elleni szer

A fucoxanthin tengeri tengeri moszatokból és Bacillariophyta-ból kivont tengeri karotinoid. Ez egy nagyon fontos bioaktív tengeri moszat, sok bioaktivitással, például rákellenes, gyulladásgátló és antioxidáns aktivitással (Kotakenara et al., 2005; Shiratori et al., 2005; Nomura et al., 1997; Peng et al., 2011). A fucoxanthin jól ismert elhízásellenes aktivitásáról (Gammone és D'orazio, 2015), ami elsősorban annak a képességének köszönhető, hogy képes kiváltani a szétkapcsolódó protein 1 (UCP1) aktiválódását (Maeda et al., 2005, 2007) és dokozahexaénsav (DHA) (Maeda et al., 2008; Tsukui et al., 2007, 2009). Az UCP1 elősegítheti a lipolízist, míg a DHA csökkentheti a koleszterinszintet.

Lin és mtsai. (2015) a barna hínárból kivont fukoxantin elhízásellenes aktivitását vizsgálták a zsírszármazékokból származó őssejtek adipogenezisén. Megmutatták az elhízott betegek zsírszármazékaiból származó őssejtek differenciálódási képességét arra, hogy különböző sejtekké alakuljanak át. A fukoxantin az elhízás elleni aktivitást a reaktív oxigénfajok (ROS) emelkedésének és a lipid-metabolizmus gének csökkentésének modulálásával hozta létre. Kang és mtsai. (2011) tanulmányozta a Petalonia binghamiae-ból származó fukoxantin hatását az adipogenezisre a 3T3-L1 adipocyták különböző stádiumaiban. Kimutatták, hogy a fucoxanthin elősegítheti a 3T3-L1 adipocyták differenciálódását a differenciálódás korai szakaszában, és csökkentheti a peroxisoma proliferátor-aktivált c receptor, a szterin szabályozó elem-kötő 1c fehérje és a CCAAT/enhancer-kötő fehérje α expresszióját a köztitermék során és a differenciálás késői szakaszai.

Kang és mtsai. (2012) elhízott egerek modelljén tanulmányozták a P. binghamiae-ból kivont fukoxantin antihízás-tulajdonságait. Az eredmények azt mutatták, hogy a fukoxantin beadása csökkentheti a testtömeget, a zsírszövet súlyát és az elhízott egerek szérum triglicerid szintjét. Megmutatták azt is, hogy a fukoxantin javíthatja az AMP-aktivált protein-kináz és az acetil-CoA karboxiláz foszforilációját érett 3T3-L1 sejtekben. Myoungnam és mtsai. (2010) a fukoxantin lipid anyagcserére és glükózkoncentrációra gyakorolt hatását tanulmányozta elhízott egerek modelljén. Az eredmények azt mutatták, hogy a máj lipidtartalma jelentősen csökkent a fucoxanthin csoportban. Ennek oka lehet az almasav enzim, a máj lipogén enzim, a zsírsav szintáz és a glükóz-6-foszfát dehidrogenáz.

Hu és mtsai. (2012) a fukoxantin és a linolsav elhízás elleni tulajdonságait vizsgálták elhízott patkányokon. Harmincöt patkányt etettek alacsony fukoxantint, magas fukoxantint, valamint fukoxantint és linolsavat tartalmazó keverékkel. Az eredmények azt mutatták, hogy a fucoxanthin és a linolsav keverék volt a leghatékonyabb a testtömeg és a fehér zsírszövet súlyának csökkentésében, valamint a szérum összes koleszterin, triacil-glicerin, leptin és glükóz koncentrációjának csökkentésében. A zsír-triacil-glicerin-lipáz, az adiponektin és az 1A karnitin-palmitoil-transzferáz génexpressziója nyilvánvalóan csökkent.

Pigmentek és kisebb vegyületek algákban

6.3.4 Fucoxanthin

A fucoxanthin egy xantofill, és egyedi szerkezettel rendelkezik, szokatlan allénkötést és 5,6-monoepoxidot tartalmaz a molekulájában (Barros et al., 2001; Maeda et al., 2009; Pinto et al., 2000). A fucoxanthin az egyik legelterjedtebb karotinoid a természetben (Matsuno, 2001). A hínár tartalma évszakonként és életciklusonként változik. Szerves összetevők jelenlétében meglehetősen stabil, eltekintve a szárítási folyamat túlélésétől és a környezeti hőmérsékleten történő tárolástól. Tiszta formában a fukoxantin érzékeny az oxidációra (Haugan és Liaaen-Jensen, 1994). Megállapították, hogy a Fucus serratus teljes karotinoid-tartalma a szárított kivont sejtek körülbelül 0,08% -a, a fucoxanthin pedig az összes karotinoid körülbelül 70% -át teszi ki (Chapman, 1970; Haugan és Liaaen-Jensen, 1989). A 6.4. Táblázat szerint a barna hínárfajokban a fukoxantin-tartalom 172-720 mg/kg száraz tömeg között mozog, maximális koncentrációja az F. serratus L.-ben, bár a Sargassum horneri (Turner) C. Agardh-szintje 3700 mg/kg beszámoltak (Tsukui et al., 2009).

A tenyésztett Saccharina japonica (Areschoug) C.E. Lane, C. Mayes, L. Druehl & G.W. A Saunders, más néven Kombu, jó biológiai forrás a fucoxanthin kinyerésére. A feldolgozásból származó visszadobások (sztenderd, tartás és penge anyag) felhasználhatók a fukoxantin kivonásának forrásaként. Ezeknek a visszadobásoknak hasonló a fukoxantin tartalma (178 - 196 mg/kg friss tömeg). Kimutatták, hogy a fukoxantin visszanyerési aránya eléri a 82% -ot, és összesen 1490 g fukoxantint nyertek 10 tombombombából. A kapott fukoxantin stabil volt és 4 ° C-on csak 2% -kal csökkent 6 hónapos tárolás alatt (Kanazawa et al., 2008). A friss Undaria Suringar-ból származó fucoxantin leginkább az all-trans geometriai izomerje (

88%). A transz formák stabilabbak, azonban a fukoxantin cisz formáiról azt találták, hogy magasabb gátló hatást fejtenek ki, mint az emberi leukémia (HL-60) és a vastagbélrák (Caco-2) sejtek transz-társaival szemben. A fukoxantin transzformájának felvétele és beépülése a sejt lipidjeibe gyorsabb volt a cisz társaival összehasonlítva (Nakazawa et al., 2009). Az emberi bélsejtekben és az egerekben a fucoxanthin könnyen átalakul fukoxanthinollá (ami arra utal, hogy a fukoxanthin aktív formája egy biológiai rendszerben a fucoxanthinol lenne (Sugawara et al., 2002).

Kísérletek kimutatták, hogy az Undaria barna hínárból származó fukoxantin jelentősen csökkenti az emberi prosztatarák sejtjeinek életképességét, és jelentősen csökkenti a daganatot hordozó egerek százalékos arányát és az egérenkénti átlagos daganatok számát ivóvízben adva (Kotake-Nara et al., 2001; Okuzumi és mtsai., 1993). Más vizsgálatok rákellenes hatásokat mutattak be, ideértve az emberi leukémia sejtvonal (HL-60) proliferációjának gátlását, és kiváltották apoptózisukat (Hosokawa et al., 1999; Miyashita és Hosokawa, 2008).

Maeda és mtsai (2005) a fehér zsírszövet (zsírraktár szövet) csökkenését mutatták ki patkányokban, elhízott és cukorbeteg modell egerekben, ha barna hínárból kivont fukoxantinnal etették. Ezenkívül a fukoxantin tartalmú étrend elnyomta a testtömeg növekedését egerekben és kiváltotta a termogenezis fehérje, az 1-es fehérje (UCP1) leválasztását a fehér zsírszövetben.

A tisztított fukoxantin gátolta a citoplazmatikus lipidfelhalmozódást 3 T3-L1-ben, amelyet például inzulin indukálhat, és dózisfüggő módon jelentősen gyengíti a lipid metabolikus gének expresszióját 3 T3-L1 adipocitákban. Ezek az eredmények arra utalnak, hogy a fukoxanthin hatékony természetes élelmiszer-összetevő az elhízás megelőzésében (Miyashita és Hosokawa, 2008). A fukoxantinnak tulajdonított egyéb biológiai aktivitások közé tartozik az antioxidáns aktivitás (Miyashita et al., 2012), a gyulladáscsökkentő aktivitás, a neuroprotektív hatások, az antiangiogén aktivitás és a bőrvédő hatások (Kim és Pangestuti, 2011).

Mikroalgák az emberi egészségben

7.4.3. Fucoxanthin

A fukoxantin a tengeri mikroalgák számos csoportjában megtalálható (bacillariophytes, bolidophytes, chrysophytes, silicoflagellates, pinguiophytes) (Peng et al., 2011). Számos tanulmány kiemelte, hogy a fukoxantin rákellenes tulajdonságokkal rendelkezik. Valójában számos kutató végzett vizsgálatokat különféle sejtvonalakon és in vivo (Hosokawa et al., 2004; Kumar et al., 2013; Okuzumi et al., 1993; Wang et al., 2012a; Yoshiko és Hoyoku, 2007) és megfejtették, hogy a fukoxantin antiproliferatív és rákmegelőző hatását különböző molekulákon és útvonalakon keresztül fejti ki, beleértve a Bcl-2 fehérjéket, MAPK, NFκB, kaszpázokat, GADD45-et és számos más molekulát, amelyek részt vesznek akár a sejtciklus leállításában, akár az apoptózisban, akár az áttétekben. Ezért a fukoxantin nagy ígéretet mutat kemoterápiás szerként a rákban.

Tengeri moszatok az emberi egészségben

Fukoxantin és sejtciklus letartóztatása

A fucoxanthin daganatellenes hatását különféle sejtvonalakban mutatta be a sejtciklus leállításának kiváltásával. Ezért a fucoxanthin hatékonyan indukálta a sejtciklus leállását a G2/M fázisban a gyomorrák MGC-803 sejtjeiben a survivin és a ciklin B1 csökkentésével (Yu és mtsai, 2011). A HCT116 sejtekben végzett fukoxantin-kezelés a ciklus leállását indítja el a G0/G1 fázis alatt, a p21 Waf1/Cip1 ciklinfüggő kináz inhibitor által közvetítve (Das és mtsai, 2005). A fucoxanthin csökkentette a B16F10 melanoma sejtvonal proliferációját a G0/G1 fázis alatt a sejtciklus leállításának indukciójával. Ehhez társult a foszforilezett-Rb (retinoblasztóma fehérje), a ciklin D1 és D2, Cdk 4 fehérje-expressziójának csökkenése, valamint a p15 INK4B és a p27 Kip1 fehérjeszintjének felemelkedése (Kim és mtsai, 2013a).

Bioaktív tengeri moszatok alkalmazása funkcionális élelmiszerekben

6.3.5. A fucoxanthin és alkalmazása funkcionális élelmiszerekben

Egysejtű fehérje, mint biológiailag aktív összetevők forrása az elhízás elleni ételek elkészítéséhez

Luciana D. Patias,. Eduardo Jacob-Lopes, Alternatív és helyettesítő élelmiszerek, 2018

5.3.1. Fucoxanthin

A fukoxantin (11.4. Ábra) egyedülálló szerkezettel rendelkezik, amely allénkötést és oxigén funkciós csoportokat (azaz epoxi-, hidroxil-, karbonil- és karboxilcsoportokat) tartalmaz a polién-szénhidrogén-láncban (Pádua és mtsai, 2015). Nincs provitamin aktivitása, de erős antioxidáns tulajdonságokkal rendelkezik. Beszámoltak arról, hogy a fukoxantin antihízás- és antidiabetikus hatású, és az élelmiszeripar és a táplálkozási tanulmányok nagy figyelmet keltett ezen hatások egyedülálló mechanizmusa miatt (Maeda, 2013).

11.4. Ábra A fukoxantin kémiai szerkezete.

Elérhető: http://www.chemspider.com/ .

Az algák fukoxantinjának legismertebb hatása a hasi súly csökkenése a termogenezis következtében (Hu et al., 2016; Maeda, 2013; Miyashita és Hosokawa, 2014; Muradian et al., 2015). A termogenezis a barna zsírszövet (BAT) egyik fő funkciója, amely hibernált állatokban, apró rágcsálókban és újszülött csecsemőkben található meg, és amelyeknek aktív termogenezist igényelnek, hogy megvédjék őket a hidegtől és fenntartsák a testhőmérsékletet. A BAT nem rezegő termogenezist hoz létre a felesleges energia hőként történő eloszlatása és az energiafelhasználás növelése érdekében. Így a BAT jelentős szerepet játszik az energiamérleg szabályozásában (Hu et al., 2016). Ebben a folyamatban kulcsfontosságú szabályozó a fehérjék szétkapcsolása (UCP), amely az oxidatív foszforiláció során keletkező protongradientust üríti ki, ami a termogenezison keresztül energia-disszipációt eredményez. Ezzel szemben a fehér zsírszövet (WAT) az emlősök energiatárolásának fő helyszíne. A lerakódó szubsztrát (triacil-glicerin) nagy energiasűrűségű, és a WAT feleslege negatív hatással van az egészségre.

Kimutatták, hogy a fucoxanthin szabályozza a hasi WAT energiafelhasználását és csökkenti a felesleges lipidszintet ebben a raktárban. Ez a hatás annak tulajdonítható, hogy az UCP1 hasi WAT-ban indukálódik (az UCP1 általában csak BAT-ban fejeződik ki), ami zsírsav oxidációhoz és hőtermeléshez vezet. Ezenkívül a fucoxanthin javítja az inzulinrezisztenciát és javítja a vércukorszintet (Maeda, 2013; Miyashita és Hosokawa, 2014).