Published March 24, 2023 | Version v1
Publication Open

Elucidation of Antioxidant and Neuroprotective Potential of Fucoxanthin Isolated from Brown Seaweed Sargassum oligocystum

Creators

  • 1. Vietnam Academy of Science and Technology
  • 2. Vignan's Foundation for Science, Technology & Research

Description

Abstract Fucoxanthin belonging to the carotenoid family has different bioactive properties as anti-oxidant, anti-obesity, anti-diabetic, and anti-cancer effects. This study presents the results of the extraction and purification of fucoxanthin from Sargassum olygocystum Montagne, 1845 using thin-layer chromatography, column chromatography, and high-performance liquid chromatography. Furthermore, this study demonstrated the antioxidant activities, expression of antioxidant enzymes, and inhibition of acetylcholinesterase (AChE) of fucoxanthin. The chemical structure, molecular formula (C 42 H 58 O 6 ), and molecular weight (658) of fucoxanthin were determined by nuclear magnetic resonance spectroscopy. Fucoxanthin isolated from S. olygocystum showed no cytotoxic effects, moreover, it showed potent antioxidant activity as assessed by the 2,2-diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) radical scavenging method (with an IC 50 value of 3.42 ± 0.15 mg mL − 1 ), and AchE inhibitory activity (with an IC 50 value of 130.12 ± 6.65 µg mL − 1 ). At concentrations of 50 and 100 µg mL − 1 , fucoxanthin protected against amyloid β-protein fragment 25–35 - induced neurotoxicity on the C6 neuronal cell line with the survival of C6 cells higher than 81.01 and 80.98%, respectively, compared to the control group (59%). Moreover, antioxidant enzyme activity and quantitative PCR analysis revealed that the neuroprotective effect of fucoxanthin, was possibly due to not only regulation of gene expression of antioxidant enzyme (CAT and GPx), ER pathway (caspase-3 and Bax) but also promoting expression of genes involved in PI3K/Akt signaling (GSK-3β), autophagy (p62 and ATG5) and the biosynthesis of ACh (VAChT and ChAT). Therefore, fucoxanthin extracted from the Sargassum olygocystum is a potential feedstock source for the production of health foods with neuroprotective effects.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

يتميز فوكوكسانثين التجريدي الذي ينتمي إلى عائلة الكاروتينات بخصائص نشطة بيولوجيًا مختلفة مثل التأثيرات المضادة للأكسدة والسمنة والسكري والسرطان. تقدم هذه الدراسة نتائج استخراج وتنقية الفوكوزانتين من Sargassum olygocystum Montagne، 1845 باستخدام كروماتوغرافيا الطبقة الرقيقة، كروماتوغرافيا العمود، واستشراب السائل عالي الأداء. علاوة على ذلك، أظهرت هذه الدراسة الأنشطة المضادة للأكسدة، والتعبير عن الإنزيمات المضادة للأكسدة، وتثبيط أستيل كولينستراز (AChE) من فوكوكسانثين. تم تحديد التركيب الكيميائي والصيغة الجزيئية (C 42 H 58 O 6 ) والوزن الجزيئي (658) لفوكوكسانثين بواسطة مطياف الرنين المغناطيسي النووي. لم يظهر Fucoxanthin المعزول من S. olygocystum أي تأثيرات سامة للخلايا، علاوة على ذلك، أظهر نشاطًا قويًا مضادًا للأكسدة كما تم تقييمه من خلال طريقة الكسح الجذري 2،2 -ثنائي الفينيل-1 -بيكريل هيدرازيل (DPPH) (بقيمة IC 50 تبلغ 3.42 ± 0.15 ملغ مل -1 )، والنشاط المثبط لـ AchE (بقيمة IC 50 تبلغ 130.12 ± 6.65 ميكروغرام مل -1 ). بتركيزات 50 و 100 ميكروغرام ملليلتر -1 ، يحمي فوكوكسانثين من شظية بروتين بيتا الأميلويد 25–35 - السمية العصبية المستحثة على خط الخلايا العصبية C6 مع بقاء خلايا C6 أعلى من 81.01 و 80.98 ٪، على التوالي، مقارنة بالمجموعة الضابطة (59 ٪). علاوة على ذلك، كشف نشاط الإنزيم المضاد للأكسدة وتحليل تفاعل البوليميراز المتسلسل الكمي أن التأثير الواقي العصبي للفوكوزانتين، ربما لا يرجع فقط إلى تنظيم التعبير الجيني للإنزيم المضاد للأكسدة (CAT و GPx)، ومسار ER (caspase -3 و BAX) ولكن أيضًا تعزيز التعبير عن الجينات المشاركة في إشارات PI3K/Akt (GSK -3 β)، والبلعمة الذاتية (p62 و ATG5) والتخليق الحيوي لـ ACh (VAChT و ChAT). لذلك، يعد فوكوكسانثين المستخرج من سرجسوم أوليغوسيستوم مصدرًا محتملًا للمواد الأولية لإنتاج الأطعمة الصحية ذات التأثيرات الوقائية العصبية.

Translated Description (French)

Résumé La fucoxanthine appartenant à la famille des caroténoïdes possède différentes propriétés bioactives telles que des effets antioxydants, anti-obésité, antidiabétiques et anticancéreux. Cette étude présente les résultats de l'extraction et de la purification de la fucoxanthine de Sargassum olygocystum Montagne, 1845 en utilisant la chromatographie sur couche mince, la chromatographie sur colonne et la chromatographie liquide à haute performance. De plus, cette étude a démontré les activités antioxydantes, l'expression d'enzymes antioxydantes et l'inhibition de l'acétylcholinestérase (AChE) de la fucoxanthine. La structure chimique, la formule moléculaire (C 42 H 58 O 6 ) et le poids moléculaire (658) de la fucoxanthine ont été déterminés par spectroscopie de résonance magnétique nucléaire. La fucoxanthine isolée à partir de S. olygocystum n'a montré aucun effet cytotoxique, de plus, elle a montré une activité antioxydante puissante telle qu'évaluée par la méthode de piégeage des radicaux 2,2-diphényl-1-picrylhydrazyl (DPPH) (avec une valeur IC 50 de 3,42 ± 0,15 mg mL − 1 ), et une activité inhibitrice de l'AchE (avec une valeur IC 50 de 130,12 ± 6,65 µg mL − 1 ). À des concentrations de 50 et 100 µg mL − 1 , la fucoxanthine protégeait contre la neurotoxicité induite par le fragment β-protéique amyloïde 25–35 sur la lignée cellulaire neuronale C6 avec une survie des cellules C6 supérieure à 81,01 et 80,98%, respectivement, par rapport au groupe témoin (59%). De plus, l'activité enzymatique antioxydante et l'analyse PCR quantitative ont révélé que l'effet neuroprotecteur de la fucoxanthine était peut-être dû non seulement à la régulation de l'expression génique de l'enzyme antioxydante (CAT et GPx), de la voie ER (caspase-3 et Bax) mais aussi à la promotion de l'expression des gènes impliqués dans la signalisation PI3K/Akt (GSK-3β), l'autophagie (p62 et ATG5) et la biosynthèse de l'ACh (VAChT et ChAT). Par conséquent, la fucoxanthine extraite de Sargassum olygocystum est une source potentielle de matières premières pour la production d'aliments sains ayant des effets neuroprotecteurs.

Translated Description (Spanish)

Resumen La fucoxantina perteneciente a la familia de los carotenoides tiene diferentes propiedades bioactivas como antioxidantes, antiobesidad, antidiabéticos y anticancerígenos. Este estudio presenta los resultados de la extracción y purificación de fucoxantina de Sargassum olygocystum Montagne, 1845 utilizando cromatografía de capa fina, cromatografía en columna y cromatografía líquida de alto rendimiento. Además, este estudio demostró las actividades antioxidantes, la expresión de enzimas antioxidantes y la inhibición de la acetilcolinesterasa (AChE) de la fucoxantina. La estructura química, la fórmula molecular (C 42 H 58 O 6 ) y el peso molecular (658) de la fucoxantina se determinaron mediante espectroscopía de resonancia magnética nuclear. La fucoxantina aislada de S. olygocystum no mostró efectos citotóxicos, además, mostró una potente actividad antioxidante según lo evaluado por el método de eliminación de radicales 2,2-difenil-1-picrilhidrazilo (DPPH) (con un valor de IC 50 de 3.42 ± 0.15 mg mL − 1 ) y actividad inhibidora de AchE (con un valor de IC 50 de 130.12 ± 6.65 µg mL − 1 ). A concentraciones de 50 y 100 µg mL − 1 , la fucoxantina protegió contra el fragmento de proteína β amiloide 25–35 - indujo neurotoxicidad en la línea celular neuronal C6 con la supervivencia de las células C6 superior a 81.01 y 80.98%, respectivamente, en comparación con el grupo de control (59%). Además, la actividad enzimática antioxidante y el análisis cuantitativo de PCR revelaron que el efecto neuroprotector de la fucoxantina posiblemente se debió no solo a la regulación de la expresión génica de la enzima antioxidante (CAT y GPx), la vía ER (caspasa-3 y Bax), sino también a la promoción de la expresión de genes involucrados en la señalización PI3K/Akt (GSK-3β), la autofagia (p62 y ATG5) y la biosíntesis de ACh (VAChT y ChAT). Por lo tanto, la fucoxantina extraída del Sargassum olygocystum es una fuente potencial de materia prima para la producción de alimentos saludables con efectos neuroprotectores.

Files

latest.pdf.pdf

Files (1.4 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:2c4558234980260d21db111fe25bead2
1.4 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
توضيح الإمكانات المضادة للأكسدة والعصبية لفوكوكسانثين المعزول من الأعشاب البحرية البنية سرجسوم قليل الكيسات
Translated title (French)
Élucidation du potentiel antioxydant et neuroprotecteur de la fucoxanthine isolée à partir d'algues brunes Sargassum oligocystum
Translated title (Spanish)
Elucidación del potencial antioxidante y neuroprotector de la fucoxantina aislada de algas pardas Sargassum oligocystum

Identifiers

Other
https://openalex.org/W4360847218
DOI
10.21203/rs.3.rs-2721377/v1

Is supplement to
https://openalex.org/W4380985468 (Other)
https://openalex.org/W4244266787 (Other)
https://openalex.org/W3134836603 (Other)
https://openalex.org/W3085585714 (Other)
https://openalex.org/W3012374757 (Other)
https://openalex.org/W2182981605 (Other)
https://openalex.org/W2021764839 (Other)
https://openalex.org/W2006722126 (Other)
https://openalex.org/W1992698308 (Other)
https://openalex.org/W1820417190 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
India

References

  • https://openalex.org/W1522763255
  • https://openalex.org/W1964765003
  • https://openalex.org/W1970545096
  • https://openalex.org/W1971048984
  • https://openalex.org/W1994796308
  • https://openalex.org/W1995199032
  • https://openalex.org/W2006722126
  • https://openalex.org/W2034828121
  • https://openalex.org/W2036440521
  • https://openalex.org/W2039119086
  • https://openalex.org/W2039830942
  • https://openalex.org/W2040278300
  • https://openalex.org/W2044280006
  • https://openalex.org/W2044708648
  • https://openalex.org/W2045786528
  • https://openalex.org/W2048029392
  • https://openalex.org/W2050167301
  • https://openalex.org/W2052297446
  • https://openalex.org/W2056439017
  • https://openalex.org/W2061619331
  • https://openalex.org/W2065294001
  • https://openalex.org/W2065552769
  • https://openalex.org/W2073521714
  • https://openalex.org/W2082658268
  • https://openalex.org/W2088324108
  • https://openalex.org/W2092471695
  • https://openalex.org/W2113653032
  • https://openalex.org/W2115889677
  • https://openalex.org/W2116642619
  • https://openalex.org/W2133644385
  • https://openalex.org/W2134489725
  • https://openalex.org/W2137723431
  • https://openalex.org/W2147678314
  • https://openalex.org/W2155324869
  • https://openalex.org/W2158069870
  • https://openalex.org/W2176397368
  • https://openalex.org/W2226839444
  • https://openalex.org/W2261085470
  • https://openalex.org/W2276782826
  • https://openalex.org/W2304564051
  • https://openalex.org/W2475496218
  • https://openalex.org/W2487655429
  • https://openalex.org/W2518952865
  • https://openalex.org/W2546743861
  • https://openalex.org/W2552026269
  • https://openalex.org/W2559586571
  • https://openalex.org/W2599622477
  • https://openalex.org/W2605631009
  • https://openalex.org/W2611886138
  • https://openalex.org/W2753006146
  • https://openalex.org/W2765781964
  • https://openalex.org/W2766054477
  • https://openalex.org/W2897675136
  • https://openalex.org/W2910079715
  • https://openalex.org/W2942295110
  • https://openalex.org/W2997587466
  • https://openalex.org/W3003884508
  • https://openalex.org/W3015298266
  • https://openalex.org/W3016749340
  • https://openalex.org/W3025888028
  • https://openalex.org/W3030335556
  • https://openalex.org/W305977567
  • https://openalex.org/W3088319873
  • https://openalex.org/W3154864510
  • https://openalex.org/W3157313556
  • https://openalex.org/W3193399950
  • https://openalex.org/W3197402821
  • https://openalex.org/W3203107106
  • https://openalex.org/W3213399012
  • https://openalex.org/W4206508993
  • https://openalex.org/W4206931084
  • https://openalex.org/W4220768102
  • https://openalex.org/W4226459931
  • https://openalex.org/W4281957392
  • https://openalex.org/W4293247451
  • https://openalex.org/W4307869619
  • https://openalex.org/W4309821612