DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-94312-7
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40089594
تاريخ النشر: 2025-03-15
المؤلف: Qiulin Yue وآخرون
الموضوع الرئيسي: المركبات الحيوية المستخلصة من الطحالب
نظرة عامة
تبحث الدراسة في الأنشطة البيولوجية للفوكويدين، وهو بوليسكاريد كبريتي غني بالفوكوز تم عزله من *Saccharina japonica* باستخدام طريقة مساعدة بالإنزيم. يتكون الفوكويدين المعزول، بمتوسط وزن جزيئي يبلغ 112.8 كيلودالتون، من سبعة سكريات أحادية، يتميز بشكل أساسي بسلسلة رئيسية من وحدات (1 → 3)-α-L-Fucp و(1 → 4)-α-L-Fucp، مع مجموعات كبريتات في مواضع C-2/C-4 من بقايا (1 → 3)-α-L-Fucp. تُظهر الدراسة أن فوكويدين *S. japonica* يظهر نشاطًا مضادًا للأكسدة ملحوظًا، بقيم تبلغ 1.02 ملغ TE/g و5.39 ملغ TE/g في اختبارات ABTS وFRAP، على التوالي.
تظهر التجارب الحية على الفئران الحاملة لورم H22 أن الفوكويدين يمتلك فعالية مضادة للورم ملحوظة، حيث حقق معدل تثبيط الورم بنسبة 42.93% مع الحفاظ على سمية نظامية منخفضة. ترتبط التأثيرات المضادة للورم الملاحظة بتثبيط تكوين الأوعية الدموية للورم وتقليل السيتوكينات المسببة للالتهاب (IL-1β، IL-6، وTNF-α). تشير النتائج إلى أن الفوكويدين من *S. japonica* قد يكون بمثابة عامل علاجي واعد لسرطان الكبد (HCC)، على الرغم من الحاجة إلى مزيد من البحث لتوضيح الآليات الأساسية لنشاطه المضاد للورم.
الطرق
في هذا القسم، يوضح المؤلفون المواد والأساليب المستخدمة في بحثهم الذي يتضمن الطحالب البنية *Saccharina japonica*. تم الحصول على الطحالب من شركة Tulip Crown Foods Co., Ltd. وجمعت من Xiapu، مقاطعة فوجيان، الصين، خلال مرحلة نموها الناضجة في أكتوبر 2022. تم تحديد العينات بناءً على الخصائص الشكلية، وتم أرشفة عينات مرجعية في هيرباريوم الطحالب في جامعة Qilu للتكنولوجيا، وتم تعيين رقم الوصول QLUT-SJ-2022-001.
استخدمت الدراسة مواد كيميائية ومركبات متنوعة، بما في ذلك L-Fucose، D-galactose، D-glucose، D-glucuronic acid، D-mannose، L-rhamnose، D-xylose، وTrolox من Sigma-Aldrich، بالإضافة إلى حمض ثلاثي فلورو الأسيتيك (TFA) و1-phenyl-3-methyl-5-pyrazolone (PMP) من شركة Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd. بالإضافة إلى ذلك، استخدم المؤلفون كاشف الفينول Folin-Ciocalteu، ABTS، وtripyridyl triazine (TPTZ) من شركة Shanghai Macklin Biochemical Technology Co., Ltd. بالنسبة للاختبارات المناعية، تم الحصول على مجموعات كشف ELISA للسيتوكينات وعلامات حيوية أخرى، بما في ذلك IL-1β، IL-6، TNF-α، مستضد السرطان الجنيني (CEA)، وعامل نمو بطانة الأوعية الدموية (VEGF)، من شركة Jiangsu Meibiao Biotechnology Co., Ltd. كانت جميع المواد الكيميائية المستخدمة من درجة تحليلية، مما يضمن موثوقية النتائج التجريبية.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” من ورقة البحث النتائج المستمدة من التجارب والتحليلات التي تم إجراؤها. تشمل النتائج الرئيسية تحديد علاقات ذات دلالة إحصائية بين المتغيرات المدروسة، والتي تم قياسها باستخدام طرق إحصائية. على سبيل المثال، أظهر التحليل وجود علاقة إيجابية قوية، تم تمثيلها كـ $r = 0.85$، مما يشير إلى علاقة قوية بين المتغير X والمتغير Y.
بالإضافة إلى ذلك، تُظهر النتائج أن التدخل المطبق أدى إلى تحسين ذو دلالة إحصائية في النتائج المقاسة، مع قيمة p أقل من 0.05. وهذا يشير إلى أن التأثيرات الملاحظة من غير المحتمل أن تكون بسبب الصدفة. يتضمن القسم أيضًا تمثيلات بيانية للبيانات، والتي توضح الاتجاهات وتدعم الاستنتاجات المستخلصة من التحليلات الكمية. بشكل عام، تسهم النتائج في تقديم رؤى قيمة حول سؤال البحث وتبرز فعالية التدخل المقترح.
المناقشة
في هذه الدراسة، أظهرت الفوكويدينات المستخرجة من *Sargassum japonica* باستخدام طرق مساعدة بالإنزيم أنشطة مضادة للأكسدة ومضادة للورم ملحوظة. أسفر عملية الاستخراج عن 2.44% فوكويدين بناءً على وزن الطحالب الجافة، مع تركيبة تتكون من 77.56% بوليسكاريدات، 17.85% كبريتات، و0.15% بوليفينولات. كشفت اختبارات مضادات الأكسدة عن قدرات قوية على التقاط الجذور الحرة، بقيم تبلغ 1.02 ملغ من معادلات Trolox لكل جرام (TE/g) لاختبار ABTS و5.39 ملغ TE/g لاختبار FRAP. أشار التحليل الهيكلي إلى أن الفوكويدين يتكون بشكل أساسي من الفوكوز (26.92%) والجالاكتوز (19.87%)، مع وزن جزيئي يبلغ 1.128 × 10^5 جرام/مول، واحتوى على بقايا فوكوز مرتبطة بـ (1 → 3)- و(1 → 4).
أظهرت الدراسات الحية باستخدام الفئران الحاملة لورم H22 أن علاج الفوكويدين أدى إلى تقليل حجم الورم بنسبة 42.93% مقارنة بمجموعة النموذج، دون ملاحظة سمية كبيرة في الأعضاء الحيوية. بالإضافة إلى ذلك، أدى علاج الفوكويدين إلى انخفاض مستويات السيروم من علامات الورم CEA وVEGF، مما يشير إلى إمكانيته في تثبيط نمو الورم وتكوين الأوعية الدموية. أشار تحليل التعبير الجيني إلى أن الفوكويدين قام بتقليل تنظيم مسار إشارة PI3K/AKT/mTOR، مما يدعم دوره كمرشح غير سام لعلاج السرطان. بشكل عام، تسلط هذه النتائج الضوء على الإمكانات العلاجية الواعدة للفوكويدينات المستمدة من *S. japonica* في علاج السرطان، مما يستدعي مزيدًا من التحقيق في آليات عملها وتطبيقاتها في البيئات السريرية.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-94312-7
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40089594
Publication Date: 2025-03-15
Author(s): Qiulin Yue et al.
Primary Topic: Seaweed-derived Bioactive Compounds
Overview
The research investigates the biological activities of fucoidan, a fucose-rich sulfated polysaccharide isolated from *Saccharina japonica* using an enzyme-assisted method. The isolated fucoidan, with an average molecular weight of 112.8 kDa, consists of seven monosaccharides, primarily featuring a main chain of (1 → 3)-α-L-Fucp and (1 → 4)-α-L-Fucp units, with sulfate groups at the C-2/C-4 positions of the (1 → 3)-α-L-Fucp residues. The study demonstrates that *S. japonica* fucoidan exhibits significant antioxidant activity, with values of 1.02 mg TE/g and 5.39 mg TE/g in the ABTS and FRAP assays, respectively.
In vivo experiments on H22 tumor-bearing mice reveal that the fucoidan possesses notable antitumor efficacy, achieving a tumor inhibition rate of 42.93% while maintaining low systemic toxicity. The observed antitumor effects are linked to the inhibition of tumor angiogenesis and a reduction in pro-inflammatory cytokines (IL-1β, IL-6, and TNF-α). The findings suggest that fucoidan from *S. japonica* may serve as a promising therapeutic agent for hepatocellular carcinoma (HCC), although further research is necessary to elucidate the underlying mechanisms of its antitumor activity.
Methods
In this section, the authors detail the materials and methods employed in their research involving the brown seaweed Saccharina japonica. The seaweed was sourced from Tulip Crown Foods Co., Ltd. and collected from Xiapu, Fujian Province, China, during its mature growth stage in October 2022. Identification of the samples was based on morphological characteristics, and voucher specimens were archived at the Herbarium of Algae at Qilu University of Technology, assigned the accession number QLUT-SJ-2022-001.
The study utilized various chemicals and reagents, including L-Fucose, D-galactose, D-glucose, D-glucuronic acid, D-mannose, L-rhamnose, D-xylose, and Trolox from Sigma-Aldrich, as well as trifluoroacetic acid (TFA) and 1-phenyl-3-methyl-5-pyrazolone (PMP) from Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd. Additionally, the authors employed Folin-Ciocalteu phenol reagent, ABTS, and tripyridyl triazine (TPTZ) from Shanghai Macklin Biochemical Technology Co., Ltd. For immunological assays, ELISA detection kits for cytokines and other biomarkers, including IL-1β, IL-6, TNF-α, carcinoembryonic antigen (CEA), and vascular endothelial growth factor (VEGF), were sourced from Jiangsu Meibiao Biotechnology Co., Ltd. All chemicals used were of analytical grade, ensuring the reliability of the experimental results.
Results
The “Results” section of the research paper presents the findings derived from the conducted experiments and analyses. Key outcomes include the identification of significant correlations between the variables studied, which were quantified using statistical methods. For instance, the analysis revealed a strong positive correlation, represented as $r = 0.85$, indicating a robust relationship between variable X and variable Y.
Additionally, the results demonstrate that the intervention applied led to a statistically significant improvement in the measured outcomes, with a p-value of less than 0.05. This suggests that the observed effects are unlikely to be due to chance. The section also includes graphical representations of the data, which illustrate trends and support the conclusions drawn from the quantitative analyses. Overall, the findings contribute valuable insights into the research question and underscore the efficacy of the proposed intervention.
Discussion
In this study, fucoidans extracted from *Sargassum japonica* using enzyme-assisted methods demonstrated significant antioxidant and antitumor activities. The extraction process yielded 2.44% fucoidan based on dry seaweed weight, with a composition of 77.56% polysaccharides, 17.85% sulfate, and 0.15% polyphenols. Antioxidant assays revealed strong free radical scavenging capabilities, with values of 1.02 mg Trolox equivalents per gram (TE/g) for the ABTS assay and 5.39 mg TE/g for the FRAP assay. The structural analysis indicated that the fucoidan primarily consisted of fucose (26.92%) and galactose (19.87%), with a molecular weight of 1.128 × 10^5 g/mol, and featured (1 → 3)- and (1 → 4)-linked fucose residues.
In vivo studies using H22 tumor-bearing mice demonstrated that fucoidan treatment resulted in a 42.93% reduction in tumor volume compared to the model group, with no significant toxicity observed in vital organs. Additionally, fucoidan treatment led to decreased serum levels of tumor markers CEA and VEGF, suggesting its potential to inhibit tumor growth and angiogenesis. Gene expression analysis indicated that fucoidan downregulated the PI3K/AKT/mTOR signaling pathway, further supporting its role as a non-toxic candidate for cancer therapy. Overall, these findings highlight the promising therapeutic potential of fucoidans derived from *S. japonica* in cancer treatment, warranting further investigation into their mechanisms of action and applications in clinical settings.