Новости

Jan 20, 2024

Характеристика и в

Scientific Reports, том 13, номер статьи: 11399 (2023) Цитировать эту статью 230 Доступы 1 Подробности Altmetric Metrics Четыре бактериальных изолята были получены из морских отложений, собранных в Сале.

Том 13 научных докладов, номер статьи: 11399 (2023) Цитировать эту статью

230 доступов

1 Альтметрика

Подробности о метриках

Четыре бактериальных изолята были получены из морских отложений, собранных в Сахл-Хашише, Хургада, Красное море, Египет. Это исследование было направлено на поиск многообещающего природного полисахарида против болезни Альцгеймера; поэтому четыре изолята были проверены на выработку экзополисахаридов (ЭПС) и ингибирование ацетилхолинэстеразы. Изолят S16 обеспечивал самый высокий выход ЭПС (7,51 г/л) и ингибирование ацетилхолинэстеразы. Он был идентифицирован морфологически и генетически с помощью анализа последовательности гена 16S рРНК как Bacillus maritimus. Проведён физико-химический анализ экзополисахарида S16 (BMEPS), который указал на наличие уроновой кислоты и сульфата (24,7% и 18,3% соответственно). ВЭЖХ-анализ показал, что маннуроновая кислота, глюкуроновая кислота, глюкоза и манноза представлены в молярном соотношении 0,8:1,0:2,8:2,3 соответственно. Кроме того, FT-IR выявил обилие β-конфигураций. ГПХ оценила среднюю молекулярную массу (Mw) как 4,31 × 104 г/моль. BMEPS ингибировал АХЭ (IC50; 691,77 ± 8,65 мкг/мл), БуХЭ (IC50; 288,27 ± 10,50 мкг/мл) и тирозиназу (IC50; 3,34 ± 0,09, 14,00 ± 0,14 и 22,96 ± 1,23 мкг/мл в течение инкубационного периода). 10, 20 и 40 мин). Он также продемонстрировал избирательное противовоспалительное действие в отношении ЦОГ-2, а не ЦОГ-1. Кроме того, BMEPS продемонстрировал антиоксидантные способности в качестве поглотителя свободных радикалов и активных форм кислорода (АФК), хелатора металлов, восстановителя и подавителя перекисного окисления липидов. Такая активность обусловлена ​​отличным химическим составом. Результаты этого исследования показывают, что BMEPS можно рассматривать как многообещающий материал против болезни Альцгеймера (БА) в модели in vitro, что дает ему право на участие в передовых исследованиях in vivo по поиску альтернативного лечения болезни Альцгеймера.

Самым распространенным органическим веществом в мире является полисахарид1. Полисахариды — это распространенные биологические макромолекулы, которые принимают участие в широком спектре физиологических функций человека. Он выполняет широкий спектр биологических функций, включая контроль иммунологических функций, артериального давления, уровня сахара в крови и кровообращения1. Промышленные полисахариды часто получают из растений, животных, водорослей и микробов. Микроорганизмы выделяют растворимые или нерастворимые полимеры, называемые EPSs2. Кроме того, микроорганизмы считаются высоковоспроизводимыми структурами среди всех поставщиков полисахаридов и строго регулируются, тогда как структуры экзополисахаридов (ЭПС), полученные из растительных и животных источников, находятся под влиянием климатических, экологических и кормовых условий. В основном морская среда представляет собой обширную и своеобразную среду, где различные популяции бактерий необходимы для выполнения важнейших функций для выживания экологии планеты. С другой стороны, EPS часто используются в качестве загустителей, стабилизирующих, гелеобразующих или эмульгирующих агентов в пищевой промышленности из-за их отличительных физических и реологических свойств2. Микробные полисахариды включаются в новые мишени, такие как биофлокулянты, биоабсорбенты, средства удаления тяжелых металлов и средства доставки лекарств3. Кроме того, к биологическим эффектам EPS4 относятся противоопухолевое, противовирусное, иммуностимулирующее и противовоспалительное действие. Среди микроорганизмов Bacillus sap. штаммы продуцируют многие типы ЭПС, такие как леван, β-(1,3)-глюкан5, кислый ЭПС из морского B. amyloliquefaciens 3MS 20176 и кислый ЭПС из Bacillus sp. НРК57. Некоторые ЭПС Bacillus продемонстрировали исключительные эмульгирующие, флокулирующие, удаляющие тяжелые металлы или лечебные свойства5.

БА является хроническим заболеванием, связанным с нейродегенерацией8. В настоящее время около ≃ 50 миллионов человек имеют диагноз БА, а к 2050 году ожидается, что эта цифра превысит 130 миллионов9. В многомерной токсичности виноваты нарушения, связанные с несколькими важными физиологическими операциями, которые также включают холинергическую токсичность, амилоидную нагрузку, токсичность ионов металлов, тау-токсичность, биомолекулярные повреждения, окислительный стресс, иммунное нарушение, нейроваскулярную токсичность, дисгомеостаз ионов кальция, лимфатическую дисфункцию. , митохондриальные дисфункции, токсичность, опосредованная α-синуклеином, синаптические нарушения, мембранная токсичность, нарушения апоптоза, ухудшение активности теломеразы, аберрантные посттрансляционные модификации, микробный дисбаланс и инфекция, гипергликемия, стресс эндоплазматического ретикулума, гиперхолестеринемия, нарушения аутофагии, генетический риск и инсулинорезистентность, а также диабет10. В ЦНС (центральная нервная система) в норме ионы металлов (CuII, ZnII и FeIII) играют роль кофакторов ферментов и обеспечивают функции митохондрий и нейронов11. Напротив, ZnII, CuII и FeII координируются с Aβ и ускоряют накопление амилоида и образование металлозависимых бляшек. Комплексы Aβ-Cu и Aβ-Fe индуцируют образование избыточных реакционноспособных промежуточных соединений (RIS). RIS являются важнейшими компонентами, вызывающими окислительный стресс и нейровоспаление8. Таким образом, открытие материалов-хелаторов металлов является многообещающим терапевтическим подходом. Перепроизводство RIS (супероксидного радикала, перекиси водорода, гидроксильного радикала, оксида азота, пероксинитрита и хлорноватистой кислоты) вызывает критический окислительный стресс, который повреждает липиды и белки, что приводит к гибели нейронов. Ткани головного мозга при болезни Альцгеймера значительно страдают от чрезмерного уровня RIS8. Ионы редокс-активных металлов (CuII и FeIII) захватывают пептид Aβ, стабилизируют олигомерные виды и действуют как депо, производя избыточное количество RIS12. Таким образом, окислительный стресс является основой развития БА и потенциальной мишенью лечения БА10. Плазматическая мембрана нейронов содержит большое количество полиненасыщенных жирных кислот, которые подвержены перекисному окислению под действием RIS, что индуцирует нейротоксические компоненты, такие как 4-гидроксиноненаль13. В тканях мозга при болезни Альцгеймера микродомены холестерина, опосредованные окислительным стрессом, ингибируют антиоксидант витамин Е в липидной мембране. Согласно предыдущему объяснению, окислительный стресс является ключевым этапом клеточных дисфункций, связанных с БА. Параллельно было доказано, что многие полисахариды, полученные из организмов, обладают антиоксидантными способностями, включая i) захват ионов металлов (CuII, ZnII и FeIII); ii) ингибирование продукции АФК и РНС; iii) защита липидов от перекисного окисления; и iv) нейтрализация свободных радикалов. Например, ЭПС Adansonia digitata14, ЭПС Novel Bacillus sp. M315, ЭПС из paenibacilluslactes NRC116, ЭПС из B. amyloliquefaciens 3MS 20176 и ЭПС из Bacillus sp. НРК57. С другой стороны, холинергические нейроны играют решающую роль в различных когнитивных процессах, включая память, внимание, реакцию и обработку сенсорной информации. Поражение холинергических нейронов связано с холинергической токсичностью. Таким образом, улучшение холинергической нейротрансмиссии остается основным подходом в симптоматическом лечении когнитивных и поведенческих расстройств на ранних стадиях АД10. Когда ацетилхолинэстераза (АХЭ) присутствует в синаптической щели, ацетилхолин гидролизуется до холина и уксусной кислоты. Холинацетилтрансфераза (ХАТ) и ферменты АХЭ контролируют синтез и распад АХ10. Нарушение активности ХАТ или гиперактивность АХЭ у больных БА приводит к предполагаемому снижению содержания АХ в синаптической щели коры, гиппокампа и миндалевидного тела. Таким образом, восстановление аномалий развития холинергических нейронов является целью улучшения когнитивных нарушений у пациентов с AD. Соответственно, ингибиторы АХЭ предотвращают гидролиз АХ головного мозга, что увеличивает концентрацию АХ головного мозга и восполняет дефицит холинергической нейротрансмиссии головного мозга. Многие полисахариды организмов обладают ингибирующим АХЭ-эффектом, например, ЭПС из Achromobacter piechaudii NRC217, ЭПС из Isochrysis galbana и Nannochromopsis oculate18, а также полисахариды из грибов19.