Polissacarídeos sulfatados extraídos da alga dictyota mertensii protegem células de linhagem óssea do estresse oxidativo e induzem a diferenciação óssea
Some antioxidant compounds are able to reduce the levels of reactive oxygen species (ROS) and consequently reduce the deleterious effects of ROS in osteoblasts, thus avoiding an imbalance in bone tissue homeostasis, since damage to osteoblasts converges to bone fragility. Fucans and fucoidans are...
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Brasil
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Antioxidante Fucoidan Osteogênese Osteoporose CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::BIOQUIMICA Fidelis, Gabriel Pereira Polissacarídeos sulfatados extraídos da alga dictyota mertensii protegem células de linhagem óssea do estresse oxidativo e induzem a diferenciação óssea |
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Some antioxidant compounds are able to reduce the levels of reactive oxygen
species (ROS) and consequently reduce the deleterious effects of ROS in
osteoblasts, thus avoiding an imbalance in bone tissue homeostasis, since damage
to osteoblasts converges to bone fragility. Fucans and fucoidans are polysaccharides
rich in sulfated L-fucose, they are found mainly in brown seaweed, this group of
polysaccharides are attributed pharmacological activities as anticoagulant, anti-tumor
and antioxidant. Considering its antioxidant character and vast abundance of
macroalgae on the Brazilian coast, the present study aimed evaluate the antioxidant
and osteogenic potential of rich fractions of fucoidan from the brown macroalgae
Dictyota mertensii – a tropical algae easily found in the Brazil’s northeast coast,
through the presence of these compounds in pre-osteoblastic and mesenchymal
cells. Thought techniques of precipitation in increasing volumes of acetone, 6
fractions rich in fucoidan (FRFs) were obtained from the D. mertensii algae: F03,
F0.5, F0.7, F1.0, F1.5 and F2.1, confirming the presence of fucoidans by
physicochemical analyzes. Except for F0.3, which only had relevant activity in the
test of total antioxidant capacity, the other fractions had antioxidant activity in vitro in
most of the assays evaluated. Hydroxyl radical and superoxide ions scavenging
activity were not detected activity higher than 50% in none of the FRFs at the
concentrations studied. Similarly, when MCT3-E1 pre-osteoblastic cells were
exposed to an oxidative stress by hydrogen peroxide (H2O2) and treated with FRFs,
the MTT reduction test showed that, except F0.3, all others FRFs had protective
effect, with emphasis on F0.7, F1.5 and F2.1. This protective effect was also
observed in the evaluation of the activity of caspase-3 and caspase-9, again showing
that cells damaged by H2O2 and treated with F0.7, F1.5 and F2.1 fractions had less
apoptotic activity, being protective for the cells. The activity of the antioxidant enzyme
superoxide dismutase (SOD) such as alkaline phosphatase (ALP) – a marker of
osteoblastic activity, are also increased in the MC3T3 cells treated with the FRFs,
when compared to the control even in the presence of H2O2, this indicates a
osteoblast differentiation. To evaluate the osteogenic activity of FRFs, human
mesenchymal cells (Msc) were treated with the FRFs and evaluated the viability of
these cells by the MTT reduction assay. As noted, the FRFs studied are not toxic to
Msc cells when applied at up to 0.1 mg / mL; moreover, through cytochemistry, it was
observed that on days 14 and 21 Msc treated with the fractions F0.7 and F1.5
increased the synthesis of collagen and alkaline phosphatase, the first one intensely
more at the beginning and the second later. These data indicate a possible induction
of these mesenchymal cells to osteoblasts, which is confirmed by scanning electron
microscopy (Mev), through which it is observed mineralization points in the cells
treated with these fractions, confirmed by energy-dispersive X-ray spectroscopy
(EDS). The results described here indicate that F0.7 and F1.5 fractions obtained from
D. mertensii algae as well as antioxidants present an osteogenic potential. |
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Costa, Leandro Silva |
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ri-123456789-282022019-12-23T01:20:41Z Polissacarídeos sulfatados extraídos da alga dictyota mertensii protegem células de linhagem óssea do estresse oxidativo e induzem a diferenciação óssea Fidelis, Gabriel Pereira Costa, Leandro Silva Rocha, Hugo Alexandre de Oliveira Nobre, Leonardo Thiago Duarte Barreto Barboza, Carlos Augusto Galvão Aguiar, Jair Adriano Kopke de Medeiros, Valquiria Pereira de Antioxidante Fucoidan Osteogênese Osteoporose CNPQ::CIENCIAS BIOLOGICAS::BIOQUIMICA Some antioxidant compounds are able to reduce the levels of reactive oxygen species (ROS) and consequently reduce the deleterious effects of ROS in osteoblasts, thus avoiding an imbalance in bone tissue homeostasis, since damage to osteoblasts converges to bone fragility. Fucans and fucoidans are polysaccharides rich in sulfated L-fucose, they are found mainly in brown seaweed, this group of polysaccharides are attributed pharmacological activities as anticoagulant, anti-tumor and antioxidant. Considering its antioxidant character and vast abundance of macroalgae on the Brazilian coast, the present study aimed evaluate the antioxidant and osteogenic potential of rich fractions of fucoidan from the brown macroalgae Dictyota mertensii – a tropical algae easily found in the Brazil’s northeast coast, through the presence of these compounds in pre-osteoblastic and mesenchymal cells. Thought techniques of precipitation in increasing volumes of acetone, 6 fractions rich in fucoidan (FRFs) were obtained from the D. mertensii algae: F03, F0.5, F0.7, F1.0, F1.5 and F2.1, confirming the presence of fucoidans by physicochemical analyzes. Except for F0.3, which only had relevant activity in the test of total antioxidant capacity, the other fractions had antioxidant activity in vitro in most of the assays evaluated. Hydroxyl radical and superoxide ions scavenging activity were not detected activity higher than 50% in none of the FRFs at the concentrations studied. Similarly, when MCT3-E1 pre-osteoblastic cells were exposed to an oxidative stress by hydrogen peroxide (H2O2) and treated with FRFs, the MTT reduction test showed that, except F0.3, all others FRFs had protective effect, with emphasis on F0.7, F1.5 and F2.1. This protective effect was also observed in the evaluation of the activity of caspase-3 and caspase-9, again showing that cells damaged by H2O2 and treated with F0.7, F1.5 and F2.1 fractions had less apoptotic activity, being protective for the cells. The activity of the antioxidant enzyme superoxide dismutase (SOD) such as alkaline phosphatase (ALP) – a marker of osteoblastic activity, are also increased in the MC3T3 cells treated with the FRFs, when compared to the control even in the presence of H2O2, this indicates a osteoblast differentiation. To evaluate the osteogenic activity of FRFs, human mesenchymal cells (Msc) were treated with the FRFs and evaluated the viability of these cells by the MTT reduction assay. As noted, the FRFs studied are not toxic to Msc cells when applied at up to 0.1 mg / mL; moreover, through cytochemistry, it was observed that on days 14 and 21 Msc treated with the fractions F0.7 and F1.5 increased the synthesis of collagen and alkaline phosphatase, the first one intensely more at the beginning and the second later. These data indicate a possible induction of these mesenchymal cells to osteoblasts, which is confirmed by scanning electron microscopy (Mev), through which it is observed mineralization points in the cells treated with these fractions, confirmed by energy-dispersive X-ray spectroscopy (EDS). The results described here indicate that F0.7 and F1.5 fractions obtained from D. mertensii algae as well as antioxidants present an osteogenic potential. Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) Fucanas e fucoidans são polissacarídeos ricos em L-fucose sulfatada encontrados principalmente em algas marinhas marrons, atribui-se a esse grupo de polissacarídeos inúmeras atividades farmacológicas como anticoagulante, antitumoral e antioxidante. Compostos antioxidantes são capazes de reduzir os níveis de espécies reativas de oxigênio (ROS) e os efeitos deletérios dessas em osteoblastos, evitando assim um desequilíbrio na homeostase do tecido ósseo, uma vez que danos nos osteoblastos levam a uma fragilidade óssea. Considerando seu caráter antioxidante, bem como a abundância de diferentes espécies de macroalgas na costa brasileira, o presente estudo tem como objetivo avaliar o potencial antioxidante e osteogênico de frações ricas em fucoidan da macroalga marrom Dictyota mertensii – alga tropical facilmente encontrada no litoral potiguar – através da análise da influencia desses compostos em células pré-osteoblástica e troncomesenquimais. Por meio da técnica de precipitação com volumes crescentes de acetona, foi obtido da alga D. mertensii 6 frações ricas em fucoidan (FRFs): F0.3, F0.5, F0.7, F1.0, F1.5 e F2.1. A presença de fucoidans foi confirmada por meio de análises físico-químicas e assim, as FRFs foram submetidas a ensaios antioxidantes in vitro, avaliado seu efeito protetor em células pré-osteoblásticas tratadas com peróxido de hidrogênio, verificou-se também o efeito osteogênico das FRFs em células mesenquimais humanas. Com exceção da F0.3, a qual só apresentou atividade relevante no ensaio de capacidade antioxidante total, nas demais frações foi constatado atividades antioxidantes in vitro na maioria dos ensaios avaliados. No caso da atividade de sequestro de radical hidroxila e íons superóxido nenhuma das FRFs apresentou atividade acima de 50% nas concentrações estudadas. Da mesma forma, quando as células pré-osteoblásticas MC3T3-E1 foram expostas a um indutor do estresse oxidativo (H2O2) e tratadas com as FRFs, observou-se no ensaio de redução do MTT a formazan que, com exceção da F0.3, todas as outras FRFs tiveram efeito protetor, com destaque para F0.7, F1.5 e F2.1. Foi observado que a atividade das caspase-3, caspase-9, superóxido dismutase (SOD), bem como um marcador da atividade osteoblástica – a fosfatase alcalina (ALP), foram afetadas na presença de H2O2. Por outro lado, quando as células foram expostas a FRFs (0,5 mg/mL) essas enzimas tiveram atividade semelhante àquela observada nas células não expostas ao H2O2, com destaque a F0.7, F1.5 e F2.1. Para avaliar a atividade osteogênica das FRFs, células mesenquimais humanas (Msc) foram tratadas com as FRFs e sua viabilidade foi avaliada pelo ensaio de redução do MTT a formazan. Conforme averiguado, as FRFs estudadas não são tóxicas às células Msc quando testadas em até 0,1 mg/mL. Quando as Msc foram expostas as FRFs por 21 dias observou-se que essas foram induzidas a se diferenciarem, o que foi comprovado por técnicas de citoquímica para marcadores de fosfatase alcalina e colágeno, destacou-se as FRFs F0.7 e F1.5. Esses dados indicam uma possível diferenciação das Msc a osteoblastos. Essa confirmação foi obtida através da análise por microscopia eletrônica de varredura (Mev) e espectrometria por dispersão de raio X (EDS), sendo possível observar focos de mineralização e a presença de elementos químicos constituintes da matriz óssea: cálcio, fósforo e oxigênio. Os resultados descritos nesta pesquisa indicam que as frações F0.7 e F1.5 obtidas da alga D. mertensii apresentam função antioxidante, bem como potencial osteogênico. 2019-12-17T16:43:44Z 2019-12-17T16:43:44Z 2019-10-30 doctoralThesis FIDELIS, Gabriel Pereira. Polissacarídeos sulfatados extraídos da alga dictyota mertensii protegem células de linhagem óssea do estresse oxidativo e induzem a diferenciação óssea. 2019. 114f. Tese (Doutorado em Bioquímica) - Centro de Biociências, Universidade Federal do Rio Grande do Norte, Natal, 2019. https://repositorio.ufrn.br/jspui/handle/123456789/28202 pt_BR Acesso Aberto application/pdf Brasil UFRN PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM BIOQUÍMICA |