Геропротекторные свойства фукоксантина
https://doi.org/10.52420/2071-5943-2022-21-5-94-101
Аннотация
Введение. Фукоксантин – один из основных представителей морских каротиноидов, проявляющий широкий спектр биологической активности, включая геропротекторный эффект. Самым частым источником фукоксантина в пищевой промышленности являются диатомовые водоросли (например, Phaeodactylum tricornutum). Цель исследования – обобщение и анализ данных о механизмах геропротекторного действия фукоксантина. Материалы и методы. Представлен анализ публикаций научных исследований, размещенных в базах данных PubMed, E-Library, Google Scholar, ScienceDirect, UpToDate, а также обзор научной литературы за период с 2017 по 2022 год. Отражены результаты применения фукоксантина на культурах клеток животных и человека, где препарат проявил себя в качестве потенциального геропротектора. Критерии включения: приоритет отдавался обзорным и оригинальным статьям, в которых были представлены данные о результатах применения фукоксантина. Ключевые слова при поиске публикаций: фукоксантин, геропротектор, окислительный стресс, гормезис. Результаты и обсуждение. При углубленном изучении структуры фукоксантина была выяснена его фармакодинамика как потенциального лекарственного препарата. Множество положительных фармакологических эффектов фукоксантин реализует благодаря наличию в химической структуре алленовой связи. Механизмы фукоксантина оказывают влияние на окислительный стресс и старение организма на разных уровнях организации (молекулярном, клеточном, тканевом, органном). Ухудшение зрения нередко становится проблемой пожилых людей и является одним из свойств старения организма. Гипотеза о том, что фукоксантин реализует геропротекторный эффект за счет цитопротекторного потенциала при окислительном стрессе приобретает наибольшую популярность. Геропротекторное действие фукоксантина на весь организм связано непосредственно с дифференциальной экспрессией генов и изменениями активности молекулярных путей. При транскрипторном анализе эффектов фукоксантина очевидна активация механизмов, связанных с гормезисом. Заключение. Исследования показали эффективность использования фукоксантина в качестве терапевтического средства для лечения заболеваний, ассоциированных с процессом старения.
Об авторах
Д. Ю. ГребневРоссия
Дмитрий Юрьевич Гребнев, доктор медицинских наук
Екатеринбург
И. Ю. Маклакова
Россия
Ирина Юрьевна Маклакова, доктор медицинских наук
Екатеринбург
Д. И. Титова
Россия
Диана Ильинична Титова, студентка
Екатеринбург
Н. С. Пермяков
Россия
Никита Сергеевич Пермяков, студент
Екатеринбург
Список литературы
1. Liu M., Li W., Chen Y. et al. Fucoxanthin: A promising compound for human inflammation-related diseases. Life Sci. 2020;255:117850. https://doi.org/10.1016/j.lfs.2020.117850.
2. Khaw Y.S., Yusoff F.Md., Tan H.T. et al. The Critical Studies of Fucoxanthin Research Trends from 1928 to June 2021: A Bibliometric Review. Mar Drugs. 2021;19(11):606. https://doi.org/10.3390/md19110606.
3. Guvatova Z., Dalina A., Pudova E. et al. Protective effects of carotenoid fucoxanthin in fibroblasts cellular senescence. Mech Ageing Dev. 2020;189:111260. https://doi.org/10.1016/j.mad.2020.111260
4. Galasso C., Corinaldesi C., Sansone C. Carotenoids from marine organisms: biological functions and industrial applications. Antioxidants (Basel). 2017;6(4):96. https://doi.org/10.3390/antiox6040096.
5. Moskalev A., Shaposhnikov M., Zemskaya N. et al. Transcriptome analysis reveals mechanisms of geroprotective effects of fucoxanthin in Drosophila. BMC Genomics. 2018:19(3):77. https://doi.org/10.1186/s12864-018-4471-x.
6. Muradian K., Vaiserman A., Min K.J., Fraifeld V.E. Fucoxanthin and lipid metabolism: a minireview. Nutr Metab Cardiovasc Dis. 2015;25:891–897. https://doi.org/10.1016/j.numecd.2015.05.010.
7. Lashmanova E., Proshkina E., Zhikrivetskaya S. et al. Fucoxanthin increases lifespan of Drosophila melanogaster and Caenorhabditis elegans. Pharmacol Res. 2015;100:228–241. https://doi.org/10.1016/j.phrs.2015.08.009.
8. D'Orazio N., Gemello E., Gammone M.A. et al. Fucoxantin: a treasure from the sea. Mar Drugs. 2012;10:604–616. https://doi.org/10.3390/md10030604.
9. Fomenko A., Baranova A., Mitnitsky A. et al. Biomarkers of human aging. SPb: Publishing House «European House»; 2016. 264 с.
10. Peng J., Yuan J.P., Wu C.F., Wang J.H. Fucoxanthin, a marine carotenoid present in brown seaweeds and diatoms: metabolism and bioactivities relevant to human health. Mar Drugs. 2011;9(10):1806–1828. https://doi.org/10.3390/md9101806.
11. Chen S.J., Lin T.B., Peng H.Yu. et al. Cytoprotective potential of fucoxanthin in oxidative stress-induced age-related macular degeneration and retinal pigment epithelial cell senescence in vivo and in vitro. Mar Drugs. 2021;19(2):114. https://doi.org/10.3390/md19020114.
12. Jung H.A., Ali M.Y., Choi R.J. et al. Kinetics and molecular docking studies of fucosterol and fucoxanthin, BACE1 inhibitors from brown algae Undaria pinnatifida and Ecklonia stolonifera. Food Chem Toxicol. 2016;89:104–111. https://doi.org/10.1016/j.fct.2016.01.014.
13. Jin Y., Qiu S., Shao N., Zheng J. Fucoxanthin and tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand (TRAIL) synergistically promotes apoptosis of human cervical cancer cells by targeting PI3K/Akt/NF-kappaB signaling pathway. Med Sci Monit. 2018;24:11–18. https://doi.org/10.12659/msm.905360.
14. Maeda H., Fukuda S., Izumi H., Saga N. Anti-oxidant and fucoxanthin contents of brown alga Ishimozuku (Sphaerotrichia divaricata) from the West Coast of Aomori, Japan. Mar Drugs. 2018;16(8):255. https://doi.org/10.3390/md16080255.
15. Martins I., Galluzzi L., Kroemer G. Hormesis, cell death and aging. Aging. 2011;3(9):821–282. https://doi.org/10.18632/aging.100380.
16. Chen S.J., Lee C.J., Lin T.B. et al. Protective effects of fucoxanthin on ultraviolet B-induced corneal denervation and inflammatory pain in a rat model. Mar Drugs. 2019;17(3):152. https://doi.org/10.3390/md17030152.
17. Wang J., Ma Y., Yang J. et al. Fucoxanthin inhibits tumour-related lymphangiogenesis and growth of breast cancer. J Cell Mol Med. 2019;23(3):2219–2229. https://doi.org/10.1111/jcmm.14151.
18. Bae M., Kim M.B., Park Y.K., Lee J.Y. Health benefits of fucoxanthin in the prevention of chronic diseases. Biochim Biophys Acta Mol Cell Biol Lipids. 2020;1865(11):158618. https://doi.org/10.1016/j.bbalip.2020.158618.
19. Maeda H. Nutraceutical effects of fucoxanthin for obesity and diabetes therapy: a review. J Oleo Sci. 2015;64(2):125–132. https://doi.org/10.5650/jos.ess14226.
20. Chang Y.H., Chen Y.L., Huang W.C., Liou C.J. Fucoxanthin attenuates fatty acid-induced lipid accumulation in FL83B hepatocytes through regulated Sirt1/AMPK signaling pathway. Biochem Biophys Res Commun. 2018;495(1):197–203. https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2017.11.022.
21. Sun X., Zhao H., Liu Z. et al. Modulation of gut microbiota by fucoxanthin during alleviation of obesity in high-fat diet-fed mice. J Agric Food Chem. 2020;68(18):5118–5128. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.0c01467.
22. Miyashita K., Beppu F., Hosokawa M., Wang S. Nutraceutical characteristics of the brown seaweed carotenoid fucoxanthin. Arch Biochem Biophys. 2020;686:108364. https://doi.org/10.1016/j.abb.2020.108364.
23. Maeda H., Kanno S., Kodate M. et al. Fucoxanthinol, metabolite of fucoxanthin, improves obesity-induced inflammation in a dipocyte cells. Mar Drugs. 2015;13(8):4799–4813. https://doi.org/10.3390/md13084799.
24. Zhang L., Wang H., Fan Y. et al. Fucoxanthin provides neuroprotection in models of traumatic brain injury via the Nrf2-ARE and Nrf2- autophagy pathways. Sci Rep. 2017;7:46763. https://doi.org/10.1038/srep46763.
25. Lin J., Huang L., Yu J. et al. Fucoxanthin, a marine carotenoid, reverses scopolamine-induced cognitive impairments in mice and inhibits acetylcholinesterase in vitro. Mar Drugs. 2016;14(4):67. https://doi.org/10.3390/md14040067.
26. Yu J., Lin J.J., Yu R. et al. Fucoxanthin prevents H2O2-induced neuronal apoptosis via concurrently activating the PI3-K/Akt cascade and inhibiting the ERK pathway. Food Nutr. 2017;61(1):1304678. https://doi.org/10.1080/16546628.2017.1304678.
27. Yu J., Lin J.J., Yu R. et al. Fucoxanthin prevents H2O2-induced neuronal apoptosis via concurrently activating the PI3-K/Akt cascade and inhibiting the ERK pathway. Food Nutr Res. 2017;61(1):1304678. https://doi.org/10.1080/16546628.2017.1304678.
28. Lin J., Yu J., Zhao J. et al. Fucoxanthin, a marine carotenoid, attenuates β-amyloid oligomer-induced neurotoxicity possibly via regulating the PI3K/Akt and the ERK pathways in SH-SY5Y cells. Oxidative Med Cell Longev. 2017;2017:6792543. https://doi.org/10.1155/2017/6792543.
29. Wang X., Cui Y.J., Qi J. et al. Fucoxanthin exerts cytoprotective effects against hydrogen peroxide-induced oxidative damage in L02 cells. Biomed Res Int. 2018;2018:1085073. https://doi.org/.1155/2017/6792543.
30. Jin X., Zhao T., Shi D. et al. Protective role of fucoxanthin in diethyl- nitrosamine induced hepatocarcinogenesis in experimental adult rats. Drug Dev Res. 2019;80(2):209–217. https://doi.org/10.1002/ddr.21451.
31. Mei C., Zhou S., Zhu L. et al. Antitumor effects of Laminaria extract fucoxanthin on lung cancer. Mar Drugs. 2017;15(2):39. https://doi.org/10.3390/md15020039.
Рецензия
Для цитирования:
Гребнев ДЮ, Маклакова ИЮ, Титова ДИ, Пермяков НС. Геропротекторные свойства фукоксантина. Уральский медицинский журнал. 2022;21(5):94-101. https://doi.org/10.52420/2071-5943-2022-21-5-94-101
For citation:
Grebnev DY, Maklakova IY, Titova DI, Permyakov NS. Geroprotective properties of fucoxanthin. Ural Medical Journal. 2022;21(5):94-101. (In Russ.) https://doi.org/10.52420/2071-5943-2022-21-5-94-101