การศึกษาฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระและการปกป้องเซลล์ของโปรตีนไฮโดรไลเสทจากสาหร่ายอาร์โทรสไปร่าพลาเทนซิสในเซลล์กล้ามเนื้อหนู

Abstract

Muscle aging is a complex process that is usually associated with a decrease in muscle mass, strength, and velocity of contraction. One of the most striking effects of muscle aging is known as sarcopenia, a condition characterized by loss of skeletal muscle mass and function. Increased of muscle protein degradation and the accumulation of the reactive oxygen species (ROS) is an important factors leading to decrease of muscle mass. Therefore, reduction of muscle protein degradation and prevention of ROS is crucial for protection of muscle mass loss. This research aims to study the antioxidant and cytoprotective effect of protein hydrolysate produced from blue-green algae, Arthrospira platensis (APH). The antioxidant activity of A. platensis protein hydrolysate (APH) was determined by using ABTS assay. The result showed that APH exhibited 90.10 ± 0.53% scavenging activity at the concentration of 100 µg/ml. Further study in L6 rat skeletal muscle cells indicated that APH could protect and recover the cells from H2O2-induced oxidative stress. The accumulation of ROS in L6 cells were determined by using the DCFH-DA assay. The result showed the ROS accumulation in the L6 cells treated with APH both co-treatment and protection experiments was significantly lower than those treated with H2O2 only. In addition, we also found that APH could stimulate the expression of antioxidant gene, glutathione peroxidase. The effect of APH on the expression of genes involved in muscle wasting , MuRF1 and Atrogin-1 was also studied. The result showed that APH could significantly reduce the expression of MuRF1 and Atrogin-1 in L6 cells when compared to the L6 cells treated with dexamethasone only. Taken together, this research demonstrated that APH exhibits the antioxidant and cytoprotective activity, and could reduce the expression of muscle wasting-related genes. The results obtained from this research will be useful for developing APH as a dietary supplement for prevention of Sarcopenia.

ภาวะมวลกล้ามเนื้อลดลง หรือ sacopenia เป็นภาวะที่พบมากในผู้สูงอายุซึ่งมีปัจจัยสำคัญคือ การสลายโปรตีนกล้ามเนื้อที่เพิ่มขึ้นและการสะสม reactive oxygen species (ROS) ภายในเซลล์ ดังนั้นการลดอัตราการสลายโปรตีนในเซลล์กล้ามเนื้อและป้องกันการสะสมของ ROS จึงมีความสำคัญสำหรับการป้องกันภาวะมวลกล้ามเนื้อลดลง งานวิจัยนี้มีวัตถุประสงค์เพื่อศึกษาคุณสมบัติของโปรตีนไฮโดรไลเสตที่ผลิตจากสาหร่าย Arthrospira platensis (A. platensis protein hydrolysate หรือ APH) ในการต้านอนุมูลอิสระ การปกป้องเซลล์จากอนุมูลอิสระ และการลดการแสดงออกของยีนที่เกี่ยวข้องกับการสลายโปรตีนในเซลล์กล้ามเนื้อ L6 ผลการศึกษาคุณสมบัติการต้านอนุมูลอิสระด้วยวิธี ABTS assay พบว่า APH มีฤทธิ์ต้านอนุมูลอิสระสูงถึง 90.10 ± 0.53% scavenging ที่ความเข้มข้น 100 µg/ml และยังพบว่าพบว่า APH สามารถป้องกันและฟื้นฟูเซลล์ L6 จากความเครียดออกซิเดชั่นที่เกิดจาก H2O2 ได้ เมื่อทำการทดสอบการลดการสะสมของอนุมูลอิสระภายในเซลล์ด้วยวิธี Dichloro-dihydro-fluorescein Diacetate (DCFH-DA) Assay พบว่าปริมาณของ ROS ที่สะสมในเซลล์ L6 ที่ได้รับ APH ร่วมกับ H2O2 ทั้งในรูปแบบของ co-treatment และ protection ลดลงอย่างมีนัยสำคัญเมื่อเปรียบเทียบกับเซลล์ที่ได้รับเฉพาะ H2O2 และผู้วิจัยยังพบอีกว่า APH สามารถกระตุ้นการแสดงออกของยีนในระบบต้านอนุมูลอิสระ ได้แก่ glutathione peroxidase ได้ นอกจากนี้ในการศึกษานี้ยังพบว่า APH มีคุณสมบัติในการลดการแสดงออกของยีน MuRF1 และ Atrogin-1 ในเซลล์ L6 ซึ่งเป็นยีนที่เกี่ยวข้องกับการสลายโปรตีนในเซลล์กล้ามเนื้อได้อย่างมีนัยยะสำคัญ จากผลการศึกษาที่ได้จึงแสดงให้เห็นว่า APH มีคุณสมบัติในการต้านอนุมูลอิสระและป้องกันการสะสมของ ROS ภายในเซลล์ และยังสามารถการลดการแสดงออกของยีนที่เกี่ยวข้องกับการสลายโปรตีนในเซลล์กล้ามเนื้อได้อีกด้วย ผลที่ได้จากงานวิจัยนี้เป็นประโยชน์สำหรับการพัฒนา APH เป็นผลิตภัณฑ์เสริมอาหารเพื่อป้องกันภาวะมวลกล้ามเนื้อลดลงต่อไป