Jūras kolagēns: daudzsološs biomateriāls brūču dzīšanai, ādas novecošanās novēršanai un kaulu atjaunošanai 2. daļa

Lūdzu sazinietiesoscar.xiao@wecistanche.comlai iegūtu vairāk informācijas

3. Kolagēna iespējamā loma kaulu un skrimšļu atjaunošanā

Jūras kolagēna avoti kalpo ne tikai kā daudzsološs līdzeklis ādas traumu dziedēšanai, bet arī ar kauliem saistītām traumām un reģenerācijai. Kaulu lūzumu labošana un dzīšana ir audu reģenerācijas veids, un tas ir sarežģīts process, kas ietver kaulu veidošanos un sabrukšanu [90,91]. Bieži vien pacientiem ir stāvokļi, kas prasa lielu kaulu rekonstrukciju ģenētisku anomāliju, traumu, infekciju un audzēju rezultātā [92]. Pieaug pieprasījums uzlabot kaulu atjaunošanas un reģenerācijas metodes, piemēram, funkcionālus kaulu transplantātus [93].

Ir zināms, ka jūras kolagēna bioaktīvie peptīdi palīdz absorbēt kalciju un cinku, kas ir svarīgas kaulu sastāvdaļas un ir labvēlīgi osteoporozes profilaksei [94,95]. Pētījumā, ko veica Xu et al, atklājās, ka jūras kolagēna peptīdi, kas izolēti un iegūti hidrolīzes ceļā no laša, palielināja osteokalcīna līmeni ārstētām žurkām, salīdzinot ar kontroles grupām. Osteokalcīns ir proteīna hormons, ko izdala osteoblasti, un tam ir nozīme kaulu uzturēšanā un atjaunošanā, mijiedarbojoties ar kalciju. Pētījumā arī konstatēts, ka kaula organiskā matrica, blīvums, augšstilba kaula garums un augšstilba kaula minerālu joni bija ievērojami augstāki ar kolagēnu ārstētajā grupā nekā kontroles grupā[9]. Tika izvirzīta hipotēze, ka kaulu minerālā blīvuma palielināšanos, iespējams, izraisīja palielināta osteoblastu aktivitāte, par ko liecina kaulu izmēra un osteokalcīna līmeņa palielināšanās serumā [94]. Šie rezultāti atklāj potenciālos kolagēna peptīdus, kas saistīti ar minerālu nogulsnēšanos, kaulu matricas attīstību un osteoblastiskās aktivitātes palielināšanos, kas pārliecinoši liecina, ka kolagēns ir daudzsološs biomateriāls osteoporozes profilaksei un ārstēšanai[94]. Osteoporoze un neto kaulu zudums ir izplatīti starp novecojošām sievietēm, kurām ir menopauze, ko izraisa estrogēna deficīts [49].bioflavonoīdiNomura et al. parādīja, ka 20 mg kolagēna, kas izolēts no haizivju želatīna, arī palielināja porainā kaula kaulu minerālo blīvumu menopauzes osteoporozes žurku modeļos[49].

Lūdzu, noklikšķiniet šeit, lai uzzinātu vairāk

Turklāt ir pierādīta arī jūras kolagēna bioloģiskā ietekme uz žurkām iegūtām kaulu smadzeņu cilmes šūnām. Liu et al. parādīja, ka 0,2 mg/ml kolagēna, kas izolēts no zivīm, veicināja šūnu izdzīvošanu un regulēja vairāku osteogēno un endotēlija marķieru ekspresiju[50]. Kā parādīts 7. attēlā, ar kolagēnu ārstētajās grupās bija ievērojams šūnu dzīvotspējas pieaugums pie 0,2 un 0,02 mg/ml [50]. Interesanti, ka ar 2 mg/mL ārstētajā grupā nebija būtisku atšķirību lielās devas dēļ, kas radīja sarežģītu negatīvas atgriezeniskās saites mehānismu, kas nomāca šūnu proliferāciju [50].

Turklāt osteogēnie marķieri, piemēram, sārmainā fosfatāze (kas uzlabo šūnu diferenciāciju osteoblastu/kaulu veidojošos šūnās), tika ievērojami paaugstināti ar kolagēnu ārstētajās grupās 3 un 10 dienas pēc ārstēšanas [50]. Līdzīgi kā šajā pētījumā, Elango et al. atklāja, ka ar kolagēnu apstrādātām kaulu smadzeņu cilmes šūnām un nobriedušām osteoblastiskām šūnām bija no devas atkarīga palielināta proliferācija, salīdzinot ar kontrolēm [52]. Turklāt osteogēnā marķiera mRNS un olbaltumvielu ekspresija ārstētajās grupās ievērojami palielinājās, salīdzinot ar kontrolēm [52]. Šie rezultāti liecina, ka kolagēns spēj veicināt cilmes šūnu diferenciāciju un osteoblastisko aktivitāti. Yamada et al. arī parādīja, ka jūras kolagēna peptīdi, kas ekstrahēti gan no zivju kauliem, gan ādas, spēj palielināt osteoblastu šūnu proliferāciju, osteogēno marķieru ekspresiju un minerālu nogulsnēšanos [96] Papildus hidrolizētu kolagēna peptīdu izmantošanai ir pierādīts, ka kolagēna sastatņu struktūras labvēlīgi ietekmē kaulu atjaunošanos.nopirkt cistancheDiogo et al.cistančsatklāja, ka kolagēna-kalcija fosfāta sastatņu struktūras, kas šķērssavienotas ar EDC/NHS, atbalstīja kaulu veidojošo šūnu piesaisti un ražošanu [9]. Jaunāks pētījums atklāja, ka medūzu kolagēna sastatnēs bija lielāka de novo kaulu veidošanās un palielināta makrofāgu piesaiste, salīdzinot ar kontroles grupām [98]. Ir zināms, ka iekaisuma šūnas, piemēram, makrofāgi, veicina audu atjaunošanos un regulē iekaisumu un homeostāzi, kas ir daudzsološs kaulu audu reģenerācijai [98]. Līdzīgi kā iepriekš minētajos pētījumos, Rachmawati et al. atklāja, ka kolagēna sastatnes, kas izolētas no Aurelia aurita medūzām, palīdzēja atjaunot alveolāro kaulu [9]. Apstrādājot ar kolagēna sastatnēm, salīdzinājumā ar kontroles grupu palielinājās osteoblasti un samazinājās osteoklastu skaits, kas liecina par alveolāro kaulu reģenerācijas potenciālu. Ar kolagēnu ārstētajās grupās tika palielināts arī STRO-1, mezenhimālo cilmes šūnu biomarķieris, un osteokalcīns, proteīna hormons, ko sintezē osteoblasti. Šie rezultāti liecina par daudzsološām kaulu reģenerācijas īpašībām [99].

Cistanche var novērst novecošanos

Jūras sūkļi, kas pazīstami arī kā poriferāni, kalpo kā svarīgs kolagēna avots, un to struktūra atgādina kaulaudu spožās struktūras. Lin et al. veica in vitro testu, izmantojot fibrīnu kolagēnu, kas izolēts no Callyspongidae jūras sūkļa [100]. Pētījumā tika novērots, ka osteoblasti varēja noenkuroties uz sūkļa šķiedru virsmas, vairoties un augt uz šūnu-sūkļa konstrukcijām. Pētījumā tika novērtēts arī sūkļa kolagēna sastatņu konstrukciju osteokonduktīvais potenciāls un konstatēts, ka pēc 7 dienām divu osteogēno marķieru, osteokalcīna un osteopontīna, gēnu ekspresija ievērojami palielinājās [100]. Vai arī 14. dienā ievērojami palielinājās sārmainās fosfatāzes gēna ekspresija, kas ir osteoblastiskās diferenciācijas rādītājs [100]. Tāpat Green et al. izmantoja arī jūras sūkļa skeleta sastatnes, lai novērtētu, vai kolagēns var izraisīt osteoģenēzi [101]. Pētījumā konstatēts, ka cilvēka osteoprogenitoru šūnas spēja pievienoties sastatnēm 16 stundu laikā, un 21 dienā osteoprogenitor šūnas izdalīja ārpusšūnu matricu. Turklāt 9. un 14. dienā sārmainās fosfatāzes aktivitāte ievērojami palielinājās, salīdzinot ar kontroli[101]. Kopumā šie rezultāti liecina, ka kolagēna šķiedras jūras sūkļa skeletā nodrošina sastatņu sistēmu osteoblastu piesaistei, proliferācijai un migrācijai, kas liecina par daudzsološu potenciālu izmantošanai kaulu audu inženierijā [100, 101].

Jūras kolagēna biomedicīnas pielietojums neaprobežojas tikai ar ādu un kauliem, bet arī ietver skrimšļa atjaunošanos. Osteoartrītu (OA) raksturo skrimšļa homeostāzes traucējumi, kam trūkst pašatjaunošanās un reģenerācijas potenciāla[103]OA gadījumā notiek skrimšļa degradācija, kā rezultātā tiek pakļauts subhondrālais kauls, un tas negatīvi ietekmē cilvēka dzīves kvalitāti. sāpīgu un stīvu locītavu dēļ [103]. Daudzsološi ir pierādīts, ka jūras kolagēns izraisa hondrogēnu diferenciāciju, paverot ceļu iespējamai skrimšļa reģenerācijai. Raabe et al. atklāja, ka hidrolizēts zivju kolagēns, kā arī augšanas faktors TGFB1 inducēja proteoglikānu un kolagēna šķiedru sintēzi[104]. Zivju kolagēns arī izraisīja hondrogēnu diferenciāciju [104].cistanche AustrālijaLīdzīgi, Burdons et al. pētīja trīs kolagēna hidrolizātu no zivju ādas un skrimšļiem ietekmi uz hondrocītu sadalīšanos [55]. Pētījumā konstatēts, ka 0,5,50 un 100 ug/mL kolagēna hidrolizāti paaugstināja I un II tipa kolagēna līmeni. Turklāt ar kolagēnu apstrādātām šūnām bija samazināta proteāzes marķieru ekspresija, kas, kā zināms, ir iesaistīti OA attīstībā, Htral, Mmp103, Adamts5 un Cox2 [5]. Ohnishi et al. arī atklāja, ka truši, kuriem tika ievadīta zivju kolagēna peptīdu un glikozamīna kombinācija, tika pasargāti no inducētas skrimšļa degradācijas (OA), bet kontroles grupām attīstījās OA [105]. Tika konstatēts, ka zivju kolagēna peptīdam un glikozamīnam, kas lielā daudzumā atrodas saistaudos un palīdz uzturēt skrimšļa struktūru un integritāti, atsevišķi bija zināma aizsargājoša iedarbība, taču to kopējā iedarbība nodrošināja vislielāko aizsardzību pret OA [105].

Ahmed et al histoloģiskajā eksperimentā tika novērota kolagēna no medūzu sūkļa sastatnēm ietekme uz liellopu skrimšļa hondrogēnumu [106]. Hondrogenitāte ir sarežģīts process, kas ietver hondroprogenitoru proliferāciju un diferenciāciju un ekstracelulārās matricas (ECM) nogulsnēšanos[106]. Šajā eksperimentā no liellopu skrimšļa audiem iegūti hondrocīti tika iesēti medūzu pamatnēs, lai novērtētu kolagēna nogulsnēšanās daudzumu, un picrosirius sarkanā krāsa tika uzklāta, lai novērotu kolagēna šķiedru saturu un orientāciju (8. attēls)[106]. Viņi izmantoja trīs dažādas barotnes: vietējos audus (no liellopu izcelsmes nenobriedušu skrimsli) un liellopu skrimšļa audus, kas satur hondroprogenitor šūnas transformējošā augšanas faktora - 1 (TGF 1) klātbūtnē un bez tā [106]. Ir pierādīts, ka TGF 1 ir efektīvs augšanas faktors skrimšļa veidošanā, un tas ir augstā līmenī veselos skrimšļos, bet OA pacientu skrimšļos tā līmenis ir ievērojami samazināts [106]. Krāsošanas rezultāti parādīja, ka native govju audos kolagēna šķiedras galvenokārt atrodas uz audu virsmas, bet hondrogēnajā kultūrā gan audu virsmā, gan dziļākos apgabalos kolagēna šķiedru nogulsnēšanās ir redzamāka. Turklāt TGF 1 pievienošana barotnei vēl vairāk palielināja kolagēna šķiedru nogulsnēšanos [106]. Kopumā šie dati atbalsta jūras kolagēna izmantošanu skrimšļa atjaunošanā.

4. Priekšrocības un ierobežojumi, kas saistīti ar jūras kolagēna lietošanu

Jūras kolagēna resursiem ir daudz priekšrocību salīdzinājumā ar sauszemes dzīvniekiem un citiem avotiem. Tie ir ne tikai pieejami pārpilnībā, tiem nav reliģisku ierobežojumu un tie ir viegli pieejami, bet arī ir ziņots par maz toksisku ietekmi pie efektīvām devām [32, 33]. Tas ir nozīmīgi, jo galvenais kolagēna avots ir: no liellopiem, kuriem ir ļoti bīstamu GSE un TSE pārnešanas risks [29,35]. Papildus daudzsološajam drošības profilam jūras kolagēna izmantošana ir videi draudzīga. Zivju āda, kauli un zvīņas ir milzīgs kolagēna avots, tomēr jūras velšu pārstrādes rūpniecība tos bieži izmet [30]. Izmantojot jūras kolagēnu, tiek samazināti lietderīgie atkritumi, un kolagēna izolācijā netiek nodarīts kaitējums citiem organismiem. Turklāt kolagēnam ir dažādi pielietojumi daudzās jomās, piemēram, zāļu ievadīšanā, brūču dzīšanai, ādas novecošanai un audu reģenerācijai. Tika pierādīts, ka jūras kolagēns ir tikpat efektīvs kā fiktīvais kolagēns. Iepriekš minētajā piemērā jūras kolagēns bija tikpat efektīvs kā pašlaik lietotais antioksidants BHT [89]. Turklāt citi sūkļa kolagēna membrānas un poliuretāna membrānas salīdzinājumi par grantu donoru vietu dziedināšanu parādīja, ka kolagēna lietošana ievērojami uzlaboja brūču dzīšanas kvalitāti un samazināja dzīšanas laiku [107]. Jūras kolagēni arī tiek hidrolizēti vieglāk nekā zīdītāju kolagēns, kas padara tos piemērotākus turpmākai apstrādei peptīdu atvasinājumos [108]. Turklāt kolagēnam ir gan strukturālas, gan funkcionālas īpašības, kas padara to par dabisku substrātu šūnu piesaistei, augšanai un diferenciācijai [109]. Tomēr ir svarīgi atzīmēt, ka, lai arī tie ir nelieli, tomēr pastāv daži ierobežojumi. Ir pierādīts, ka jūras kolagēns ir mazāk termiski stabils nekā kolagēns no liellopiem, jo ​​tajos ir mazāk prolīna un hidroksiprolīna atlieku [10]. Turklāt lielākajā daļā pētījumu ir pētīta jūras kolagēna efektivitāte in vitro vai dzīvnieku modeļos; tomēr ir vajadzīgi vairāk pētījumu, lai izpētītu jūras kolagēna efektivitāti un iespējamo nelabvēlīgo ietekmi uz cilvēka ādu. Kopumā jūras kolagēna nedaudzos ierobežojumus ievērojami atsver to plašās priekšrocības. 5. Nobeigums

Piezīmes

Šis pārskats izceļ jūras kolagēna biomedicīnas pielietojumu brūču dzīšanai, ādas novecošanās novēršanai un kaulu un skrimšļu reģenerācijai. Ir skaidrs, ka jūras kolagēna avoti ir ievērojami izdevīgāki nekā sauszemes dzīvnieku avoti. Ir pierādīta jūras kolagēna spēja veicināt ādas reepitelizāciju, vaskularizāciju, fibroblastu migrāciju un kopumā ātrāku brūču dzīšanas ātrumu. Turklāt jūras kolagēna pretnovecošanās iedarbība, kas saistīta ar lielāku ādas elastību un grumbu samazināšanos, ir ļoti daudzsološa kosmētikas nozarei.cistanche priekšrocībasTurklāt ir acīmredzama arī ievērojama ietekme uz osteoporozes profilaksi un ārstēšanu, palielinot kaulu blīvumu un minerālvielu nogulsnēšanos. Ar kauliem saistītas slimības, piemēram, osteoporoze un OA, var negatīvi ietekmēt cilvēka dzīves kvalitāti. Tika pierādīts, ka jūras kolagēns un tā atvasinājumi aizkavē un aizsargā pret OA un tādējādi samazina mirstības iznākumu. Tāpēc ir jāturpina jūras kolagēna avotu izpēte un atklājumi, jo tie līdz šim ir izrādījušies ārkārtīgi izdevīgi.

Šis raksts ir izvilkts no Mar. Drugs 2022, 20, 61. https://doi.org/10.3390/md20010061 https://www.mdpi.com/journal/marinedrugs