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小分子褐藻醣膠-高穩定藻褐素在經由IRS1/GRB2/SOS1、GSK3β/CREB路徑和代謝路徑改

Fucoidan–Fucoxanthin Ameliorated Cardiac Function via IRS1/GRB2/SOS1 ,GSK3β/CREB Pathways and Metabolic Pathways in Senescent Mice
小分子褐藻醣膠-高穩定藻褐素在經由IRS1/GRB2/SOS1、GSK3β/CREB路徑和代謝路徑改善衰老小鼠心臟功能
2019 張博鳴、李貫綸與林彥昌
中國文化大學生物科技研究所

摘要

探究使用小分子褐藻醣膠(LMWF)搭配高穩定藻褐素(HSFUCO),對於老化小鼠(家鼷鼠[Mus musculus])心臟功能和代謝路徑的作用。本研究證實LMWF和HSFUCO能夠改善老化小鼠的心臟功能。

老化小鼠連續28天接受LMWF與HSFUCO單用或併用治療。受試對象的QT間期和動作電位持續時間(APD)以心電圖和全細胞膜電位箝制技術量測。另外,也運用心臟組織型態、活性氧物質和西方墨點法分析。使用超高效液態四極層析飛行時間式(UPLC-QTOF)質譜儀研究代謝改變情況。

LMWF和HSFUCO治療可改善兩項心室節律(QT與APD)。褐藻醣膠和藻褐素治療能於老化過程中提高GSK3β、CREB和IRS1蛋白質表現之際,調降SOS1與GRB2的表現程度。TCA循環、糖解作用和類固醇激素生物合成這三個主要的代謝路徑,在路徑富集分析中獲得高度強化。LMWF和HSFUCO治療合併使用,可藉由干擾代謝與基因作用,增強老化受試對象的心室節律與肌肉功能。

 
上圖為 : 年輕小鼠對照組(YC)與接受褐藻醣膠與藻褐素治療老化小鼠左心室組織的組織病理學特徵分析。 SC:衰老小鼠;FD:接受褐藻醣膠治療的衰老小鼠;FX:接受藻褐素治療的衰老小鼠;FD + FX:同時接受褐藻醣膠與藻褐素治療的衰老小鼠。(n = 6)
(A): 檢測圖顯示蘇木素與伊紅染色的全心影像(供觀察心室肥大與擴張)
(B): 檢測圖的放大比例尺(600 x)
(C): 系列心室組織切片梅生三色染色
 
上圖為 :老化小鼠中顯著路徑的Metacore分析。
(A) : 涉及老化小鼠心臟功能的首要路徑。
(B) : 「心肌細胞中形成PIP3訊號傳遞」路徑內容。(n = 6)

結論
本試驗中,老化小鼠中的SOS1GSK3β、GRB2CREB IRS1蛋白表現量經由褐藻醣膠與藻褐素而獲得改善。老化小鼠餵食單用褐藻醣膠或褐藻醣膠輔以藻褐素之後,在心臟型態學與肌肉功能也有顯著改善。綜合這些結果,老化受試對象使用如褐藻醣膠和藻褐素等海洋產品後,可透過代謝與基因功能強化而具備改善老化的潛力。

關鍵字
褐藻醣膠、藻褐素、老化小鼠、代謝體學、QT延長