Quels sont les avantages de la phycocyanine?

La phycocyanine (abrégée PC, spectre d’absorption 615-640 nm) est une protéine pigmentée qui piège la lumière et qui est couramment présente dans les cyanobactéries pour la photosynthèse [1]. La phycocyanine a de nombreuses activités pharmacologiques, telles que anti-inflammatoire, anti-tumeur, anti-allergie, maintien de l’homéostasie, et la réduction et la potentialisation de la toxicité, etc.[2], et des expériences pharmacologiques ont prouvé qu’elle a un rôle significatif dans la régulation du métabolisme des radicaux libres dans l’organisme. Les radicaux libres sont impliqués dans le développement de nombreuses maladies, y compris l’inflammation, l’athérosclérose, le cancer, les dommages causés par la reperfusion et d’autres dysfonctionnements induits par le stress oxydatif [3]. Dans cet article, l’activité antioxydante et les effets pharmacologiques de la phycocyanine sont résumés, et la relation entre l’activité pharmacologique de la phycocyanine et son mécanisme antioxydant est inférée, ce qui fournira une référence pour l’étude pharmacologique de la phycocyanine.

1 Structure et fonction de la phycocyanine

Les algues piègent la lumière en utilisant la structure en forme de baguettes de leur propre complexe de pigments photopiégeants, qui contient des milliers de molécules de pigments photopiégeants qui aident les algues à absorber de très faibles niveaux de lumière du soleil. La c-phycocyanine (C-PC) et l’allophycocyanine (APC) de la vésicule vésicale de spiruline obtusususus sont réticulées de manière non covalente par une protéine connexine, et l’énergie est transférée du CPC à l’apc, puis au centre de réaction photosynthétique pour favoriser la photosynthèse [4]. L’effet antioxydant de la phycocyanine est lié à sa structure unique (Figure 1). Dans la phycocyanine, il existe un phénomène de transfert d’énergie d’excitation entre les pigments piégeant la lumière, les résidus de tryptophan et les chromophores [5], qui a la capacité de passer de l’état de base à l’état excité, et a la capacité de transférer des électrons, ce qui implique le processus redox.

En outre, Stocker et al.[7] ont montré que la bilirubine a pour effet d’éliminer les radicaux peroxyles, et le mécanisme est que la bilirubine peut lier les radicaux peroxyles à un atome d’hydrogène de molécule de tétrapyrrole à la position C-10, de sorte que les radicaux libres peuvent former une stabilisation de résonance avec l’atome de carbone central, puis éventuellement s’prolonger à l’ensemble de la molécule de bilirubine. La chaîne ouverte du tétrapyrrole dans le chromophore (phycocyanine) de la phycocyanine (figure 2A) est très semblable à celle de la bilirubine (figure 2B) et peut contribuer à son activité antioxydante.

Romay[10] a d’abord signalé la propriété antioxydante de l’alginate et évalué le potentiel de l’alginate comme antioxydant in vitro et in vivo, et les résultats expérimentaux ont montré que l’alginate pouvait éliminer efficacement les radicaux hydroxyles et alkylés, ce qui indiquait que l’alginate pouvait être utilisé comme antioxydant in vitro et in vivo. Halliwell[11] a constaté que l’alginate avait également un effet inhibiteur sur la peroxydation des lipides microsomaux hépatiques, et que la quantité de superoxyde dismutase (SOD) était trois fois plus élevée que dans cette expérience, mais l’augmentation de la quantité de SOD ne modifiait pas l’activité antioxydante de l’alginate. Halliwell [11] a constaté que l’alginate inhibait également la peroxydation des lipides dans les microsomes du foie. Dans cette expérience, la capacité antioxydante de la superoxyde dismutase (SOD) était 3 fois plus élevée que celle de la phycocyanine, mais l’augmentation de la quantité de SOD n’a pas modifié la capacité antioxydante de la phycocyanine, ce qui indique qu’ils ont des mécanismes antioxydants différents.

De plus, le mécanisme antioxydant de l’alginate est semblable à celui des antioxydants couramment utilisés, comme le tocophérol et l’acide ascorbique, et il peut inhiber l’hémolyse des érythrocytes induite par le 2,2-azobis (2-squintylpropane) dihydrochlorure 12. Hirata et al.[13] ont étudié les effets antioxydants de l’alginate sur le système hydrophobe dans les modes liposomaux du linoléate de méthyle et de la phosphatidylcholine. Ils ont montré que l’activité antioxydante de la phycocyanine (un composant de la phycocyanine) par mole était plus élevée que celle de l’α-tocophérol dans la même quantité molaire. De plus, la phycocyanine extraite de la spiruline séchée par pulvérisation a montré une activité antioxydante similaire à celle de la spiruline fraîche. Puisque certaines des protéines décoordonnées de la phycocyanine sont dénaturées pendant le processus de séchage, ces résultats suggèrent que la phycocyanine contribue de façon significative à la capacité antioxydante de la phycocyanine. Ces résultats suggèrent que la phycocyanine contribue de façon significative à l’activité antioxydante de la phycocyanine. Cette étude montre que la phycocyanine a une bonne activité antioxydante, et que la phycocyanine séchée a une grande valeur commerciale en raison de sa bonne stabilité.

2 activité antioxydante de la phycocyanine Et activité pharmacologique connexe

2.1 activité antioxydante et effet anti-inflammatoire de la phycocyanine

Tout d’abord, l’alginine peut inhiber la luminescence oxydative du luminal dans des conditions alcalines [14], qui agit sur l’éclat respiratoire des phagocytes et réduit les radicaux libres (-OH, H2O2, RO-) et l’excès de peroxydes, ce qui permet d’obtenir un effet inhibiteur. Les preuves [15] suggèrent que des espèces réactives d’oxygène, telles que l’anion superoxyde, le peroxyde d’hydrogène et le radical hydroxyle, peuvent entraîner une cascade d’acide arachidonique, ce qui entraîne une dégranulation des mastocytes et la libération d’histamine, de 5-hydroxytryptamine, de facteur de nécrose tumorale et d’autres médiateurs inflammatoires. La phycocyanine est capable de récupérer le peroxyde, l’hydroxyle et les radicaux alkylés. Spillert et al.[16] ont étudié l’effet inhibiteur de la phycocyanine sur l’inflammation induite par le peroxyde d’hydrogène dans un modèle in vitro afin de comprendre la capacité potentielle de piégeage de la phycocyanine sur H2O2 et -OH. Les résultats ont montré que l’alginate réduisait l’œdème induit par la glucose oxydase chez les pattes de souris. Ainsi, l’effet récupérateur de l’alginate sur -OH lui donne un effet anti-inflammatoire.

Dans la même gamme de doses, l’alginate a montré une activité anti-inflammatoire dans l’œdème de la patte arrière induit par le carraghénane chez les rats et dans le granulome de boule d’ouate chez les rats[17]. L’alginine a réduit de façon significative l’œdème de l’oreille médié par l’acide arachidonique chez les souris et l’œdème du pied et de la plante induit par le carraghénane chez les rats, ce qui a été attribué à la piégation d’espèces réactives d’oxygène et à l’inhibition du métabolisme de l’acide arachidonique. Gonzalez et Fretland et al. [18-19] ont appliqué la phycocyanine à un modèle animal de colite ulcérée induite par l’acide acétique, et ont analysé les tissus du colon et mesuré l’activité de la myéloperoxydase. Les résultats ont montré que l’administration de phycocyanine réduisait significativement l’infiltration d’éosinophiles dans la muqueuse du côlon d’un modèle animal endommagé de colite, et réduisait significativement la production de radicaux libres et d’une variété de substances réactives dans l’activité myéloopéroxydase induisant la maladie. Les résultats ont montré que la phycocyanine était efficace pour réduire l’incidence de la colite induite par l’acide acétique chez les rats, et son mécanisme anti-inflammatoire était lié à son activité antioxydante.

2.2 l’activité antioxydante de la phycocyanine et le rôle de la Protection du foie

Bhat et al [20] ont étudié l’activité pharmacologique de la phycocyanine contre l’hépatotoxicité induite par la R-(+) -longue feuille menthone et la CCl4 chez le rat. Les résultats ont montré que la phycocyanine réduit de manière significative l’hépatotoxicité induite par la production de grandes quantités de radicaux libres par les deux composés. 2002, Remirez et al.[21] ont étudié l’effet de la phycocyanine sur les paramètres liés au stress oxydatif dans les cellules de brûlure hépatique. En 2002, Remirez et al. [21] ont étudié l’effet de l’alginate sur les paramètres liés au stress oxydatif dans les cellules de brûlure hépatique, et les résultats ont montré que l’alginate réduisait de façon significative la phagocytose et l’activité d’éclatement respiratoire des cellules de brûlure, ce qui a été attribué au fait que l’alginate réduisait le facteur de nécrose tumoral tnf-α produit par le stress oxydatif et l’oxyde nitrique produit par l’état hyperthyroïdien. Par conséquent, nous pensons que l’effet hépatoprotecteur de l’alginate est principalement attribué à son inhibition de la production de mmetabolites réactifs dans la réaction oxydative et à son élimination efficace des radicaux libres. En outre, l’alginate peut également inhiber certaines réactions médiées par le cytochrome P450, par exemple, inhiber la production de métabolites réactifs des réactions oxydatives impliquées dans le P450. Bhat et al.[22] ont également prouvé que l’alginate peut inhiber la peroxydation des lipides hépatiques induite par le ccl4 chez les rats.

2.3 l’effet antioxydant de la phycocyanine et l’élimination des cataractes

Ou et al[23] ont constaté que la phycocyanine inhibait l’apoptose induite par la d-galactose des cellules épithéliales du cristallin humain par les voies de réponse des protéines mitochondriales et dépliées. L’apoptose des cellules épithéliales du cristallin étant une cause importante de la formation de la cataracte, la prévention de l’apoptose LEC peut être une stratégie thérapeutique pour la cataracte. Kumari et al.[24] ont également étudié l’effet modulateur de la phycocyanine sur les cataractes induites par le sélénium de sodium chez les rats. Les résultats expérimentaux ont montré que la phycocyanine pouvait réduire le stress oxydatif en régulant les niveaux d’enzymes antioxydantes in vivo et ex vivo, réduisant ainsi l’incidence de cataracte induite par la sélénite de sodium.

2.4 activité antioxydante et effets vasoprotecteurs de la phycocyanine

Ross[25] a suggéré en 1999 que l’athérosclérose est une maladie inflammatoire caractérisée par une réaction inflammatoire chronique. Riss et al.[26] ont démontré que la phycocyanine dans la spiruline peut inhiber la production de radicaux réactifs et de cyclooxygénase-2, augmenter le niveau d’enzymes antioxydantes in vivo, améliorer efficacement les dommages inflammatoires causés par le stress oxydatif chez les animaux athérosclérotiques, et réguler l’effet des lipides sanguins. Puisque la formation de lésions athérosclérotiques est le résultat d’une réponse inflammatoire et fibro-proliférative des artères aux lésions endothéliales, Chu et al.[27] ont étudié l’effet inhibiteur de l’alginate de Spirulina obtusususifera sur l’hyperprolifération des cellules des muscles lisses vasculaires, la prolifération endothéliale et la sténose luminale après une lésion vasculaire au moyen d’expériences in vivo et ex vivo.

Il a été démontré que la phycocyanine peut réduire les dommages inflammatoires oxydatifs dans les vaisseaux sanguins et inhiber le rétrécissement luminal en inhibant le cycle G1/S et en supprimant la prolifération excessive de VSMC et la formation de nouvelles membranes endothéliales, prouvant ainsi que l’activité antioxydante de la phycocyanine a un bon effet préventif et de soins de santé sur la santé vasculaire. Strasky et al[28] ont étudié l’effet d’activation de l’alginate sur l’hémie oxygénase-1, une enzyme qui permet la dégradation de l’hémie pour produire un antioxydant puissant, la bilirubine. Strasky et al. [28] ont étudié l’activation de l’hémie oxygénase-1 par la phycocyanine, une enzyme qui métabolise l’hémie pour produire un puissant antioxydant, la bilirubine. Les résultats expérimentaux ont montré que la phycocyanine dans la spiruline a réduit le stress oxydatif et activé HMOX1 dans les cellules endothéliales, résultant en une expression accrue de HMOX1 dans les lésions athérosclérotiques chez les souris déficientes en apoe. Cela fournit également une nouvelle raison pour l’algin de réduire l’athérosclérose en augmentant l’expression de l’hémie oxygénase-1 pour augmenter l’effet antioxydant.

2.5 activité antioxydante et effets neuroprotecteurs de la phycocyanine

La diminution de la capacité antioxydante et l’augmentation des radicaux réactifs azoté-oxygène sont fortement associées au vieillissement des organes humains et aux maladies neurodégénératives [29-31]. Il a été constaté que les Injections de SOD dans certains modèles animaux inhibent la réponse inflammatoire dans ces modèles et augmentent l’expression de certaines molécules de la fonction immunitaire dans les cellules immunitaires isolées ainsi que dans le corps animal et humain [32]. De nombreux essais cliniques ont rapporté que l’expression de cytokine est significativement augmentée dans le liquide céphalo-rachidien et les tissus cérébraux de patients atteints de lésions cérébrales ou d’infarctus [33-34]. La propriété antioxydante de l’alginate peut agir sur les cytokines pour réparer les lésions cérébrales et inhiber la nécrose cellulaire en temps opportun.

Rimbau et al.[35] ont constaté que l’alginate pouvait réduire les réponses épileptiques induites par l’érythrocyanine dans l’hippocampe des rats et avait un effet protecteur sur les neurones. La raison pour laquelle l’érythrocyanine provoque l’épilepsie est qu’elle génère un grand nombre de radicaux libres oxygénés, et l’alginate peut protéger les dommages neuronaux en réduisant les radicaux libres. Cette expérience suggère que l’alginate peut être utilisé pour traiter les dommages neuronaux induits par le stress oxydatif dans les maladies neurodégénératives, telles que l’alzheimer' S maladie et Parkinson' syndrome S. De plus, Rimbau et al.[36] ont constaté que l’algine protège In vitro la mort des cellules cérébrales granulaires chez les rats de culture déficients en potassium et en sérum en réduisant les radicaux libres d’oxygène, et Marin et al.[37] ont démontré que l’algine protège les cellules neuronales SH-SY5Y contre les dommages oxydatifs, et réduit la déficience fonctionnelle induite par le Ca2+/ le phosphore de l’ischémie transitoire de la rétine et des mitochondries du rat. Déficiences fonctionnelles.

2.6 activité antioxydante de la phycocyanine et des reins et des poumons

Shukkur et al. [38] ont constaté que la phycocyanine empêchait les dommages cellulaires induits par le stress oxydatif et provoqués par l’acide oxalique dans les cellules rénales canines, réduisait les espèces réactives d’oxygène (ROS) et la peroxydation lipidique (LPO) induites par l’acide oxalique, et avait un effet protecteur significatif sur la perméabilité de la membrane mitochondriale39. Zheng et al.[40] ont constaté que les protéines de cyanobactérie des algues spirulines et la phycocyanine pourraient prévenir la néphropathie diabétique en inhibant le stress oxydatif, Zeng et al.[39] ont constaté que la spiruline cyanobactérie et la phycocyanine pourraient prévenir la néphropathie diabétique en inhibant le stress d’oxygénation.

L’administration orale d’alginate pendant 10 semaines a empêché la protéinurie et la dilatation mégaïale, a normalisé l’expression du facteur de croissance tumorale -β et de la fibronectine, et a réduit l’expression de la NADPH oxydase, un marqueur du stress oxydatif, chez les souris diabétiques de type 2 (souris db/db). De plus, Gonzalez et al.[40] ont démontré que l’alginate en association avec la kanamycine réduisait la congestion vasculaire tubulaire rénale et l’infiltration inflammatoire chez les souris, et diminuait la néphrotoxicité de la kanamycine, un antibiotique aminoglycoside. L’activité de la SOD, la diminution de l’hydroxyproline (HYP), du malondialdéhyde (MDA) et de la MDA plasmatique dans les tissus pulmonaires, ont réduit le degré d’alvéolite et de fibrose chez les rats intoxiqué au paraquat, et ont eu un effet inhibiteur significatif sur l’alvéolite induite par le paraquat et la fibrose pulmonaire chez les rats.

2.7 activité antioxydante et prévention tumorale de la phycocyanine

Les résultats de l’essai de blanchiment au rouge de l’o-toluène [42] ont montré que le cofacteur algin avait un effet de piégeage plus fort sur l’anion peroxynitrite que la phycocyanine, et que la phycocyanine inhibait significativement les brèches simples de l’adn causées par l’anion peroxynitrite d’une manière dépendante de la dose, ce qui pourrait fournir une base pour la prévention de la cancérogenèse cellulaire. -Gupta et al. [43] ont étudié l’effet protecteur de la phycocyanine sur les oncogènes cutanés chez des souris exposées au 12-o-tétradéanoylphorbol-13-acétate (TPA). L’utilisation de la phycocyanine a inhibé l’expression induite par la tpa de facteurs tumorigènes clés, tels que l’ornithine décarboxylase, la cyclooxygénase-2, l’interleukine 6 et le transducteur de signal phosphorylé et l’activateur de la transcription 3, de manière dose-dépenante chez les souris induites par la tpa. Thangam et al [44] ont étudié les propriétés antioxydantes de la phycocyanine et sa capacité à inhiber la croissance des cellules cancéreuses. La microscopie à Fluorescence et à contraste de phase a montré que la phycocyanine inhibait la croissance des cellules HT-29 (cancer du côlon) et A549 (cancer du poumon), et provoquait l’arrêt de l’adn et le clivage des cellules cancéreuses à la phase G(0)/G(1).

Fernandez et al. [45] ont étudié l’effet de l’alginate sur la néphrotoxicité induite par le cisplatine, et les résultats ont montré que l’alginate pouvait empêcher la diminution induite par le cisplatine de la glutathion réductase, réduire la teneur en peroxyde d’hydrogène, maintenir le niveau d’azote uréique dans le sang et inhiber le stress oxydatif, et avait un bon effet sur la néphrotoxicité induite par le cisplatine. Il a un bon effet inhibiteur sur le stress oxydatif et inhibe la néphrotoxicité causée par le cisplatine. De plus, de nombreuses années de recherche sur le cancer ont prouvé qu’une combinaison appropriée de médicaments peut améliorer efficacement l’innocuité et l’efficacité d’un seul médicament dans le programme de traitement46. En 1998, Xin Huawen et al.[47] ont étudié la potentialisation In vitro du méthotrexate et du cisplatine par l’alginate. Les résultats ont montré que la combinaison d’alginate et de méthotrexate augmentait significativement la cytotoxicité de ce dernier, et l’effet de potentialisation augmentait avec l’augmentation de la concentration de méthotrexate, et il y avait une différence très significative dans la viabilité cellulaire des cellules sans alginate et celles avec l’alginate, qui était semblable à celle du potentiateur existant, le verapamil (un inhibiteur des canaux calciques), mais avec moins de toxicité.

Miroslav et al[48] ont montré que la combinaison de la dose conventionnelle de 10% de topotécan avec la phycocyanine était plus efficace que la dose conventionnelle de topotécan seul, activant de grandes quantités de cystéine aspartate protéinase-9 (caspase-9) et cystéine aspartate protéinase-3 (caspase-3). L’effet du topotécan a été accru tandis que la fréquence des effets secondaires a été réduite. Saini et al.[49] ont également démontré la même année que la combinaison de piroxicam, un ains traditionnel, et de phycocyanine augmentait l’effet de plus de 70% par rapport à celui à usage unique, et que l’expression de la cyclooxygénase 2 (COX-2) et le niveau de prostaglandine E2 (PGE-2) étaient considérablement diminués, et l’inhibition de la casse de l’adn était également démontrée. Il n’est pas difficile de voir que l’effet antioxydant de l’alginate joue un rôle dans l’amélioration de l’immunité et la protection des organes endommagés, et la combinaison de l’alginate comme photosensibilisant avec les médicaments anticancéreux cliniques existants jouera un rôle important dans l’augmentation de l’efficacité de la chimiothérapie.

3 résumé et perspectives

L’activité antioxydante de l’alloxyalanine recombinante dans notre laboratoire [50-51] a montré que l’alloxyalanine recombinante ala capacité de récupérer les radicaux libres, mais son effet de récupération sur différents types de radicaux libres varie considérablement. Comme la composition structurelle de l’albumine est similaire à celle de l’alloxan, les protéines cofactor de l’albumine ont également des activités antioxydantes similaires [52]. Par la suite, il a également été vérifié que l’effet de piégage de la phycocyanobiline (BPC) sur les radicaux DPPH montrait une certaine relation d’effet quantitatif [53]; Les derniers résultats de Pleonsil et al.[54] ont montré que l’activité antioxydante de la phycocyanobiline naturelle était supérieure à celle de la phycocyanobiline recombinante. L’activité antioxydante de la phycocyanine est en partie attribuable à la phycocyanine [13], et les protéines cofactorielles devraient avoir des effets antioxydants différents de ceux de la phycocyanine [52], ce qui confirme indirectement que la phycocyanine élimine les radicaux libres au niveau des protéines dé-cofactorisées et de la phycocyanine.

De nos jours, il est possible d’obtenir des phycocyanines de grande pureté grâce à des techniques sophistiquées d’ingénierie chimique et biologique. Toutefois, l’activité varie en fonction de la matière première et du procédé d’extraction. La bonne activité antioxydante des cyanoprotéines algales peut être la base d’applications pour les nutraceutiques et les médicaments candidats, dont le succès dépend d’un bon contrôle de qualité.

Bien que la culture traditionnelle ouverte de cyanobactéries algales nécessite beaucoup de conditionnement pour obtenir une qualité constante, l’expression recombinante industrielle est plus contrôlable, mais il est difficile de bioconcevoir l’assemblage de la phycocyanine dans les sous-unités protéiques des polymères, et d’autres recherches sont nécessaires pour déterminer l’activité et la qualité des protéines de cyanobactéries algales résultantes. En outre, les métabolites et dérivés de la phycocyanine sont complexes. Déterminer si l’effet actif de la phycocyanine est dû à ses métabolites dans leur ensemble ou par voie orale ou injectable est le prochain objectif de notre recherche. Il est mentionné dans l’article que l’alginate peut jouer un rôle antioxydant dans différents organes de la maladie, comment l’alginate entre dans la cellule et comment il fonctionne est la clé de la recherche. La culture à grande échelle de spiruline a jeté les bases du développement et de l’utilisation des cyanoprotéines algales, et son alimentation fonctionnelle a exploré son application. Par conséquent, à l’avenir, des recherches approfondies sur l’activité et le mécanisme de la protéine cyanobactérienne algale et des essais cliniques ouvriront plus d’espace pour son application.

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