Quel est le caractère physiologique de la phycocyanine?

La phycocyanine (PC) est un pigment photosynthétiqueTrouvé dans les cellules de cyanobactéries et d’algues rouges qui peuvent capter efficacement l’énergie de la lumière. Il a un poids moléculaire d’environ 40 ku et se compose de deux sous-unités, α et β. Un anneau de tétrapyrrole à chaîne ouverte est lié de façon covalente à la chaîne peptidique. La phycocyanine hydrosoluble isolée et purifiée est bleue en solution et émet une fluorescence pourpre. Il a un pic d’absorption spécifique à une longueur d’onde de 620 nm, et sa pureté peut être exprimée en A620/A280. En raison de ses avantages de solubilité dans l’eau, de non-toxicité, de clarté et de pouvoir colorant fort, la phycocyanine est largement utilisée comme agent colorant alimentaire et additif cosmétique. La phycocyanine possède une fluorescence et peut être utilisée comme marqueur fluorescent. En outre, des études ont montré que la phycocyanine a une certaine valeur médicale. Ces dernières années, il a été constaté que la phycocyanine a une variété d’activités biologiques, telles que l’anti-cancer, l’anti-oxydation, le traitement des dommages d’ischémie cérébrale, et l’amélioration de l’immunité. La recherche sur la phycocyanine est devenue un point critique de la recherche sur les médicaments marins naturels, et l’auteur a effectué une revue de ses activités biologiques.

1 recherche sur l’activité anti-tumorale de la phycocyanine

1.1 test antitumoral In vitro de la phycocyanine

Il a été rapporté dans la littérature à la fois au pays et à l’étranger que spiruline protéine a un effet direct tuer sur les cellules tumorales. Schwartz et al. [1] ont constaté que la protéine spiruline a un effet inhibiteur sur les cellules cancéreuses. Wang Yong et al. [2] ont constaté que la protéine spiruline a un fort effet inhibiteur sur la croissance des cellules Hela cultivées in vitro, et que lorsque la concentration de la protéine spiruline dans le système de culture est augmentée de 10 mg/L à 80 mg/L, le taux d’inhibition augmente graduellement de 3,5% à 31,0%. Chen Xinmei et al. [3] ont constaté que lorsque la dose appropriée d’extrait de phycocyanine est utilisée, elle peut directement inhiber la croissance des lignées de cellules cancéreuses. Il a également été constaté que la concentration maximale efficace de l’extrait de phycocyanine pour inhiber la croissance de différentes cellules cancéreuses est différente. La concentration efficace pour la cellule cancéreuse du foie SMMC-7721 est de 100 mg/L, ce qui est beaucoup plus élevé que les 50 mg/L pour la cellule cancéreuse du larynx HEp-2.Ce qui indique que l’inhibition de la croissance des cellules cancéreuses du larynx est plus sensible à l’influence de l’extrait de phycocyanine, et que l’effet inhibiteur à la même concentration est également différent pour les différentes cellules, ce qui fournit une base pour le développement de l’extrait de phycocyanine comme agent anticancéreux.

Chen Tianfeng et al. [4] ont utilisé l’échange d’ions et la chromatographie par filtration sur gel pour purifier la phycocyanine contenant du sélénium de la spiruline riche en sélénium. La phycocyanine purifiée contenant du sélénium et la phycocyanine ont pour effet d’empêcher la croissance et la prolifération des cellules de mélanome malin humain (A-375). La ci50 de la phycobiliprotéine purifiée contenant du sélénium et de la phycobiliprotéine est de 44,5 et 65,9 μmol/L, respectivement, ce qui peut inhiber de manière significative la prolifération des cellules A-375. En outre, la phycobiliprotéine a différents degrés d’effets inhibiteurs sur les cellules leucémiques humaines des lignées HL-60, K-562 et U-937 cultivées In vitro, et il y a un effet concentration-dose, avec de forts effets inhibiteurs à des concentrations élevées. En raison du poids moléculaire important de la phycocyanine, il lui est difficile d’interagir directement avec les cellules. Zhang Xin et al. [5] ont obtenu la sous-unité C-PC active par chromatographie à échange cationique CM-Sepharose, dialyse et renaturation. Les effets des sous-unités C-PC, a et β sur la croissance de la lignée cellulaire SPC-A-1 de l’adénocarcinome pulmonaire ont été étudiés à l’aide d’une trousse CCK-8. Les résultats ont montré que la phycocyanine et ses sous-unités ont un effet inhibiteur sur la croissance de cette lignée cellulaire, la sous-unité β ayant le meilleur effet, indiquant qu’elles ont un certain potentiel antitumoral.

1.2 recherches sur le mécanisme physiologique de l’activité antitumorale de la phycocyanine

Li Bing et al. [6-7] croient que le mécanisme de l’effet antitumoral de la phycocyanine pourrait être que la phycocyanine, en tant que mitogène, se lie au récepteur mitogène à la surface des cellules tumorales, ce qui favorise l’expression transcriptionnelle du gène CD59 dans la cellule par la récroisation des récepteurs et l’activation de la protéine kinase, induisant l’activation du domaine de la mort, inhibant ainsi la prolifération des cellules tumorales et favorisant l’apoptose des cellules tumorales.

De plus, afin d’étudier l’effet de la phycocyanine sur l’apoptose des cellules HeLa In vitro et son mécanisme sous-jacent, Li Bing et al. [8] ont d’abord découvert par un essai MTT que la phycocyanine pouvait inhiber la prolifération des cellules HeLa et qu’il y avait un effet concentration-dose. Afin de mieux comprendre si cet effet inhibiteur est lié à l’induction de l’apoptose, d’autres recherches ont été menées sur les caractéristiques des cellules. La microscopie électronique a révélé que les cellules HeLa traitées avec la phycocyanine présentaient des modifications ultrastructurelles évidentes. La structure d’électrophorèse sur gel d’agarose a montré que la phycocyanine pouvait induire une fragmentation de l’adn dans les cellules HeLa et produire des bandes électrophorétiques semblables à des échelles, ce qui est une caractéristique typique de l’apoptose cellulaire.

Par la suite, la cytométrie de flux a été utilisée pour détecter l’effet de la phycocyanine sur les changements du cycle cellulaire et l’apoptose dans les cellules HeLa, et l’immunohistochimie a été utilisée pour détecter davantage l’effet de la phycocyanine sur l’expression des gènes liés à l’apoptose dans les cellules HeLa. Les résultats ont montré que la phycocyanine peut favoriser l’expression des gènes pro-apoptotiques Fas et ICAM-1 et inhiber l’expression du gène anti-apoptotique Bc1-2. Comme la caspase joue un rôle important dans la voie de signalisation apoptotique [9], l’activité de la caspase dans les cellules HeLa traitées avec la phycocyanine a été détectée. Les résultats ont montré que les caspase-2, -3, -4, -6, -8, -9 et -10 étaient toutes activées, ce qui indique que l’apoptose des cellules HeLa induite par la phycocyanine est dépendante de la caspase-dépendant. Le Cytochrome C est une protéine importante de la chaîne respiratoire qui est libérée des mitochondries dans le cytoplasme, ce qui est une caractéristique des cellules subissant l’apoptose [10] et peut être utilisé comme critère pour déterminer les premiers stades de l’apoptose. Les résultats de l’expérience ont montré que la phycocyanine peut induire la libération de cytochrome C, ce qui confirme également que la phycocyanine atteint son objectif de tuer les cellules tumorales en induisant l’apoptose dans les cellules HeLa.

Les inhibiteurs sélectifs de COX-2 peuvent inhiber de manière significative la croissance tumorale et l’angiogenèse tumorale, induire l’apoptose des cellules tumorales, et également améliorer la cytotoxicité des médicaments chimiothérapeutiques et la radiosensibilité des tumeurs. Reddy et al. [11] ont constaté que la phycocyanine peut inhiber sélectivement l’activité de COX-2 pour induire l’apoptose des cellules tumorales. RAW264.7 les phagocytes ont été stimulés par du lipopolysaccharide (LPS). Les résultats ont montré que la phycocyanine avait un effet inhibiteur dose-dépendant sur la prolifération de cette lignée cellulaire.

2. Recherche sur l’activité antioxydante de la phycocyanine

La littérature nationale et étrangère montre que la phycocyanine naturelle et les autres phycocyanines ont toutes deux une activité antioxydante qui élimine les radicaux hydroxyles et les radicaux peroxydants d’hydrogène [12-14]. Des études sur l’effet des phycobiliprotéines sur les cytokines ont montré que les phycobiliprotéines peuvent éliminer le stress oxydatif, conduisant ainsi à des réponses de TNF-a [15].

Chen Tianfeng et al. [4] ont utilisé l’échange d’ions et la chromatographie de filtration sur gel pour purifier les phycobiliprotéines contenant du sélénium à partir de spiruline riche en sélénium. L’activité antioxydante des phycobiliprotéines contenant du sélénium a été évaluée en comparant les capacités de récupération des phycobiliprotéines contenant du sélénium et des phycobiliprotéines contre quatre radicaux libres différents, à savoir la capacité antioxydante totale, la capacité de récupération des radicaux DPPH, les peroxydes anioniques et l’hémolyse induite par le peroxyde d’hydrogène, évaluant ainsi l’activité antioxydante des phycobiliprotéines contenant du sélénium. Les résultats ont montré que la phycobiliprotéine purifiée contenant du sélénium avait de meilleurs effets antioxydants que la phycocyanine à une dose spécifique en ce qui a trait à sa capacité à récupérer l’abt, la DPPH, les peroxydes anioniques et les radicaux AAPH. Après l’enrichissement avec du sélénium organique, les phycobiliprotéines peuvent considérablement améliorer leurs propriétés antioxydantes, de sorte que la recherche antioxydante des phycobiliprotéines enrichies en sélénium a reçu une attention généralisée au cours des dernières années [16-18].

Chenghua et al. [19] ont étudié la capacité d’enrichissement en sélénium de la c-phycocyanine de Spirulina platensis marine et l’effet de piégeage de la c-phycocyanine contenant du sélénium sur les anions superoxydes et les radicaux hydroxyles. Les résultats ont montré que lorsque cultivé avec l’ajout d’une faible concentration de sélénium (40 à 80 mg/L), l’effet d’enrichissement en sélénium de la Spirulina platensis c-phycocyanine marine était significativement plus fort que celui de la Spirulina platensis c-phycocyanine d’eau douce. À une concentration de sélénium de 40 mg/L, le c-phycocyanine présentait le taux d’utilisation le plus élevé et le facteur d’enrichissement le plus élevé (0,9 %); À une concentration de sélénium de 60 mg/L, le c-phycocyanine présentait la teneur en sélénium la plus élevée (402 mg/kg). La c-phycocyanine contenant du sélénium a un effet de récupération plus fort sur les anions superoxydes et les radicaux hydroxyles que la c-phycocyanine. L’effet de récupération est positivement corrélé avec la teneur en sélénium et la concentration en protéines de la c-phycocyanine. Le groupe c-phycocyanine contenant du sélénium ayant la plus forte teneur en sélénium (402 mg/kg) a un taux de piégeage de 83% et de 35% pour les anions superoxydes et les radicaux hydroxyles, respectivement, à une concentration de 180 μg/ml. Les taux d’élimination des anions superoxydes et des radicaux hydroxyles ont atteint respectivement 83% et 35%, ce qui est beaucoup plus élevé que les effets d’élimination des protéines correspondantes d’autres espèces d’eau douce dans les mêmes conditions. Les résultats de l’étude montrent que la spiruline cultivée avec de l’eau de mer peut améliorer considérablement la capacité d’enrichissement en sélénium de la c-phycocyanine et l’activité de la c-phycocyanine contenant du sélénium dans l’élimination des anions superoxydes.

Wang Xingping et al. [20] ont étudié la capacité antioxydante de la protéine Spirulina platensis par des tests antioxydants du système non lipidique et des tests antioxydants in vitro. Les résultats ont montré que la protéine Spirulina platensis a une bonne relation quantitative-qualitative en ce qui concerne la capture des radicaux libres d’oxygène, des radicaux hydroxyles et H2 O2. Dans un système In vitro, gexianmi phycocyanine a réduit de manière significative la production de MDA et les niveaux de peroxydes dans le sang et le foie, protégeant ainsi les membranes cellulaires et les globules rouges. Il a été démontré que la phycocyanine de gexianmi a un effet protecteur sur les lésions mitochondriales du foie chez les souris et affecte significativement le plasme et#39; la capacité de récupération des espèces réactives d’oxygène.

3 etude de la phycocyanine protégeant les cellules des îlots

Zhang Rui et al. [21] ont établi un modèle de rat diabétique de type 2 et ont utilisé la phycocyanine et la metformine pour traiter les rats par gavage. L’expression du facteur nucléaire κB (NFκB) et de la protéine inhibitrice de NFκB (IκB) dans les cellules d’îlots a été détectée par immunohistochimie. Les résultats ont montré qu’après une modélisation réussie chez les rats, la glycémie à jeun augmentait de façon significative. Après intervention et traitement, la glycémie à jeun des rats du groupe protéine bleue algine et du groupe metformine était significativement inférieure à celle du groupe modèle. L’expression de NFκB dans les cellules des îlots pancréatiques de rats diabétiques a été significativement augmentée, tandis que l’expression de IκB a été significativement diminuée. Après traitement par phycocyanine et metformique, l’expression de NFκB dans les cellules des îlots pancréatiques de rats était significativement plus faible que celle du groupe modèle diabétique, tandis que l’expression d’iκb était significativement plus élevée que celle du groupe diabétique. Cela indique que la phycocyanine peut inhibe l’activité de la voie IκB/NFκB dans les cellules des îlots pancréatiques de rats diabétiques de type 2, et a un certain effet protecteur sur les cellules des îlots pancréatiques.

Ma Xuan et al. [22] ont également établi un modèle de diabète de type 2 chez le rat. Une fois les rats modélisés avec succès, leur poids corporel était significativement inférieur à celui du groupe normal, la glycémie à jeun était significativement plus élevée, les îlots de Langerhans étaient atrophiés, la structure était indistincte, les cellules étaient désordonnées, le cytoplasme était gonflé, il y avait une dégénérescence vacuolaire, etc., et l’expression des cellules d’îlot était renforcée. Après le traitement par la phycocyanine, la glycémie à jeun était significativement inférieure à celle du groupe modèle, et la différence était significative. Après un traitement par la phycocyanine et la metformine, l’expression de l’inos dans les cellules des îlots pancréatiques était significativement plus faible que dans le groupe du modèle diabétique, et la structure morphologique des cellules des îlots pancréatiques a été améliorée. Cela indique que la phycocyanine peut inhiber l’expression de l’inos dans les cellules des îlots pancréatiques de rats diabétiques et a un effet protecteur sur les cellules des îlots pancréatiques.

4 etude de l’activité anti-inflammatoire de la phycocyanine

Romay et al. [23] ont montré que la phycocyanine présentait des effets anti-inflammatoires dans 12 modèles de tests inflammatoires. La phycocyanine peut piéger les radicaux alkylé, hydroxyle et peroxyl, inhiber la peroxydation lipidique dans les microsomes induite par les ions ferreux (Fe2+) et l’acide ascorbique, et son effet antioxydant est lié à l’inhibition du facteur de nécrose tumorale (TNF) et la production de NO. Gonzalez et al. [24] ont utilisé un lavement de 1 ml d’acide acétique à 4% pour établir un modèle de colite, 150, 200 et 300 μg/kg de solution buccale de protéine bleue algine ont été administrés 30 minutes avant, et l’activité ftu a été mesurée 24 heures plus tard. Le tissu du côlon a été examiné histopathologiquement et par ultrastructure. Les résultats ont montré que la protéine bleue d’algine peut réduire l’activité MPO. L’observation microscopique a montré que la protéine bleue d’algine inhibe l’invasion des cellules inflammatoires et réduit les dommages aux tissus du côlon. Vadiraja et al. [25] ont signalé que la phycocyanine a un effet protecteur sur les lésions hépatiques induites par le ccl4 chez les souris, peut presque rétablir les taux d’enzymes hépatiques sériques à ceux du groupe témoin, a un effet protecteur sur les enzymes hépatiques et réduit la perte de 6-phosphogluconase et de cytochrome microsomal P140.

5 recherches sur l’activité hépatoprotectrice de la phycocyanine

Suo Yourui et al. [26] ont établi un modèle de lésions hépatiques alcooliques chez le rat et ont constaté que l’administration du complexe de phycocyanine pouvait inhiber efficacement les lésions hépatiques induites par l’alcool. Comparativement au groupe modèle, les concentrations sériques d’alt et d’ast chez les rats des groupes complexes de phycocyanine ont diminué, avec des diminutions significatives dans les groupes à faible dose et à forte dose. Il y avait une relation dose-effet significative, indiquant que le complexe de phycocyanine a un bon effet pour soulager la gueule de bois et protéger le foie. Lorsque le complexe protéique algine a été administré à des rats, tous les groupes administrés pouvaient inhiber de manière significative la réaction de peroxydation lipidique causée par l’alcool, inhiber l’augmentation de la MDA sérique et hépatique, protéger les cellules hépatiques et la relation dose-effet était significative. Le complexe de protéine algine peut empêcher la diminution de GSH causée par la consommation d’alcool à long terme, et peut augmenter considérablement l’activité de GSH, protégeant ainsi les cellules du foie. Par conséquent, on peut voir que le complexe de phycocyanine a pour effet de détoxifier l’alcool, d’inhibiter les dommages causés par l’alcool aux cellules du foie et de protéger la fonction hépatique. En outre, lorsque des rats reçoivent de l’alcool et du complexe de phycocyanine en même temps, il peut efficacement prévenir et traiter des changements anormaux dans les tissus tels que la stéatose hépatique et la nécrose ponctuée.

6 régulation immunitaire

Tang Mei et al. [27] ont confirmé par des expériences que la phycocyanine peut favoriser l’effet de la phytohémagglutinine (PHA) dans la stimulation de la transformation des lymphocytes, rétablir la capacité des lymphocytes T à former des rosettes E après avoir été endommagé par la cyclophosphamide, et en particulier, elle a un bon effet réparateur sur la formation de rosettes E actives; Il peut également augmenter de manière significative le nombre de cellules formant des anticorps et la capacité de produire des anticorps dans les cellules de la rate à partir de souris normales et de souris à faible fonction immunitaire traitées avec de l’hydrocortisone.

7 Conclusion

En résumé, la phycocyanine est une substance naturelle qui est non toxique et très efficace. Sa production, son développement et sa commercialisation offrent des conditions favorables à l’amélioration des revenus des agriculteurs locaux et au développement de l’économie. L’exploration des sources de sélénium, le renforcement du développement des produits agricoles riches en sélénium et la protection des sols riches en sélénium sont d’une grande importance pour maintenir le développement durable de l’économie locale. Par conséquent, il est recommandé d’effectuer une étude de la teneur en sélénium de la combustion locale du charbon, des émissions industrielles, de l’eau d’irrigation, etc., afin de déterminer le mécanisme de formation de l’enrichissement local du sélénium dans le sol.

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