Quel est le caractère physiologique de la phycocyanine?

Phycocyanin (PC) is a photosynthetic pigment found in the cells of cyanobacteria and red algae that can efficiently capture light energy. It has a molecular weight of about 40 ku and consists of two subunits, α and β. One open-chain tetrapyrrole ring is covalently bound to the peptide chain. The isolated and purified water-soluble phycocyanin is blue in solution and emits purple fluorescence. It has a specific absorption peak at a wavelength of 620 nm, and its purity can be expressed as A620/A280. Due to its advantages of water solubility, non-toxicity, clarity and strong coloring power, phycocyanin is widely used as a food coloring agent and cosmetic additive. Phycocyanin has fluorescence and can be used as a fluorescent marker. In addition, studies have shown that phycocyanin has certain medical value. In recent years, it has been found that phycocyanin has a variety of biological activities, such as anti-cancer, anti-oxidation, treatment of cerebral ischemia damage, and improvement of immunity. Research on phycocyanin has become a research hotspot in natural marine drugs, and the author has conducted a review of its biological activities.

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

1.1 test antitumoral In vitro de la phycocyanine

It has been reported in literature both domestically and abroad that spirulina protein has a direct killing effect on tumor cells. Schwartz et al. [1] found that spirulina protein has an inhibitory effect on cancer cells. Wang Yong et al. [2] found that spirulina protein has a strong inhibitory effect on the growth of Hela cells cultured in vitro, and that when the concentration of spirulina protein in the culture system is increased from 10 mg/L to 80 mg/L, the inhibition rate gradually increases from 3.5% to 31.0%. Chen Xinmei et al. [3] found that when the appropriate dose of phycocyanin extract is used, it can directly inhibit the growth of cancer cell lines. It was also found that the maximum effective concentration of phycocyanin extract for inhibiting the growth of different cancer cells is different. The effective concentration for the liver cancer cell SMMC-7721 is 100 mg/L, which is much higher than the 50 mg/L for the laryngeal cancer cell HEp-2. indicating that the growth inhibition of laryngeal cancer cells is more sensitive to the influence of phycocyanin extract, and that the inhibitory effect at the same concentration is also different for different cells, which provides a basis for the development of phycocyanin extract as an anti-cancer agent.

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 substance contenant du sélénium.c-phycocyanineon superoxide anions and hydroxyl radicals. The results showed that when cultivated with the addition of a low concentration of selenium (40 to 80 mg/L), the selenium enrichment effect of marine Spirulina platensis C-phycocyanin was significantly stronger than that of freshwater Spirulina platensis C-phycocyanin. At a selenium concentration of 40 mg/L, C-phycocyanin had the highest selenium utilization rate and the largest selenium enrichment factor (0.9%); at a selenium concentration of 60 mg/L, C-phycocyanin had the highest selenium content (402 mg/kg). Selenium-containing C-phycocyanin has a stronger scavenging effect on superoxide anions and hydroxyl radicals than C-phycocyanin. The scavenging effect is positively correlated with the selenium content and protein concentration of C-phycocyanin. The selenium-containing C-phycocyanin group with the highest selenium content (402 mg/kg) has a scavenging rate of 83% and 35% for superoxide anions and hydroxyl radicals, respectively, at a concentration of 180 μg/ml. the removal rates of superoxide anions and hydroxyl radicals reached 83% and 35%, respectively, which is much higher than the removal effects of corresponding proteins from other freshwater species under the same conditions. The results of the study show that spirulina cultivated with seawater can significantly improve the selenium-enrichment capacity of C-phycocyanin and the activity of selenium-containing C-phycocyanin in removing superoxide anions.

Wang Xingping et al. [20] studied the antioxidant capacity of Spirulina platensis protein Grâce aux tests antioxydants du système non lipidique et aux 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 coll. [23] ont démontré queLa phycocyanine a montré des effets anti-inflammatoiresDans 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] established a rat model of alcoholic liver injury and found that administration of phycocyanin complex can effectively inhibit alcohol-induced liver cell damage. Compared with the model group, the serum ALT and AST levels of rats in the phycocyanin complex groups decreased, with significant decreases in the low-dose and high-dose groups. There was a significant dose-effect relationship, indicating that phycocyanin complex has a good effect of relieving hangover and protecting the liver. When rats were given the algin protein complex, all dose groups could significantly inhibit the lipid peroxidation reaction caused by alcohol, inhibit the increase in serum and liver MDA, protect liver cells, and the dose-effect relationship was significant. The algin protein complex can prevent the depletion of GSH caused by long-term alcohol consumption, and can significantly increase the activity of GSH, thereby protecting liver cells. Therefore, it can be seen that phycocyanin complex has the effect of detoxifying alcohol, inhibiting alcohol damage to liver cells, and protecting liver function. In addition, when rats are given alcohol and phycocyanin complex at the same time, it can effectively prevent and treat abnormal changes in tissues such as hepatic steatosis and punctate necrosis.

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.

Références:

[1] Chen Jiayou. Sur la culture vigoureuse de produits agricoles riches en sélénium [J]. China Science and Technology Information, 2005(7) : 33.

[2] Hao Libo, Qi Changmou. Principes géochimiques [M]. Beijing: Geological Publishing House, 2004.

[3] Hou Chuntang, Li Ruimin, Feng Cui' E, et al. Contenu et méthodes de l’étude géologique agro-écologique régionale — une étude de cas de la plaine du Hebei [J]. Geological Science and Technology Information, 2002, 21 (1): 66-70.

[4] Li Ruimin, Hou Chuntang. Progrès dans la recherche en géologie agricole au pays et à l’étranger [C] / / Jiang Jianjun, Hou Chuntang. Nouveaux progrès dans la recherche en géologie agricole en Chine. Beijing: China Geodetic Publishing House, 2003.

[5] Li Yinan, Xue Liwen. Discussion sur la norme de teneur en sélénium dans les aliments santé riches en sélénium [J]. Guangzhou Trace Element Science, 2000, 7 (5): 4-6.

[6] Sun Wenguang, Liu Fengwu, Leng Xuyong et al. Rapport de l’étude géologique sur l’environnement écologique agricole du bassin de Tailai, Province du Shandong [R]. Jinan: premier institut d’exploration géologique et minérale du Shandong, 2009.

[7] Wang Jinghuai, Shi Chenzi. Discussion sur l’élaboration de produits agricoles riches en sélénium et la norme relative à la teneur en sélénium [J]. Tianjin Agricultural and Forestry Science and Technology, 2005(3): 15-17.

[8] Wu Wanzheng, Wu Zhong. Oligo-élément sélénium et santé humaine [J]. Guangdong Trace Element Science, 2000, 7 (11): 7-11.

[9] Yan Baowen, Li Jing. A preliminary discussion on agricultural environmental geology and agricultural environmental geological problems [J]. Hydrogeology and Engineering Geology, 2000(5): 41-43.

[10] Yan Peng, Xu Shiliang, Qu Kejian, et al. Sol du Shandong [M]. Beijing: China Agricultural Press, 1994.

[11] Zhang Zengqi, Liu Mingwei, Song Zhiyong, et autres. Strates rocheuses du Shandong [M]. Wuhan: Chine University of Geosciences Press, 1996.

[12] centre National de surveillance de l’environnement de la Chine. Valeurs de fond des éléments du sol en Chine [M]. Beijing: China Environmental Science Press, 1999.

[13] Zou Jianjun, Li Shuanglin, Cheng Xinmin. Application de la géochimie de l’environnement à la pollution de l’environnement agricole [J]. Marine Geology Dynamics, 2004, 20(1): 30-33.