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Propriedade antifadiga de Porphyridium Cruentum em camundongos

Mar 19, 2022

Contato: Audrey Hu Whatsapp/hp: 0086 13880143964 E-mail:audrey.hu@wecistanche.com

Yongmei Huang1, Yong Fu Wang2, Wenjie Li3, Jingting Zhan4, Jinli Lei4, Ning Li1, Lihua Tan2, Chang Qu2, Jiannan Chen2, Hui Luo4*

Marine Biomedical Research Institute, The Key Lab of Zhanjiang for R & D Marine Microbial Resources in the Beibu Gulf Rim,

Guangzhou University of Chinese Medicine, Mathematical Engineering Academy of Chinese Medicine, Guangdong Provincial Key Laboratory of New Drug Development and Research of Chinese Medicine, Guangzhou, 510006,

Departamento de Hematologia, Hospital Afiliado da Universidade Médica de Guangdong, Zhanjiang, 524001,

Seção de Ensino e Pesquisa de Química, The Key Lab of Zhanjiang for R&D Marine Microbian Resources in the Beibu Gulf Rim, Guangdong Medical University, Zhanjiang 524023, PR China


Propósito:Avaliar os efeitos potenciais de Porphyridium cruentum(PC) na fadiga induzida pelo teste de natação forçada em camundongos.

Métodos:Os camundongos foram divididos aleatoriamente em grupo controle normal (NC, ou seja, não-nadador não tratado); grupo controle modelo (MC, natação não tratada); grupo tratado com espirulina (SP,800 mg/kg); Grupos tratados com PC (50, 100 e 200 mg/kg), respectivamente. Após a administração intragástrica por 14 dias consecutivos, um experimento de natação com carga foi realizado para os camundongos, e os indicadores bioquímicos relacionados à fadiga foram examinados, incluindo tempo de natação exaustivo, níveis de glicose (Glu), conteúdo de glicogênio hepático (HG), glicogênio muscular (MG), atividades de glutationa peroxidase (GSH-Px), creatina quinase (CK), malondialdeído (MDA), níveis de nitrogênio ureico (SUN), atividades de lactato desidrogenase (LDH), ácido lático (LA), bem como superóxido dismutase ( SOD).

Resultados:PC prolongou significativamente o tempo de resistência de natação em comparação com MC. Depois do PC

tratamento, Glu, HG e MG foram efetivamente aumentados de forma dose-dependente, os níveis de SUN, LA, LDH e CK no soro foram significativamente reduzidos. Além disso, o tratamento com CP elevou as bioatividades de duas enzimas antioxidantes, GSH-Px e SOD, enquanto o conteúdo de MDA diminuiu quando comparado ao grupo MC.

Conclusão:Estes resultados indicam que o PC apresenta um forte efeito anti-fadiga. Assim, o PC pode ser adequado para incorporação em alimentos funcionais para combater a fadiga.

Palavras-chave: Porphyridium cruentum, Anti-fadiga,Metabolismo energético, Metabólitos prejudiciais, Estresse oxidativo

Anti-fatigue

INTRODUÇÃO

Porphyridium cruentum (PC), microalga vermelha unicelular produzida principalmente em regiões tropicais e subtropicais, é uma fonte potencial de biocombustíveis, alimentos e produtos farmacêuticos [1]. Pesquisas mostraram que o PC possui polissacarídeos abundantes, ácidos graxos poliinsaturados (PUFAs), ficoeritrina, pigmentos e outras substâncias bioativas [2]. Além disso, esses compostos bioativos do PC desempenham um papel fundamental na prática clínica, como propriedades antioxidantes, antitumorais e imunomoduladoras [3]. No entanto, o potencial efeito anti-fadiga do PC atraiu atenção limitada. Portanto, nosso presente estudo teve como objetivo investigar a potencial atividade anti-fadiga e os possíveis mecanismos de PC em um modelo de camundongos de natação de resistência induzida por carga. Além do mais,Spirulina(SP) provou possuir eficácia anti-fadiga de acordo com estudos anteriores e foi escolhido como um controle positivo no presente estudo [4].


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EXPERIMENTAL

Materiais e produtos químicos

PC e SP foram obtidos de XangaiGuangyu Biological Technology Co. Ltd e identificado pelo Prof. Ziren Su em junho de 2017. Os kits comerciais para análise bioquímica de glicogênio hepático (HG), glicogênio muscular (MG), glutationa peroxidase (GSH-Px), malondialdeído (MDA), lático ácido (LA) e superóxido dismutase (SOD) foram fornecidos pelo Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute (Nanjing, Jiangsu, China).

Animais experimentais

Ratinhos Kunming machos (20 ± 2 g) foram adquiridos no Medical Experimental Animal Center da Província de Guangdong (Foshan, China). Todos os animais foram alojados e adaptados por 7 dias em ambiente padrão (temperatura 22 ± 2 graus, umidade 55 ± 2 por cento e 12-h ciclo claro/escuro). Todo o experimento conduzido estava de acordo com as diretrizes fornecidas pelo Animal Care and Welfare Committee [5] e aprovado pelo Comitê de Ética Institucional da Universidade de Medicina Chinesa de Guangzhou (aprovação nº 2016047).

Design experimental

Após 7 dias de aclimatação, os camundongos foram classificados em seis grupos experimentais diferentes por randomização (n=20): grupo controle normal (NC, solução salina normal), grupo controle modelo (MC, solução salina normal), grupo controle positivo (SP , 800 mg/kg) e três grupos de intervenção de PC do grupo de dose baixa (PC-L, 50 mg/kg), grupo de dose média (PC-M, 100 mg/kg) e grupo de alta dose (PC-H, 200 mg/kg), respectivamente. As doses de SP e PC foram decididas com base em nossos testes preliminares e na literatura anterior [6]. SP e PC foram suspensos em água destilada e administrados oralmente uma vez ao dia por 14 dias. A Figura 1 é um gráfico esquemático deste projeto experimental.

Teste de natação forçada

Em primeiro lugar, um teste de natação forçada wconforme realizado com base em pesquisas anteriores [4] com modificações modestas. Resumidamente, uma hora após a administração final, 10 camundongos de cada grupo experimental foram usados ​​para teste de natação forçada e carregados por fios de 5% do peso corporal presos às caudas. Em seguida, os animais experimentais foram colocados em uma piscina de água plástica (50 cm × 35 cm × 30 cm) com água mantida a 25 ± 2 graus. Enquanto isso, o tempo de resistência foi registrado imediatamente quando eles não conseguiram coordenar os movimentos e não conseguiram retornar à superfície da água em 10 s [4,7].

Medição de índices bioquímicos

Após a administração final, os 10 camundongos restantes de cada grupo foram forçados a nadar por 90 minutos contínuos sem carga, exceto o grupo NC. Em seguida, os camundongos foram sacrificados sob anestesia com pentobarbital (60 mg/kg). Em seguida, amostras de sangue foram coletadas do globo ocular com um tubo capilar heparinizado imediatamente. Os músculos do fígado e da perna foram excisados ​​dos camundongos para a determinação de HG e MG, respectivamente. O sangue foi centrifugado a 3500 rpm, 4 graus por 10 min, e o plasma foi obtido para medir as concentrações de SOD, GSH-Px, LA e MDA com kits Elisa, e os níveis de SUN, LDH, CK e Glu foram determinados pelo analisador bioquímico tipo 7180 da Hitachi.

Análise estatística

Os valores foram expressos como média ± DP. O teste estatístico para diferenças foi realizado por análise de variância unidirecional seguida de teste de LSD e teste de Duncan usando a estatística SPSS 23.0 (IBMInc, Nova York, EUA). Valores dep < 0.05="" were="" considered="" statistically="">

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RESULTADOS

Efeito do PC no peso corporal

O peso do camundongo, registrado diariamente durante todo o experimento, é mostrado na Tabela 1. Os dados indicam que não houve diferença notável na mudança de peso entre todos os grupos (p >0.05).

Efeito do PC na capacidade de natação com suporte de peso

Para investigar diretamente se o PC exibiuanti-fadiga, o tempo de natação com descarga de peso foi registrado (Figura 2). Como esperado, em comparação com o grupo MC, o tempo de natação exaustivo foi prolongado após o tratamento com CP. Especificamente, os grupos PC-M, PC-H e SP prolongaram significativamente otempo de natação em 59,3, 80,5 e 97,1 por cento (p < 0.01),="" respectively.="" the="" results="" showed="" that="" pc="" could="" increase="" the="" exhaustive="" swimming="" capacity="" of="">

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Figura 1: Efeito do PC no tempo de natação exaustivo em camundongos. Os dados foram expressos como média ± DP (n=10). **p < 0.01="" compared="" to="" mc="">

Efeito do PC no consumo de energia

Após o teste de natação sem carga por 90 min, foi mensurado o nível de Glu (Figura 3 A). Comparado com camundongos não nadadores, o nível de Glu no grupo MC diminuiu notavelmente (p <0.01). nevertheless,="" glu="" level="" in="" pc-l,="" pc-m,="" pc-h,="" and="" sp="" groups="" was="" increased="" by="" 23.4,="" 68.4,73.6,="" and="" 76.8="" %,="" respectively="" compared="" to="" mcgroup.="" among="" the="" treatment="" groups,="" pc-m,="" pch,="" and="" sp="" exhibit="" significant="" changes="" (all="">p <0.01). as="" the="" major="" source="" of="" energy="" consumption,="" glycogen="" in="" muscle="" and="" liver="" were="" also="" determined.="" as="" figure="" 3="" b="" shows,="" the="" mg="" content="" of="" the="" mc="" group="" declined="" significantly="" when="" compared="" with="" the="" nc="" group="">p < 0.01).="" however,="" the="" mg="" content="" of="" pc-m,="" pc-h,="" and="" sp="" groups="" significantly="" increased="" by="" 56.3,="" 66.9,="" and="" 72.8="">p < 0.01)="" compared="" with="" the="" mc="" group.="" in="" addition,the="" hg="" content="" of="" mc="" group="" declined="" notably(figure="" 3c,="">p < 0.01),="" the="" hg="" content="" of="" three="" pc-treated="" groups="" and="" sp="" group="" significantly="" improved="" by="" 77.2,="" 93.2,="" 126.0,="" and="" 147.3="" %,respectively="">p <>

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Efeito do PC nas atividades SUN, LA, LDH e CK

SUN, LA, LDH, CK são indicadores sensíveis da capacidade de exercício. Conforme mostrado na Figura 4 A, após a administração de PC por 14 dias, a atividade SUN no grupo MC foi maior do que a do grupo NC (7,32 ± 0,80 versus 16,25 ± 2,91 mmol/L,p <0.01). after="" treatment,="" sun="" activity="" in="" pc="" or="" sp="" groups="" were="" remarkably="" decreased="" (13.89="" ±2.51,="" 10.87="" ±="" 1.59,="" 10.68="" ±="" 2.21="" and="" 10.48="" ±1.62="" mmol/l,="" respectively,="" versus="" 16.25="" ±="" 2.91mmol/l,="">p < 0.05="" or="">p < 0.01).="" as="" shown="" in="" figure="" 4="" b,="" the="" level="" of="" la="" in="" three="" doses="" of="" pc="" groups="" and="" sp="" group="" significantly="" decreased="" by28.1,="" 28.5,="" 30.7,="" and="" 32.1="" %,="" respectively,="" versus="" the="" mc="" c="" group="">p < 0.01).="" in="" figure="" 4="" c,="" the="" effects="" of="" pc="" and="" sp="" on="" ldh="" activities="" were="" presented.the="" activity="" of="" ldh="" was="" significantly="" inhibited="" in="" pc-m,="" pc-h="" and="" sp="" groups="" by="" 7.2="" %="">p < 0.05),12.6="" %="">p < 0.01)="" and="" 13.8="" %="">p < 0.01),compared="" with="" mc="">



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Tabela 1:Mudança no peso corporal (média ± SD, n=10)

Além disso, uma diminuição significativa na atividade da CK foi observada nos grupos tratados com PC e SP em comparação com o grupo MC (Figura 4 D). Particularmente, as concentrações de CK foram reduzidas em 20,7, 36,1, 39,3 e 40,1 por cento (p < 0.01),="" respectively,="" indicating="" that="" pc="" treatment="" leads="" to="" a="" reduction="" in="" ck="" activity="" in="" a="" dose-dependent="">


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Efeitos do PC no índice de estresse oxidativo


Para avaliar os efeitos do PC no índice de estresse oxidativo induzido por fadiga, os níveis de SOD, GSH-Px e MDA foram medidos (Figura 5 A). Houve uma diferença notável entre os grupos MC e NC em SOD (p < 0.01),="" which="" were="" notably="" improved="" by="" pc-="" and="" sp-="" treatment="" than="" those="" in="" the="" mc="" group="">p < 0.05="" or="">p < 0.01).="" additionally,="" sod="" levels="" in="" pc-m,="" pc-h,="" and="" sp="" groups="" were="" significantly="" elevated="" by="" 15.0,="" 15.9,="" and="" 19.0="" %respectively.="" similarly,="" the="" concentration="" of="" gshpx="" in="" pc-m,="" pc-h,="" and="" sp="" groups="" displayed="" a="" significant="" increase="" of="" 53.7,="" 121.9,="" and="" 129.3="" %.(figure="" 5="" b,="">p < 0.05="" or="">p < 0.01)moreover,="" serum="" mda="" levels="" in="" pc-m,="" pc-h="" andsp="" groups="" descend="" significantly="" when="" compared="" to="" that="" of="" the="" mc="" group="" (20.2,="" 24.4,="" and="" 24.8="" %,="" respectively,="">p < 0.01)="" in="" figure="" 5="" c.="" morespecifically,="" pc-h="" group="" showed="" a="" similar="" reduction="" after="" sp="">

DISCUSSÃO

Atualmente, um teste de natação forçada com carga de peso é amplamente aplicado para avaliar o efeito anti-fadiga e a capacidade de resistência para o desempenho do exercício em camundongos [8]. Neste estudo, primeiro investigamos a influência do PC no peso corporal e no estado fisiológico de camundongos. Os resultados sugerem que o PC não teve efeito tóxico nos animais e nenhum efeito negativo no peso corporal após 14-dias de tratamento consecutivos, o que também indica que as doses de PC utilizadas foram seguras para camundongos. Também descobrimos que os grupos PC prolongaram o tempo de exaustão, especialmente os grupos PC-M e PC-H, indicando o potencial efeito anti-fadiga do PC em camundongos. Vários indicadores bioquímicos relevantes intimamente relacionados à fadiga foram determinados para investigar melhor a propriedade anti-fadiga do PC. Como relatado anteriormente, o exercício intenso leva à rápida depleção de ATP e escassez de energia, o que é um fator que contribui para a fadiga [9]. Durante o exercício físico, o Glu é primeiro oxidado para gerar ATP para suprir as necessidades energéticas dos músculos [10]. Além disso, a energia do corpo também pode ser derivada da glicogenólise, que é um importante armazenamento secundário de energia de longo prazo que fornece energia suficiente para a contração muscular e é usado para atender a uma necessidade urgente de glicose [11].

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Foi relatado que a restauração de HG e MG é benéfica para melhorar a resistência do desempenho em esportes como natação [12]. No presente estudo, nosso resultado indicou que o tratamento com PC-M e PC-H aumentou significativamente os níveis de Glu. Além disso, o PC aumentou significativamente HG e MG de maneira dose-dependente durante o exercício de natação. Além disso, os efeitos do tratamento com PC-H sobre o conteúdo de HG e MG foram comparáveis ​​ao efeito da droga positiva SP. Esses resultados sugeriram que o PC tem um efeito positivo para aumentar a tolerância ao exercício e retardar a ocorrência de fadiga física. Sabe-se que quando o corpo não consegue adquirir energia suficiente do metabolismo aeróbico, a glicólise anaeróbica torna-se uma fonte alternativa para suprir a necessidade energética. Portanto, LA, os metabólitos da glicólise, foi determinado como um dos parâmetros bioquímicos da fadiga muscular [13]. Quanto ao aumento da intensidade do exercício, o conteúdo de SOL aumenta correspondentemente, devido ao catabolismo de proteínas e aminoácidos, para compensar o catabolismo de açúcar e gordura e atender às necessidades de consumo de energia do corpo [14]. Como os resultados obtidos neste estudo indicam, o tratamento com PC diminuiu significativamente o acúmulo de SUN e LA em camundongos. Os resultados sugerem que o PC exerceu seus efeitos anti-fadiga reduzindo o acúmulo de substâncias metabólicas indutoras de exaustão durante experimentos de natação exaustivos.

Simultaneamente, como uma enzima que catalisa a reação de oxidação-redução do piruvato, a LDH desempenha um papel importante na glicólise anaeróbica. É um índice sensível relacionado à fadiga, e seu nível influencia a capacidade de resistência durante o teste de natação [7]. Como uma enzima citosólica abundantemente armazenada nas células do corpo, a CK é um biomarcador clínico relacionado à fadiga, principalmente devido ao seu reflexo dos danos causados ​​às estruturas musculares e da membrana celular [15]. Os resultados mostraram que os níveis de CK e LDH nos grupos tratados com PC foram marcadamente reduzidos quando comparados com o grupo MC. Esses dados indicam que o PC provavelmente exerce sua propriedade antifadiga, facilitando a eliminação do ácido lático e reduzindo os danos às estruturas musculares e da membrana celular. Além disso, o estresse oxidativo está intimamente relacionado à fadiga física [16]. Como estudos anteriores revelaram, o exercício exaustivo produz ROS abundantes [17]. Ao mesmo tempo, enzimas antioxidantes como SOD e GSH-Px têm a função de sequestrar ROS [7]. Além disso, SOD catalisa principalmente radicais superóxido para gerar H2O2 e O2. GSH-Px catalisa a decomposição de H2O2 em H2O e O2 [18]. Assim, SOD e GSH-Px são enzimas relevantes para fadiga bem conhecidas que resistem ao dano oxidativo. Além disso, o MDA, o produto final da peroxidação lipídica, é um indicador de dano oxidativo em experimentos anti-fadiga [13]. Neste estudo, o tratamento com PC promoveu bioatividades de SOD e GSH-PX no plasma do que o grupo MC, principalmente no grupo PC-H. Além disso, os níveis de MDA diminuíram significativamente após o tratamento com CP. Assim, esses resultados indicam que o CP tem eficáciadesempenho anti-fadigaem camundongos, aumentando a função antioxidante e prevenindo a peroxidação lipídica após exercício exaustivo.

CONCLUSÃO

Os resultados deste estudo demonstram que o PC possui propriedades anti-fadiga e acelera a recuperação da fadiga, especialmente no PC-H, e compara-se bem com o controle positivo (referência), SP. Assim, o PC pode ser adequado para inclusão em alimentos funcionais para minimizar a fadiga.

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