特性評価と

Scientific Reports volume 13、記事番号: 11399 (2023) この記事を引用

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エジプトのハルガダ紅海にあるサール・ハシシから収集された海洋堆積物から 4 つの細菌分離株が得られました。 この研究は、有望な抗アルツハイマー病の天然多糖を探索するために設計されました。 したがって、4 つの分離株をエキソ多糖類 (EPS) 産生とアセチルコリンエステラーゼ阻害についてスクリーニングしました。 分離株 S16 は最高の EPS 収量 (7.51 g/L) とアセチルコリンエステラーゼ阻害を示しました。 16S rRNA 遺伝子配列分析を使用して、形態学的および遺伝学的に Bacillus maritimus であると同定されました。 S16 エキソ多糖類 (BMEPS) の物理化学分析により、ウロン酸と硫酸塩 (それぞれ 24.7% と 18.3%) の存在が指摘されました。 ＨＰＬＣ分析は、マンヌロン酸、グルクロン酸、グルコース、およびマンノースがそれぞれ０．８：１．０：２．８：２．３のモル比で存在することを示した。 さらに、FT-IR により、豊富な β 配置が明らかになりました。 GPC は平均分子量 (Mw) を 4.31 × 104 g/mol と推定しました。 BMEPS は、AChE (IC50; 691.77 ± 8.65 μg/ml)、BChE (IC50; 288.27 ± 10.50 μg/ml)、およびチロシナーゼ (IC50; 3.34 ± 0.09、14.00 ± 0.14、および 22.96 ± 1.23 μg) を阻害しました。 / mlのインキュベーション期間中10分、20分、40分）。 また、COX-1 ではなく COX-2 に対する選択的な抗炎症作用も実証されました。 さらに、BMEPS は、フリーラジカルおよび酸素反応性種 (ROS) スカベンジャー、金属キレート剤、還元剤、および脂質過酸化抑制剤としての抗酸化能力を示しました。 これらの活性は、独特の化学組成によるものです。 この研究の結果は、BMEPS が in vitro モデルにおけるアルツハイマー病 (AD) の抗疾患材料として有望であると考えられることを示しており、これにより、BMEPS がアルツハイマー病の代替治療法の発見における高度な in vivo 研究に適していることがわかります。

世界で最も普及している有機物質は多糖類です1。 多糖類は、人間の幅広い生理学的機能に関与する一般的な生体高分子です。 免疫機能、血圧、血糖値、血液循環の制御など、幅広い生物学的機能を果たします1。 工業用多糖類は、植物、動物、藻類、微生物に由来することがよくあります。 微生物は、EPSs2 と呼ばれる可溶性または不溶性ポリマーを分泌します。 さらに、微生物はすべての多糖類プロバイダーの中で再現性の高い構造と考えられており、厳密に規制されていますが、植物や動物源から生成されるエキソ多糖類 (EPS) の構造は、気候、環境、飼料環境の影響を受けます。 主に海洋環境は、地球の生態系の存続に必須の機能を発揮するためにさまざまな細菌集団が必要とされる、広大で特徴的な環境を構成しています。 一方、EPS はその独特の物理的およびレオロジー的性質により、食品業界で増粘剤、安定化剤、ゲル化剤、または乳化剤として頻繁に利用されています2。 微生物多糖類は、生物凝集剤、生体吸収剤、重金属除去剤、薬物送達剤などの新しいターゲットに組み込まれています3。 さらに、EPS の生物学的効果には、抗腫瘍作用、抗ウイルス作用、免疫刺激作用、抗炎症作用などがあります4。 微生物の中でもバチルス菌の樹液。 菌株は、レバン、β-(1,3)-グルカン5、海洋B. amyloliquefaciens 3MS 20176由来の酸性EPS、Bacillus sp.由来の酸性EPSなど、多くの種類のEPSを産生します。 NRC57。 一部のバチルス EPS は、優れた乳化、凝集、重金属除去、または薬効を示しました5。

AD は慢性神経変性関連疾患です8。 現在、約 5,000 万人が AD と診断されており、2050 年までにこの数字は 1 億 3,000 万人を超えると予想されています9。 いくつかの重要な生理学的作用に関連する異常が多次元毒性の原因となっており、これにはコリン作動性毒性、アミロイド負荷、金属イオン毒性、タウ毒性、生体分子損傷、酸化ストレス、免疫異常、神経血管毒性、カルシウムイオン恒常性異常、リンパ機能不全も含まれます。 、ミトコンドリア機能不全、α-シヌクレイン媒介毒性、シナプス機能不全、膜毒性、アポトーシス機能不全、テロメラーゼ活性の低下、異常な翻訳後修飾、微生物のバランス異常と感染、高血糖、小胞体ストレス、高コレステロール血症、オートファジー機能不全、遺伝的リスク、およびインスリン抵抗性および糖尿病10. CNS (中枢神経系) では、通常の条件下では、金属イオン (CuII、ZnII、および FeIII) が酵素の補因子の役割を果たし、ミトコンドリアおよび神経機能を伝達します 11。 逆に、ZnII、CuII、FeII は Aβ と協調して、アミロイドの蓄積と金属依存性プラークの形成を加速します。 Aβ-Cu および Aβ-Fe 複合体は、過剰な反応性中間種 (RIS) の生成を誘導します。 RIS は、酸化ストレスと神経炎症を誘発する重要な成分です8。 したがって、金属キレート剤材料の発見は、有望な治療法となります。 RIS (スーパーオキシドラジカル、過酸化水素、ヒドロキシルラジカル、一酸化窒素、ペルオキシ亜硝酸塩、次亜塩素酸) の過剰生成は、脂質やタンパク質を損傷する重大な酸化ストレスを促進し、ニューロン死につながります。 アルツハイマー病の脳組織は、過剰な RIS レベルによってかなりの影響を受けます 8。 酸化還元活性金属イオン (CuII および FeIII) は、Aβ ペプチドを捕捉し、オリゴマー種を安定化し、過剰な RIS12 を生成する貯蔵所として機能します。 したがって、酸化ストレスはアルツハイマー病進行の基礎であり、アルツハイマー病治療における潜在的な標的である10。 神経細胞膜には、RIS による過酸化を受けやすい多価不飽和脂肪酸が大量に含まれており、4-ヒドロキシノネナールなどの神経毒性成分を誘発します13。 アルツハイマー病の脳組織では、酸化ストレス媒介コレステロール ミクロドメインが脂質膜内の抗酸化物質であるビタミン E を阻害します。 前の説明に基づくと、酸化ストレスはアルツハイマー病に関連する細胞機能不全の重要なステップです。 同時に、生物から得られる多くの多糖類は、i) 金属イオン (CuII、ZnII、および FeIII) の捕捉を含む抗酸化能力を有することが証明されています。 ii) ROS および RNS 産生の阻害。 iii) 過酸化からの脂質の保護。 iv) フリーラジカルの中和。 例えば、Ａｄａｎｓｏｎｉａ ｄｉｇｉｔａｔａ１４由来のＥＰＳ、Ｎｏｖｅｌ Ｂａｃｉｌｌｕｓ ｓｐ． M315、paenibacillus lactes NRC116 由来の EPS、B. amyloliquefaciens 3MS 20176 由来の EPS、および Bacillus sp. 由来の EPS。 NRC57。 一方、コリン作動性ニューロンは、記憶、注意、反応、感覚情報の処理など、さまざまな認知プロセスにおいて重要な役割を果たしています。 コリン作動性ニューロンの障害は、コリン作動性毒性と関連しています。 したがって、コリン作動性神経伝達の改善は、AD10 の初期段階における認知障害および行動障害の対症療法における主なアプローチであり続けます。 アセチルコリンエステラーゼ (AChE) がシナプス間隙に存在すると、アセチルコリンはコリンと酢酸に加水分解されます。 コリンアセチルトランスフェラーゼ（ChAT）およびAChE酵素は、AChの合成と分解を制御します10。 AD 患者における ChAT 活性の欠損または AChE の活性亢進は、皮質、海馬、および扁桃体のシナプス間隙における ACh 含量の低下を引き起こすと考えられています。 したがって、コリン作動性ニューロン奇形の修復は、アルツハイマー病患者の認知障害を改善するための目標である。 したがって、AChE阻害剤は脳ACh加水分解を防止し、脳ACh濃度を上昇させ、脳コリン作動性神経伝達の欠乏を改善します。 Achromobacter piechaudii NRC217 由来の EPS、Isochrysis galbana および Nannokuropsis oculate 由来の EPS 18、キノコ由来の多糖類 19 など、生物由来の多くの多糖類には AChE 阻害効果があります。