Document

Chemical characterization of fucoidans extraced from brown seaweed sargassum ilicifolium and their protective effects against gastric cancer in rats.

Publisher
Sultan Qaboos University
Gregorian
2018
Language
English
English abstract
Sultanate of Oman is rich in many natural resources including seaweeds. Seaweeds can be used as food or feedstock for industrial processes. Sulfated polysaccharides are one high value functional compounds extracted from seaweeds. In Oman, seaweeds have not yet been utilized. Sulfated polysaccharides, especially fucoidans have been suggested to have various biological activities against many diseases, in particularly anti-cancer against gastric cancer. Stomach cancer is the second most frequent cancer in Omani males in 2013 and the third most common cause of cancer death among men worldwide in 2012. This study aimed to extract the fucoidans from species Sargassum ilicifolum, characterize it chemically and investigate its antioxidant potential properties in a rat model of nitrosamine (NA)-induced gastric cancer pathogenesis. Sargassum ilicifolum sundried powder was analyzed to find out its chemical composition and to extract fucoidans polysaccharides in two fractions A and B, using calcium chloride & diluted hydrochloric acid extraction method. The chemical characterizations of extracted fucoidans were elucidated using Spectrophotometer techniques to evaluate the total sugar and sulfate content, High Performance Liquid Chromatography to identify the molecular weights and Fourier Transform InfraRed technique to describe the fucoidans structure. Four rats groups of control group, (NA) injected group, fucoiadans extract supplemented group and NA -injected with fucoidans extract treatment group, were used to evaluate the antioxidant potential of fucoidans against NA-induced oxidative tress and cancer pathogenesis. Extracted fucoidans showed that the carbohydrate was the highest constituent of Sargassum ilicifolum with percentage of about 50% in the dry basis. In addition, the findings of study revealed that extracted fucoidans contained about 28% as total sugar in the both extracted fractions A and B, 13.6 £ 2.3% in fraction A and 14.6 + 1.3% in fraction B of sulfate content located at C-2 and C-4, and 22.35 € 1.77% in fraction A and 15.55 + 0.31% in fraction B of fucose value. The different constitute of fraction A and B possessed molecular weights: 5513, 640, 64.9 and 3.25 kDa, that gave fucoidans protective effect against the chemically induced oxidative stress in rat stomach cell. The protective effect against oxidative stress in rat stomach cells injected with (NA) and treated with fucoidans was evidenced by improvement in the structure of mitochondria organelle with decrease in its dense matrix. In conclusion, the results of study suggested that fucoidans extracted from Sargassum ilicifolum has the potential to inhibit the chemically-induced oxidative stress in rat stomach cells, which may attributed to have high content of sulfate and variable MWs. Further work is needed to produce more pure fucoidans extract through fractionation to get compound with single molecular weight and enhanced chemical characteristics. Further scientific researches are also required to study the dose-dependent effect of fucoidans, molecular mechanism underlying the fucoidans protective effects against NA-mediated stomach cancer pathogenesis and any cell toxicity associated with fucoidans which is necessary to determine its safe limit as therapeutic agent.
Arabic abstract
تتميز سلطنة عمان بالتنوع الكبير في الموارد الطبيعية والتي تشمل الأعشاب البحرية ذات الاستخدامات الكثيرة حيث يمكن تناولها بشكل مباشر، كما يمكن استخلاص بعض مكوناتها لاستخدامها في مجالات التصنيع الغذائي والدوائي حيث تحتوي على مركبات وظيفية حيوية كالسكريات المتعددة الكبريتية الموجودة في الطحالب البحرية البنية. في السلطنة لا يزال هذا المورد الطبيعي البحري غير مستغل. و قد ثبت أن مركب (الفوكودان) لديه مجموعة من الخصائص الكيميائية التي تضيف للمركب أنشطة حيوية مفيدة للصحة ومنها التأثير الوقائي ضد سرطان المعدة. ويعتبر سرطان المعدة النوع الثاني للسرطانات الأكثر شيوعا عند الذكور العمانيين، كما وجد انه المسبب الثالث عالميا الأكثر شيوعا للوفاة بالسرطان خصوصا عند الذكور. هدفت هذه الدراسية الى استخلاص (الفوكودان) من عشبة نوع سرجسيم ايلسيفوليم المتواجدة في بحار السلطنة ودراسة خصائصها الكيميائية وتأثيرها على مركب نیتروزامين المسرطن المتسبب في أكسدة خلايا المعدة في الفئران. تم تحليل العناصر الغذائية المكونة كيميائيا لعينة من مسحوق عشبة نوع سرجسيم ايلسيفوليم المجفف بأشعة الشمس. ومن ثم تم استخلاص مادة الفوكودان من هذه العينة في جزئين أ و ب باستخدام طريقة كلوريد الكالسيوم وحمض الهيدروكلوريك المخفف. تبعها تحليل الخصائص الكيميائية للمستخلص كاستخدام جهاز مقياس الطيف لقياس محتوى السكر الكلى، وجهاز فصل السوائل عالي الكفاءة لكشف الأوزان الجزيئية المكونة للمستخلص، وكذلك تقنية قياس الأشعة تحت الحمراء للتعرف على تركيبة المادة المستخلصة. أربع مجموعات مختلفة من الفئران تمت دراستها لتقييم التأثير ضد أكسدة خلايا المعدة المحدثة بواسطة مركب نيتروزأمين المسرطن في الفئران .
أظهرت النتائج أن الكربوهيدرات هو المكون الرئيسي لمستخلص الفوكودان ويشكل 90% من كتلة المركب محتوى السكر الكلي للمركب يقارب ۲۸% في كلا الجزأين أوب. كما يحتوي هذا المستخلص على الكبريت بنسبة ۱۳۰۹ ۲٫۳ % في جزء (أ) و 4 , 6 ۱+۱٫۲% في الجزء (ب) يقع على ذرتي الكربون ۲ و4، ونسبة % ۱ , ۷۷۲۲ , ۳۰ في الجزء (أ) و۰٫۳۱۱۵ , 55 % في الجزء (ب) من سكر الفركوس الذي يعتبر السكر الأحادي الأساسي المكون للمركب للفوكودان، كما وجد أنه يتكون من أربع أوزان جزيئية مخلتفة ۵۵۱۳، ۹۶۰، ۹۶٫۹، ۳٫۲۰ كيلو دالتون، التي تعطي المركب خصائص تأثير وقائية ضد مرکب نیتروزامين المسرطن المتسبب في أكسدة خلايا المعدة في الفئران والملاحظ عمليا في هذه الدراسة من خلال تحسن شكل وبنية النسيج الغشانی العضية الميتوكندريا المتأثرة بضغط الأكسدة الناتجة من تأثير مركب نيتروز أمين المسرطن ونقص في كثافته.
نستخلص من نتائج هذه الدراسة أن مركب الفوكودان المستخلص من عشبة سرجسيم ايلسيفوليم يحتوي على خصائص كيميائية كاحتوائه على نسبة كبيرة من الكبريت وأوزان جزيئية متعددة، تمكنه من الحد من الأكسدة المحدثة كيميائيا في معدة الفئران. وتوصى الدراسة مستقبلا القيام بالمزيد من التجارب العلمية لاستخلاص مركب فوكودان نقي يحمل خصائص محسنة للمركب من خلال عمليات التجزئة، ودراسة تأثيراته الحيوية في الجسم. كما ينبغي دراسة مدى فعالية مستخلص الفوكودان اعتمادا على مقدار الجرعات، واستكشاف الآلية الجزيئية المسؤولة عن التأثيرات الوقائية ضد مركب النيتروز أمين المسرطن المرتبط بالآثار المرضية لسرطان المعدة، كما يوصی ايضا بتقصي سمية الخلية المستخلص الفوکودان لمعرفة مدى سلامة استخدامه كمادة علاجية تحقن من خلال التجويف البطني.
Category
Theses and Dissertations

Same Subject

Theses and Dissertations
0
0
Al-Abri, Nadir Mohamed Ali
Sultan Qaboos University
2010