¿Cuáles son los beneficios de la ficocianina?

Phycocyanin (abbreviated as PC, absorption spectrum 615-640 nm) is a light-trapping pigment protein commonly found in cyanobacteria for photosynthesis[1] . Phycocyanin has many pharmacological activities, such as anti-inflammatory, anti-tumor, anti-allergy, maintenance of homeostasis, and toxicity reduction and potentiation, etc.[2] , and pharmacological experiments have proved that it has a significant role in regulating the metabolism of free radicals in the organism. Free radicals are involved in the development of many diseases, including inflammation, atherosclerosis, cancer, damage caused by reperfusion, and other dysfunctions induced by oxidative stress [3]. In this paper, the antioxidant activity and pharmacological effects of phycocyanin are summarized, and the relationship between the pharmacological activity of phycocyanin and its antioxidant mechanism is inferred, which will provide a reference for the pharmacological study of phycocyanin.

1 estructura y función de Phycocyanin

Las algas atrapluz usando la estructura de barra de su propio complejo de pigmento fotoatrap, que contiene miles de moléculas de pigmento fotoatrapque ayudan a las algas a absorber niveles muy bajos de luz solar. La C-ficocianina (C-PC) y aloficocianina (APC) de espirulina obtusususus vesícula biliar son no covalcruzada por una proteína conexina, y la energía se transfidesde el CPC a la APC, y luego al centro de reacción fotosintética para promover la fotosíntesis [4]. El efecto antioxidante de la ficocianina está relacionado con su estructura única (figura 1). En la ficocianina, hay un fenómeno de transferencia de energía de excientre los pigmentos atrapla luz, residuos de triptófano y cromforos [5], que tiene la capacidad de transición del estado fundamental al estado exci, y tiene la capacidad de transferir electrones, lo que implica el proceso redox.

Además, Stocker et al.[7] mostraron que la bilirrubina tiene el efecto de eliminar los radicales peroxilo, y el mecanismo es que la bilirrubina puede unir los radicales peroxilo a un átomo de hidrógeno de la molécula de tetrapirrol en la posición C-10, de modo que los radicales libres pueden formar una estabilización de resonancia con el átomo de carbono central, y luego eventualmente extenderse a toda la molécula de bilirrubina. La cadena abierta de tetrapirrol en el cromóforo (ficocianina) de ficocianina (Fig. 2A) es muy similar a la de bilirrub(Fig. 2B), y puede contribuir a su actividad antioxidante.

Romay[10] informó en primer lugar sobre la propiedad antioxidante del alginato, y evaluó el potencial del alginato como antioxidante in vitro e in vivo, y los resultados experimentales mostraron que el alginato podría eliminar eficazmente los radicales hidroxilo y alquilo, lo que indicó que el alginato tenía el potencial para usarse como antioxidante in vitro e in vivo. Halliwell[11] encontró que el alginato también tenía un efecto inhibitorio sobre la peroxidlipímicrosomal hepática, y la cantidad de superóxido dismutasa (SOD) fue 3 veces mayor que en este experimento, pero el aumento de la cantidad de SOD no cambió la actividad antioxidante del alginato. Halliwell [11] encontró que el alginato también inhila la peroxidlipíen los microsomas del hígado. En este experimento, la capacidad antioxidante de la superóxido dismutasa (SOD) fue 3 veces mayor que la de la ficocianina, pero el aumento de la cantidad de SOD no cambió la capacidad antioxidante de la ficocianina, lo que indicó que tienen diferentes mecanismos antioxidantes.

In addition, the antioxidant mechanism of alginate is similar to that of commonly used antioxidants, such as tocopherol and ascorbic acid, and it can inhibit hemolysis of erythrocytes induced by 2, 2-azobis(2-squintylpropane) dihydrochloride.12 Hirata et al.[13] studied the antioxidant effects of alginate on the hydrophobic system in the liposomal modes of methyl linoleate and phosphatidylcholine. They showed that the antioxidant activity of phycocyanin (a component of phycocyanin) per mole was higher than that of α-tocopherol in the same molar amount. Moreover, phycocyanin extracted from spray-dried Spirulina showed similar antioxidant activity to that of fresh Spirulina. Since some of the de-coordinated proteins of phycocyanin are denatured during the drying process, these results suggest that phycocyanin contributes significantly to the antioxidant capacity of phycocyanin. These results suggest that phycocyanin contributes significantly to the antioxidant activity of phycocyanin. This study shows that phycocyanin has good antioxidant activityY que la ficocianina seca es de gran valor comercial debido a su buena estabilidad.

2 actividad antioxidante de ficocianina Actividad farmacológica y actividades farmacológicas conexas

2.1 actividad antioxidante y efecto antiinflamatorio de ficocianina

En primer lugar, alginina puede inhibir la luminiscoxidde luminal en condiciones alcalinas [14], que actúa sobre la explosión respirde fagociy reduce los radicales libres (-OH, H2O2, RO-) y el exceso de peróxidos, logrando así un efecto inhibit. Las pruebas [15] indican que las especies reactivas del oxígeno, como el anión superóxido, el peróxido de hidrógeno y el radical hidroxilo, pueden formar una cascada de ácido araquidónico, lo que resulta en la degranulación de los mastocitos y la liberación de histamina, 5-hidroxitriptamina, factor de necrosis tumoral y otros mediadores inflamatorios. Ficocianina es capaz de eliminar peróxido, hidroxiy radicales alquilo. Spillert et al.[16] investigaron el efecto inhibitorio de la ficocianina en la inflamación indupor peróxido de hidrógeno en un modelo in vitro con el fin de entender la capacidad de eliminación potencial de ficocianina en H2O2 y -OH. Los resultados mostraron que el alginato redujo el edema inducido por la glucosa oxiden las patas de ratón. Por lo tanto, el efecto carroñador del alginato sobre -OH le da un efecto anti-inflamatorio.

En el mismo rango de dosis, el alginato mostró actividad antiinflamatoria en el edema de la pata trasera indupor carragena en ratas y en el granuloma de bola de algodón en ratas [17]. Alginin redujo significativamente el edema de oído mediado por ácido araquidónico en ratones y el edema de pie y plantar indupor carragenana en ratas, que se atribua la eliminación de especies reactivas de oxígeno y la inhibición del metabolismo del ácido araquidónico. González y Fretland et al. [18-19] aplicaron ficocianina a un modelo animal de coliulcerativa indupor ácido acético, analizaron los tejidos colónicos y midieron la actividad de mieloperoxid. Los resultados mostraron que la administración de ficocianina redujo significativamente la infiltración de eosinófilos en la mucosa colónica de un modelo animal dañado de colitis, y redujo significativamente la producción de radicales libres y una variedad de sustancias reactivas en la actividad mieloperoxidinducde enfermedad. Los resultados mostraron que la ficocianina fue efectiva en reducir la incidencia de colitis inducida por ácido acético en ratas, y su mecanismo antiinflamatorio se relacionó con su actividad antioxidante.

2.2 la actividad antioxidante de ficocianina y el papel de la protección hepática

Bhat et al [20] investigaron la actividad farmacológica de ficocianina frente a hepatotoxicidad inducida por R-(+) -mentona de hoja larga y CCl4 en ratas. Los resultados mostraron que la ficocianina redujo significativamente la hepatotoxicidad inducida por la producción de grandes cantidades de radicales libres por los dos compuestos. 2002, remírez et al.[21] investigaron el efecto de ficocianina en los parámetros relacionados con el estrés oxidativo en las células dañinas hepáticas. En 2002, Remirez et al. [21] investigaron el efecto del alginato en los parámetros relacionados con el estrés oxidativo en las células dañinas hepáticas, y los resultados mostraron que el alginato redujo significativamente la fagocitosis y la actividad relacionada con la explosión respirde las células dañinas, lo que se atribual hecho de que el alginato reduce el factor de necrosis tumoral TNF- - producido por el estrés oxidativo y el óxido nítrico producido por el estado hipertiroidismo. Por lo tanto, creemos que el efecto hepatoprotector del alginato se atribuye principalmente a su inhibición de la producción de metabolireactivos en la reacción oxidy a su efectiva eliminación de radicales libres. Además, el alginato también puede inhibir algunas reacciones mediadas por el citocromo P450, por ejemplo, inhibir la producción de metabolireactivos de las reacciones oxidque participan en la P450. Bhat et al.[22] también probaron que el alginato puede inhibir la peroxidlipídica hepática indupor el ccl4 en ratas.

2.3 el efecto antioxidante de la ficocianina y la eliminación de cataratas

Ou et al[23] encontraron que la ficocianina inhila la apoptosis indupor d-galactosa de las células epitelide la lente humana a través de las vías de respuesta mitocondrial y proteínas despleg. Dado que la apoptosis de las células epitelidel cristales una causa importante de formación de cataratas, la prevención de la apoptosis de LEC puede ser una estrategia terapéutica para las cataratas. Kumari et al.[24] también investigaron el efecto modulador de la ficocianina en las cataratas inducidas por selenio de sodio en ratas. Los resultados experimentales mostraron que la ficocianina podría reducir el estrés oxidativo al regular los niveles de enzimas antioxidantes in vivo y ex vivo, reduciendo así la incidencia de cataratas inducidas por selenita de sodio.

2.4 actividad antioxidante y efectos vasoprotectores de la ficocianina

Ross[25] suggested in 1999 that atherosclerosis is an inflammatory disease characterized by chronic inflammatory reaction. Riss et al.[26] demonstrated that phycocyanin in Spirulina can inhibit the production of reactive radicals and cyclooxygenase-2, increase the level of antioxidant enzymes in vivo, effectively improve the inflammatory damage caused by oxidative stress in atherosclerotic animals, and regulate the effect of blood lipids. Since the formation of atherosclerotic lesions is a result of inflammatory-fibro-proliferative response of arteries to endothelial injury, Chu et al.[27] investigated the inhibitory effect of Spirulina obtusususifera alginate on the hyperproliferation of vascular smooth muscle cells, endothelial proliferation and luminal stenosis after vascular injury through in vivo and ex vivo experiments.

Se ha demostrado que la ficocianina puede reducir el daño oxidativo inflamatorio en los vasos sanguíneos e inhibir el estrechamiento luminal mediante la inhibición del ciclo G1/S y la supresión de la proliferación excesiva de VSMCs y la formación de nuevas membranas endoteli, lo que demuestra que la actividad antioxidante ficocianina tiene un buen efecto preventivo y cuidado de la salud sobre la salud vascular. Strasky et al[28] investigaron el efecto de activación de alginato en la heme oxigenasa-1, una enzima que permite la descomposición del hemo para producir un potente antioxidante bilirrubina. Strasky et al. [28] estudiaron la activación de la heme oxigenasa-1 por ficocianina, una enzima que metaboliel hemo para producir bilirrubantioxidante potente. Los resultados experimentales mostraron que ficocianina en espirulina reduce el estrés oxidativo y HMOX1 activado en las células endoteli, lo que resulta en una mayor expresión de HMOX1 en las lesiones ateroscleren apoe ratones deficientes. Esto también proporciona una nueva justificación para la algina para reducir la aterosclerosis mediante el aumento de la expresión de la heme oxigenasa-1 para aumentar el efecto antioxidante.

2.5 actividad antioxidante y efectos neuroprotectores de la ficocianina

La disminución de la capacidad antioxidante y el aumento de los radicales reactivos nitrógeno-oxígeno están fuertemente asociados con el envejecimiento de los órganos humanos y las enfermedades neurodegenerativas [29-31]. Las inyecciones de SOD en ciertos modelos animales se han encontrado para inhibir la respuesta inflamatoria en estos modelos y para aumentar la expresión de ciertas moléculas de la función inmune en células inmunaisladas así como en animales y cuerpos humanos [32]. Muchos ensayos clínicos han reportado que la expresión de citocinas se incrementa significativamente en el líquido cefalorraquídeo y el tejido cerebral de pacientes con lesión cerebral o infarto [33-34]. La propiedad antioxidante del alginato puede actuar sobre las citocinas para reparar el daño cerebral e inhibir la necrosis celular de manera oportuna.

Rimbau et al.[35] encontraron que el alginato podría reducir las respuestas epilépticas inducidas por eritrocianina en el hipocampo de ratas y tenía un efecto protector sobre las neuron. La razón por la que la eritrocianina causa la epilepsia es que genera un gran número de radicales libres activos de oxígeno, y el alginato puede proteger el daño neuronal mediante la reducción de los radicales libres. Este experimento sugiere que el alginato puede usarse para tratar el daño neuronal indupor estrés oxidativo en enfermedades neurodegenerativas, como el Alzheimer#39;s disease and Parkinson' síndrome de s. Además, Rimbau et al.[36] encontraron que la algina protege la muerte de las células granulares cerebelen ratas cultivadas In vitro con deficiencia de potasio y de suero al reducir los radicales libres de oxígeno, y Marin et al.[37] demostraron que la algina protege las células neuronsh-sy5y del daño oxidativo, y reduce el deterioro funcional indupor Ca2+/ fosfato de la isquemia transitoria de la retina de rata y la mitocondria de rata. 

2.6 actividad antioxidante de ficocianina y órganos de riñón y pulmón

Shukkur et al[38] encontraron que la ficocianina prevenestrés oxidativo mediada por daño celular provocado por el ácido oxálico en las células de riñón canino, reduce las especies reactivas de oxígeno indupor el ácido oxálico (ROS) y la peroxidlipí(LPO), y tiene un efecto protector significativo sobre la permeabilidad de la membrana mitocondrial Zheng et al[40] encontraron que espirulina algas cianobacteriproteínas y ficocianina podría prevenir la nefropatía diabética mediante la inhibidel estrés oxidativo, Zeng et al.[39] encontraron que espirulina cianobacteriy ficocianina podría prevenir la nefropatía diabética mediante la inhibide la oxigenestrés.

La administración Oral de alginato durante 10 semanas evitó la proteinuria y la dilatación mesangi, normla expresión del factor de crecimiento tumoral - - y fibronectina, y redujo la expresión de NADPH oxidasa, un marcador de estrés oxidativo, en ratones diabéticos tipo 2 (ratones db/db). Además, González et al.[40] demostraron que el alginato en combinación con kanamicina redujo la congestión vascular tubular renal y la infiltrinflamen ratones, y disminuyó la nefrotoxicidad de la kanamicina, un antibiótico aminoglucósido. La actividad del SOD, disminuyó la hidroxiprolina (HYP), el malondialdehído (MDA) y la MDA plasmática en el tejido pulmonar, redujo el grado de alveolitis y fibrosis en ratas intoxicadas con paraquat, y tuvo un efecto inhibitorio significativo sobre la alveolitis indupor paraquat y la fibrosis pulmonar en ratas.

2.7 actividad antioxidante y prevención de tumores de ficocianina

The results of o-toluene red bleaching assay[42] showed that algin cofactor had a stronger scavenging effect on peroxynitrite anion than phycocyanin, and that phycocyanin significantly inhibited DNA single-strand breaks caused by peroxynitrite anion in a dose-dependent manner, which may provide a basis for the prevention of cellular carcinogenesis. -Gupta et al. [43] investigated the protective effect of Polvo de ficocianina  on skin oncogenes in mice exposed to 12-O-Tetradecanoylphorbol-13-acetate (TPA). The use of phycocyanin inhibited the TPA-induced expression of key tumorigenic factors, such as ornithine decarboxylase, cyclooxygenase-2, interleukin 6, and phosphorylated signal transducer and activator of transcription 3, in a dose-dependent manner in TPA-induced mice. Thangam et al [44] investigated the antioxidant properties of phycocyanin and its ability to inhibit cancer cell growth. Fluorescence and phase contrast microscopy showed that phycocyanin inhibited the growth of HT-29 (colon cancer) and A549 (lung cancer) cells, and caused DNA arrest and cleavage of cancer cells at G(0)/G(1) phase.

Fernández et al[45] estudiaron el efecto del alginato en la nefrotoxicidad inducida por cisplatino, y los resultados mostraron que el alginato podría prevenir la disminución inducida por cisplatino en la glutatión reductasa, reducir el contenido de peróxido de hidrógeno, mantener el nivel de nitrógeno ureen la sangre, e inhibir el estrés oxidativo, y tuvo un buen efecto en la nefrotoxicidad inducida por cisplatino. Tiene un buen efecto inhibidor sobre el estrés oxidativo e inhila la nefrotoxicidad causada por el cisplatino. Además, muchos años de investigación sobre el cáncer han demostrado que la combinación apropiada de fármacos puede mejorar efectivamente la seguridad y eficacia de un solo fármaco en el programa de tratamiento.46 En 1998, Xin Huawen et al.[47] estudiaron la potenciin vitro del metotrexato y cisplatino por el alginato. Los resultados mostraron que la combinación de alginato y metotrexato aumentó significativamente la citotoxicidad de este último, y el efecto de potenciación aumentó con el aumento de la concentración de metotrexato, y hubo una diferencia muy significativa en la viabilidad celular de las células sin alginato y las con alginato, que fue similar a la del potenciador existente verapamilo (un inhibidel canal de calcio), pero con menos toxicidad.

Miroslav et al[48] mostraron que la combinación de 10% de dosis convencional de topotecán con ficocianina fue más eficaz que la dosis convencional de topotecán solo, al activar grandes cantidades de cisteína aspartato proteinasa-9 (caspas-9) y cisteína aspartato proteinasa-3 (caspas-3). El efecto del topotecán se incrementó mientras que la ocurrde efectos secundarios se redujo. Saini et al.[49] también demostraron en el mismo año que la combinación de piroxicam, un AINE tradicional, y ficocianina aumentó el efecto en más de 70% en comparación con el de un solo uso, y la expresión de la ciclooxigenasa 2 (COX-2) y la concentración de prostaglandina E2 (PGE-2) se redujeron en gran medida, y también se demostró la inhibide la rotura del ADN. No es difícil ver que el efecto antioxidante del alginato desempeña una función en la mejora de la inmunidad y la protección de los órganos dañados, y la combinación de alginato como fotosensibilicon los medicamentos clínicos contra el cáncer existentes desempeñará una función importante en el aumento de la eficacia de la quimioterapia.

3 resumen y perspectivas

The antioxidant activity of recombinant alloxyalanine in our laboratory[50-51] showed that recombinant alloxyalanine has the ability to scavenge free radicals, but its scavenging effect on different types of free radicals varies greatly. Since the structural composition of albumin is similar to that of alloxan, the cofactor proteins of albumin also have similar antioxidant activities[52] . Subsequently, it was further verified that the scavenging effect of phycocyanobilin (PCB) on DPPH radicals showed a certain quantitative effect relationship[53] ; the latest results of Pleonsil et al.[54] showed that the antioxidant activity of natural phycocyanobilin was greater than that of recombinant phycocyanobilin. The antioxidant activity of phycocyanin is partly attributed to phycocyanin[13] , and cofactor proteins should have different antioxidant effects from phycocyanin[52] , which indirectly confirms that phycocyanin scavenges free radicals at the level of both de-cofactorized proteins and phycocyanin.

Hoy en día, es posible obtenerphycocyanins of high purity by means of sophisticated chemical and biological engineering techniques. However, the activity varies depending on the raw material and the extraction process. The good antioxidant activity of algal cyanoproteins can be the basis for applications for nutraceuticals and drug candidates, the success of which depends on good quality control.

While traditional open culture of algal cyanobacteria requires a lot of conditioning to achieve constant quality, industrial recombinant expression is more controllable, but it is difficult to bioengineer the assembly of phycocyanin into the protein subunits of polymers, and further research is needed to determine the activity and quality of the resulting algal cyanobacterial proteins. In addition, the metabolites and derivatives of phycocyanin are complex. To determine whether the active effect of phycocyanin is due to its metabolites as a whole or through oral or injectable routes of administration is the next goal of our research. It is mentioned in the paper that alginate can play an antioxidant role in different disease organs, how alginate enters the cell and how it works is the key to research. The large-scale cultivation of SpirulinaHa sentado las bases para el desarrollo y la utilización de cianoproteínas de algas, y su alimento funcional ha explorado su aplicación. Por lo tanto, en el futuro, la investigación en profundidad sobre la actividad y el mecanismo de la proteína cianobacterialgy los ensayos clínicos abrirán más espacio para su aplicación.

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