Antioxidant and neuroprotective activities of Algae extracts

Abstract

As doenças neurodegenerativas, caracterizadas pela degeneração progressiva do sistema nervoso representam um desafio crescente para a saúde mundial. Abordar eficazmente essas doenças exige abordagens terapêuticas inovadoras, pois os medicamentos atuais concentram-se principalmente no alívio dos sintomas e, por vezes, têm efeitos colaterais graves. Muitos medicamentos utilizados na medicina são obtidos diretamente de fontes naturais (plantas, algas, fungos e bactérias) ou modificados quimicamente para melhorar as suas propriedades. Estudos recentes revelaram o potencial promissor das algas como recurso natural com compostos bioactivos que podem ajudar na prevenção e tratamento destas doenças debilitantes. A grande diversidade de espécies de algas e seus compostos bioativos únicos, tais como fucoidanos, florotaninos e fucoxantina, oferecem uma via convincente para a neuroprotecção. Este estudo explorou as possibilidades terapêuticas oferecidas por uma variedade de extratos de macroalgas. Inicialmente, os extratos de macroalgas fornecidos pela Universidade de Vigo foram selecionados com base na sua atividade antiradicalar usando o ensaio 2,2-Difenil-1- picrilhidrazila (DPPH). Entre esses extratos, apenas o de Ascophyllum nodosum (AN) exibiu uma atividade antiradicalar significativa (IC50 < 500 µg/mL), levando a uma investigação adicional em Saccharomyces cerevisiae. Posteriormente, outra fase de triagem envolveu extratos de macroalgas fornecidos pela empresa seaExpert e o extrato de AN. Esta triagem estudou a capacidade destes extratos protegerem contra a perda de viabilidade causada pelo peróxido de hidrogénio (H2O2), sendo que os extratos de AN, Cystoseira humilis (CH) e Pterocladiella capillacea (PC) foram capazes de aumentar a resistência das células de levedura quando expostas ao stresse oxidativo induzido pelo H2O2. Além disso, os extratos de AN, CH e PC foram eficazes na redução da oxidação intracelular em Saccharomyces cerevisiae quando expostos ao H2O2 e diminuíram a agregação de α-sinucleína num modelo de S. cerevisiae da doença de Parkinson. Ademais, apenas os extratos de CH e PC apresentaram uma redução na agregação da huntingtina num modelo de S. cerevisiae que reproduz a doença de Huntington. Este estudo demonstrou os efeitos promissores das algas no contexto da neurodegeneração e enfatizou a importância da pesquisa dos seus compostos bioativos para a prevenção ou tratamento de doenças neurodegenerativas.

Neurodegenerative diseases, characterized by progressive degeneration of the nervous system, present a growing and substantial global health challenge. Effectively tackling these diseases requires innovative therapeutic approaches, as current medications primarily focus on symptom relief and, at times, come with severe side effects. Many drugs used in medicine are directly obtained from natural sources (plants, algae, fungi and bacteria) or chemically modified to improve their properties. Recent investigations have unveiled algae as a promising natural resource that holds potential for addressing these debilitating conditions. Algae's rich diversity of species and their unique bioactive compounds, such as fucoidans, phlorotannins, and fucoxanthin, offer a compelling avenue for neuroprotection. This study delved into the therapeutic possibilities offered by a range of macroalgae extracts. Firstly, macroalgae extracts provided by the University of Vigo were selected based on their anti-radical activity using the 2,2-Diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) assay. Among these extracts, only the Ascophyllum nodosum (AN) extract displayed notable anti-radical activity (IC50 < 500 µg/mL), prompting further investigation in Saccharomyces cerevisiae. Subsequently, another screening phase involved macroalgae extracts supplied by seaExpert company and the AN extract. This screening studied the ability of these extracts to protect against the loss of viability caused by H2O2. Extracts from AN, Cystoseira humilis (CH), and Pterocladiella capillacea (PC) were able to enhance the yeast cells' resistance when exposed to oxidative stress induced by H2O2. Furthermore, AN, CH, and PC extracts were effective in reducing intracellular oxidation in Saccharomyces cerevisiae when exposed to H2O2 and decreased the aggregation of α-synuclein in a S. cerevisiae model of Parkinson's disease. It's worth noting that only the CH and PC extracts exhibited a reduction in the aggregation of huntingtin in a S. cerevisiae model replicating Huntington's disease. This study demonstrated the promising effects of algae in the context of neurodegeneration and underscored the importance of researching their bioactive compounds for the prevention or treatment of neurodegenerative diseases.