Caratteristiche strutturali del polisaccaride isolato dal comune di Nostoc e loro potenziale come attività antiradicalica e antidiabetica

Rapporti scientifici volume 12, numero articolo: 22155 (2022) Citare questo articolo

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In questo articolo, il polisaccaride grezzo comune di Nostoc è stato estratto separatamente mediante riscaldamento e metodi assistiti da ultrasuoni, il polisaccaride omogeneo HNCP3 e UNCP4 è stato ottenuto dopo purificato mediante cromatografia su colonna di cellulosa DEAE-52 e cromatografia su colonna di gel Sephacryl G-100. Le strutture di HNCP3 e UNCP4 sono state caratterizzate mediante determinazione del peso molecolare, spettroscopia infrarossa, rilevamento DSC, ossidazione del periodato di sodio, reazione di degradazione di Smith e analisi di metilazione. La conformazione della soluzione è stata studiata tramite SEM e AFM. I risultati hanno mostrato che l'estrazione assistita da ultrasuoni ha avuto effetti sul peso molecolare, sulla composizione dei monosaccaridi, sul rapporto molare e sulla configurazione del comune Nostoc. La catena principale di HNCP3 e UNCP4 era → 6)-D-Glcp(1→ e → 2, 6)-D-Glcp, ma UNCP4 conteneva rami 1, 2, 6-galattosio e 2, 3-Me2-D-Ara , mentre HNCP3 no. I risultati della composizione in monosaccaridi hanno indicato che il mannosio era presente sia in HNCP3 che in UNCP4. SEM e AFM hanno mostrato che la struttura di UNCP4 era elicoidale e che le conformazioni della soluzione di HNCP3 e UNCP4 erano diverse nei diversi ambienti della soluzione. Studi sulle capacità di eliminazione dei radicali DPPH, degli anioni superossido e dei radicali idrossilici hanno mostrato che l'UNCP4 aveva un'attività antiossidante più elevata, mentre gli studi sulle attività antidiabetiche hanno mostrato che l'effetto ipoglicemizzante dell'UNCP4 era più forte di quello dell'HNCP3. Pertanto, l'estrazione assistita da ultrasuoni (UAE) aumenta la bioattività del polisaccaride comune di Nostoc (NCP) e la velocità di estrazione.

Nostoc commune è una specie di alga blu-verde eterocisto inferiore capace di formare un esteso strato gelatinoso costituito da polisaccaridi, che cresce vigorosamente nelle regioni montuose aride e fredde1,2. Il comune Nostoc è ricco di proteine, polisaccaridi, aminoacidi, lipidi e una varietà di vitamine ed elementi metallici, con un ricco valore nutrizionale. Numerosi studi hanno dimostrato che diverse specie di Nostoc contengono una varietà di composti medicinali unici (amminoacidi, acidi grassi, polisaccaridi, sostanze antimicrobiche) che presentano buone bioattività, come la fissazione dell'azoto3, la riduzione del rischio di malattie coronariche4, l'azione antiossidante5, l'azione anti- microbico6, sopprime la crescita delle cellule linfoidi T Jurkat umane7, antitumorale8, ecc. Fino ad ora, N. commune si è rivelato ricco di proteine, zuccheri e lipidi, nonché di oligoelementi e vitamine9, e ha proprietà benefiche funzioni fisiologiche come anti-infezione10, diminuzione dei livelli di lipidi nel sangue11, attivazione dell'autofagia mediante la down-regulation della via PI3K/AKT/mTOR12, azione antimicrobica e antinfiammatoria13, ecc. Quindi, N. commune, comunemente indicato come ''ishikurage'', ha precedentemente utilizzato come ingrediente alimentare o nella medicina popolare per la prevenzione e la cura delle malattie nel sud-est asiatico14.

È stato sottolineato che i polisaccaridi di N. commune svolgono un ruolo importante nel resistere all'essiccazione estrema, ripristinando prontamente l'attività metabolica e avendo nuove bioattività dopo la reidratazione, e queste funzioni mostrano una relazione struttura-attività15,16,17,18,19,20. È noto che il metodo di estrazione ha un effetto significativo sulla resa, sulle caratteristiche strutturali e sulle attività biologiche dei polisaccaridi21,22. L'estrazione convenzionale a riflusso di riscaldamento (HRE) è il metodo più comunemente utilizzato per estrarre i polisaccaridi. Generalmente, la resa di questo processo dipende fortemente dal tempo di estrazione e dalla temperatura15,23. Tuttavia, la temperatura di estrazione più elevata e il tempo di estrazione più lungo possono comportare la degradazione dei polisaccaridi e la riduzione delle attività farmacologiche24. Pertanto, sono state impiegate diverse nuove tecniche per estrarre i polisaccaridi per aumentare la velocità di estrazione25, come l'estrazione assistita da ultrasuoni (UAE)26,27,28 e l'estrazione assistita da microonde (MAE). Tuttavia, sono state condotte poche ricerche sul confronto delle proprietà fisiche, caratteristiche strutturali e bioattività tra i polisaccaridi ottenuti da HRE e UAE. La tecnologia di estrazione assistita da ultrasuoni è stata utilizzata per ottenere i polisaccaridi grezzi dal comune di Nostoc in uno studio precedente20. In questo studio, la convenzionale estrazione a riflusso riscaldata, l'estrazione assistita da ultrasuoni e la tecnologia di precipitazione dell'alcool sono state utilizzate per preparare i polisaccaridi grezzi (NCP) del comune N. raccolti da un'area freddo-umida ad un'altitudine di circa 2000 m (contea di Weiyuan, Provincia di Gansu, Cina), quindi sono state studiate le proprietà fisico-chimiche, le caratteristiche strutturali e la bioattività dei segmenti purificati mediante cromatografia per valutare le relazioni struttura-attività.