Ocena aktywności biologicznej karboksymetylowanych pochodnych alfa-(1→3)-glukanów wyizolowanych z owocników uprawnych gatunków boczniaka (pleurotus)

• Autorzy: Wiater A. , Paduch R. , Prochniak K. , Pleszczynska M. , Siwulski M. , Bialas W. , Szczodrak J.

Warianty tytułu

EN

Assessing biological activity of carboxymethylated derivatives of alpha-(1→3)-glucans isolated from fruiting bodies of cultivated pleurotus species

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

α-(1→3)-Glukany stanowią najmniej poznaną grupę polisacharydów budujących ścianę komórkową grzybów. Celem pracy była ocena aktywności biologicznej karboksymetylowanych pochodnych α-(1→3)-glukanów uzyskanych z owocników uprawnych gatunków rodzaju Pleurotus (P. citrinopileatus, P. djamor, P. erynii i P. precoce). Polisacharydy wyizolowane z owocników poddano analizom strukturalnym (FT-IR i ¹H NMR), w wyniku czego wykazano, że są one liniowymi α-(1→3)-glukanami. Po zastosowaniu metody karboksymetylacji nierozpuszczalne w wodzie α-(1→3)-glukany przeprowadzono w formy rozpuszczalne, tj. karboksymetyl-α-(1→3)-glukany (KM-α-(1→3)-glukany). Następnie analizowano ich wpływ na żywotność komórek prawidłowych CCD 841 CoTr (ludzkie komórki nabłonka jelita grubego) i CCD-18Co (miofibroblasty jelitowe) oraz komórek nowotworowych HeLa (ludzki rak szyjki macicy). Wykonano analizy aktywności metabolicznej i toksyczności (MTT i NR) oraz zdolności do redukcji wolnych rodników (DPPH). Wykazano, że żywotność komórek nowotworowych była najsilniej redukowana przez KM-α-(1→3)-glukan otrzymany z owocników P. citrinopileatus. Z kolei metodą NR wykazano, że wszystkie badane KM-α-glukany w całym zakresie stężeń powodowały statystycznie istotny wzrost żywotności komórek prawidłowych (CCD 841 CoTr i CCD-18Co). Badane KM-α-glukany nie wykazywały aktywności zmierzającej do redukcji wolnych rodników tlenowych. Na podstawie analizy wyników różnicowego barwienia fluorescencyjnego stwierdzono, że KM-α-glukan z owocników P. citrinopileatus zaburza integralność błony komórek nowotworowych. Z kolei barwienie fluorescencyjne filamentów F-aktynowych (F-aktyny) wykazało, że nie wpływał on destrukcyjnie na cytoszkielet badanych komórek.

EN

α-(1→3)-Glucans constitute the least known group of polysaccharides that make up the fungal cell wall. The objective of the study was to assess the biological activity of carboxymethylated derivatives of α-(1→3)-glucans extracted from fruiting bodies of the cultivated species of Pleurotus (P. citrinopileatus, P. djamor, P. erynii, and P. precoce) genus. The polysaccharides extracted from the fruiting bodies were structurally analyzed (using FT-IR and ¹H NMR) and, based on the analysis results, it was proved that they were linear α-(1→3)-glucans. With the use of a carboxymethylation method, the water-insoluble α-(1→3)-glucans were converted into soluble forms, i.e. carboxymethyl-α-(1→3)-glucans (KM-α-(1→3)-glucans). Next, their effect was investigated on the viability of normal CCD 841 CoTr cells (normal human colonic epithelial cells), CCD-18Co (intestinal myofibroblasts), and HeLa tumour cells (human cervical cancer). The metabolic activity, toxicity (MTT and NR), and free radical scavenging ability (DPPH) were analyzed. It was shown that the effect of KM-α-(1→3)-glucan derived from the P. citrinopileatus fruiting bodies was the strongest as regards the reduction of the cancer cell viability. Then, the NR method used showed that all the tested KM-α-(1→3)-glucans within the entire concentration range caused the viability of normal cells (CCD 841 CoTr and CCD-18Co) to increase statistically significantly. The KM-α-glucans analyzed did not exhibit any free oxygen radical reduction activity. Based on the results of the differential fluorescent staining analysis, it was confirmed that the KM-α-glucan from fruiting bodies of P. citrinopileatus disturbed the membrane integrity of tumour cells. On the other hand, the fluorescent staining of the F-actin filaments proved that this KM-α-glucan did not have any destructive effect on the cytoskeleton of the cells studied.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Żywność Nauka Technologia Jakość
• Rocznik: 2015
• Tom: 22
• Numer: 1
• Opis fizyczny: s.193-206,rys.,tab.,bibliogr.

Twórcy

autor

Wiater A.

• Zakład Mikrobiologii Przemysłowej, Wydział Biologii i Biotechnologii, Uniwersytet Marii Curie-Skłodowskiej, ul.Akademicka 19, 20-033 Lublin

autor

Paduch R.

• Zakład Wirusologii i Immunologii, Wydział Biologii i Biotechnologii, Uniwersytet Marii Curie-Skłodowskiej, ul.Akademicka 19, 20-033 Lublin

autor

Prochniak K.

• Zakład Mikrobiologii Przemysłowej, Wydział Biologii i Biotechnologii, Uniwersytet Marii Curie-Skłodowskiej, ul.Akademicka 19, 20-033 Lublin

autor

Pleszczynska M.

• Zakład Mikrobiologii Przemysłowej, Wydział Biologii i Biotechnologii, Uniwersytet Marii Curie-Skłodowskiej, ul.Akademicka 19, 20-033 Lublin

autor

Siwulski M.

• Katedra Warzywnictwa, Wydział Ogrodnictwa i Architektury Krajobrazu, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu, ul.Dąbrowskiego 159, 60-594 Poznań

autor

Bialas W.

• Katedra Biotechnologii i Mikrobiologii Żywności, Wydział Nauk o Żywności i Żywieniu, Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu, ul.Wojska Polskiego 48, 60-627 Poznań

autor

Szczodrak J.

• Zakład Mikrobiologii Przemysłowej, Wydział Biologii i Biotechnologii, Uniwersytet Marii Curie-Skłodowskiej, ul.Akademicka 19, 20-033 Lublin

Bibliografia

• [1] Augustin J.: Glucans as modulating polysaccharides: their characteristics and isolation from microbiological
• sources. Biologia, 1998, 53, 277-282.
• [2] Augustín J., Jaworska G., Dandár A., Cejpek K.: Boczniak ostrygowaty (Pleurotus ostreatus) jako źródło β-D-glukanów. Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 2007, 6 (55), 170-176.
• [3] Bobek P., Ozdin L., Kuniak L.: Effect of oyster mushroom and isolated β-glucan on lipid peroxidation and on the activities of antioxidative enzymes in rats fed the cholesterol diet. Nutr. Bioch., 1995, 8, 469-471.
• [4] Gonzaga M.L.C., Bezerra D.P., Alves A.P.N.N., de Alencar N.M.N., de Oliveira Mesquita R., Lima M.W., de Aguiar Soares S., Pessoa C., de Moraes M.O., Costa-Lotufo L.V.: In vivo growth-inhibition of Sarcoma 180 by an α-(1→4)-glucan–β-(1→6)-glucan-protein complex polysaccharide
• obtained from Agaricus blazei Murill. J. Nat. Med., 2009, 63, 32-40.
• [5] Grün C.H.: Structure and biosynthesis of fungal α-glucans. Ed. Utrecht University, the Netherlands, 2003.
• [6] Jelsma J., Kreger D.R.: Polymorphism in crystalline (1→3)-α-D-glucan from fungal cell walls.
• Carbohydr. Res., 1979, 71, 51-64.
• [7] Kiho T., Yoshida I., Katsuragawa M., Sakushima M., Usui S., Ukai S.: Polysaccharides in Fungi
• XXXIV: a polysaccharide from fruiting bodies of Amanita muscaria and the antitumor activities of
• its carboxymethylated product. Biol. Pharm. Bull., 1994, 17, 1460-1462.
• [8] Kozarski M., Klaus A., Nikšić M., Vrvić M.M., Todorović N., Jakovljević D., van Griensvend
• L.J.L.D.: Antioxidative activities and chemical characterization of polysaccharide extracts from the
• widely used mushrooms Ganoderma applanatum, Ganoderma lucidum, Lentinus edodes and
• Trametes versicolor. J. Food Compos. Anal., 2012, 26, 144-153.
• [9] Kubiak K.: Rynek świeżych i przetworzonych grzybów uprawnych w Polsce. Przem. Ferm. Owoc. Warz., 2001, 48 (8), 50-52.
• [10] Lin Y., Zhang L., Chen L., Jin Y., Zeng F., Jin J., Wan B., Cheung P.C.K.: Molecular mass and
• antitumor activities of sulfated derivatives of α-glucan from Poria cocos mycelia. Int. J. Biol. Macromol., 2004, 34, 231-236.
• [11] Lindequist U., Niedermeyer T.H.J., Jülich W-D.: The Pharmacological Potential of Mushrooms. eCAM, 2005, 2, 285-299.
• [12] Reguła J., Gramza-Michałowska A.: Wartość odżywcza oraz indeks glikemiczny produktów zbożowych z dodatkiem suszu boczniaka ostrygowatego (Pleurotus ostreatus). Żywność. Nauka. Technologia. Jakość, 2013, 5 (90), 119-128.
• [13] Roupas P., Keogh J., Noakes M., Margetts C., Taylor P.: The role of edible mushrooms in health: Evaluation of the evidence. J. Funct. Foods, 2012, 4, 687-709.
• [14] Sasaki T., Abiko N., Nitta K.: Antitumor activity of carboxymethyl-glucans obtained by carboxymethylation of (1→3)-β-D-glucan from Alcaligenes faecalis var myxogenes IFO13140. Eur. J. Cancer Clin. Oncol., 1979, 15, 211-215.
• [15] Siwulski M., Jasińska A., Sobieralski K., Sas-Golak I.: Comparison of chemical composition of fruiting bodies of some edible mushrooms cultivated on sawdust. Ecol. Chem. Eng. A, 2011, 18 (1), 89-96.
• [16] Stuelp-Campelo P.Ma., Oliveira M.B., Leão A.M.A.C., Carbonero E.R., Gorin A.J., Iacomini M.: Effect of a soluble α-D-glucan from the lichenized fungus Ramalina celastri on macrophage activity. Int. Immunopharm., 2002, 2, 691-698.
• [17] Volman J.J., Mensink R.P., van Griensven L.J.L.D., Plat J.: Effects of α-glucans from Agaricus
• bisporus on ex vivo cytokine production by LPS and PHA-stimulated PBMCs; a placebo-control
• sampleled study in slightly hypercholesterolemic subjects. Eur. J. Clin. Nutr., 2010, 64, 720-726.
• [18] Wiater A., Paduch R., Choma A., Pleszczyńska M., Siwulski M., Dominik J., Janusz G., Tomczyk M., Szczodrak J.: Biological study on carboxymethylated (1→3)-α-D-glucans from fruiting bodies of Ganoderma lucidum. Int. J. Biol. Macromol., 2012, 51, 1014-1023.
• [19] Wiater A., Paduch R., Pleszczyńska M., Próchniak K., Choma A., Kandefer-Szerszeń M., Szczodrak J.: α-(1→3)-D-Glucans from fruiting bodies of selected macromycetes fungi and the biological activity of their carboxymethylated products. Biotechnol. Lett., 2011, 33, 787-795.
• [20] Wiater A., Pleszczyńska M., Szczodrak J., Próchniak K.: α-(1→3)-Glukany ściany komórkowej żółciaka siarkowego – Laetiporus sulphureus (Bull.:Fr.) Murrill – izolacja, charakterystyka i zastosowanie do indukcji syntezy mutanazy. Biotechnologia, 2008, 2, 174-189.
• [21] Yoshida I., Kiho T., Usui S., Sakushima M., Ukai S.: Polysaccharides in Fungi. XXXVII. Immunomodulating activities of carboxymethylated derivatives of linear (1→3)-α-D-glucans extracted from the fruiting bodies of Agrocybe cylindracea and Amanita muscaria. Biol. Pharm. Bull., 1996, 19, 114-121.
• [22] Zawirska-Wojtasiak R., Siwulski M., Mildner-Szkudlarz S., Wąsowicz E.: Studies on the aroma of different species and strains of Pleurotus measured by GC/MS, sensory analysis and electronic nose. Acta Sci. Pol. Technol. Aliment., 2009, 8 (1), 47-61.
• [23] Zhang P., Cheung P.C.K.: Evaluation of sulfated Lentinus Edodes α-(1→3)-D-glucan as a potential antitumor agent. Biosci. Biotechnol. Biochem., 2002, 66, 1052-1056.
• [24] Zhang M., Cheung P.C.K., Zhang L.: Evaluation of mushroom dietary fiber (nonstarch polysaccharides) from sclerotia of Pleurotus tuber-regium (Fries) singer as a potential antitumor agent. J. Agric. Food Chem., 2001, 49, 5059-5062.
• [25] Zong A., Cao H., Wang F.: Anticancer polysaccharides from natural resources: A review of recent research. Carbohydr. Polym., 2012, 90, 1395-1410.

Identyfikatory

DOI

10.15193/zntj/2015/98/015