Deniz Kolajeni: Yara İyileştirme, Cilt Yaşlanma Karşıtı ve Kemik Rejenerasyonu İçin Umut Veren Bir Biyomateryal Bölüm 2

Lütfen iletişime geçinoscar.xiao@wecistanche.comdaha fazla bilgi için

3. Kollajenin Kemik ve Kıkırdak Rejenerasyonundaki Potansiyel Rolü

Deniz kollajen kaynakları, yalnızca cilt yaralanmalarını iyileştirmek için değil, aynı zamanda kemikle ilgili travma ve rejenerasyon için de umut verici bir yol olarak hizmet eder. Kemik kırığı onarımı ve iyileşmesi, bir doku rejenerasyonu şeklidir ve kemik oluşumu ve yıkımını içeren karmaşık bir süreçtir [90,91]. Genellikle hastalar, genetik anormallikler, travma, enfeksiyon ve tümörlerin bir sonucu olarak büyük kemiklerin rekonstrüksiyonunu gerektiren durumlarla başvurur [92]. Fonksiyonel kemik greftleri gibi kemik onarım ve rejenerasyon yöntemlerini geliştirmeye yönelik artan bir talep vardır [93].

Deniz kollajen biyoaktif peptitlerinin, kemiğin önemli bileşenleri olan ve osteoporozun önlenmesi için faydalı olan kalsiyum ve çinko emilimine yardımcı olduğu bilinmektedir [94,95]. Xu ve arkadaşları tarafından gerçekleştirilen bir çalışma, chum somonundan hidroliz yoluyla izole edilen ve türetilen deniz kolajen peptitlerinin, kontrollere kıyasla tedavi edilen sıçanlarda serum osteokalsini arttırdığını buldu. Osteokalsin, osteoblastlar tarafından salgılanan bir protein hormonudur ve kalsiyum ile etkileşim yoluyla kemiğin korunması ve yenilenmesinde rol oynar. Çalışma ayrıca, kollajen ile tedavi edilen grupta kemik organik matrisi, yoğunluğu, femur uzunluğu ve femur mineral iyonlarının kontrollere göre önemli ölçüde daha yüksek olduğunu bulmuştur[9]. Kemik boyutundaki ve serum osteokalsin artışında görüldüğü gibi, kemik mineral yoğunluğundaki artışın muhtemelen artmış osteoblast aktivitesine bağlı olduğu varsayılmıştır [94]. Bu sonuçlar, bir mineral birikimi, kemik matrisi gelişimi ve osteoblastik aktivitede bir artış ile ilgili potansiyel kolajen peptitlerine ışık tuttu; bu, kolajenin osteoporozun önlenmesi ve tedavisi için umut verici bir biyomateryal olduğunu kuvvetle önerir [94]. Östrojen eksikliğinden kaynaklanan menopoza giren yaşlanan kadınlarda osteoporoz ve net kemik kaybı yaygındır [49].biyoflavonoidlerNomura et al. köpekbalığı jelatininden izole edilen 20 mg kolajenin, sıçan menopozal osteoporoz modellerinde süngerimsi kemiğin kemik mineral yoğunluğunu da arttırdığını gösterdi[49].

Daha fazla bilgi için lütfen buraya tıklayın

Ayrıca, deniz kollajeninin sıçan kaynaklı kemik iliği kök hücreleri üzerindeki biyolojik etkisi de gösterilmiştir. Liu et al. balıktan izole edilen 0.2 mg/mL kollajenin hücre hayatta kalmasını desteklediğini ve çeşitli osteojenik ve endotelyal belirteçlerin[50] ifadesini yukarı doğru düzenlediğini gösterdi. Şekil 7'de gösterildiği gibi, kollajen ile tedavi edilen gruplarda 0.2 ve 0.02 mg/mL'de hücre canlılığında önemli bir artış vardı [50]. İlginç bir şekilde, 2mg/mL ile tedavi edilen grup, hücre proliferasyonunu baskılayan karmaşık bir negatif geri besleme mekanizmasıyla sonuçlanan yüksek doz nedeniyle anlamlı bir farklılık göstermedi [50].

Ek olarak, (hücrelerin osteoblast/kemik oluşturan hücrelere farklılaşmasını artıran) alkalin fosfataz gibi osteojenik belirteçler, tedaviden 3 ve 10 gün sonra kollajen ile tedavi edilen gruplarda önemli ölçüde yukarı regüle edildi [50]. Bu çalışmaya benzer şekilde Elango ve ark. Kollajenle tedavi edilen kemik iliği kök hücrelerinin ve olgun osteoblastik hücrelerin, kontrollere kıyasla doza bağlı artmış proliferasyon gösterdiğini buldu [52]. Ek olarak, osteojenik belirteç mRNA ve protein ekspresyonu, tedavi edilen gruplarda kontrollere kıyasla önemli ölçüde arttı [52]. Bu sonuçlar, kollajenin kök hücre farklılaşmasını ve osteoblastik aktiviteyi destekleyebildiğini göstermektedir. Yamada et al. ayrıca balıkların hem kemiğinden hem de derisinden ekstrakte edilen deniz kollajen peptitlerinin osteoblastik hücre proliferasyonunu, osteojenik belirteçlerin ekspresyonunu ve mineral birikimini artırabildiğini gösterdi [96] Hidrolize kollajen peptitlerin kullanımına ek olarak, kollajen iskele yapılarının, Kemik rejenerasyonu açısından faydalı olabilir.cistanche satın alDiogo et al.sardunyaEDC/NHS ile çapraz bağlanan kolajen-kalsiyum fosfat iskele yapılarının kemik yapıcı hücrelerin bağlanmasını ve üretimini desteklediğini buldu [9]. Daha yakın tarihli bir çalışma, denizanası kolajen yapı iskelelerinde, kontrol gruplarına kıyasla daha büyük de novo kemik oluşumu ve makrofaj alımının arttığını buldu [98]. Makrofajlar gibi inflamatuar hücrelerin doku onarımını desteklediği ve kemik dokusu rejenerasyonu için umut verici olan inflamasyonu ve homeostazı düzenlediği bilinmektedir [98]. Yukarıdaki çalışmalara benzer şekilde, Rachmawati ve ark. Aurelia aurita denizanasından izole edilen kolajen yapı iskelelerinin alveolar kemiğin yenilenmesine yardımcı olduğunu buldu [9]. Kollajen iskelesi ile tedavi edildiğinde, alveolar kemik rejenerasyonu için bir potansiyel düşündüren kontrol grubuna kıyasla artmış osteoblastlar ve azalmış osteoklastlar vardı. Mezenkimal kök hücreler için bir biyobelirteç olan STRO-1 ve osteoblastlar tarafından sentezlenen bir protein hormonu olan osteokalsin de kollajen ile tedavi edilen gruplarda arttı. Bu sonuçlar umut verici kemik rejenerasyon özellikleri önermektedir [99].

Cistanche yaşlanmayı geciktirebilir

Poriferans olarak da bilinen deniz süngerleri, önemli bir kolajen kaynağı görevi görür ve kemik dokusunun süngersi mimarisine benzeyen bir yapıya sahiptir. Lin et al. Callyspongidae deniz süngerinden izole edilen fibrinöz kollajeni kullanarak bir in vitro deney gerçekleştirdi [100]. Çalışma, osteoblastların sünger liflerinin yüzeyine tutunabildiğini, çoğalabildiğini ve hücre süngeri yapılarında büyüdüğünü gözlemledi. Çalışma ayrıca sünger kollajen iskele yapılarının osteokondüktif potansiyelini değerlendirdi ve 7 gün sonra iki osteojenik belirteç, osteokalsin ve osteopontinin gen ekspresyonunun önemli ölçüde arttığını buldu [100]. Veya 14. günde, osteoblastik farklılaşmanın bir göstergesi olan alkalin fosfataz gen ekspresyonu da önemli ölçüde artmıştır [100]. Benzer şekilde, Green ve ark. ayrıca kollajenin osteogenezi indükleyip indükleyemeyeceğini değerlendirmek için bir deniz süngeri iskelet iskelesi kullanmıştır [101]. Çalışma, insan osteoprogenitör hücrelerinin 16 saat içinde yapı iskelesine bağlanabildiğini ve 21 gün içinde osteoprogenitör hücrelerin hücre dışı bir matris salgıladığını buldu. Ayrıca, 9. ve 14. günlerde, alkalin fosfataz aktivitesi kontrollere kıyasla önemli ölçüde arttı[101]. Toplamda, bu sonuçlar, deniz süngeri iskeletindeki kolajen liflerinin osteoblast bağlanması, çoğalması ve göçü için bir iskele çerçevesi sağladığını ve bu da kemik dokusu mühendisliğinde kullanım için umut verici bir potansiyel olduğunu göstermektedir[100,101].

Deniz kollajeninin biyomedikal uygulamaları cilt ve kemik ile sınırlı değildir, aynı zamanda kıkırdak rejenerasyonunu da kapsar. Osteoartrit (OA), kıkırdak homeostazında, kendi kendini onarma ve rejeneratif potansiyelden yoksun bir bozukluk ile karakterizedir[103]OA'da, subkondral kemiğin açığa çıkmasına neden olan kıkırdak degradasyonu meydana gelir ve bu, kişinin yaşam kalitesini olumsuz etkiler. ağrılı ve sert eklemler nedeniyle [103]. Umut verici bir şekilde, deniz kollajeninin kondrojenik farklılaşmayı indüklediği ve potansiyel kıkırdak rejenerasyonunun yolunu açtığı gösterilmiştir. Raab ve ark. hidrolize balık kolajeninin yanı sıra büyüme faktörü TGFB1'in proteoglikan ve kolajen lif sentezini indüklediğini buldu[104]. Balık kollajeni ayrıca kondrojenik farklılaşmayı indüklemiştir [104].AvustralyaBenzer şekilde, Bourdon ve ark. balık derisinden ve kıkırdaktan üç kollajen hidrolizatının kondrositlerin parçalanması üzerindeki etkilerini araştırdı [55]. Çalışma, 0.5,50 ve 100 ug/mL kolajen hidrolizatlarının kolajen tip I ve II kolajen seviyesini yükselttiğini buldu. Ek olarak, kolajenle tedavi edilen hücreler, OA gelişimi, Htral, Mmp103, Adamts5 ve Cox2[5] ile ilgili olduğu bilinen proteaz belirteçlerinin ekspresyonunu azalttı. Ohnishi et al. ayrıca balık kollajen peptitleri ve glukozamin kombinasyonu uygulanan tavşanların indüklenmiş kıkırdak bozulmasından (OA) korunduğunu, kontrol gruplarının ise OA geliştirdiğini buldu [105]. Bağ dokusunda büyük miktarlarda bulunan ve kıkırdak yapısının ve bütünlüğünün korunmasına yardımcı olan balık kollajen peptidi ve glukozaminin tek başına bazı koruyucu etkilerinin olduğu, ancak bunların birleşik etkilerinin OA'ya karşı en fazla korumayı sağladığı bulunmuştur [105].

Ahmed ve arkadaşları tarafından yapılan bir histolojik deneyde, denizanası sünger iskelelerinden alınan kolajenin sığır kıkırdağının kondrojenikliği üzerindeki etkisi gözlemlenmiştir [106]. Kondrojeniklik, kondroprogenitörlerin çoğalmasını ve farklılaşmasını ve hücre dışı matrisin (ECM) [106] birikmesini içeren karmaşık bir süreçtir. Bu deneyde, sığır kıkırdak dokusundan türetilen kondrositler, kolajen birikimi miktarını değerlendirmek için denizanası iskelelerine ekildi ve kolajen liflerinin içeriğini ve yönünü gözlemlemek için picrosirius kırmızı boyası uygulandı (Şekil 8)[106]. Üç farklı kültür ortamı kullandılar: doğal doku (sığır kaynaklı olgunlaşmamış kıkırdak) ve dönüştürücü büyüme faktörü- 1 (TGF 1)[106] varlığında ve yokluğunda kondroprogenitör hücreler içeren sığır kıkırdak dokusu. TGF 1'in kıkırdak oluşumunda etkili bir büyüme faktörü olduğu gösterilmiştir ve sağlıklı kıkırdakta yüksek seviyelerde bulunur, ancak OA hastalarının kıkırdağında seviyesi büyük ölçüde azalır [106]. Boyama sonuçları, doğal sığır dokusunda, kolajen liflerinin esas olarak doku yüzeyinde bulunduğunu, ancak kondrojenik kültürde, hem doku yüzeyinde hem de daha derin alanlarda, kolajen liflerinin birikmesinin daha görünür olduğunu göstermiştir. Ayrıca, kültür ortamına TGF 1'in eklenmesi, kolajen liflerinin birikimini daha da arttırdı [106]. Birlikte ele alındığında, mevcut veriler, kıkırdak rejenerasyonunda deniz kollajeninin uygulanmasını desteklemektedir.

4. Deniz Kollajen Kullanımıyla İlişkili Avantajlar ve Sınırlamalar

Denizdeki kolajen kaynakları, kara hayvanları ve diğer kaynaklara göre birçok avantaja sahiptir. Sadece bol miktarda bulunmaları, dini kısıtlamaları olmaması ve kolayca erişilebilir olmaları değil, aynı zamanda etkili dozlarda az sayıda toksik etki rapor edilmiştir [32,33]. Bu önemli bir kolajen kaynağı olarak önemlidir: son derece tehlikeli BSE ve TSE bulaştırma riski taşıyan sığırlardan elde edilir [29,35]. Umut verici güvenlik profiline ek olarak, deniz kollajeninin kullanımı çevre dostudur. Balık derisi, kemikleri ve pulları geniş kolajen kaynaklarıdır, ancak genellikle deniz ürünleri işleme endüstrileri tarafından atılırlar [30]. Deniz kolajeni kullanılarak faydalı atık azaltılır ve kolajenin izolasyonunda başka hiçbir organizma zarar görmez. Ayrıca kolajenin ilaç dağıtımı, yara iyileşmesi, cilt yaşlanması ve doku rejenerasyonu gibi birçok alanda çeşitli uygulamaları vardır. Deniz kollajeninin de sahte kollajen kadar etkili olduğu gösterildi. Yukarıda bahsedilen örnekte, deniz kollajeni şu anda uygulanan antioksidan BHT kadar etkiliydi [89]. Ek olarak, hibe verici bölgelerin iyileşmesi üzerine sünger kollajen membran ile poliüretan membranın diğer karşılaştırmaları, kollajen kullanımının yara iyileşme kalitesini önemli ölçüde arttırdığını ve iyileşme süresini azalttığını gösterdi [107]. Deniz kollajenleri ayrıca memeli kollajeninden daha kolay hidrolize edilir, bu da onları peptit türevlerine daha fazla işlenmek için daha uygun hale getirir [108]. Ayrıca kollajen, hücre bağlanması, büyümesi ve farklılaşması için doğal bir substrat yapan hem yapısal hem de fonksiyonel özelliklere sahiptir [109]. Bununla birlikte, küçük olmasına rağmen bazı sınırlamaların mevcut olduğunu belirtmek önemlidir. Daha az prolin ve hidroksiprolin kalıntılarına sahip oldukları için deniz kollajeninin sığırlardan elde edilen kollajenden daha az termal olarak kararlı olduğu gösterilmiştir [10]. Ek olarak, çoğu çalışma deniz kollajeninin in vitro veya hayvan modellerindeki etkinliğini araştırmıştır; bununla birlikte, deniz kollajeninin insan derisi üzerindeki etkinliğini ve potansiyel olumsuz etkilerini araştıran daha fazla çalışmaya ihtiyaç vardır. Genel olarak, deniz kollajeninin birkaç sınırlaması, çok çeşitli faydaları nedeniyle güçlü bir şekilde ağır basmaktadır. 5. Sonuç

Notlar

Bu derleme, deniz kollajeninin yara iyileşmesinde, cilt yaşlanmasını geciktirmede ve kemik ve kıkırdak rejenerasyonunda biyomedikal uygulamalarını vurgulamaktadır. Deniz kollajen kaynaklarının, kara hayvanı kaynaklarına göre önemli ölçüde daha avantajlı olduğu açıktır. Deniz kollajeninin cildin yeniden epitelizasyonunu, vaskülarizasyonunu, fibroblast göçünü ve genel olarak daha hızlı yara iyileşme oranlarını destekleme yeteneği gösterilmiştir. Ayrıca, daha fazla cilt elastikiyeti ve kırışık azaltma ile ilgili deniz kollajeninin yaşlanma karşıtı etkileri, kozmetik endüstrisi için oldukça umut vericidir.cistanche faydalarıAyrıca, kemik yoğunluğunu ve mineral birikimini artırarak osteoporozun önlenmesi ve tedavisi üzerindeki önemli etkisi de açıktır. Osteoporoz ve OA gibi kemikle ilgili hastalıklar kişinin yaşam kalitesini olumsuz etkileyebilir. Deniz kollajeni ve türevlerinin OA'yı geciktirdiği ve koruduğu ve böylece mortalite sonuçlarını azalttığı gösterildi. Bu nedenle, şimdiye kadar son derece faydalı oldukları kanıtlanmış deniz kolajen kaynaklarının araştırılması ve keşfedilmesi devam etmelidir.

Bu makale Mar. Drugs 2022, 20, 61'den alınmıştır. https://doi.org/10.3390/md20010061 https://www.mdpi.com/journal/marinedrugs