Oyindamola Vivian Ojulari

1 Departamentul de Știința Alimentelor și Biotehnologie, Universitatea Națională Kyungpook, Daegu 41566, Coreea; moc.liamg@ralomhadneeyoh (O.V.O.); moc.revan@974001gsl (S.G.L.)

terapeutic

Seul Gi Lee

1 Departamentul de Știința Alimentelor și Biotehnologie, Universitatea Națională Kyungpook, Daegu 41566, Coreea; moc.liamg@ralomhadneeyoh (O.V.O.); moc.revan@974001gsl (S.G.L.)

Ju-Ock Nam

1 Departamentul de Știința Alimentelor și Biotehnologie, Universitatea Națională Kyungpook, Daegu 41566, Coreea; moc.liamg@ralomhadneeyoh (O.V.O.); moc.revan@974001gsl (S.G.L.)

2 Institutul de Știință și Tehnologie Agricolă, Universitatea Națională Kyungpook, Daegu 41566, Coreea

Abstract

Stilurile de viață actuale asociate cu aportul și acumularea ridicate de grăsimi și calorii, precum și dezechilibrul energetic, au condus la dezvoltarea obezității și a comorbidităților sale, care au apărut ca unele dintre problemele majore de sănătate la nivel global. Pentru a combate boala, multe studii au raportat efectele anti-obezitate ale compușilor naturali din alimente, cu unele avantaje față de tratamentele chimice. Carotenoizii, cum ar fi xantofila derivată din alge marine, au atras atenția cercetătorilor datorită activităților lor biologice notabile, care sunt asociate în principal cu proprietățile lor antioxidante. Implicarea lor în modularea stresului oxidativ, reglarea factorilor majori de transcripție și a enzimelor și efectele lor antagoniste asupra diferiților parametri ai obezității au fost examinate atât în ​​studiile in vitro, cât și in vivo. Prezenta revizuire este o colecție de cercetări publicate în ultimul deceniu privind proprietățile antioxidante ale carotenoidelor xantofilă din alge marine, cu accent pe fucoxantină și astaxantină și mecanismele lor de acțiune în prevenirea și tratamentul obezității.

1. Introducere

Obezitatea - definită ca acumularea excesivă sau anormală de grăsime corporală în țesutul adipos, dezechilibrul energetic și lipogeneza - rezultă din stilurile de viață moderne caracterizate prin aporturi ridicate de grăsimi, zahăr și calorii, pe lângă exercițiile fizice și activitatea fizică slabă [1, 2 ]. Este o epidemie globală cu peste 2,1 miliarde de cazuri, reprezentând aproximativ 5% din totalul deceselor la nivel mondial [3] și se preconizează că va crește drastic, în special în populația adultă, în viitorul apropiat [4,5]. Impactul social al obezității a fost clasificat pentru a include uriașe costuri personale, sociale și economice [3,6]. Un raport a afirmat că persoanele obeze sunt susceptibile la depresie și traume emoționale prin discriminare, salarii mai mici și o calitate a vieții mai mică [3]. În plus, costurile medicale generate de diagnosticul și tratamentul obezității și afecțiunile de sănătate asociate, cum ar fi bolile de inimă, hipertensiunea arterială, diabetul, accidentul vascular cerebral etc. au fost estimate a fi între 2% -7% din cheltuielile de îngrijire a sănătății (aproximativ 2,0 trilioane de dolari) în economiile dezvoltate [6].

Mecanismul molecular al obezității mediat de citokine, adiponectină și leptină a fost corelat cu creșterea inflamației și a stresului oxidativ și duce la dezvoltarea bolilor metabolice, inclusiv a anumitor tipuri de cancer; hiperglicemie; diabet de tip 2; tensiune arterială crescută; și boli ale ficatului, inimii și vezicii biliare [2,7]; care prezintă riscuri majore pentru sănătate la nivel global [8]. Mai exact, obezitatea și diabetul de tip 2 sunt asociate cu o creștere a stresului oxidativ și a inflamației în țesuturile adipoase [2,9,10]. În consecință, cercetătorii au explorat materiale funcționale de origine vegetală care conțin antioxidanți pentru a combate obezitatea și comorbiditățile acesteia, ca alternative la abordările convenționale care au fost adoptate anterior - inclusiv chirurgia și medicamentele anti-obezitate, care nu au adesea efecte durabile și au efecte secundare efecte, inclusiv dureri de cap, sete excesivă, insomnie, constipație și steatoree [11] sau pot avea efecte de yo-yo [8,12]. Prin urmare, luarea în considerare a antioxidanților ca agenți terapeutici în tratamentul și/sau prevenirea obezității și a comorbidităților sale ar fi perspicace.

Algele marine se referă, în general, la plante și alge care cresc pe căile navigabile, cum ar fi oceanele, lacurile, râurile și cursurile de apă. Pot fi clasificate pe baza pigmentării lor ca alge brune, alge roșii și alge verzi [13,14] și sunt surse naturale de compuși bioactivi precum polifenoli, lipide și carotenoizi, care prezintă activități antioxidante și alte proprietăți benefice [15 ], cu aplicații largi în industria alimentară, furajeră și farmaceutică [16]. În unele țări asiatice, cum ar fi Coreea și Japonia, algele sunt consumate pe scară largă ca alimente funcționale pentru beneficiile lor pentru sănătate și sunt produse alimentare tradiționale majore (de exemplu, Kimbap) [17,18]. Prevalența diferitelor sindroame metabolice în această regiune este mai redusă decât în ​​țările occidentale, cum ar fi SUA și Australia [14], sugerând că obiceiurile alimentare influențează sănătatea umană. Algele marine conțin carotenoizi, care funcționează ca agenți antioxidanți, anti-virali, anti-cancer, anti-obezitate, antiinflamatori, anti-coagulanți și anti-lipemici [19]. Unii compuși bioactivi care au fost izolați și identificați din alge marine includ pigmenți carotenoizi, cum ar fi fucoxantina (FXN) [20], astaxantina (ASX), zeaxantina și β-caroten [21,22].

Obiectivul prezentei revizuiri este de a culege rezultatele studiilor efectuate în ultimul deceniu cu privire la proprietățile antioxidante ale carotenoidelor din alge marine, cu accent pe xantofile (FXN și ASX), inclusiv constatări privind relevanța lor pentru tratamentul obezității și mecanismul de acțiune prin care realizează funcțiile in vitro (în celule), in vivo (în modele animale) și în studii clinice (la subiecți umani).

2. Proprietăți antioxidante și bioaccesibilitatea carotenoidelor xantofilă din alge marine

3. Fucoxantina și obezitatea

FXN (Figura 1 a), un carotenoid de alge marine, a câștigat popularitate recent datorită proprietăților sale antioxidante și, prin urmare, este considerat un agent protector care ar putea reduce starea oxidativ-inflamatorie asociată cu creșterea în greutate corporală și se aplică în tratament a diferitelor boli declanșate de obezitate [84,85]. FXN este prezent în cloroplastele algelor brune cum ar fi Hizikia fusiforme, Fucus serratus, Laminaria, Alaria crassifolia, japMiyatonica, Fucus vesiculosus, Sargassum horneri și Undaria pinnatifida și a fost izolat pentru bioactivitatea sa [61,86,87,88,89 ]. Caracteristicile unice ale FXN rezidă în structura sa (care conține o legătură alenică), care explică efectele sale terapeutice distinctive [44,89,90]. FXN dietetic legat de sănătate a câștigat o conștientizare substanțială datorită efectelor sale benefice asupra oamenilor. De asemenea, sa raportat că fucoxantina posedă cea mai eficientă activitate anticarcinogenă dintre xantofile; astfel, fucoxantina și alte carotenoide ale algelor marine au potențiale terapeutice și ar putea fi utilizate ca nutraceutice, ingrediente alimentare funcționale și alternative pentru antioxidanți sintetici [91].