Neuroprotective effect of macroalgae and its phytochemicals

Abstract

Neurodegenerative diseases, defined by the progressive loss of cells of the central and peripheral nervous system, represent a substantial and escalating global health concern. The development of novel therapeutic strategies is of vital importance, as the current treatments are primarily focused on symptom management and often have adverse side effects. Natural products, particularly those derived from plants, algae, fungi and bacteria, have long been recognised as a valuable source of medicinal compounds, with ongoing research indicating their potential for combating a range of diseases. In this context, algae have emerged as a promising natural resource, rich in diverse bioactive compounds such as fucoidans, flavonoids, fucoxanthin, among others which have been identified as having significant potential for neuroprotection. This study aimed to investigate the neuroprotective potential of a variety of macroalgae extracts. The initial step involved the evaluation of macroalgae extracts obtained from the company SeaExpert for their antioxidant effect using the 2,2-Diphenyl-1-picrylhydrazyl (DPPH) assay, Ferric Reducing Antioxidant Power (FRAP) assay, and Iron Chelating Activity (ICA) assay. Of these, Cystoseira humilis (CH), Pterocladiella capillacea (PC), Sargassum vulgare (SV) and Zonaria tournefortii (ZT) extracts demonstrated considerable antioxidant activity, thereby justifying further investigation in a Saccharomyces cerevisiae model. The resistance of yeast cells to oxidative stress was increased by extracts derived from PP, SV and ZT, which also attenuated intracellular oxidation caused by H2O2. Furthermore, these extracts demonstrated the capacity to reduce α-synuclein aggregation in a yeast strain that expressed human α-synuclein for the purpose of studying protein aggregation in relation to Parkinson’s disease (PD) with PP, SV and ZT also exhibiting the ability to decrease huntingtin aggregation in a strain that expressed huntingtin, which is associated with Huntington’s disease. The findings of this research identify algae as potential sources of antioxidant and protein antiaggregating compounds, with promising applications in the treatment of neurodegenerative diseases.

As doenças neurodegenerativas, definidas pela perda progressiva de células do sistema nervoso central e periférico, representam uma preocupação substancial e crescente para a saúde global. O desenvolvimento de novas estratégias terapêuticas é de vital importância, pois os tratamentos atuais são focados principalmente na gestão dos sintomas e muitas vezes têm efeitos colaterais adversos. Os produtos naturais, especialmente aqueles derivados de plantas, algas, fungos e bactérias, há muito são reconhecidos como uma fonte valiosa de compostos medicinais, com pesquisas contínuas indicando o seu potencial no combate a uma variedade de doenças. Nesse contexto, as algas emergiram como um recurso natural promissor, rico em diversos compostos bioativos, como fucoidanos, flavonóides e fucoxantina, entre outros, que foram identificados como tendo um potencial significativo para a neuroproteção. O presente estudo teve como objetivo investigar o potencial neuroprotetor de uma variedade de estratos de macroalgas. O primeiro passo envolveu a avaliação de extratos de macroalgas obtidos da empresa SeaExpert quanto ao seu efeito antioxidante, utilizando o ensaio 2,2-difenil-1-picrilhidrazil (DPPH), ensaio de Poder Antioxidante de Redução Férrica (FRAP) e o ensaio de Atividade Quelante de Ferro (ICA). Dentre esses extratos, os de Cystoseira humilis (CH), Pterocladiella capilácea (PC), Sargassum vulgare (SV) e Zonaria tournefortii (ZT) demonstraram considerável atividade antioxidante, justificando uma investigação mais aprofundada num modelo de Saccharomyces cerevisiae. A resistência das células de levedura ao stress oxidativo foi aumentada pelos extratos derivados de PP, SV e ZT, que também atenuaram a oxidação intracelular causada por H2O2. Além disso, estes extratos mostraram atividade antiagregante de α-sinucleína numa estirpe de levedura que expressa a α-sinucleína humana para estudos de agregação proteica da doença de Parkinson (PD), com PP, SV e ZT também exibindo a capacidade de diminuir a agregação de huntingtina numa estirpe que expressa a huntingtina, associada à doença de Huntington. Os resultados desta pesquisa identificam as algas como potenciais fontes de compostos antioxidantes e antiagregantes de proteínas, com aplicações promissoras no tratamento de doenças neurodegenerativas.