Informasi

3.3: Tahap Enzimatik - Biologi

3.3: Tahap Enzimatik - Biologi


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Tahap enzimatik memiliki banyak peserta. Ini termasuk karbon dioksida, pembawa hidrogen dengan hidrogen (NADPH), ATP, ribulosa bifosfat (RuBP, atau (ce{C5})), dan Rubisco bersama dengan beberapa enzim lainnya. Semuanya terjadi dalam matriks (stroma) kloroplas.

Peristiwa utama dari tahap enzimatik adalah asimilasi (ce{CO2}) dengan (ce{C5}) menjadi molekul (ce{C6}) yang berumur pendek. Asimilasi membutuhkan Rubisco sebagai enzim. Selanjutnya, (ce{C6}) sementara ini pecah menjadi dua (ce{C3}) molekul (PGA). Kemudian, PGA akan berpartisipasi dalam rangkaian reaksi kompleks yang masing-masing menggunakan NADPH dan ATP sebagai sumber hidrogen dan energi; dan menghasilkan (melalui tahap menengah PGAL) satu molekul glukosa ((ce{C6H12O6})) untuk setiap enam molekul (ce{CO2} yang diasimilasi). NADP(^+), ADP dan P(_i) akan kembali ke tahap cahaya. Rangkaian reaksi kimia ini mengembalikan RuBP yang akan memulai siklus asimilasi baru. Akibatnya, semua reaksi yang dijelaskan dalam paragraf ini adalah bagian dari siklus yang memiliki nama “siklus Calvin” atau “siklus(C_3)” (karena molekul PGA C(_3) di sini adalah yang paling penting).

Secara keseluruhan, tahap enzimatik dimulai dengan (ce{CO2}), NADPH, ATP dan (ce{C5}) (RuBP). Berakhir dengan glukosa ((ce{C6})H(_{12})O(_6)), NADP+, ADP, P(_i) dan (ce{C5) yang sama }). Dengan penambahan nitrogen dan fosfor, glukosa akan menghasilkan semua molekul organik lainnya (Gambar (PageIndex{3})).

Untuk meringkas, logika fotosintesis (Gambar (PageIndex{4})) didasarkan pada ide sederhana: membuat gula dari karbon dioksida. Bayangkan jika kita memiliki huruf “s”, “g”, “u”, dan “a” dan perlu membangun kata “gula”. Jelas, kita akan membutuhkan dua hal: huruf "r" dan energi untuk menempatkan huruf-huruf ini dalam urutan yang benar. Cerita yang sama terjadi dalam fotosintesis: akan membutuhkan hidrogen (H) yang merupakan “huruf absen” dari (ce{CO2}) karena gula harus mengandung H, O dan C. NADP(^+)/NADPH digunakan sebagai pemasok hidrogen, dan energi adalah ATP yang dibuat melalui pompa proton, dan pompa proton dimulai karena cahaya membantu mengkonsentrasikan proton di dalam reservoir.


Pembentukan enzimatik yang dibantu substrat dari lisinoalanin di duramycin

Duramycin adalah peptida yang sangat dimodifikasi pasca-translasi yang mengikat phosphatidylethanolamine. Telah diselidiki sebagai antibiotik, penghambat masuknya virus, terapi untuk cystic fibrosis, dan agen pencitraan tumor dan pembuluh darah. Duramycin mengandung -hydroxylated Asp (Hya) dan empat macrocycles, termasuk lisinoalanin (Lal) cross-link esensial. Mekanisme pembentukan Lal tidak diketahui. Di sini kami menunjukkan bahwa Lal dipasang secara stereospesifik oleh DurN melalui penambahan Lys19 ke dehydroalanine. Struktur DurN mengungkapkan dimer yang tidak biasa dengan lipatan baru. Anehnya, dalam struktur duramycin yang terikat pada DurN, tidak ada residu enzim yang berada di dekat ikatan silang Lal. Sebaliknya, Hya15 dari substrat membuat interaksi dengan Lal, menunjukkan bahwa ia bertindak sebagai dasar untuk mendeprotonasi Lys19 selama katalisis. Data biokimia menunjukkan bahwa DurN mengatur konformasi reaktif substrat, sehingga Hya15 substrat dapat berfungsi sebagai basis katalitik untuk pembentukan Lal.


Opsi akses

Dapatkan akses jurnal penuh selama 1 tahun

Semua harga adalah harga NETT.
PPN akan ditambahkan kemudian di checkout.
Perhitungan pajak akan diselesaikan saat checkout.

Dapatkan akses artikel terbatas atau penuh waktu di ReadCube.

Semua harga adalah harga NETT.


Isi

Syaratnya –3 ("omega-3") asam lemak dan n-3 asam lemak berasal dari nomenklatur organik. [2] [10] Salah satu cara penamaan asam lemak tak jenuh ditentukan oleh lokasi, dalam rantai karbonnya, ikatan rangkap yang paling dekat dengan ujung metil molekul. [10] Dalam terminologi umum, n (atau ) menyatakan lokasi ujung metil molekul, sedangkan bilangan n–x (atau –x) mengacu pada lokasi ikatan rangkap terdekatnya. Jadi, dalam omegaKhusus untuk asam lemak 3, terdapat ikatan rangkap yang terletak pada karbon bernomor 3, dimulai dari ujung metil rantai asam lemak. Skema klasifikasi ini berguna karena sebagian besar perubahan kimia terjadi pada ujung karboksil molekul, sedangkan gugus metil dan ikatan rangkap terdekatnya tidak berubah dalam sebagian besar reaksi kimia atau enzimatik.

Dalam ekspresi n–x atau –x, tanda hubung sebenarnya dimaksudkan sebagai tanda minus, meskipun tidak pernah dibaca seperti itu. Juga, simbol n (atau ) mewakili lokasi ujung metil, dihitung dari ujung karboksil rantai karbon asam lemak. Misalnya, dalam asam lemak omega-3 dengan 18 atom karbon (lihat ilustrasi), di mana ujung metil berada di lokasi 18 dari ujung karboksil, n (atau ) mewakili angka 18, dan notasi n–3 (atau –3) mewakili pengurangan 18–3 = 15, di mana 15 adalah lokasi ikatan rangkap yang paling dekat dengan ujung metil, dihitung dari ujung rantai karboksil. [10]

Meskipun n dan (omega) adalah sinonim, IUPAC merekomendasikan bahwa n digunakan untuk mengidentifikasi jumlah karbon tertinggi dari asam lemak. [10] Namun demikian, nama yang lebih umum – omega3 asam lemak – digunakan baik dalam media awam dan literatur ilmiah.

Contoh Edit

Misalnya, asam -linolenat (gambar ALA) adalah rantai 18-karbon yang memiliki tiga ikatan rangkap, yang pertama terletak di karbon ketiga dari ujung metil rantai asam lemak. Oleh karena itu, ini adalah omega3 asam lemak. Dihitung dari ujung rantai yang lain, yaitu ujung karboksil, tiga ikatan rangkap terletak pada karbon 9, 12, dan 15. Ketiga locant ini biasanya ditunjukkan sebagai 9c ,Δ12c, 15c, atau cisΔ 9 , cisΔ 12 , cisΔ 15 , atau cis-cis-cis-Δ 9,12,15 , di mana C atau cis berarti ikatan rangkap memiliki cis konfigurasi.

Asam -linolenat tidak jenuh ganda (mengandung lebih dari satu ikatan rangkap) dan juga dijelaskan dengan nomor lipid, 18:3, artinya ada 18 atom karbon dan 3 ikatan rangkap. [10]

Hubungan antara suplementasi dan risiko yang lebih rendah dari semua penyebab kematian tampaknya tidak meyakinkan. [11] [8]

Kanker Sunting

Bukti yang menghubungkan konsumsi lemak omega-3 laut dengan risiko kanker yang lebih rendah masih kurang. [1] [12] Dengan kemungkinan pengecualian kanker payudara, [1] [13] [14] tidak ada cukup bukti bahwa suplementasi dengan asam lemak omega-3 memiliki efek pada kanker yang berbeda. [7] [15] Pengaruh konsumsi pada kanker prostat tidak konklusif. [1] [14] Ada penurunan risiko dengan kadar DPA darah yang lebih tinggi, tetapi kemungkinan peningkatan risiko kanker prostat yang lebih agresif ditunjukkan dengan kadar gabungan EPA dan DHA dalam darah yang lebih tinggi. [16] Pada orang dengan kanker stadium lanjut dan cachexia, suplemen asam lemak omega-3 mungkin bermanfaat, meningkatkan nafsu makan, berat badan, dan kualitas hidup. [17]

Penyakit kardiovaskular Sunting

Bukti moderat dan berkualitas tinggi dari tinjauan tahun 2020 menunjukkan bahwa EPA dan DHA, seperti yang ditemukan dalam suplemen asam lemak tak jenuh ganda omega-3, tampaknya tidak meningkatkan kematian atau kesehatan kardiovaskular. [18] Ada bukti lemah yang menunjukkan bahwa asam -linolenat dapat dikaitkan dengan sedikit pengurangan risiko kejadian kardiovaskular atau risiko aritmia. [2] [18]

Sebuah meta-analisis 2018 tidak menemukan dukungan bahwa asupan harian satu gram asam lemak omega-3 pada individu dengan riwayat penyakit jantung koroner mencegah penyakit jantung koroner yang fatal, infark miokard nonfatal, atau kejadian vaskular lainnya. [8] Namun, suplemen asam lemak omega-3 lebih besar dari satu gram setiap hari selama setidaknya satu tahun dapat melindungi terhadap kematian jantung, kematian mendadak, dan infark miokard pada orang yang memiliki riwayat penyakit kardiovaskular. [19] Tidak ada efek perlindungan terhadap perkembangan stroke atau semua penyebab kematian yang terlihat pada populasi ini. [19] Sebuah studi tahun 2018 menemukan bahwa suplemen omega-3 sangat membantu dalam melindungi kesehatan jantung pada mereka yang tidak makan ikan secara teratur, terutama pada populasi Afrika-Amerika. [20] Makan makanan tinggi ikan yang mengandung asam lemak omega-3 rantai panjang tampaknya menurunkan risiko stroke. [21] Suplementasi minyak ikan belum terbukti menguntungkan revaskularisasi atau irama jantung abnormal dan tidak berpengaruh pada tingkat rawat inap rumah sakit gagal jantung. [22] Selanjutnya, studi suplemen minyak ikan telah gagal untuk mendukung klaim mencegah serangan jantung atau stroke. [9] Di Uni Eropa, tinjauan oleh European Medicines Agency terhadap obat asam lemak omega-3 yang mengandung kombinasi etil ester asam eicosapentaenoic dan asam docosahexaenoic dengan dosis 1 g per hari menyimpulkan bahwa obat-obatan tersebut tidak efektif dalam pencegahan sekunder masalah jantung pada pasien yang telah mengalami infark miokard. [23]

Bukti menunjukkan bahwa asam lemak omega-3 sedikit menurunkan tekanan darah (sistolik dan diastolik) pada orang dengan hipertensi dan pada orang dengan tekanan darah normal. [24] [25] Asam lemak omega-3 juga dapat mengurangi detak jantung [26] - faktor risiko yang muncul. Beberapa bukti menunjukkan bahwa orang dengan masalah peredaran darah tertentu, seperti varises, dapat mengambil manfaat dari konsumsi EPA dan DHA, yang dapat merangsang sirkulasi darah dan meningkatkan pemecahan fibrin, protein yang terlibat dalam pembekuan darah dan pembentukan bekas luka. Asam lemak omega-3 mengurangi kadar trigliserida darah tetapi tidak secara signifikan mengubah kadar kolesterol LDL atau kolesterol HDL dalam darah. [27] [28] Posisi American Heart Association (2011) adalah bahwa batas trigliserida tinggi, didefinisikan sebagai 150–199 mg/dL, dapat diturunkan sebesar 0,5-1,0 gram EPA dan DHA per hari trigliserida tinggi 200–499 mg/ dL manfaat dari 1-2 g/hari dan >500 mg/dL dirawat di bawah pengawasan dokter dengan 2-4 g/hari menggunakan produk resep. [29] Dalam populasi ini suplementasi asam lemak omega-3 menurunkan risiko penyakit jantung sekitar 25%. [30]

ALA tidak memberikan manfaat kesehatan kardiovaskular dari EPA dan DHA. [31]

Efek asam lemak tak jenuh ganda omega-3 pada stroke tidak jelas, dengan kemungkinan manfaat pada wanita. [32]

Sunting Peradangan

Sebuah tinjauan sistematis 2013 menemukan bukti tentatif manfaat untuk menurunkan tingkat peradangan pada orang dewasa yang sehat dan pada orang dengan satu atau lebih biomarker sindrom metabolik. [33] Konsumsi asam lemak omega-3 dari sumber laut menurunkan penanda darah peradangan seperti protein C-reaktif, interleukin 6, dan TNF alfa. [34] [35]

Untuk rheumatoid arthritis, satu tinjauan sistematis menemukan bukti yang konsisten tetapi sederhana, untuk efek PUFA n−3 laut pada gejala seperti "pembengkakan dan nyeri sendi, durasi kekakuan pagi hari, penilaian global nyeri dan aktivitas penyakit" serta penggunaan dari obat anti inflamasi non steroid. [36] American College of Rheumatology telah menyatakan bahwa mungkin ada sedikit manfaat dari penggunaan minyak ikan, tetapi mungkin diperlukan waktu berbulan-bulan untuk melihat efeknya, dan memperingatkan kemungkinan efek samping gastrointestinal dan kemungkinan suplemen yang mengandung merkuri. atau vitamin A pada tingkat toksik. [37] Pusat Nasional untuk Kesehatan Pelengkap dan Integratif telah menyimpulkan bahwa "suplemen yang mengandung asam lemak omega-3 . dapat membantu meringankan gejala rheumatoid arthritis" dan memperingatkan bahwa suplemen tersebut "dapat berinteraksi dengan obat yang mempengaruhi pembekuan darah". [38]

Cacat perkembangan Sunting

Meskipun tidak didukung oleh bukti ilmiah saat ini sebagai pengobatan utama untuk attention deficit hyperactivity disorder (ADHD), autisme, dan cacat perkembangan lainnya, [39] [40] suplemen asam lemak omega-3 diberikan kepada anak-anak dengan kondisi ini. [39]

Satu meta-analisis menyimpulkan bahwa suplementasi asam lemak omega-3 menunjukkan efek sederhana untuk memperbaiki gejala ADHD. [41] Tinjauan Cochrane tentang suplementasi PUFA (tidak harus omega−3) menemukan "ada sedikit bukti bahwa suplementasi PUFA memberikan manfaat apa pun untuk gejala ADHD pada anak-anak dan remaja", [42] sementara tinjauan berbeda menemukan "bukti yang tidak cukup untuk menarik kesimpulan apapun tentang penggunaan PUFA untuk anak-anak dengan gangguan belajar tertentu". [43] Tinjauan lain menyimpulkan bahwa bukti tidak meyakinkan untuk penggunaan asam lemak omega-3 dalam perilaku dan gangguan neuropsikiatri non-neurodegeneratif seperti ADHD dan depresi. [44]

Minyak ikan hanya memiliki sedikit manfaat pada risiko kelahiran prematur. [45] [46] Sebuah meta-analisis 2015 tentang efek suplementasi omega-3 selama kehamilan tidak menunjukkan penurunan tingkat kelahiran prematur atau meningkatkan hasil pada wanita dengan kehamilan tunggal tanpa kelahiran prematur sebelumnya. [47] Tinjauan sistematis Cochrane 2018 dengan kualitas bukti sedang hingga tinggi menunjukkan bahwa asam lemak omega-3 dapat mengurangi risiko kematian perinatal, risiko bayi dengan berat badan rendah, dan mungkin sedikit peningkatan bayi LGA. [48] ​​Namun, uji klinis 2019 di Australia tidak menunjukkan penurunan yang signifikan pada tingkat persalinan prematur, dan tidak ada insiden intervensi yang lebih tinggi pada persalinan post-term daripada kontrol. [49]

Kesehatan mental Sunting

Ada bukti bahwa asam lemak omega-3 terkait dengan kesehatan mental, [50] terutama untuk depresi di mana sekarang ada meta-analisis besar yang menunjukkan kemanjuran pengobatan dibandingkan dengan plasebo. [51] Ada penelitian yang menunjukkan perubahan positif dalam kimia otak pada tikus di bawah tekanan oleh omega-3 yang dikombinasikan dengan polifenol. [52] Data ini juga baru-baru ini menghasilkan pedoman klinis internasional mengenai penggunaan asam lemak omega-3 dalam pengobatan depresi. [53] Hubungan antara omega−3 dan depresi telah dikaitkan dengan fakta bahwa banyak produk dari jalur sintesis omega−3 memainkan peran kunci dalam mengatur peradangan (seperti prostaglandin E3) yang telah dikaitkan dengan depresi. [54] Kaitan dengan regulasi inflamasi ini telah didukung baik dalam studi in vivo maupun dalam meta-analisis. [33] Asam lemak omega-3 juga telah diteliti sebagai tambahan untuk pengobatan depresi yang berhubungan dengan gangguan bipolar. [55] Manfaat signifikan karena suplementasi EPA hanya terlihat, namun, ketika mengobati gejala depresi dan bukan gejala manik yang menunjukkan hubungan antara omega-3 dan suasana hati depresi. [55]

Berbeda dengan studi suplementasi makanan, ada kesulitan yang signifikan dalam menafsirkan literatur mengenai asupan makanan asam lemak omega-3 (misalnya dari ikan) karena mengingat peserta dan perbedaan sistematis dalam diet. [56] Ada juga kontroversi mengenai kemanjuran omega-3, dengan banyak makalah meta-analisis menemukan heterogenitas di antara hasil yang dapat dijelaskan sebagian besar oleh bias publikasi. [57] [58] Sebuah korelasi yang signifikan antara uji coba pengobatan yang lebih pendek dikaitkan dengan peningkatan kemanjuran omega-3 untuk mengobati gejala depresi lebih lanjut yang berimplikasi pada bias dalam publikasi. [58] Satu tinjauan menemukan bahwa "Meskipun bukti manfaat untuk intervensi tertentu tidak konklusif, temuan ini menunjukkan bahwa mungkin untuk menunda atau mencegah transisi ke psikosis." [59]

Penyakit hati berlemak non alkohol (NAFLD)

Asam lemak omega-3 dilaporkan memiliki efek menguntungkan pada NAFLD melalui perbaikan terkait stres retikulum endoplasma dan lipoggenesis hati pada model tikus NAFLD. Asam lemak omega-3 menurunkan glukosa darah, trigliserida, kolesterol total dan akumulasi lemak hati. Ini juga menurunkan penanda stres ER terkait NAFLD CHOP, XBP-1, GRP78 selain gen lipogenik hati ChREBP. [60]

Penuaan kognitif Sunting

Studi epidemiologis tidak meyakinkan tentang efek asam lemak omega-3 pada mekanisme penyakit Alzheimer. [61] Ada bukti awal efek pada masalah kognitif ringan, tetapi tidak ada yang mendukung efek pada orang sehat atau mereka yang menderita demensia. [62] [63] [64]

Fungsi otak dan visual Sunting

Fungsi otak dan penglihatan bergantung pada asupan makanan DHA untuk mendukung berbagai sifat membran sel, terutama dalam materi abu-abu, yang kaya akan membran. [65] [66] Sebuah komponen struktural utama dari otak mamalia, DHA adalah asam lemak omega-3 yang paling melimpah di otak, [67] [68] otak menjadi 60% asam lemak, dimana 84% adalah omega- 3, dan kurang dari 2% omega-6. [69] Ini sedang dipelajari sebagai nutrisi penting kandidat dengan peran dalam perkembangan saraf, kognisi, dan gangguan neurodegeneratif. [65]

Penyakit atopik Sunting

Hasil penelitian yang menyelidiki peran suplementasi LCPUFA dan status LCPUFA dalam pencegahan dan terapi penyakit atopik (rinokonjungtivitis alergi, dermatitis atopik, dan asma alergi) masih kontroversial. apakah asupan nutrisi asam lemak n−3 memiliki peran pencegahan atau terapeutik yang jelas, atau asupan asam lemak n-6 memiliki peran pendorong dalam konteks penyakit atopik. [70]

Risiko kekurangan Sunting

Orang dengan PKU sering memiliki asupan asam lemak omega-3 yang rendah, karena nutrisi yang kaya akan asam lemak omega-3 dikeluarkan dari makanan mereka karena kandungan protein yang tinggi. [71]

Asma Sunting

Pada 2015, tidak ada bukti bahwa mengonsumsi suplemen omega-3 dapat mencegah serangan asma pada anak-anak. [72]

Asam lemak omega-3 adalah asam lemak dengan ikatan rangkap ganda, di mana ikatan rangkap pertama berada di antara atom karbon ketiga dan keempat dari ujung rantai atom karbon. Asam lemak omega−3 "rantai pendek" memiliki rantai 18 atom karbon atau kurang, sedangkan asam lemak omega−3 "rantai panjang" memiliki rantai 20 atau lebih.

Tiga asam lemak omega-3 penting dalam fisiologi manusia, asam -linolenat (18:3, n-3 ALA), asam eicosapentaenoic (20:5, n-3 EPA), dan asam dokosaheksaenoat (22:6, n-3 DHA). [73] Ketiga poliunsaturat ini memiliki 3, 5, atau 6 ikatan rangkap dalam rantai karbon yang masing-masing terdiri dari 18, 20, atau 22 atom karbon. Seperti kebanyakan asam lemak yang diproduksi secara alami, semua ikatan rangkap berada di cis-konfigurasi, dengan kata lain, dua atom hidrogen berada pada sisi yang sama dari ikatan rangkap dan ikatan rangkap terputus oleh jembatan metilen (- CH
2 -), sehingga ada dua ikatan tunggal antara setiap pasangan ikatan rangkap yang berdekatan.

Daftar asam lemak omega−3 Sunting

Tabel ini mencantumkan beberapa nama berbeda untuk asam lemak omega-3 yang paling umum ditemukan di alam.

Nama yang umum Nomor lipid Nama kimia
Asam heksadekatrienoat (HTA) 16:3 (n-3) semua-cis-7,10,13-asam heksadekatrienoat
Asam -linolenat (ALA) 18:3 (n-3) semua-cis-9,12,15-octadecatrienoic acid
Asam stearidonat (SDA) 18:4 (n-3) semua-cis-6,9,12,15-octadecatetraenoic acid
Asam eikosatrienoat (ETE) 20:3 (n-3) semua-cis-11,14,17-asam eikosatrienoat
Asam eikosatraenoat (ETA) 20:4 (n-3) semua-cis-8,11,14,17-asam eicosatetraenoic
Asam eikosapentaenoat (EPA) 20:5 (n-3) semua-cis-5,8,11,14,17-asam eicosapentaenoic
Asam heneicosapentaenoic (HPA) 21:5 (n-3) semua-cis-6,9,12,15,18-asam heneicosapentaenoic
Asam dokosapentaenoat (DPA),
Asam clupanodonat
22:5 (n-3) semua-cis-7,10,13,16,19-asam dokosapentaenoat
Asam dokosaheksaenoat (DHA) 22:6 (n-3) semua-cis-4,7,10,13,16,19-asam docosahexaenoic
Asam tetrakosapentaenoat 24:5 (n-3) semua-cis-9,12,15,18,21-asam tetrakosapentaenoat
Asam tetrakosaheksaenoat (asam nisinat) 24:6 (n-3) semua-cis-6,9,12,15,18,21-asam tetrakosaheksaenoat

Asam lemak omega-3 terjadi secara alami dalam dua bentuk, trigliserida dan fosfolipid. Dalam trigliserida, mereka, bersama dengan asam lemak lainnya, terikat pada gliserol, tiga asam lemak melekat pada gliserol. Fosfolipid omega-3 terdiri dari dua asam lemak yang terikat pada gugus fosfat melalui gliserol.

Trigliserida dapat diubah menjadi asam lemak bebas atau menjadi metil atau etil ester, dan tersedia ester individu dari asam lemak omega-3. [ klarifikasi diperlukan ]

Transporter Sunting

DHA dalam bentuk lysophosphatidylcholine diangkut ke otak oleh protein transpor membran, MFSD2A, yang secara eksklusif diekspresikan dalam endotel dari sawar darah-otak. [74] [75]

Asam lemak 'esensial' diberi nama ketika para peneliti menemukan bahwa mereka sangat penting untuk pertumbuhan normal pada anak-anak dan hewan. Asam lemak omega-3 DHA, juga dikenal sebagai asam docosahexaenoic, ditemukan dalam jumlah besar di otak manusia. [76] Ini diproduksi oleh proses desaturasi, tetapi manusia kekurangan enzim desaturase, yang bertindak untuk menyisipkan ikatan rangkap pada6 dan3 posisi. [76] Oleh karena itu,6 dan3 asam lemak tak jenuh ganda tidak dapat disintesis, disebut asam lemak esensial, dan harus diperoleh dari makanan. [76]

Pada tahun 1964, ditemukan bahwa enzim yang ditemukan dalam jaringan domba mengubah asam arakidonat omega-6 menjadi agen inflamasi, prostaglandin E2, [77] yang terlibat dalam respon imun jaringan trauma dan terinfeksi. [78] Pada tahun 1979, eikosanoid diidentifikasi lebih lanjut, termasuk tromboksan, prostasiklin, dan leukotrien. [78] Para eicosanoids biasanya memiliki periode singkat aktivitas dalam tubuh, dimulai dengan sintesis dari asam lemak dan diakhiri dengan metabolisme oleh enzim. Jika laju sintesis melebihi laju metabolisme, kelebihan eikosanoid mungkin memiliki efek merusak. [78] Para peneliti menemukan bahwa asam lemak omega-3 tertentu juga diubah menjadi eikosanoid dan dokosanoid, [79] tetapi pada tingkat yang lebih lambat. Jika kedua asam lemak omega−3 dan omega−6 ada, mereka akan "bersaing" untuk diubah, [78] sehingga rasio asam lemak omega−3:omega−6 rantai panjang secara langsung mempengaruhi jenis eikosanoid yang ada. diproduksi. [78]

Interkonversi Edit

Efisiensi konversi ALA ke EPA dan DHA Edit

Manusia dapat mengubah asam lemak omega−3 rantai pendek menjadi bentuk rantai panjang (EPA, DHA) dengan efisiensi di bawah 5%. [80] [81] Efisiensi konversi omega-3 lebih besar pada wanita daripada pria, tetapi kurang dipelajari. [82] Nilai ALA dan DHA yang lebih tinggi yang ditemukan dalam fosfolipid plasma wanita mungkin disebabkan oleh aktivitas desaturase yang lebih tinggi, terutama delta-6-desaturase. [83]

Konversi ini terjadi secara kompetitif dengan asam lemak omega-6, yang merupakan analog kimia penting yang terkait erat yang berasal dari asam linoleat. Keduanya menggunakan protein desaturase dan elongase yang sama untuk mensintesis protein pengatur inflamasi. [54] Produk dari kedua jalur sangat penting untuk pertumbuhan membuat diet seimbang omega−3 dan omega−6 penting untuk kesehatan individu. [84] Sebuah rasio asupan seimbang 1:1 diyakini ideal agar protein dapat mensintesis kedua jalur cukup, tetapi ini telah kontroversial pada penelitian terbaru. [85]

Konversi ALA ke EPA dan selanjutnya ke DHA pada manusia telah dilaporkan terbatas, tetapi bervariasi dengan individu. [2] [86] Wanita memiliki efisiensi konversi ALA-ke-DHA yang lebih tinggi daripada pria, yang diduga [87] disebabkan oleh tingkat penggunaan ALA makanan untuk beta-oksidasi yang lebih rendah. Satu studi pendahuluan menunjukkan bahwa EPA dapat ditingkatkan dengan menurunkan jumlah asam linoleat makanan, dan DHA dapat ditingkatkan dengan meningkatkan asupan ALA makanan. [88]

Rasio Omega−6 ke omega−3 Sunting

Diet manusia telah berubah dengan cepat dalam beberapa abad terakhir yang mengakibatkan peningkatan diet omega-6 yang dilaporkan dibandingkan dengan omega-3. [89] Evolusi cepat pola makan manusia dari rasio 1:1 omega−3 dan omega−6, seperti selama Revolusi Pertanian Neolitik, mungkin terlalu cepat bagi manusia untuk beradaptasi dengan profil biologis yang mahir menyeimbangkan omega− 3 dan omega−6 rasio 1:1. [90] Ini umumnya diyakini sebagai alasan mengapa diet modern berkorelasi dengan banyak gangguan inflamasi. [89] Sementara asam lemak tak jenuh ganda omega-3 mungkin bermanfaat dalam mencegah penyakit jantung pada manusia, tingkat asam lemak tak jenuh ganda omega-6 (dan, oleh karena itu, rasionya) tidak menjadi masalah. [85] [91]

Asam lemak omega−6 dan omega−3 keduanya penting: manusia harus mengonsumsinya dalam makanan mereka. Omega−6 dan omega−3 asam lemak tak jenuh ganda delapan belas karbon bersaing untuk enzim metabolisme yang sama, sehingga rasio omega−6:omega−3 asam lemak yang dicerna memiliki pengaruh yang signifikan pada rasio dan tingkat produksi eicosanoids, sekelompok hormon yang terlibat erat dalam proses inflamasi dan homeostatis tubuh, yang antara lain meliputi prostaglandin, leukotrien, dan tromboksan. Mengubah rasio ini dapat mengubah keadaan metabolisme dan inflamasi tubuh. [15] Secara umum, hewan yang diberi makan rumput mengakumulasi lebih banyak omega−3 daripada hewan yang diberi makan biji-bijian, yang mengakumulasi omega−6 yang relatif lebih banyak. [92] Metabolit omega-6 lebih bersifat inflamasi (terutama asam arakidonat) daripada omega-3. Ini mengharuskan omega−6 dan omega−3 dikonsumsi dalam proporsi seimbang, rasio sehat omega−6:omega−3, menurut beberapa penulis, berkisar antara 1:1 hingga 1:4. [93] Penulis lain percaya bahwa rasio 4:1 (4 kali lebih banyak omega−6 dari omega−3) sudah sehat. [94] [95] Studi menunjukkan diet evolusioner manusia, kaya hewan buruan, makanan laut, dan sumber omega-3 lainnya, mungkin telah memberikan rasio seperti itu. [96] [97]

Makanan khas Barat memberikan rasio antara 10:1 dan 30:1 (yaitu, tingkat omega-6 yang jauh lebih tinggi daripada omega-3). [98] Rasio asam lemak omega-6 dengan omega-3 dalam beberapa minyak nabati umum adalah: kanola 2:1, rami 2-3:1, [99] kedelai 7:1, zaitun 3-13:1, bunga matahari (tidak ada omega−3), rami 1:3, [100] biji kapas (hampir tidak ada omega−3), kacang tanah (tidak ada omega−3), minyak biji anggur (hampir tidak ada omega−3) dan minyak jagung 46:1. [101]

Meskipun asam lemak omega-3 telah dikenal penting untuk pertumbuhan dan kesehatan normal sejak tahun 1930-an, kesadaran akan manfaat kesehatannya telah meningkat secara dramatis sejak tahun 1980-an. [102] [103]

Pada tanggal 8 September 2004, Badan Pengawas Obat dan Makanan AS memberikan status "klaim kesehatan yang memenuhi syarat" untuk asam lemak omega-3 EPA dan DHA, dengan menyatakan, "penelitian yang mendukung tetapi tidak konklusif menunjukkan bahwa konsumsi lemak EPA dan DHA [omega−3] asam dapat mengurangi risiko penyakit jantung koroner". [104] Ini memperbarui dan memodifikasi surat nasihat risiko kesehatan mereka tahun 2001 (lihat di bawah).

Badan Inspeksi Makanan Kanada telah mengakui pentingnya DHA omega-3 dan mengizinkan klaim berikut untuk DHA: "DHA, asam lemak omega-3, mendukung perkembangan fisik normal otak, mata, dan saraf terutama pada anak di bawah dua tahun. tahun." [105]

Secara historis, diet makanan utuh mengandung jumlah omega−3 yang cukup, tetapi karena omega−3 mudah teroksidasi, tren makanan olahan yang stabil di rak telah menyebabkan kekurangan omega−3 dalam makanan manufaktur. [106]

Gram omega−3 per 3oz (85g) porsi [107]
Nama yang umum gram omega−3
Ikan haring, sarden 1.3–2
Makarel: Spanyol/Atlantik/Pasifik 1.1–1.7
Ikan salmon 1.1–1.9
Sejenis ikan pecak 0.60–1.12
tuna 0.21–1.1
Ikan todak 0.97
Kerang hijau/kerang berbibir 0.95 [108]
Ikan Ubin 0.9
Tuna (kalengan, ringan) 0.17–0.24
Pollock 0.45
ikan kod 0.15–0.24
Ikan lele 0.22–0.3
Menggelepar 0.48
Kerapu 0.23
mahi mahi 0.13
ikan kakap merah 0.29
Hiu 0.83
makarel raja 0.36
Hoki (pembuat granat biru) 0.41 [108]
ikan permata 0.40 [108]
cod mata biru 0.31 [108]
tiram batu sydney 0.30 [108]
Tuna, kalengan 0.23 [108]
ikan kakap 0.22 [108]
Telur, reguler besar 0.109 [108]
Strawberry atau Buah Kiwi 0.10–0.20
Brokoli 0.10–0.20
Barramundi, air asin 0.100 [108]
udang windu raksasa 0.100 [108]
Daging merah tanpa lemak 0.031 [108]
Turki 0.030 [108]
Susu, biasa 0.00 [108]

Rekomendasi diet Sunting

Di Amerika Serikat, Institute of Medicine menerbitkan sistem Asupan Referensi Diet, yang mencakup Recommended Dietary Allowances (RDA) untuk nutrisi individu, dan Acceptable Macronutrient Distribution Ranges (AMDRs) untuk kelompok nutrisi tertentu, seperti lemak. Ketika tidak ada cukup bukti untuk menentukan RDA, lembaga dapat menerbitkan Intake yang Memadai (AI) sebagai gantinya, yang memiliki arti serupa tetapi kurang pasti. AI untuk asam -linolenat adalah 1,6 gram/hari untuk pria dan 1,1 gram/hari untuk wanita, sedangkan AMDR adalah 0,6% hingga 1,2% dari total energi. Karena potensi fisiologis EPA dan DHA jauh lebih besar daripada ALA, tidak mungkin memperkirakan satu AMDR untuk semua asam lemak omega-3. Sekitar 10 persen dari AMDR dapat dikonsumsi sebagai EPA dan/atau DHA. [109] Institute of Medicine belum menetapkan RDA atau AI untuk EPA, DHA atau kombinasinya, jadi tidak ada Nilai Harian (DV berasal dari RDA), tidak ada pelabelan makanan atau suplemen yang memberikan persentase DV dari lemak ini. asam per porsi, dan tidak ada label makanan atau suplemen sebagai sumber yang sangat baik, atau "Tinggi." [ kutipan diperlukan ] Untuk keamanan, pada tahun 2005 tidak ada bukti yang cukup untuk menetapkan batas atas asam lemak omega-3 yang dapat ditoleransi, [109] meskipun FDA telah menyarankan bahwa orang dewasa dapat dengan aman mengonsumsi hingga total 3 gram per hari gabungan DHA dan EPA, dengan tidak lebih dari 2 g dari suplemen makanan. [1]

American Heart Association (AHA) telah membuat rekomendasi untuk EPA dan DHA karena manfaat kardiovaskularnya: individu yang tidak memiliki riwayat penyakit jantung koroner atau infark miokard harus mengonsumsi ikan berminyak dua kali seminggu dan "Pengobatannya wajar" bagi mereka yang telah didiagnosis dengan penyakit jantung koroner. Untuk yang terakhir, AHA tidak merekomendasikan jumlah EPA + DHA tertentu, meskipun mencatat bahwa sebagian besar percobaan berada pada atau mendekati 1000 mg/hari. Manfaatnya tampaknya berada di urutan 9% penurunan risiko relatif. [110] Otoritas Keamanan Makanan Eropa (EFSA) menyetujui klaim "EPA dan DHA berkontribusi pada fungsi normal jantung" untuk produk yang mengandung setidaknya 250 mg EPA + DHA. Laporan tersebut tidak membahas masalah orang dengan penyakit jantung yang sudah ada sebelumnya. Organisasi Kesehatan Dunia merekomendasikan konsumsi ikan secara teratur (1-2 porsi per minggu, setara dengan 200 hingga 500 mg/hari EPA + DHA) sebagai pelindung terhadap penyakit jantung koroner dan stroke iskemik.

Sunting Kontaminasi

Keracunan logam berat dari konsumsi suplemen minyak ikan sangat kecil kemungkinannya, karena logam berat (merkuri, timbal, nikel, arsenik, dan kadmium) secara selektif mengikat protein dalam daging ikan daripada menumpuk di dalam minyak. [111] [112]

Namun, kontaminan lain (PCB, furan, dioksin, dan PBDE) mungkin ditemukan, terutama dalam suplemen minyak ikan yang kurang dimurnikan. [113]

Sepanjang sejarah mereka, Dewan Nutrisi yang Bertanggung Jawab dan Organisasi Kesehatan Dunia telah menerbitkan standar penerimaan mengenai kontaminan dalam minyak ikan. Standar yang paling ketat saat ini adalah Standar Minyak Ikan Internasional. [114] [ sumber non-primer diperlukan ] Minyak ikan yang disuling secara molekuler di bawah vakum biasanya membuat tingkat kontaminan tingkat tertinggi ini dinyatakan dalam bagian per miliar per triliun. [ kutipan diperlukan ] [115]

Sunting Ikan

Sumber makanan EPA dan DHA yang paling banyak tersedia adalah ikan berminyak, seperti salmon, herring, mackerel, teri, menhaden, dan sarden. Minyak dari ikan ini memiliki profil sekitar tujuh kali lebih banyak omega−3 dari omega−6. Ikan berminyak lainnya, seperti tuna, juga mengandung n-3 dalam jumlah yang lebih sedikit. Konsumen ikan berminyak harus menyadari potensi keberadaan logam berat dan polutan yang larut dalam lemak seperti PCB dan dioksin, yang diketahui menumpuk di rantai makanan. Setelah tinjauan ekstensif, para peneliti dari Harvard's School of Public Health di Jurnal Asosiasi Medis Amerika (2006) [116] melaporkan bahwa manfaat dari asupan ikan umumnya jauh lebih besar daripada potensi risikonya. Meskipun ikan merupakan sumber makanan asam lemak omega-3, ikan tidak mensintesisnya, mereka mendapatkannya dari alga (khususnya mikroalga) atau plankton dalam makanannya. [117] Dalam kasus ikan budidaya, asam lemak omega-3 disediakan oleh minyak ikan Pada tahun 2009, 81% dari produksi minyak ikan global digunakan oleh akuakultur. [118]

Minyak ikan Sunting

Minyak ikan laut dan air tawar bervariasi dalam kandungan asam arakidonat, EPA dan DHA. [119] Mereka juga berbeda dalam efeknya pada lipid organ. [119]

Tidak semua bentuk minyak ikan dapat dicerna dengan baik. Of four studies that compare bioavailability of the glyceryl ester form of fish oil vs. the ethyl ester form, two have concluded the natural glyceryl ester form is better, and the other two studies did not find a significant difference. No studies have shown the ethyl ester form to be superior, although it is cheaper to manufacture. [120] [121]

Krill Edit

Krill oil is a source of omega−3 fatty acids. [122] The effect of krill oil, at a lower dose of EPA + DHA (62.8%), was demonstrated to be similar to that of fish oil on blood lipid levels and markers of inflammation in healthy humans. [123] While not an endangered species, krill are a mainstay of the diets of many ocean-based species including whales, causing environmental and scientific concerns about their sustainability. [124] [125] [126] Preliminary studies appear to indicate that the DHA and EPA omega-3 fatty acids found in krill oil may be more bio-available than in fish oil. [127] Additionally, krill oil contains astaxanthin, a marine-source keto-carotenoid antioxidant that may act synergistically with EPA and DHA. [128] [129] [130] [131] [9]

Plant sources Edit

Tabel 1. ALA content as the percentage of the seed oil. [132]

Nama yang umum Alternative name Linnaean name % ALA
kiwifruit (fruit) Chinese gooseberry Actinidia deliciosa 63 [133]
perilla shiso Perilla frutescens 61
chia chia sage Salvia hispanica 58
linseed flax Linum usitatissimum 53 [89] – 59 [134]
lingonberry cowberry Vaccinium vitis-idaea 49
ara common fig Ficus carica 47.7 [135]
camelina gold-of-pleasure camelina sativa 36
purslane portulaca Portulaca oleracea 35
black raspberry Rubus occidentalis 33
hempseed ganja sativa 19
canola rapeseed kebanyakan Brassica napus 9 [89] – 11

Meja 2. ALA content as the percentage of the whole food. [89] [136]

Nama yang umum Linnaean name % ALA
linseed Linum usitatissimum 18.1
hempseed ganja sativa 8.7
kacang mentega Film Juglans 8.7
Persian walnut Juglans regia 6.3
pecan Carya illinoinensis 0.6
hazelnut Corylus avellana 0.1

Linseed (or flaxseed) (Linum usitatissimum) and its oil are perhaps the most widely available botanical source of the omega−3 fatty acid ALA. Flaxseed oil consists of approximately 55% ALA, which makes it six times richer than most fish oils in omega−3 fatty acids. [137] A portion of this is converted by the body to EPA and DHA, though the actual converted percentage may differ between men and women. [138]

In 2013 Rothamsted Research in the UK reported they had developed a genetically modified form of the plant Camelina that produced EPA and DHA. Oil from the seeds of this plant contained on average 11% EPA and 8% DHA in one development and 24% EPA in another. [139] [140]

Telur Mengedit

Eggs produced by hens fed a diet of greens and insects contain higher levels of omega−3 fatty acids than those produced by chickens fed corn or soybeans. [141] In addition to feeding chickens insects and greens, fish oils may be added to their diets to increase the omega−3 fatty acid concentrations in eggs. [142]

The addition of flax and canola seeds to the diets of chickens, both good sources of alpha-linolenic acid, increases the omega−3 content of the eggs, predominantly DHA. [143]

The addition of green algae or seaweed to the diets boosts the content of DHA and EPA, which are the forms of omega−3 approved by the FDA for medical claims. A common consumer complaint is "Omega−3 eggs can sometimes have a fishy taste if the hens are fed marine oils". [144]

Meat Edit

Omega−3 fatty acids are formed in the chloroplasts of green leaves and algae. While seaweeds and algae are the sources of omega−3 fatty acids present in fish, grass is the source of omega−3 fatty acids present in grass-fed animals. [145] When cattle are taken off omega−3 fatty acid-rich grass and shipped to a feedlot to be fattened on omega−3 fatty acid deficient grain, they begin losing their store of this beneficial fat. Each day that an animal spends in the feedlot, the amount of omega−3 fatty acids in its meat is diminished. [146]

The omega−6:omega−3 ratio of grass-fed beef is about 2:1, making it a more useful source of omega−3 than grain-fed beef, which usually has a ratio of 4:1. [92]

In a 2009 joint study by the USDA and researchers at Clemson University in South Carolina, grass-fed beef was compared with grain-finished beef. The researchers found that grass-finished beef is higher in moisture content, 42.5% lower total lipid content, 54% lower in total fatty acids, 54% higher in beta-carotene, 288% higher in vitamin E (alpha-tocopherol), higher in the B-vitamins thiamin and riboflavin, higher in the minerals calcium, magnesium, and potassium, 193% higher in total omega−3s, 117% higher in CLA (cis-9, trans-11 octadecenoic acid, a conjugated linoleic acid, which is a potential cancer fighter), 90% higher in vaccenic acid (which can be transformed into CLA), lower in the saturated fats, and has a healthier ratio of omega−6 to omega−3 fatty acids (1.65 vs 4.84). Protein and cholesterol content were equal. [92]

The omega−3 content of chicken meat may be enhanced by increasing the animals' dietary intake of grains high in omega−3, such as flax, chia, and canola. [147]

Kangaroo meat is also a source of omega−3, with fillet and steak containing 74 mg per 100 g of raw meat. [148]

Seal oil Edit

Seal oil is a source of EPA, DPA, and DHA. According to Health Canada, it helps to support the development of the brain, eyes, and nerves in children up to 12 years of age. [149] Like all seal products, it is not allowed to be imported into the European Union. [150]

Other sources Edit

A trend in the early 21st century was to fortify food with omega−3 fatty acids. [151] [152] The microalgae Crypthecodinium cohnii dan Schizochytrium are rich sources of DHA, but not EPA, and can be produced commercially in bioreactors for use as food additives. [151] Oil from brown algae (kelp) is a source of EPA. [153] The alga Nannochloropsis also has high levels of EPA. [154]


Hasil

Retrieval rate of isolated follicles

In experiments total of 1477 follicles were isolated from fresh and frozen OCFs (169 follicles were isolated from 6 fresh and 1308 follicles were isolated from 22 cryopreserved OCFs). From fresh biopsies, 122 follicles were recovered using TDE and 46 follicles were recovered using Liberase TM. From frozen biopsies, 868 follicles were recovered using TDE and 440 follicles using Liberase TM (P < 0.05) (Table 1). It was established that the retrieval rate of follicles from the biopsies of patients 22–39 years old has a strong negative (R = − 0.6) correlation with age. However, the relationship between the patient age and number of follicles per 1 mm 3 had no correlation (R = 0.06). The correlation between the volume of biopsies and number of retrieved follicles is a moderate positive (R = 0.3). The same moderate correlation (R = 0.4) was found between the volume of biopsies and number of follicles per 1 mm 3 . The correlation between the weight of biopsies and number of retrieved follicles was very weak (R = 0.1). However, between the weight of biopsies and number of follicles per 1 mm 3 , medium correlation (R = 0.) was found. Between the age of patient and volume of biopsies or weight of biopsies, the same very weak correlation (R = 0,1 dan R = 0.2, respectively) was observed. However, the relationship between the weight of biopsies and its volume has a strong positive correlation (R = 1) (Table 1).

Quantity and morphology of isolated follicles

As shown in Fig. 3a the most of follicles in Group 1 are fully isolated (P < 0,01).

Typical view of follicle suspension after enzymatic digestion. A follicles isolated from frozen ovarian cortex with TDE-enzyme cocktail B follicles isolated from frozen ovarian cortex with Liberase TM. The black arrows show the clustered and partially isolated from incompletely digested stroma follicles. Bar = 50 μm

Compared to digestion with TDE, the digestion with Liberase TM (Fig. 3b) has resulted in incomplete tissue digestion (black arrows). Extruded oocytes were found in both treatment groups, but it was extremely rare (< 3%). Note that apart from the good three-dimensional structure, the general morphology of isolated follicles was well maintained independently from the type of enzymatic treatment. After evaluation of isolated follicles under an inverted microscope, it was noted their normal spherical form with mostly one layer of granulosa cells around the oocyte. The data for the quantity of retrieved follicles of different maturity inside each treatment are shown (Fig. 4a). It was also demonstrated that the number of retrieved follicles independently from their maturity was significantly (P < 0.01) higher in the TDE -treatment group in comparison with Liberase TM groups (Group 1[n = 122] vs Group 2 [n = 46], Group 3 [n = 868] vs Group 4 [n = 440]. However, these differences in all treatment groups were no significant (P > 0.1) in the distribution of follicles according to their maturity (Fig. 4b).

Distribution of follicles according to their maturity in each treatment group. A Percent of retrieved follicles of different maturity inside of each treatment group. B Number of retrieved follicles of different maturity inside of each treatment group. Bars (mean ± SD) with different superscripts in respective treatment group represent significant differences (P < 0,05)

Viability of follicles

The viability assessment of follicles was performed using two techniques: (1) express technique for visualization of live follicles with the application of neutral red dye and subsequent evaluation of follicles under a light inverted stereomicroscope and (2) by fluorescence-staining technique with Calcein AM and ethidium homodimer-1 for visualization of viable and dead cells under a confocal laser microscope.

Express technique for visualization of follicle vitality

Immediately after enzymatic treatment and simultaneous staining with Neutral red dye, the suspension of ovarian stromal cells and follicles were examined under an inverted microscope. Follicles were collected and neutral red -uptake was investigated based on the optical presence of their red staining.

The data on Fig. 5a show that the presence of intense red -stained follicles in the suspension from fresh ovarian tissues digested with TDE was significantly higher than in the suspension of tissues digested with Liberase TM (94.2 ± 6.6% in Group 1 vs 79.1 ± 2.1% in Group 2, respectively).

Influence of the type of enzymatic treatment of ovarian cortex on the vitality of isolated follicles of different maturity tested applying of Neutral Red dye. A Vitality of follicles in different treatment groups independent of their maturity stage B Comparison of follicle vitality in Group 1 (fresh ovarian tissues digested with TDE) compared to Group 2 (fresh ovarian tissues digested with Liberase TM) depending on their maturity stage, C Comparison of follicle vitality in Group 3 (frozen ovarian tissues digested with TDE) compared to Group 4 (frozen ovarian tissues digested with Liberase TM) depending on their maturity stage. Bars (mean ± SD) with different superscripts in respective treatment group represent significant differences (P < 0,05)

The percent of light red- stained follicles was significantly higher (P < 0.05) in the suspension of tissues digested with Liberase TM than after digestion with TDE (Group 2 vs Group 1: 16.6 ± 0.6% vs 4.3 ± 0.4%, respectively), while the presence of non -stained follicles was not significantly different in these groups (Group 2 vs Group 1: 4.2 ± 0.3% vs 1.4 ± 0.3%, respectively). The presence of intense red -stained follicles in the suspension of cryopreserved ovarian tissues digested with TDE was significantly higher (P < 0.05) in frozen ovarian tissues (70.3 ± 6.2% in Group 3 vs 53.1 ± 2.0% in Group 4, respectively) than in the suspension of tissues digested with Liberase TM.

The amount of light red -stained follicles was not significantly different (P > 0.1) between Group 3 and Group 4 (17.7 ± 1.5% vs 20.2 ± 1.0%, respectively), while the presence of non-stained follicles was significantly higher (P < 0.05) (12.0 ± 1.3% in Group 3 vs 26.8 ± 0.9% in Group 4, respectively) in the suspension of tissues digested with Liberase TM. The data on Fig. 5b (digested fresh tissue) and Fig. 5c (digested frozen tissue) characterize the vitality of follicles according to their maturity. No significant difference (P > 0.1) according to the vitality of different maturity stages of follicles between treatment groups was found.

Vitality visualisation with confocal laser scanning microscopy

All isolated follicles after assessment of vitality using the Neutral red dye were stained with fluorescent dye to identify the presence of living and dead cells in each follicle. The data on Fig. 6a show that the percent of recovered class V1 follicles in the suspension from fresh ovarian tissues are not significantly different between Group 1 and Group 2 (97.1 ± 6.8% vs 91.3 ± 2.1%, respectively) (P > 0.1). However, a significantly higher rate (96.0 ± 7.8% vs 87.9 ± 2.4%, respectively) (P < 0.05) of recovered follicles of class V1 in Group 3 (cortical tissue suspension digested with TDE) compared to Group 4 was found. The amount of class V2 and V3 follicles in all treatment groups was not significantly different (P > 0.1). Class V4 follicles were absent in all treatment groups.

Influence of the type of enzymatic treatment of ovarian cortex on the vitality of isolated follicles of different maturity tested using of Calcein AM for visualization of viable cells and ethidium homodimer-1 for visualization of dead cells. A Viability of follicles in different treatment groups. B Comparison of follicle vitality in Group 1 (fresh ovarian tissues digested with TDE) compared to Group 2 (fresh ovarian tissues digested with Liberase TM) depending on their maturity stage, C Comparison of follicle vitality in Group 3 (frozen ovarian tissues digested with TDE) compared to Group 4 (frozen ovarian tissues digested with Liberase TM) depending on their maturity stage. Bars (mean ± SD) with different superscripts in respective treatment group represent significant differences (P < 0,05)

The data on Fig. 6b (digested fresh tissue) and Fig. 6c (digested frozen tissue) characterize the vitality of follicles according to their maturity stage.

No significant difference (P > 0.1) between class V1 primordial follicles was found in ovarian tissues of Group 1 (fresh, TDE-digested ovarian tissues) (58.5 ± 4.2%), Group 2 (fresh, Liberase TM-digested ovarian tissues) (55.8 ± 1.3%), Group 3 (frozen, TDE-digested ovarian tissues) (53.9 ± 4.2%), and Group 4 (frozen, Liberase TM-digested ovarian tissues) (52.1 ± 1.3%).

The presence of class V2 and V3 follicles was not significantly different between all treatment groups, independent of the stage of preantral follicles, (P > 0.1). Class V4 preantral follicles in all treatment groups were absent.

Histological evaluation of fresh and frozen ovarian tissue

Histological evaluation of non-treated pieces of ovarian cortex (fresh control) shows that the most of exanimated follicles (96.8 ± 2.5%) were morphologically normal.

Histologic analysis of haematoxylin-eosin stained ovarian cortical tissues showed morphologically normal preantral follicles. The follicles were surrounded by non-disrupted intact basement membrane. The oocytes were slightly stained, without signs of degeneration or retraction. The percentage of morphologically normal follicles was not significantly different (P > 0.1) between the fresh and frozen ovarian tissues samples (96.8 ± 2.5% vs 97.1 ± 5.1%, respectively).


4 Conclusions

The field of living/synthetic hybrid cellular systems is still very much in a nascent stage, with most studies relying on the development of underpinning technologies and proof-of-concept experiments. The field is probably 15 years or so from reaching the maturity needed for true applications to be realised. What is already clear, however, is that combining synthetic cells with living cells could be strategically important to the fields of cellular and molecular bioengineering. It will drive innovation and widen synthetic biology's application base, allowing cells to be coupled with artificial microsystems that include electronic, mechanical, and chemical components.

Potential biotechnological and biomedical applications are wide and diverse: from cell therapies shielded by an artificial membrane delivery chassis, to chemical microsystems powered by photosynthesis, to self-healing materials that use biosynthetic pathways to regenerate building blocks, to hybrid chemo/bioreactors. However, before such applications can be realised, the engineering routes to interlink biological and synthetic cells need to be devised, which is the current focus of activities in this area. Moreover, for the field to realise its potential, the creation of hybrid living/synthetic systems need be not only possible, but also affordable, scalable, and adaptable for different applications. There are also some structural issues which have stymied progress in this area. Research in top-down and bottom-up synthetic biology typically belong to different scientific domains, and are housed in different university departments: the former tend to lie in life sciences and bioengineering (molecular biology, metabolic engineering, cell biology) and the latter in the physical sciences (soft matter, biophysics, microfluidics, chemical biology, chemical engineering).

At this point, it should be noted that there are limitations to this hybridisation approach. Most importantly, while combining the different advantages associated with living and synthetic systems, one would also be in danger of accumulating the disadvantages. For this reason, hybrid cellular systems will be more suited for particular applications than others. As the field advances, mitigation strategies to minimise the downsides are expected to be developed.

There is a timeliness to this research challenge, given the unique opportunities derived from the proliferation of physical science innovations related to this area. These include microfluidic devices for the high-throughput manufacture of cell-sized vesicles and other compartmentalised structures 24, 67 as well as new methods for the efficient encapsulation of biological macromolecules in membrane capsules. 49 New optical trapping technologies have allowed the manipulation of cell-sized objects and assembly of user-defined biomimetic architectures. 68 Laser-based approaches for the spatial patterning of tissue-like materials with fine spatio-temporal resolution have also been elegantly demonstrated, 69 and there are growing synergies between electronic and living cellular systems. 70 Moreover, rapid developments in DNA nanotechnology 71 and protein engineering 72 will further expand the repertoire of building blocks which can be used to interface synthetic and living cells.

From the bio-science sector, the rise of commercial cell-free expression kits, cheap and portable DNA sequencing, 73 online repositories of DNA “biobrick” genetic components, and gene synthesis services will no doubt continue to drive the development of hybrid cellular systems. Moreover, many of the processes involved have been effectively “deskilled” with the evolution of biohackspaces and the growing ubiquity of 3D printers and bio-printers. 74 There are also an ever-expanding array of commercial ready-to-use biochemical systems for enzymatic assays, cell-free protein expression, and synthetic biology education. 75 All this means that technology development and applications are no longer restricted to specialised microfluidics groups, and biochemical functionalisation of synthetic constructs is not confined to life-science labs, which aids this inherently multidisciplinary endeavour.

In conclusion, given the pace of change in this area, it is expected that hybrid living/synthetic cellular bionic systems will rapidly increase in number and complexity over the coming years. There will no doubt be unexpected hurdles along the way, but there are already indications that this will emerge as a distinctive and disruptive research area that bridges the life, physical, and engineering sciences. Not only will it lead to diverse applications, but it also has fascinating philosophical implications: blurring the boundary between living and non-living matter will change our perception of what it means for something to be alive.


Tonton videonya: Metabolisme part 1 - enzim (Oktober 2022).