Anti-ferroptosis, Anti-inflammatory and Wound-Healing Effects of Crude Tea Saponin and Tea Saponin Silica Nanoparticles in 5-Fluorouracil-induce HaCaT Cells

ฤทธิ์ต้านเฟอร์โรพโทซิส การอักเสบ และการสมานแผลของซาโปนินจากชาและอนุภาคนาโนซิลิกาซาโปนินในเซลล์ HaCaT ที่ถูกเหนี่ยวนำด้วย 5-ฟลูออโรยูราซิล

Name: Tanrada Likitsatian

LCSH: Saponins

LCSH: Tea

LCSH: Bioactive compounds

LCSH: Biochemistry

LCSH: Pharmacology

Abstract: Oral mucositis (OM) is a common complication resulting from chemotherapy, particularly with 5-fluorouracil (5-FU), and has significant impacts on patients’ quality of life, nutritional status, and continuity of cancer treatment. Despite the high clinical relevance of OM, current therapeutic strategies remain largely palliative, focusing on symptom relief rather than addressing the underlying molecular mechanisms. This study therefore aimed to explore potential therapeutic strategies through two main experimental parts, employing tea saponins (TS) extracted from tea seeds, both in their crude extract form and in a nanoformulation (TSNPs). In the first part, experiments were conducted to evaluate the potential of TS in alleviating ferroptosis and inflammation in human keratinocyte (HaCaT) cells induced by 5-FU. The results demonstrated that TS effectively reduced ferroptosis induction by decreasing cellular and mitochondrial reactive oxygen species (ROS) accumulation, attenuating lipid peroxidation (LPO), and lowering levels of free iron in both the cytosol and mitochondria. Moreover, TS enhanced glutathione (GSH) levels and the activity of glutathione peroxidase 4 (GPX-4), a key enzyme in ferroptosis inhibition. Additionally, TS suppressed the expression of pro-inflammatory cytokines TNF-α and IL-6, while also promoting wound healing processes. However, TS exhibited limitations, including low bioavailability and potential dose-dependent cytotoxicity. To overcome these constraints, the second part of the study developed a nanoparticle formulation of TS using nanosilica (TSNPs), designed to reduce cytotoxicity, enhance antioxidative efficacy, and improve wound-healing activity. The findings revealed that TSNPs formed spherical nanoparticles with a negative surface charge, a diameter of 200-300 nm, and properties of sustained drug release and high biocompatibility. Cellular-level experiments showed that TSNPs outperformed TS in reducing oxidative stress, increasing cell viability, and promoting cell migration ina wound-healing model. In summary, these findings elucidated the detailed mechanisms by which TS modulates chemotherapy-induced ferroptosis, and suggest that TSNPs may represent a novel biopharmaceutical approach applicable to dentistry and oral oncology, offering advantages in terms of stability, safety, and overcoming the biochemical and pharmacokinetic limitations of natural extracts.

Abstract: เยื่อบุช่องปากอักเสบ (Oral Mucositis ; OM) เป็นภาวะแทรกซ้อนที่พบได้บ่อยจากการรักษาด้วยยาเคมีบำบัด โดยเฉพาะอย่างยิ่ง 5-ฟลูออโรยูราซิล (5-Fluorouracil ; 5-FU) ซึ่งมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อคุณภาพชีวิตของผู้ป่วย ภาวะโภชนาการ และความต่อเนื่องของการรักษามะเร็ง แม้ว่า OM จะมีความสำคัญทางคลินิกสูง แต่แนวทางการรักษาที่มีอยู่ส่วนใหญ่ยังคงเน้นเพียงการบรรเทาอาการ มากกว่าการจัดการกับกลไกระดับชีวโมเลกุลที่เป็นต้นเหตุ การศึกษาครั้งนี้จึงมีเป้าหมายเพื่อสำรวจแนวทางโดยแบ่งทดลองหลักทั้งหมดเป็นสองส่วนหลักด้วยกัน โดยเลือกใช้สารสกัดซาโปนินจากเมล็ดชา (Tea Saponins ; TS) ทั้งในรูปแบบสารสกัดหยาบ และพัฒนาสารสกัดให้อยู่ในรูปแบบอนุภาคนาโน (TSNPs) โดยในการศึกษาส่วนแรกทำการทดลองเพื่อประเมินศักยภาพของ TS ในการบรรเทากระบวนการเฟอร์โรพโทซิส (Ferroptosis) และการอักเสบในเซลล์เคราติโนไซต์ของมนุษย์ (HaCaT cells) ที่ถูกเหนี่ยวนำด้วย 5-FU ผลการทดลองส่วนที่หนึ่งพบว่า TS สามารถลดการเหนี่ยวนำเฟอร์โรพโทซิสได้ผ่านการลดการสะสมของอนุมูลอิสระในเซลล์ และไมโตคอนเดรีย ลดการเกิดลิพิดเปอร์ออกซิเดชัน (Lipid peroxidation ; LPO) และลดระดับธาตุเหล็กอิสระทั้งในไซโทโซล และไมโตคอนเดรีย อีกทั้งยังช่วยเพิ่มระดับกลูตาไธโอน (Glutathione ; GSH) และการทำงานของเอนไซม์กลูตาไธโอนเพอร์ร็อกซิเดส 4 (Glutathione peroxidase 4 ; GPX-4) ซึ่งเป็นเอนไซม์สำคัญในการยับยั้งเฟอร์โรพโทซิส นอกจากนี้ TS ยังแสดงความสามารถในการลดการแสดงออกของไซโตไคน์ก่อการอักเสบ ได้แก่ TNF-α และ IL-6 รวมถึงส่งเสริมกระบวนการสมานแผล อย่างไรก็ตาม TS มีข้อจำกัดในด้านชีวประสิทธิผลต่ำ และอาจมีความเป็นพิษต่อเซลล์ในลักษณะขึ้นกับขนาดความเข้มข้น เพื่อแก้ไขข้อจำกัดดังกล่าว ในการทดลองส่วนที่สองจึงได้มีการพัฒนา TS ในรูปแบบอนุภาคนาโนซิลิกา (TSNPs) เพื่อลดความเป็นพิษต่อเซลล์ และเพิ่มประสิทธิภาพในการลดออกซิเดชัน รวมถึงเพิ่มศักยภาพในการกระตุ้นฤทธิ์การสมานแผล ผลการทดลองพบว่า TSNPs มีลักษณะเป็นอนุภาคทรงกลม ประจุลบ ขนาดเส้นผ่าศูนย์ 200-300 นาโนเมตร มีคุณสมบัติการปลดปล่อยตัวยาอย่างต่อเนื่อง และมีความเข้ากันได้ทางชีวภาพสูง ผลการทดลองในระดับเซลล์แสดงว่า TSNPs มีประสิทธิภาพเหนือกว่า TS ในการลดภาวะออกซิเดชัน เพิ่มความมีชีวิตของเซลล์ และกระตุ้นการเคลื่อนที่ของเซลล์ในแบบจำลองการสมานแผล ข้อมูลเหล่านี้ชี้ให้เห็นถึงกลไกเชิงลึกของการควบคุมเฟอร์โรพโทซิสที่ถูกเหนี่ยวนำโดยเคมีบำบัดโดย TS และจากการศึกษาพบว่า TSNPs อาจเป็นแนวทางเชิงชีวเภสัชศาสตร์ใหม่ที่สามารถประยุกต์ใช้ในงานด้านทันตกรรม และเวชศาสตร์ช่องปากเชิงมะเร็งวิทยา โดยมีข้อได้เปรียบในด้านความเสถียร ความปลอดภัย และการแก้ไขข้อจำกัดทางชีวเคมี และเภสัชจลศาสตร์ของสารสกัดจากธรรมชาติ

Chiang Mai University. Library

Address: CHIANG MAI

Email: cmulibref@cmu.ac.th

Name: Somdet Srichairatanakool

Role: Advisor

Name: Jetsada Ruangsuriya

Role: Advisor

Name: Pimpisid Koonyosying

Role: Advisor

Created: 2025

Modified: 2025-11-10

Issued: 2025-11-10

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

eng

DegreeName: Doctor of Philosophy

Level: Doctoral Degree

Descipline: Biochemistry

Grantor: Chiang Mai University

©copyrights Chiang Mai University

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	610755921.pdf	7.44 MB

ใช้เวลา

0.031449 วินาที