Purification and characterization of bioactive peptides from bovine colostrum and evaluation of their role in tissue repair and regeneration [Purificazione e caratterizzazione di peptidi bioattivi dal colostro bovino e valutazione del loro ruolo nella riparazione e rigenerazione dei tessuti]

Introduction: Bovine colostrum is defined as the first lacteal secretion produced by the mammary gland of cows after birth and is rich in various bioactive compounds that provide numerous health benefits for humans. In recent years, bovine colostrum has gained popularity as a dietary supplement, with numerous clinical and pre-clinical studies demonstrating its purported health advantages. Most research on colostrum composition and its applications has primarily focused on immunoglobulins (IgG) and their effects on the immune system, while the other components of colostrum have not received the same level of attention, despite their significance. This thesis discusses the current understanding of the physicochemical properties of bioactive compounds, particularly growth factors, cytokines and exosomes derived from colostrum, as well as their potential health benefits in the field of regenerative medicine. Additionally, this research project focuses on the purification and characterization of bovine colostrum-derived bioactive factors and the evaluation of the effects of a purified and sterile mixture of these compounds on skin and hair regeneration. Materials and methods: After purification and characterization of bioactive factors, including exosomes, from bovine colostrum, through ELISA tests, their reparative and regenerative effect was evaluated by in vitro assays: the MMT assay allowed assessment of cell viability of fibroblasts and keratinocytes exposed to the purified, exosomes-rich BC mixture and the Scratch Wound assay was carried out on untreated human fibroblasts and human fibroblasts treated with purified BC mixture to measure cell migration. In vitro culture of human hair follicle and subsequent staining with DAPI and measurement of florescence intensity were performed to assess the ability of BC mixture and derived colostrum exosomes to improve hair follicular regeneration. Results: The results obtained indicate a significant role of these bioactive factors in enhancing regenerative processes via various mechanisms of action. Purified bovine colostrum mixture possess the ability to induce cell proliferation in human fibroblast but not in keratinocytes; it enhances the ability of human fibroblasts to close the wound scratch and significantly improves hair follicular regeneration by promoting the proliferation and differentiation of dermal papilla cells, compared with other confronting samples, exposed to plant derived nanovesicle and CBSC exosomes.

Introduzione: Il colostro bovino è definito come la prima secrezione lattifera prodotta dalla ghiandola mammaria delle mucche dopo la nascita ed è ricco di vari composti bioattivi che forniscono numerosi benefici per la salute degli esseri umani. Negli ultimi anni, il colostro bovino ha guadagnato popolarità come integratore alimentare, con numerosi studi clinici e preclinici che ne dimostrano i presunti vantaggi per la salute. La maggior parte della ricerca sulla composizione del colostro e sulle sue applicazioni si è concentrata principalmente sulle immunoglobuline (IgG) e sui loro effetti sul sistema immunitario, mentre gli altri componenti del colostro non hanno ricevuto lo stesso livello di attenzione, nonostante la loro importanza. Questa tesi discute l'attuale comprensione delle proprietà fisico-chimiche dei composti bioattivi, in particolare dei fattori di crescita, delle citochine e degli esosomi derivati dal colostro, nonché i loro potenziali benefici per la salute nel campo della medicina rigenerativa. Inoltre, questo progetto di ricerca si concentra sulla purificazione e sulla caratterizzazione dei fattori bioattivi derivati dal colostro bovino e sulla valutazione degli effetti di una miscela purificata e sterile di questi composti sulla rigenerazione della pelle e dei capelli. Materiali e metodi: Dopo la purificazione e la caratterizzazione dei fattori bioattivi, compresi gli esosomi, dal colostro bovino, attraverso test ELISA, il loro effetto riparativo e rigenerativo è stato valutato con saggi in vitro: il saggio MMT ha permesso di valutare la vitalità cellulare di fibroblasti e cheratinociti esposti alla miscela BC purificata e ricca di esosomi, mentre il saggio Scratch Wound è stato eseguito su fibroblasti umani non trattati e su fibroblasti umani trattati con la miscela BC purificata per misurare la migrazione cellulare. La coltura in vitro di follicoli piliferi umani e la successiva colorazione con DAPI e la misurazione dell'intensità della florescenza sono state eseguite per valutare la capacità della miscela BC e degli esosomi derivati dal colostro di migliorare la rigenerazione follicolare dei capelli. Risultati: I risultati ottenuti indicano un ruolo significativo di questi fattori bioattivi nel migliorare i processi rigenerativi attraverso vari meccanismi d'azione. La miscela di colostro bovino purificato possiede la capacità di indurre la proliferazione cellulare nei fibroblasti umani ma non nei cheratinociti; aumenta la capacità dei fibroblasti umani di chiudere il graffio della ferita e migliora significativamente la rigenerazione follicolare dei capelli promuovendo la proliferazione e la differenziazione delle cellule della papilla dermica, rispetto ad altri campioni di confronto, esposti a nanovescicole di derivazione vegetale e a esosomi di CBSC.