Select Your Style

Choose View Style

  • Full
  • Boxed

Choose Colour style

  • skyblue
  • green
  • blue
  • coral
  • cyan
  • eggplant
  • pink
  • slateblue
  • gold
  • red

Μελέτη ανασκόπησης: Η Σουλφοραφάνη και ο Ρόλος της στην Λειτουργία του Οργανισμού στην Πρόληψη και Θεραπεία: ο Μηχανισμός Απορρόφησης και Δράσης

Η Σουλφοραφάνη και ο Ρόλος της στην Λειτουργία του Οργανισμού στην Πρόληψη και Θεραπεία: ο Μηχανισμός Απορρόφησης και Δράσης

1. Εισαγωγή

2. Η Αναζήτηση Upstream Παραγόντων

    2.1 Οι Αποτυχημένες αντιοξειδωτικές δοκιμές βιταμίνης  Ε, βιταμίνης C, β-
             καροτένιου, σεληνίου, ψευδαργύρου και συνδυασμών αυτών

    2.2 Οι δοκιμές παρέμβασης της Sulforaphane (SFN) στον διαβήτη τύπου 2

    2.3 Η αρχή των αντιοξειδωτικών συμπληρωμάτων ως θεραπεία

    2.4 Η αντιμετώπιση μιας πιο λεπτής άποψης της ισορροπίας Redox

3. Η Σουλφοραφάνη- H Ανακάλυψη και Η Απομόνωση

    3.1 Η βιοσύνθεση και άλλα προϊόντα μετά τη γλυκοραφάνη

    3.2 Ο φυσικοχημικός χαρακτηρισμός

    3.3 Η φαρμακοκινητική:  Απορρόφηση, κατανομή, μεταβολισμός και αποβολή

    3.4 Οι μηχανισμοί δράσης της SFN

           3.4.1 Μηχανισμός που εξαρτάται από το Keap1/Nrf2

           3.4.2 Μηχανισμοί ανεξάρτητοι από το Keap1/Nrf2

                     3.4.2.1 Ο Μηχανισμός NF-κB

           3.4.3 Ο Επιγενετικός μηχανισμός

    3.5 Βιοδιαθεσιμότητα: Σχέση με τη μοριακή δομή

4. Τα φυτοχημικά ως επαγωγείς της ενδογενούς άμυνας

    4.1 Πολυφαινόλες: Το κλινικό δυναμικό τους

    4.2 Η Nutrigenomic σύνδεση με τα ενδογενή αντιοξειδωτικά

    4.3 Προσδιορισμός του κλινικού δυναμικού ενός φυτοχημικού

    4.4 Η ιστορία και η εξέλιξη της έρευνας της σουλφοραφάνης

5. Η σουλφοραφάνη ως μόριο με Nutrigenomic ιδιότητες

    5.1 Σουλφοράνη-Nrf2: Η ενεργοποίηση της γονιδιακής έκφρασης στις κυτταρικές
           άμυνες

    5.2 Η σημασία της σχέσης Nrf2-σουλφοραφάνης

    5.3 Πλειοτροπικές επιδράσεις της σουλφοραφάνης

    5.4 Οι σημαντικές δράσεις της σουλφοραφάνης σε κυτταρικό επίπεδο

6. Η σουλφοραφάνη στις πυρηνικές κυτταρικές λειτουργίες

    6.1 Πολλαπλά γονίδια-στόχοι και το μονοπάτι Nrf2/ARE

    6.2 Η σουλφοραφάνη ως διαμορφωτής Redox

    6.3 Ενδογενώς παραγόμενα «Αντιοξειδωτικά» στον διαβήτη τύπου 2

    6.4 Επισημάνσεις στην redox-διαμόρφωση των Νrf2 γονίδιων-στόχων

7. Η αποτελεσματικότητα της σουλφοραφάνη στην Redox-διαμόρφωση

     7.1. Η Γλουταθειόνη

     7.2 Thioredoxin:  Προστασία από αυξημένη γλυκόζη αίματος

     7.3 NAD(P)H Quinone Dehydrogenase 1: Πέρα από τη διαμόρφωση redox

            7.3.1 Η φαρμακοκινητική της NQO1 μετά από κατάποση της SFN

            7.3.2 Συγκριτική φυτοχημική επαγωγή της NQO1

            7.3.3 NQO1: Ανακύκλωση των κυτταρικών βιοδραστικών

     7.4 Η Αιμοξυγενάση-1 (Haemoxygenase-1, HO-1)

     7.5 Επιδράσεις Redox στα μονοπάτια αποτοξίνωσης φάσης 1 έναντι φάσης 2

            7.5.1 Σημασία της επαγωγής των ενζύμων αποτοξίνωσης φάσης 1 και φάσης 2

8. Σουλφοραφάνη: Οι αντιφλεγμονώδεις επιδράσεις της

    8.1 Ο έλεγχος του NF-κΒ

           8.1.1 Η δράση του NF-κB στα εντερικά επιθηλιακά κύτταρα

           8.1.2 Η σουλφοραφάνη στο Gut-Immune Interface

           8.1.3 Cross Talk (αλληλεπίδραση) μεταξύ Nrf2 και NF-κB

     8.2 Η ανοσολογική διαμόρφωση (αντιφλεγμονώδεις επιδράσεις)

     8.3 Η επίδραση της σουλφοραφάνης στους δείκτες φλεγμονής στον άνθρωπο

     8.4 Η επίδραση της σουλφοραφάνης στους δείκτες φλεγμονής σε ασθενείς με
            διαβήτη τύπου 2

9. Σουλφοραφάνη: Οι αντιμικροβιακές επιδράσεις της

    9.1 Η σουλφοραφάνη και η λοίμωξη με Helicobacter pylori

    9.2 Η αναστολή της ουρεάσης ως μηχανισμός ρύθμισης των αποικιών H. pylori

10. Τα φυτοχημικά στο μονοπάτι ανακάλυψης φαρμάκων

      10.1 Πώς τα δεδομένα των κλινικών δοκιμών ενημερώνουν τη δόση;

      10.2 Οι δημοσιευμένες κλινικές δοκιμές

      10.3 Το δίλημμα στην εφαρμογή των δεδομένων κλινικών δοκιμών

11. Βιβλιογραφία

1. Εισαγωγή

Στη μελέτη ανασκόπησης της βιβλιογραφίας από την  Christine A. Houghton με τίτλο: «Σουλφοραφάνη (Sulforaphane): Η «ενηλικίωση» της ως κλινικά σχετικό Nutraceutical στην πρόληψη και τη θεραπεία των χρόνιων ασθενειών», αναλύοντας τις μελέτες των Yoo S., και συνεργατών … Bjelakovic G., και συνεργατών [2-47], η συντάκτρια της μελέτης αυτής περιγράφει: «Ζούμε σε μια εποχή όπου η σύγχρονη ιατρική επικεντρώνεται έντονα στην ανακούφιση των συμπτωμάτων με τα φαρμακευτικά προϊόντα, παρέχοντας πολλές λύσεις για την αντιμετώπιση αυτής της ζήτησης.

Ωστόσο, καθίσταται ολοένα και πιο εμφανές ότι για τις ασθένειες που προκαλούν μεγαλύτερη δυσφορία σε ατομικό επίπεδο, τα φαρμακευτικά προϊόντα συνήθως παρέχουν μόνο βραχύβια συμπτωματική ανακούφιση. Λίγα, αν υπάρχουν σύγχρονα φαρμακευτικά προϊόντα διαμορφώνουν θεμελιώδεις διαδικασίες αιτιολογίας.

Κατά συνέπεια, υπάρχει λόγος ιδιαίτερου ενδιαφέροντος για φυτοχημικές λύσεις που ενδέχεται να στοχεύουν στις θεμελιώδεις upstream αιτίες μιας νόσου [2, 3]. Οι βιοδραστικές ενώσεις φυτικής προέλευσης εμφανίζονται ήδη ως υποψήφια μόρια με σημαντικό θεραπευτικό δυναμικό στην ανθρώπινη υγεία [4].

Πολυάριθμες μηχανιστικές έρευνες για φυτοχημικά βιοδραστήριες ενώσεις βοηθούν ήδη στην αποσαφήνιση της παθοφυσιολογίας τόσο των χρόνιων ασθενειών όσο και των οξέων αυτοπεριοριστικών παθήσεων [5]. Γενικά θεωρείται ότι τα ευρήματα αυτά μπορούν να βοηθήσουν και να επάγουν την ανάπτυξη νέων θεραπευτικών λύσεων.

Αν και η φαρμακευτική ιατρική έχει ιστορικά το βλέμμα της στα φυτά ως πηγές των πρώτων υλών για την ανάπτυξη φαρμάκων, το τελικό θεραπευτικό μόριο είναι συνήθως αρκετά διαφορετικό από την αρχική πηγή της φυτικής προέλευσης.

Αντίθετα, το επίκεντρο των nutraceutical ενώσεων είναι να διατηρήσουν το φυτικό βιοδραστικό συστατικό όσο το δυνατόν πιο κοντά στην εγγενή φυσική του κατάσταση.

Η πρόκληση για τους προγραμματιστές των συμπληρωμάτων nutraceutical είναι ότι η δραστικότητα των εν λόγω nutraceutical είτε ως συμπυκνώματα ή εκχυλίσματα μπορεί να είναι κάτω από το όριο nutrigenomally, που απαιτείται για προκαλέσει την έκφραση γονιδίων που απαιτούνται για μια σημαντική θεραπευτική απάντηση.

2. Η Αναζήτηση Upstream Παραγόντων

Επειδή η ομοιόσταση στα ανθρώπινα κύτταρα εξαρτάται από τη δυναμική ενσωμάτωση πολλών βασικών βιοχημικών διεργασιών, η αναζήτηση upstream παραγόντων στις σημαντικές αιτιολογικές διεργασίες μιας νόσου είναι στο επίκεντρο της παγκόσμιας έρευνας.

Η έρευνα αυτή σήμερα επικεντρώνεται στενά στη διερεύνηση των οδών σηματοδότησης εντός των κυττάρων και των οργανιδίων.

Πριν από την εισαγωγή καλύτερων πρακτικών υγιεινής, το παγκόσμιο βάρος της νόσου κυριαρχούσαν οι μολυσματικές ασθένειες. Αντίθετα, τις τελευταίες δεκαετίες σημειώθηκε σταθερή αύξηση των επιπέδων νοσηρότητας και θνησιμότητας από χρόνιες ασθένειες, δικαιολογώντας τον ισχυρισμό ότι οι χρόνιες ασθένειες έχουν φθάσει σε διαστάσεις επιδημίας [6].

Ως παράδειγμα, ο αυξανόμενος παγκόσμιος επιπολασμός των καρδιαγγειακών παθήσεων (CVD) και του διαβήτη τύπου 2 (T2DM) κυριαρχεί στην τρέχουσα πορεία για τις χρόνιες ασθένειες. Είναι αναδυόμενο [7] ότι ο πρωταρχικός upstream παράγοντας που συνδέει την ενδοθηλιακή δυσλειτουργία με την CVD και τον T2DM και περιγράφεται ως καρδιομεταβολική νόσος συνδέεται στενά με το οξειδωτικό στρες [7-12].

Πιο πρόσφατα, μηχανιστικές μελέτες συνδέουν την καρδιομεταβολική δυσλειτουργία με την εντερική δυσλειτουργία και την επακόλουθη μεταβολική ενδοτοξαιμία.

Τα κυτταρικά τοιχώματα των gram-αρνητικών βακτηρίων αυξάνουν τα επίπεδα luminal των λιποπολυσακχαριτών (LPS) που ανιχνεύονται από, και συνδέονται με τον Toll-like receptor 4  (TLR4).

Αυτό ξεκινά την ενεργοποίηση του NF-κΒ με την επακόλουθη γενιά φλεγμονωδών κυτοκινών που απορροφώνται συστηματικά [13]. Τουλάχιστον τρεις φαινομενικά διακριτοί μηχανισμοί έχουν προσδιοριστεί ως εναύσματα της παχυσαρκίας που σχετίζονται με την μεταβολική φλεγμονή:

α) το στρες του ενδοπλασματικού δικτύου,

β) η ενεργοποίηση του Τoll-like υποδοχέα (TLR) 4, και

γ) οι αλλαγές στο μικροβίωμα του εντέρου [14].

Η σουλφοραφάνη (SFN), το επίκεντρο αυτής της επανεξέτασης, έχει προσδιοριστεί ως ένα μόριο που μπορεί να μειώσει τη φλεγμονή μέσω της αναστολής της της δέσμευσης των LPS-TLR4 [15, 16]. Ο μηχανισμός αυτός εξετάζεται περαιτέρω παρακάτω.

2.1 Οι Αποτυχημένες αντιοξειδωτικές δοκιμές βιταμίνης  Ε, βιταμίνης C, β-καροτένιου, σεληνίου, ψευδαργύρου και συνδυασμών αυτών

Οι προσπάθειες χρήσης των κλασικών αντιοξειδωτικών βιταμινών για την ενίσχυση της ενδοθηλιακής λειτουργίας και της σχετικής διαμόρφωσης της γλυκόζης ως αποτέλεσμα, δεν είχαν σε μεγάλο βαθμό καμία ανταπόκριση σε ορισμένες μελέτες και ανεπιθύμητες ενέργειες σε άλλες [10, 17–20].

Μια μετά-ανάλυση του 2010 [21] των μεγάλων τυχαιοποιημένων ελεγχόμενων με εικονικό φάρμακο δοκιμών (98.886 άτομα συνολικά) που διερευνούν τις επιδράσεις αντιοξειδωτικού συμπληρώματος στην πρόληψη του διαβήτη ή την επίδραση στην ομοιόσταση της γλυκόζης δεν έδειξε καμία επίδραση από τη βιταμίνη Ε, βιταμίνη C, β-καροτένιο, σελήνιο, ψευδάργυρο, και συνδυασμούς αυτών.

Παρόμοιες μετά-αναλύσεις επίσης αποτυγχάνουν να αποδείξουν σημαντικά χημειοπροστασία ή προληπτικά οφέλη κατά του καρκίνου και των καρδιαγγειακών παθήσεων μέσω αυτών  [16, 22–24].

Τα ευρήματα αυτά υποδεικνύουν την πιθανότητα ότι η παρέμβαση με φυτοχημικά ως βιομόρια που διαφοροποιούν την redox κατάσταση του κυττάρου, μπορεί να προσφέρουν μια εναλλακτική αλλά αποτελεσματική στρατηγική.

2.2  Οι δοκιμές παρέμβασης της σουλφοραφάνης (SFN) στον διαβήτη τύπου 2

Ενώ οι κλινικές δοκιμές που εξετάζουν τον κίνδυνο για T2DM σε χιλιάδες άτομα για μεγάλες χρονικές περιόδους είναι μεγάλης κλίμακας, οι μελέτες στις οποίες η SFN έχει χρησιμοποιηθεί ως ουσία παρέμβασης είναι λίγες, είναι μικρής διάρκειας και περιλαμβάνουν μικρό αριθμό συμμετεχόντων.

Για να απαντηθεί η ερώτηση, αν η  SFN ως έμμεσο αντιοξειδωτικό θα μπορούσε να τροποποιήσει τον κίνδυνο νόσου στο T2DM όπου τα αντιοξειδωτικά άμεσης δράσης φαίνονταν ανίκανα, το 2011 διεξήχθη μια τυχαιοποιημένη ελεγχόμενη κλινική δοκιμή 4 εβδομάδων [25] για τη διερεύνηση της επίδρασης της SFN με απόδοση 112,5 μmol SFN και 225 μmol SFN ημερησίως από  σκόνη φύτρων μπρόκολου σε 81 ασθενείς με T2DM και με την χρήση σχετικών βιοδεικτών.

Τα αποτελέσματα παρείχαν τα πρώτα στοιχεία που έδειξαν ότι η SFN θα μπορούσε να μειώσει την υπεροξείδωση των λιπιδίων, ιδιαίτερα σημαντικά δε στην υψηλότερη δόση.

Ειδικότερα, η ευνοϊκή κατάσταση στο σύστημα redox καταδείχθηκε από τη μείωση της μαλοντιαλδεΰδης πλάσματος (MDA) και της οξειδωμένης LDL (OX-LDL). Δεδομένου ότι η αυξημένη υπεροξείδωση των λιπιδίων στο διαβήτη έχει εμπλακεί ως σημαντικός παράγοντας στην παθογένεση των επιπλοκών του T2DM, οι ερευνητές εξέτασαν τη δυνατότητα της SFN να διαδραματίσει έναν ρόλο στην πρόληψη του T2DM και στις δευτερογενείς επιπτώσεις του.

Σε γενικές γραμμές, οι μελέτες που έχουν χρησιμοποιήσει SFN είτε από μπρόκολο ή βλαστούς ή συμπληρώματα SFN για την ενίσχυση της κυτταρικής άμυνας, έχουν δείξει πολλά υποσχόμενα μηχανιστικά ευρήματα, αλλά ασυνεπείς κλινικές απαντήσεις [26-31].

Μια μελέτη του 2018 που διερεύνησε βιοδείκτες φλεγμονής σε υπέρβαρους αλλά κατά τα άλλα υγιείς ενήλικες έδειξε σημαντική μείωση της ρύθμισης δύο τέτοιων βιοδεικτών. Αυτά τα δεδομένα κατέχουν ιδιαίτερη σημασία για την κλινική εφαρμογή της SFN σε καταστάσεις που σχετίζονται με τη φλεγμονή (βλέπε σχετικό κεφ.).

2.3  Η αρχή των αντιοξειδωτικών συμπληρωμάτων ως θεραπεία

Η ιδέα ότι η γήρανση οφειλόταν σε μια κατάσταση οξειδωτικού στρες μέσα στα κύτταρα, προέκυψε στη δεκαετία του 1950 από τον Δρ Denham Harman, ένας χημικός με έρευνα στην πετροχημική βιομηχανία που στη συνέχεια προσχώρησε στο Ιατρικό Κέντρο στη σχολή του Πανεπιστημίου της Νεμπράσκα.

Η «θεωρία των ελεύθερων ριζών της γήρανσης» υποστηρίζει ότι οι χαρακτηριστικές αλλαγές που συμβαίνουν κατά τη διάρκεια της γήρανσης προκαλούνται από τις ελεύθερες ρίζες [32].

Η θεωρία κέρδισε την αρχική υποστήριξη από άλλους συμπεριλαμβανομένου του νομπελίστα, Linus Pauling των οποίων οι υποθέσεις για την ανεπάρκεια ασκορβικού οξέος ως αιτιολογικό παράγοντα στον καρκίνο και τις οξείες μολυσματικές ασθένειες κέρδισαν την τεράστια δημοτικότητα στους καταναλωτές, αλλά χλευασμό από μεγάλο μέρος της επιστημονικής κοινότητας [33].

Θα μπορούσε να υποστηριχθεί ότι η προώθηση της βιταμίνης C ως «θεραπεία» για το κοινό κρυολόγημα και για τον καρκίνο προαναγγέλλει την έναρξη μιας τεράστιας αύξησης των πωλήσεων αντιοξειδωτικών βιταμινών.

Φαίνεται ότι, επειδή οι δίαιτες φυτικής βάσης είχαν αποδειχθεί επιδημιολογικά ότι είναι προστατευτικές έναντι μιας σειράς ασθενειών [34], είχε εσφαλμένα υποτεθεί ότι η προστατευτική επίδραση προεκτείνετε από την παρουσία βιταμινών όπως της Α, της C και της Ε και του β-καροτένιου. Αν αυτοί οι πρώτοι ερευνητές είχαν επίσης αναλογισθεί ότι τα φυτικά τρόφιμα είναι προικισμένα με ένα εκτεταμένο φάσμα βιοδραστικών φυτοχημικών ουσιών που λειτουργούν μέσω διαφορετικών μηχανισμών, μπορεί να μην είχαν συνάδει σε αυτό το συμπέρασμα [35–37].

2.4  Η αντιμετώπιση μιας πιο λεπτής άποψης της ισορροπίας Redox

Η μελέτη της σχέσης μεταξύ του οξειδωτικού στρες, της γήρανσης και της ασθένειας παραμένει δημοφιλής, με τους ερευνητές να προσπαθούν να εντοπίσουν παρεμβάσεις που είναι ικανές να διαμορφώσουν τις διαδικασίες που προκαλούν τις ασθένειες [38].

Η θεωρία των ελεύθερων ριζών-αντιοξειδωτικών που προτάθηκε πριν από δεκαετίες αποδείχθηκε υπερβολικά απλοϊκή. Πιο πρόσφατη έρευνα αποκαλύπτει πολλαπλές διαδικασίες σηματοδότησης σε αυτό το παιχνίδι [10]. Καθώς παρατηρούμε την εξέλιξη των πολύπλοκων σχέσεων που διέπουν τους ενδογενείς κυτταρικούς μηχανισμούς, προκύπτει στενή διασύνδεση μεταξύ της ισορροπίας του redox, της φλεγμονής και του στρες του ενδοπλασματικού δικτύου [39] (για περισσότερες πληροφορίες για το στρες του ενδοπλασματικού δικτύου, ανατρέξτε στην μελέτη ανασκόπησης της διεθνούς βιβλιογραφίας με τίτλο: «Η Προστατευτική Επίδραση των Αντιοξειδωτικών και των Φυτοχημικών Ενώσεων στην Φλεγμονή») .

Αυτό που πρέπει να σημειωθεί είναι ότι, κάθε θεραπευτική προσπάθεια επιτυχούς παρέμβασης πρέπει είτε να αντιμετωπίζει κάθε διαδικασία μεμονωμένα είτε να παρεμβαίνει αρκετά upstream σε ένα σημείο που μπορεί να επηρεάσει ευεργετικά πολλαπλούς downdtream στόχους.

Μια σειρά από μεγάλες συστηματικές αναθεωρήσεις και μετά-αναλύσεις, συμπεριλαμβανομένων Cochrane Reviews, κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι αν και το οξειδωτικό στρες στηρίζει κοινές χρόνιες ασθένειες, οι αντιοξειδωτικές βιταμίνες η βιταμίνη Ε, η βιταμίνη C, το β-καροτένιο, το σελήνιο και ο ψευδάργυρος, και οι συνδυασμοί αυτών δεν οδηγούν σε μείωση του κινδύνου μιας ασθένειας [17, 23, 40–47]».

3. Η ΣουλφοραφάνηH Ανακάλυψη και Η Απομόνωση

Η μελέτη ανασκόπησης της διεθνούς βιβλιογραφίας από τους Roberto Santín-Márquez, και συνεργάτες [48] με τίτλο: «Η σουλφοραφάνη: Ο ρόλος της στην γήρανση και στην νευροεκφύλιση» αναλύοντας τις μελέτες των Colditz GA, και συνεργατών … Kim J, και συνεργατών [49-101], οι συντάκτες της μελέτης αυτής περιγράφουν: «Από τη δεκαετία του 1980, ήταν γνωστό ότι η κατανάλωση πράσινων και κίτρινων λαχανικών (φυλλώδη πράσινα λαχανικά, κουνουπίδι, καρότα, μπρόκολο, φύτρα Βρυξελλών κ.λπ.) σχετιζόταν με τη μείωση του κινδύνου ανάπτυξης ορισμένων τύπων καρκίνου [49].

Αργότερα, μελέτες έδειξαν ότι ορισμένα μόρια που περιέχονται σε αυτά τα λαχανικά ήταν σε θέση να προκαλέσουν ξενοβιοτικό μεταβολισμό και αντιοξειδωτική ενζυμική ενεργοποίηση και, ως κοινό χαρακτηριστικό, τα μόρια αυτά ήταν υποστρώματα της  glutathione S-transferase (GST) [50].

Αργότερα, εξετάστηκαν διαφορετικά πράσινα και κίτρινα λαχανικά για να καθοριστεί ποιο από αυτά τα μόρια θα μπορούσαν να ενεργοποιήσουν την ενζυμική δραστηριότητα φάσης ΙΙ, με την οικογένεια των σταυρανθών να είναι αυτή που ενίσχυσε αυτές τις ενζυμικές δραστηριότητες περισσότερο, ιδιαίτερα δε το μπρόκολο και τα εκχυλίσματα βλαστών Brussel [51].

Σχεδόν αμέσως, ένα ισοθειοκυανικό που περιγράφεται ως «ένας ισχυρός επαγωγέας ενζύμων φάσης ΙΙ» απομονώθηκε από εκχυλίσματα μπρόκολου και αναγνωρίστηκε με φασματοσκοπικές μεθόδους ως 1-isothiocyanato-(4R)-(methylsulfinyl) butane ή σουλφοραφάνη (SFN) [52]. 

Τα ένζυμα φάσης ΙΙ αποτελούνται από αντιοξειδωτικό και ένα συζευγμένο ένζυμο που είναι ικανά να ενισχύσουν την ξενοβιοτική υδροφιλία, διευκολύνοντας την απέκκριση τους, προωθώντας την αποτοξίνωση των κυττάρων και την αντιοξειδωτική απόκριση τους [53] (Εικ.1).

Εικ. 1 Η Μοριακή δομή της σουλφοραφάνης

Εικ. 1 Η Μοριακή δομή της σουλφοραφάνης. Η ισοθειοκυανική σουλφοραφάνη (SNF) είναι ένα αλειφατικό μικρό μόριο (Μ.Β. 177,26 g/mol) που υπάρχει στα σταυρανθή λαχανικά. Η SFN εμφανίζεται ως μοριακό μοντέλο 2D (επάνω) και 3D (κάτω). Λόγω του μικρού μοριακού βάρους της και της σχετικής υψηλής λιποφιλίας της, η σουλφοραφάνη μπορεί εύκολα να διασχίσει τις ημιπερατές κυτταρικές μεμβράνες

3.1 Η βιοσύνθεση και άλλα προϊόντα μετά τη γλυκοραφάνη

Το SFN είναι το προϊόν υδρόλυσης της γλυκοραφανίνης (4-(μεθυλοσουλφινυλ) βουτυλογλωσινολάτη), ένα από τα κύρια γλυκοσινολικά που περιέχονται στα σταυρανθή λαχανικά και το πιο άφθονο στο μπρόκολο [54, 55].

Τα γλυκοσινολικά είναι μια οικογένεια αμινοξέων -παράγωγων δευτεροταγών μεταβολιτών που χαρακτηρίζονται από την παρουσία τριών τμημάτων: ομάδες θείου μέσα σε μια δομή thiohydroximate-O-sulfonate, ένα μόριο d-γλυκόζης και μια α- πλευρική αλυσίδα α-amino acid–derived alkyl, aralkyl, or indolyl [56, 57].

Η βιοσυνθετική οδός γλυκοραφανίνης περιλαμβάνει, τουλάχιστον, τρία στάδια: (1) μια επιμήκυνση της πλευρικής αλυσίδας με μείωση των αμινομάδων των αμινοξέων σε 2-οξοοξύνη· (2) σχηματισμός δομής του πυρήνα γλυκοσινολικού με S-γλυκοζυλτρανσφεράσες· και (3) μια s-οξυγόνωση με τη μεσολάβηση μονοοξυγενασών, για να πάρει τελικά τη βιοδραστική μορφή της γλυκοραφανίνης ως τελικό προϊόν [57, 58].

Η συγκέντρωση γλυκοραφανίνης στο φυτό εξαρτάται κυρίως από το όργανο, το χρόνο μετά τη βλάστηση, τις περιβαλλοντικές συνθήκες, τις συνθήκες χειρισμού μετά τη συγκομιδή και την αποθήκευση [59, 60, 61].

Όταν το φυτό που περιέχει γλυκοσινολικά έχει υποστεί μηχανική βλάβη (κομμένο, μασημένο ή ψιλοκομμένο) ή βρίσκεται υπό συνθήκες στρες, όπως μια βακτηριακή ή μυκητιασική λοίμωξη, μια υδρολάση που ονομάζεται μυροσινάση (γλυκοϋδωσία), η οποία συνήθως χωρίζεται σε διαφορετικό διαμέρισμα, απελευθερώνεται για να αλληλοεπιδράσει με τα μόρια γλυκοραφανίνης για να την υδρολύσει, απελευθερώνοντας ένα μόριο D-γλυκόζης και ένα θειοϋδρυδρικό-Ω-σουϊκικό, μια ασταθής αγυκόνη (Burmeister et al. 2000) , η οποία αναδιατάσσεται αυθόρμητα στην ισοθειοκυανική μορφή την σουλφοραφάνη [57, 62, 63, 64] (Εικ.2).

Η δραστηριότητα της μυροσινάσης μειώνεται με την έκθεση στη θερμότητα όταν τα λαχανικά μαγειρεύονται πριν από το φαγητό, ευνοώντας την παρουσία γλυκοραφανίνης και μειώνοντας τη διαθεσιμότητα σουλφοραφάνης όταν τα λαχανικά μαγειρεύονται πριν από την κατανάλωση [54].

Ωστόσο, η δραστηριότητα της μυροσινάσης δεν βρίσκεται μόνο στα φυτά. Η ισοδύναμη δραστηριότητα της μυροσινάσης βρίσκεται στο μικροβίωμα στο χαμηλότερο τμήμα του εντέρου των θηλαστικών ως thioglucosidases, επιτρέποντας την υδρόλυση της γλυκοραφανίνης και την απορρόφηση της σουλφοραφάνης από το έντερο [65, 66].

Ορισμένα είδη βακτηρίων, όπως το Escherichia coli, thetaiotaomicron, Enterococcus faecalis, Enterococcus faecium, Peptostreptococcus sp., and Bifidobacterium sp. μπορούν να επεξεργαστούν τα γλυκοσινολικά λόγω της παρουσίας συγκεκριμένων thioglucosidases, διατηρώντας τη μετατροπή της γλυκοραπαχανίνης σε ισοθειοκυανικά ακόμη και μετά την απενεργοποίηση της μυροσινάσης από την θερμότητα [67] (Hullar και Fu 2014) (. 3).).

Εικ. 2 Η σύνθεση της σουλφοραφάνης (SFN) στο μπρόκολο

Εικ. 2 Η σύνθεση της σουλφοραφάνης στο μπρόκολο. Κατά τη διάρκεια της ομοιόστασης, η γλυκοραφανίνη, το πρόδρομο μόριο της σουλφοραφάνης, περιέχεται σε κενοτόπια μέσα στα κύτταρα του μπρόκολου. Ταυτόχρονα, η μυροσινάση, το ένζυμο που είναι υπεύθυνο για την διάσπαση της γλυκοραφανίνης σε γλυκόζη και σουλφοραφάνη, εντοπίζεται στο κυτταρόπλασμα. Επομένως, και τα δύο μόρια διαχωρίζονται χωρικά (αριστερό μέρος της εικόνας). Όταν το φυτό έχει υποστεί βλάβη, δηλαδή, από τη συγκομιδή, depredation, λοίμωξη, ή ακόμα και μάσημα, το κενοτόπια διαρρηγνύονται, απελευθερώνοντας έτσι την γλυκοραφανίνη, η οποία μπορεί στη συνέχεια να αλληλοεπιδράσει με μυροσινάση για να σχηματίσουν την σουλφοραφάνη (δεξιά πλευρά της εικόνας)

3.2 Ο φυσικοχημικός χαρακτηρισμός

Το Σουλφοραφάνη είναι ένα μικρό μόριο με μοριακό βάρος 177,28 g/mol και ο μοριακός τύπος του είναι C6H11NOS2 με σημείο τήξης μεταξύ 58,6 και 91,2 °C [68]. Αν και η γλυκοραφανίνη είναι υδρόφιλη, η σουλφοραφάνη, όπως και άλλα ισοθειοκυανικά, είναι συνήθως ένα αλειφατικό λιποφιλικό μόριο [69].

3.3 Η φαρμακοκινητική:  Απορρόφηση, κατανομή, μεταβολισμός και αποβολή

Λόγω του μικρού μοριακού βάρους της και της σχετικά υψηλής λιποφιλίας της, η σουλφοραφάνη απορροφάται γρήγορα στο jejunum σε όλα τα εντερικά κύτταρα μετά την από του στόματος χορήγηση [70] (Εικ. 3).

Φθάνει στις υψηλότερες συγκεντρώσεις στο πλάσμα 3 ώρες μετά την κατανάλωση (περίπου 0,9 μmol/L) και μειώνεται αργά μετά τη δεύτερη ώρα, με κατά προσέγγιση χρόνο ημιζωής 2,2 ώρες (χρόνος ημιζωής: το απαιτούμενο χρονικό διάστημα για την αποβολή του 50% της σουλφοραφάνης) [71, 72, 73].

Όταν η SFN βρίσκεται στα κύτταρα, μεταβολίζεται με ένζυμα φάσης ΙΙ και ΙΙΙ, για παράδειγμα, με την γλουταθειόνη S-τρανσφεράση (GST) για τη διαμόρφωση συζευγμένων προϊόντων όπως την σουλφοραφάνη-γλουταθειόνη (SFNGSH), σουλφοραφάνη-κυστεΐνη (SFNCys), σουλφοραφάνη Ν-ακετυλο κυστεΐνη (SFNNAC) και σουλφοραφάνη-κυστενυλο-γλυκίνη (SFNCG), οι οποίες πιστεύεται ότι είναι σημαντικές για την ενεργοποίηση αρκετών βιολογικών επιδράσεων της SFN [74].

Οι κύριες περιοχές μεταβολισμού σουλφοραφάνη είναι τα εντερικά τοιχώματα. Στο ήπαρ, είναι συζευγμένη με το GSH. Στο νεφρό και στην ουροδόχου κύστη, είναι συζευγμένη με NAC [75] και συσσωρεύεται κυρίως στα ίδια όργανα, και σε χαμηλότερες συγκεντρώσεις στο πλάσμα, το δέρμα και τους ιστούς των πνευμόνων [76].

Το ποσοστό απέκκρισης είναι υψηλότερο κατά την 6η ώρα μετά τη χορήγηση [77], απεκκρίνοντας στα ούρα SFN-NAC ως κύριο μεταβολίτη, και η συνολική αποβολή επιτυγχάνεται κατά τη 12η ώρα μετά την κατάποση [73].

Εικ. 3 Η σύνθεση και η απορρόφηση της σουλφοραφάνης μετά την κατανάλωση

Εικ. 3 Η σύνθεση και η απορρόφηση της σουλφοραφάνης μετά την κατανάλωση. Η ενζυμική δραστηριότητα της μυροσινάσης μειώνεται με τη θερμότητα και το χαμηλό pH, έτσι, μπορεί να μετουσιωθεί όταν μαγειρεύεται ή στο στομάχι λόγω του όξινου περιβάλλοντος, μειώνοντας την παραγωγή της σουλφοραφάνης. Όταν οι άνθρωποι καταναλώνουν μπρόκολο, η μυροσινάσης συνήθως μειώνεται, διατηρώντας τη γλυκοραφανίνη άθικτη μέχρι να μπει στο λεπτό έντερο, όπου συγκεκριμένα βακτηριακά είδη είναι ικανά να μεταβολίσουν τη γλυκοραφανίνη σε σουλφοραφάνη μέσω βακτηριακών θειογλουκοσιδάσεων, επιτρέποντας την απορρόφηση της σουλφοραφάνη από τα εντεροκύτταρα και στη ροή του αίματος

3.4 Οι μηχανισμοί δράσης της SFN

3.4.1 Μηχανισμός που εξαρτάται από το Keap1/Nrf2

Δεδομένου ότι η SFN αναγνωρίστηκε ως ισχυρός επαγωγέας του ξενοβιοτικού μεταβολισμού και της αντιοξειδωτικής απόκρισης, η οδός Keap1/Nrf2 ήταν ένας πολύ ελκυστικός υποψήφιος ως στόχος της SFN.

Υπό βασικές συνθήκες redox, ο πυρηνικός παράγοντας erythroid 2-related factor 2 (Nrf2) (Nrf2) απομονώνεται από την ECH-associated protein 1 (Keap1) που μοιάζει με δισκοπότηρο και μειώνεται ταχέως και με την πρόσληψη του E3 ubiquitin ligase Cul3, με αποτέλεσμα την αποικοδόμηση του NRF2 μέσω του πρωτεασώματος [78,79].

Όταν η κατάσταση redox γίνεται κυρίαρχα οξειδωτική, ορισμένες ρυθμιστικές κυστεΐνες του Keap1 (όπως το cys151, το cys273 και το cys288) οξειδώνονται και προωθούν μια αλλαγή της τεταρτοταγούς δομής που διευκολύνει την απελευθέρωση του NRF2 και αποτρέπει την αποικοδόμησή του [80].

Μετά από την απελευθέρωσή του, το Nrf2 απαιτεί ορισμένες μετά-μεταφραστικές τροποποιήσεις, δηλαδή τη φωσφορυλίωση της τυροσίνης ή σερίνης από διαφορετικές κινάσες, όπως την MAPK ή την PKC που φωσφορυλιώνουν το Nrf2 στο Tyr568, καθώς και την κινάση GSK-3β, η οποία με τη σειρά της φωσφορυλιώνει το Nrf2 στην Ser40. Και οι δύο φωσφορυλιώσεις σχετίζονται με την πυρηνική μετατόπιση του Nrf2 [81].

Όταν το Νrf2 εισαχθεί στον πυρήνα, σχηματίζει ένα ετερoδιμερές με μικρές πρωτεΐνες Maf (MafG, MafK, MafF), το οποίο του δίνει την δυνατότητα και την ικανότητα δέσμευσης DNA και να ενωθεί στις περιοχές δέσμευσης και ενεργοποίησης του προαγωγές των γονιδίων-στόχων που ανταποκρίνονται στον παράγοντα μεταγραφής Nfr2.

Τα γονίδια αυτά είναι το αντιοξειδωτικό στοιχείο απάντησης (antioxidant response element ARE) [82], με αποτέλεσμα τη μεταγραφή ποικίλων γονιδίων αντιοξειδωτικής απόκρισης, όπως η NAD(P)Η, η quinone dehydrogenase 1 (NQO1), heme oxygenase 1 (HO-1), and γ-glutamylcysteine ligaseGCL), μεταξύ πολλών άλλων [83].

In vivo πειράματα έχουν δείξει αυξημένη έκφραση NRF2 και πυρηνικό εντοπισμό μετά την χορήγηση της SFN [84], καθώς και μια αυξημένη μεταγραφική δραστηριότητα [85, 86]. Έχει επίσης προταθεί ότι η SFN είναι σε θέση να οξειδώνει το ρυθμιστικό cys151 στο keap1 dimer, σταματώντας έτσι την υποβάθμιση του NRF2 [87].

Είναι ενδιαφέρον ότι η εξαρτημένη από το Nrf2 αντιοξειδωτική απόκριση μειώνεται κατά τη διάρκεια της γήρανσης [87], αλλά η χορήγηση SFN έχει αποδειχθεί ότι αυξάνει τη μεταγραφή του NRF2, την ενεργοποίηση, την πυρηνική μετατόπιση, τη δέσμευση DNA και την αντιοξειδωτική γονιδιακή έκφραση σε επιθηλιακά κύτταρα που απομονώνονται από ηλικιωμένους αρουραίους και ηλικιωμένους ανθρώπους [88].

Ως εκ τούτου, η SFN έχει αποδειχθεί ότι είναι ένας σημαντικός επαγωγέας της αντιοξειδωτικής και προστατευτικής απόκρισης κατά τη διάρκεια της γήρανσης.

3.4.2 Μηχανισμοί ανεξάρτητοι από το Keap1/Nrf2

3.4.2.1 Ο Μηχανισμός NFB

Αν και η χορήγηση SFN κυρίως σχετίζεται με την αντιοξειδωτική απόκριση, έχει αποδειχθεί ότι εμπλέκεται επίσης στη ρύθμιση της φλεγμονώδους αντίδρασης μέσω της οδού NFB. Η οδός NFB θεωρείται η κλασική σηματοδότηση για τη φλεγμονώδη διαδικασία και είναι παρούσα σε όλους τους τύπους κυττάρων.

Αυτή η οδός εμπλέκεται στη μεταγραφή και τη ρύθμιση των διαφόρων προ- και αντιφλεγμονωδών μεσολαβητών, ανάλογα με τα ερεθίσματα του ενεργοποιητή. Ο παράγοντας μεταγραφής NFkB μπορεί να ενεργοποιηθεί από δύο διαφορετικές οδούς: την «κανονική» και την «εναλλακτική», διατηρώντας από κοινού την παρουσία διαφορετικών αναστολέων από την οικογένεια IkB (μεταγραφικοί αναστολείς που καταστέλλουν τον NFkB στο κυτταρόπλασμα), και την οικογένεια της ΙκΒ κινάσης (IKK; πρωτεΐνες που εμπλέκονται στη φωσφορυλίωση του IκB και στην επακόλουθη αποικοδόμηση) [89, 90, 91].

Στα θηλαστικά, η οικογένεια του παράγοντα μεταγραφής NF-κB αποτελείται από πέντε ξεχωριστές πρωτεΐνες: την p65 (RelA), RelB, c-Rel, p105/p50 (NF-κΒ1) και p100/52 (NF-κΒ2), τα οποία μπορούν να σχηματίσουν τόσο ετεροδιμερή όσο και ομοδιμερή, με το p50/p65 ετεροδιμερές να είναι το πιο άφθονο [92].

Αν και δεν έχει διευκρινιστεί πλήρως πώς η SFN αναστέλλει τη φλεγμονώδη αντίδραση, είναι γνωστό ότι η SFN είναι ικανή να μειώσει την πυρηνική μετατόπιση του NFB και την ικανότητα δέσμευσης του στο DNA [93]. Οι κύριοι ρυθμιστές φλεγμονής, όπως το TNF-α ή η IL-6, μειώνονται επίσης μετά τη χορήγηση της SFN, γεγονός που υποδηλώνει αναστολή της οδού NFb [94].

Ακόμη και η έκκριση αρκετών προφλεγμονωδών κυτοκινών όπως ΙL-2, IL-4, IL-6 και IFN-γ αναστέλλεται με δοσοεξαρτώμενο τρόπο από την SFN [95], γεγονός που υποδηλώνει ότι το NF-κΒ θα μπορούσε να αλληλοεπιδρά άμεσα με το SFN.

Ωστόσο, η επίδραση αυτού του ισοθειοκυανικού στη φλεγμονώδη απόκριση μπορεί να παρατηρηθεί με την επίδρασή του σε άλλες πρωτεΐνες διαφορετικές από το NF-κB, όπως το IKB, ο καταστολέας του NF-κB υπεύθυνος για τον κυτταροπλασματικό εντοπισμό του, του οποίου η αποικοδόμηση αναστέλλεται με δοσοεξαρτώμενο τρόπο in vivo μετά την χορήγηση της SFN [96] (Εικ. 4).

Εικ. 4 Η δράση της σουλφοραφάνης στα μονοπάτια Nrf2 και NFB

Εικ. 4 Η δράση της σουλφοραφάνης στα μονοπάτια Nrf2 και NFB. Effects of sulforaphane on Nrf2 and NF-κB pathways. After sulforaphane enters the cell, it can interact with many different proteins, directly modulating numerous cellular pathways. Nrf2 pathway: Keap1/Nrf2 pathway is one of the most important pathways affected by sulforaphane that is responsible for antioxidant response and xenobiotic metabolism (left panel). Nrf2 is repressed by Keap1 and degraded by the proteasome under basal conditions, but when Keap1 regulatory cytosines are oxidized, Nrf2 is released and post-translationally modified to be translocated into the nucleus and dimerize with small Maf proteins. Nrf2 can then bind to antioxidant response elements, namely AREs. Also, sulforaphane can oxidize some important regulatory cytosines from Keap1, allowing Nrf2 cytosolic accumulation and nuclear importing. NF-κB pathway: NF-κB is also an important pathway regulated by sulforaphane. It is in charge of inflammatory response regulation. Under basal conditions, NF-κB is sequestrated into the cytosol by IκB, but when pro-inflammatory ligands bind to its receptors, the IKK protein family phosphorylates IκB to degrade it via proteasome, so NF-κB is able to translocate into the nucleus and transcript several inflammatory mediators. Sulforaphane is capable to inhibit IκB phosphorylation and NF-κB nuclear translocation, although the exact mechanism of action is not fully known

3.4.3 Ο Επιγενετικός μηχανισμός

Ένας άλλος μηχανισμός δράσης για την SFN προτάθηκε πριν από αρκετά χρόνια από τους Myzac, Ho και Dashwood. Γνωρίζοντας ότι το σύμπλοκο SFN-NAC (SFN-N-Ακετυλοκυστεΐνη) και το σύμπλοκο SFN-Cys είναι σημαντικοί μεταβολίτες που σχηματίζονται όταν το SFN μεταβολίζεται μέσω της οδού του μερσαπτουρικό οξέος (mercapturic acid), και χρησιμοποιώντας μια μοριακή προσέγγιση μοντελοποίησης, ανακάλυψαν μια εύλογη αλληλεπίδραση για την ομάδα καρβοξυλίου του SFN-Cys εντός της ενεργής τοποθεσίας των HDACs (histone deacetylases) χρησιμοποιώντας Zn ως bidentate ligand [97].

Αυτή η αλληλεπίδραση των μεταβολιτών  της SFN αναστέλλει τη δραστηριότητα της HDAC, μεταβάλλοντας έτσι τις κυτταρικές επιγενετικές οδούς.

Η ίδια ερευνητική ομάδα καθιέρωσε μια συσχέτιση μεταξύ της αναστολής HDAC και της αύξησης της ακετυλολικής ιστόνης σε φορείς προώθησης του Bax και του p21 [97].

Το Bax είναι μια γνωστή αντιαποπτωτική πρωτεΐνη που ανήκει στην οικογένεια Bcl2, ενώ το p21 είναι ένας αναστολέας κυτταρικού κύκλου που συνδέεται με cdk-κυκλίνες και εμποδίζει την επίδρασή τους. Έτσι, αυξημένα Bax και p21 mRNA και πρωτεϊνική έκφραση έχουν συσχετιστεί με τη αναστολή του κυτταρικού κύκλου και το θάνατο των αποπτοτικών κυττάρων στα καρκινικά κύτταρα μετά από χορήγηση της SFN λόγω ενός επιγενετικού μηχανισμού [97, 98] (Εικ. 5).

Εικ. 5 Επιδράσεις της σουλφοραφάνης στους επιγενετικούς μηχανισμούς

Εικ. 5 Επιδράσεις της σουλφοραφάνης στους επιγενετικούς μηχανισμούς. Η σουλφοραφάνη είναι σε θέση να αλληλοεπιδρά με HDACs, τροποποιώντας την κατάσταση συμπίεσης χρωματίνης. Είναι γνωστό ότι η σουλφοραφάνη συνδέεται με NAC και μπορεί να συνδεθεί με την ενεργό περιοχή του HDAC χρησιμοποιώντας ένα άτομο Zn, αναστέλλοντας έτσι την ιστονική αποακετιλίωση. Η χαλάρωση της χρωματίνης επιτρέπει τη μεταγραφή ορισμένων γονιδίων όπως το p21 ή το Bax, τα οποία δρουν ως καταστολείς όγκων (αριστερά). Η Sulforaphane μπορεί επίσης να μειώσει την έκφραση DNMT, προκαλώντας έτσι διάφορες μεταγραφές γονιδίων, όπως οι ρυθμιστές του κυτταρικού κύκλου (όπως cyclin D2) ή παράγοντες μεταγραφής προστασίας από το στρες (like Nrf2; right).

Επί του παρόντος, είναι επίσης γνωστό ότι το συγκεκριμένο ισοθειοκυανικό και οι μεταβολίτες του μειώνουν την έκφραση των μεθυλτρανσφεράσεων του DNA (DNMTs), ειδικά την DNMT1 και DNMT3b. Ειδικότερα, η SFN μειώνει τη μεθυλίωση στις περιοχές του προαγωγέα της κυκλίνης D2 που περιέχουν c-Myc δεσμευτικές περιοχές και πολλαπλές περιοχές δέσμευσης Sp1 [99].

Αυτά τα αποτελέσματα, μαζί με την ανασταλτική επίδραση SFN HDAC, τοποθετούν αυτά τα μόρια ως σημαντικά με επιγενετικές ρυθμιστικές αρχές, οι οποίες είναι σε θέση να προκαλέσουν τη μεταγραφή ενεργοποίηση διάφορων γονιδίων και καταστολείς όγκων [100].

Όντας η SFN, ένα ισοθειοκυανικό που προέρχεται από σταυρανθή λαχανικά, έχει γίνει ένα σημαντικό αντικείμενο της έρευνας ως λειτουργικό τρόφιμο ή ως συμπλήρωμα διατροφής. Μέχρι σήμερα, υπάρχουν πολλές μελέτες όπου η SFN βελτιώνει τις κυτταρικές συνθήκες λόγω του επιγενετικού ρόλου του.

Ακόμα κι αν υπάρχουν πολλές εκθέσεις που σχετίζονται με νευροπροστατευτική επίδραση SFN στα κύτταρα του εγκεφάλου και νευροεκφυλιστικές ασθένειες, οι περισσότερες από αυτές σχετίζονται με τις επιπτώσεις της που σχετίζονται με την ενεργοποίηση Nrf2, τα οποία συζητήθηκαν ήδη παραπάνω. Παρ ‘όλα αυτά, υπάρχουν πολύ λίγες μελέτες που αφορούν τον επιγενετικό μηχανισμό της SFN στον εγκέφαλο [101]».

3.5 Βιοδιαθεσιμότητα: Σχέση με τη μοριακή δομή

Η SFN έχει αποδειχθεί ότι έχει απόλυτη βιοδιαθεσιμότητα περίπου 80% [57] και ότι κορυφώνεται στην κυκλοφορία του αίματος περίπου 1 ώρα μετά την κατάποση [88, 89]. Συγκριτικά, οι πολυφαινόλες που είναι μεγάλες ογκώδεις μοριακές δομές μοριακού βάρους παρουσιάζουν συνήθως βιοδιαθεσιμότητα περίπου 1-8% [90].

Για ένα μόριο που προέρχεται από τρόφιμα για να επιτύχει επαρκή ενδοκυτταρική συγκέντρωση και για να επηρεάσει την έκφραση των γονιδίων, η βιοδιαθεσιμότητά του πρέπει να είναι αρκετά υψηλή ώστε να μπορεί να απορροφηθεί μέσω του εντερικού επιθηλίου και των διαφόρων άλλων μεμβρανών μεταξύ του εντέρου και του κυττάρου-στόχου».

4. Τα φυτοχημικά ως επαγωγείς της ενδογενούς άμυνας

Στη μελέτη ανασκόπησης της βιβλιογραφίας από την  Christine A. Houghton με τίτλο: «Σουλφοραφάνη (Sulforaphane): Η «ενηλικίωση» της ως κλινικά σχετικό Nutraceutical στην πρόληψη και τη θεραπεία των χρόνιων ασθενειών», αναλύοντας τις μελέτες των Kaput J., και συνεργατών … Houghton C. A., και συνεργατών [102-283], η συντάκτρια της μελέτης αυτής περιγράφει: «Μια πιθανή εναλλακτική προσέγγιση στη διαμόρφωση του οξειδωτικού στρες με αντιοξειδωτικές βιταμίνες άμεσης δράσης περιλαμβάνει την εφαρμογή των φυτοχημικών με θρεπτικό δυναμικό [102].

Εξ ορισμού, μια φυτοχημική ουσία είναι μια φυτική χημική ουσία που είναι βιολογικά ενεργή αλλά συνήθως μη θρεπτική [103].

Ο όρος Nutrigenomics περιγράφει τον τρόπο με τον οποίο τα φυτοχημικά και θρεπτικά συστατικά μπορεί να επηρεάσουν την έκφραση των γονιδίων.

Ως εκ τούτου, η εφαρμογή των θρεπτικών αρχών μπορεί να επιτρέψει αποτελεσματικές διατροφικές στρατηγικές παρέμβασης για την ανάκτηση της φυσιολογικής ομοιόστασης και την πρόληψη ή ακόμη και τη θεραπεία ασθενειών που σχετίζονται με τη διατροφή [104].

Τα φυτοχημικά είναι άφθονα στον κύκλο των τροφίμων και έχουν ταξινομηθεί σύμφωνα με τη μοριακή δομή τους, μια ιδιότητα που συμβάλλει στην παρατηρούμενη ευεργετική τους επίδραση στην ανθρώπινη υγεία [37, 105].

4.1 Πολυφαινόλες: Το κλινικό δυναμικό τους

Οι πολυφαινολικές βιοδραστικές ουσίες που προέρχονται από φυτικά είδη έχουν ερευνηθεί εκτενώς σε σχέση με τους μηχανισμούς δράσης τους στα ανθρώπινα κύτταρα και για το κλινικό δυναμικό τους στη διαμόρφωση των διαδικασιών που προκαλούν σε διάφορες ασθένειες [106].

Τέτοια μόρια έχουν σημαντικό in vitro αντιοξειδωτικό δυναμικό, αλλά η χαμηλή βιοδιαθεσιμότητά τους [107, 108] περιορίζει την κλινική χρησιμότητά τους ως συστηματικά αντιοξειδωτικά.

Κατά συνέπεια, αν και μελετήθηκαν εκτενώς in vitro, οι προσπάθειες αναπαραγωγής αυτών των ευρημάτων in vivo ήταν απογοητευτικές και γενικά θεωρείται ότι το μεγάλο μοριακό βάρος και η δομή αυτών των μορίων είναι ένας σημαντικός παράγοντας που εμποδίζει τη βιοδιαθεσιμότητά τους [105, 109].

Ένας άλλος ρόλος για τις πολυφαινόλες που εντοπίστηκε πιο πρόσφατα, είναι σε σχέση με τις πρεβιοτικές και άλλες ευεργετικές επιδράσεις τους στο μικροβίωμα του εντέρου [110].

Μια πολύ πρόσφατη μετά-ανάλυση κλινικών δοκιμών στις οποίες αξιολογήθηκαν τα συμπληρώματα με βάση τις πολυφαινόλες για τις ευεργετικές επιδράσεις τους σε συγκεκριμένους δείκτες καρδιαγγειακού κινδύνου και γνωστικής κατάστασης κατέληξε στο συμπέρασμα ότι δεν ήταν ακόμη δυνατόν να γίνουν οριστικές συστάσεις για τη χρήση αυτών των ενώσεων και ότι απαιτείται πρόσθετος χαρακτηρισμός της φαρμακοκινητικής και της ασφάλειας [111].

Η βιοδιαθεσιμότητα των πολυφαινολικών φυτοχημικών ουσιών που είναι τόσο άφθονα στα τρόφιμα κυμαίνεται μεταξύ 1% και 10% [109].

Η SFN, που προέρχεται κυρίως από το μπρόκολο και με απόλυτη βιοδιαθεσιμότητα περίπου 80% [112], δείχνει να είναι ως θρεπτικής ενέργειας δραστική ένωση ικανή να αυξήσει αρκετές ενδογενείς αντιοξειδωτικές ενώσεις μέσω του παράγοντα μεταγραφής, Nrf2 [113].

Η SFN, ένα αλειφατικό ισοθειοκυανικό [114], εμφανίζεται ως φυτοχημικό με συγκριτικά υψηλή βιοδιαθεσιμότητα λόγω του χαμηλού μοριακού βάρους και της τιμής logP 0,23 [115] όταν αξιολογείται με τη χρήση του συνήθως χρησιμοποιούμενου οκταν-1-ol και του συστήματος νερού και όπου το logP = 0 αντιπροσωπεύει την ίση κατανομή μεταξύ του διαλύτη και του νερού και όπου η τιμή > 0 αντιπροσωπεύει υψηλότερη συγκέντρωση στη φάση των λιπιδίων [116]. Η Εικ.  6 επισημαίνει τις διαφορές στη βιοδιαθεσιμότητα κατά τη σύγκριση του SFN με πολυφαινόλες που χρησιμοποιούνται συνήθως σε συμπληρώματα διατροφής.

Εικ. 6 Συγκριτική βιοδιαθεσιμότητα των συνήθως χρησιμοποιούμενων φυτοχημικών στα διατροφικά συμπληρώματα

4.2 Η Nutrigenomic σύνδεση με τα ενδογενή αντιοξειδωτικά

Τα φυτοχημικά Nutrigenomically ενεργά, παρουσιάζουν διάφορους μηχανισμούς ως διαμορφωτές της έκφρασης των γονιδίων που κωδικοποιούν για ένζυμα που δραστηριοποιούνται σε διαφορετικές οδούς [117].

Ένα από τα επιδιωκόμενα αποτελέσματα αυτής της στρατηγικής είναι να αυξηθεί η παραγωγή ενδογενών αντιοξειδωτικών ενώσεων, συμπεριλαμβανομένων των αντιοξειδωτικών ενζύμων.

Ενώ ορισμένα φυτοχημικά μπορεί να upregulate (επάγουν) τις κυτταρικές ενδογενείς άμυνες, άλλα μπορεί να downregulate (αναστέλλουν) μονοπάτια που σχετίζονται με μια ανεπιθύμητη παρατεταμένη φλεγμονή.

Οι βασικοί παράγοντες μεταγραφής που ευθύνονται για την επαγωγή της redox-modulating και της έκφρασης γονιδίων με αποτέλεσμα την προώθηση της φλεγμονής είναι, αντίστοιχα, ο παράγοντας μεταγραφής Nrf2 και ο NK-κB. Αυτοί οι παράγοντες μεταγραφής ενεργούν και ανεξάρτητα και συνεργατικά μέσω μιας διαγώνιας crosstalk που δεν είναι ακόμα πλήρως κατανοητή [118].

Αν και τέτοιες φυτικές ενώσεις μπορεί να παρουσιάζουν άμεση αντιοξειδωτική δράση, είναι η έμμεση αντιοξειδωτική τους λειτουργία που ενδιαφέρει περισσότερο. Και αυτό διότι παρουσιάζουν καταλυτική επίδραση συνδυαστικά σε μια σειρά σημαντικών διεργασιών όπως, στα αντιοξειδωτικά κυτταρικά ένζυμα, στην απόσβεση ελευθέρων ριζών οξυγόνου και αζώτου (ROS και RNS).

Η ιδιότητα αυτή είναι σημαντική σε σύγκριση με ένα ένζυμο ή αντιοξειδωτικά που παρουσιάζουν μόνο ένα προς ένα το όποιο στοιχειομετρικό αποτέλεσμα [119, 120]. Υπάρχουν σημαντικά στοιχεία που αποδεικνύουν ότι η επαγωγή τέτοιων κυτταροπροστατευτικών ενώσεων έχει πολλαπλά ευεργετικά αποτελέσματα [121-124].

4.3 Προσδιορισμός του κλινικού δυναμικού ενός φυτοχημικού

Κατά την εξέταση της πιθανότητας ότι ένα συγκεκριμένο φυτοχημικό μπορεί να παρουσιάσει κλινικό δυναμικό, δύο σημαντικοί παράγοντες φέρουν αναφορά. Πρώτον, το βιοδραστικό μόριο πρέπει να έχει επαρκή δραστικότητα ώστε να προκαλεί επαρκή γονιδιακή έκφραση στο γονίδιο ή τα γονίδια-στόχους.

Δεύτερον, το βιοδραστικό μόριο πρέπει να είναι επαρκώς βιοδιαθέσιμο ώστε η συγκέντρωση που είναι μετρήσιμη στην κυκλοφορία του αίματος ή στον ιστό-στόχο να είναι σε θέση να αντιστοιχεί στις συγκεντρώσεις που μετρούνται στις μελέτες in vivo για τις οποίες η γονιδιακή έκφραση είναι σημαντική [105].

Δεν είναι ασυνήθιστο για τις in vitro συγκεντρώσεις να αποφέρουν εντυπωσιακές αλλαγές στην έκφραση γονιδίων, αλλά αυτό δεν έχει καμία πρακτική αξία εάν η ένωση παρουσιάζει κακή βιοδιαθεσιμότητα.

Οι πολυφαινόλες εμπίπτουν συνήθως σε αυτή την κατηγορία, με τη βιοδιαθεσιμότητα να εμποδίζει την in vivo αναπαραγωγή in vitro αποτελεσμάτων όταν το ίδιο μόριο προσλαμβάνεται σε μορφή από του στόματος δόσης [125–127].

4.4 Η ιστορία και η εξέλιξη της έρευνας της σουλφοραφάνης

Έχουν περάσει είκοσι πέντε χρόνια από τότε που περιεγράφηκε για πρώτη φορά στην επιστημονική βιβλιογραφία ο προσδιορισμός και η απομόνωση του παράγοντα μεταγραφής, Nrf2 (coded by the gene nuclear factor erythroid 2-related factor 2), στην επιστημονική βιβλιογραφία [128].

Στα επόμενα χρόνια, το Νrf2 έχει γίνει το επίκεντρο της ενεργού έρευνας σχετικά με τους μηχανισμούς άμυνας στα κύτταρα όλων των θηλαστικών. Η Εικ. 7 απεικονίζει την ανοδική τάση της έρευνας της SFN κατά την περίοδο αυτή [129].

Εικ. 7 Sulforaphane research timeline. PubMed.

Η SFN ενεργοποιεί σημαντικά τον Νrf2 και ως εκ τούτου έχει τη δυνατότητα να διαμορφώσει την έκφραση των γονιδίων που σχετίζονται με την ισορροπία redox, τη φλεγμονή, την αποτοξίνωση και την αντιμικροβιακή ικανότητα, όλα τα βασικά συστατικά των upstream κυτταρικών αμυντικών διαδικασιών [130].

Υπάρχουν πολλοί παράγοντες που μπορούν να ενεργοποιήσουν τον Νrf2. Εκτός από τα μόρια που προέρχονται από τη διατροφή, μια σειρά περιβαλλοντικών στρεσογόνων παραγόντων λειτουργούν ως σήματα για την ενεργοποίηση του Nrf2 και της επακόλουθης έκφρασης μιας αλληλουχίας αμυντικών γονιδίων [131].

Οι Eggler και Savinov εκτός από την παροχή ενός καταλόγου των πιο εκτεταμένα μελετημένων φυτοχημικών ενεργοποιητών του Nrf2, προτείνουν, στις τελικές παρατηρήσεις τους, ότι αν και είναι απίθανο ότι ένα μόνο φυτοχημικό θα προκύψει ως μαγική σφαίρα για την πρόληψη ή τη βελτίωση ασθενειών, οι μελλοντικές προοπτικές θα μπορούσαν να περιλαμβάνουν φυτοχημικά «κοκτέιλ» που διατυπώνονται για τις συνεργατικές τους επιδράσεις [132].

Από αυτή την άποψη, μια μεγαλύτερη ποσότητα φυτοχημικών χαμηλής δραστικότητας που ενεργοποιεί το Nrf2 μπορεί να παρέχει το ίδιο αποτέλεσμα με μικρότερες ποσότητες ενός μόνο ενεργοποιητή Νrf2 όπως την SFN.

Εάν ένα πρόσθετο ή μια συνεργατική δράση πολλαπλών ενεργοποιητών Nrf2 παρέχει σημαντική ενεργοποίηση του Nrf2, μπορεί να εξηγήσει γιατί οι δίαιτες πλούσιες σε φυτικές τροφές έχουν αποδειχθεί επιδημιολογικά ότι ωφελούν σημαντικά την ανθρώπινη υγεία [133].

Το ενδιαφέρον για την SFN ως ένωση που προέρχεται από τρόφιμα με σημαντικό κλινικό δυναμικό ξεκίνησε το 1992, όταν μια ομάδα [134] στο Πανεπιστήμιο Johns Hopkins δημοσίευσε τα ευρήματά της. Η ομάδα είχε δημοσιεύσει δύο εργασίες για να υποστηρίξει την έρευνά τους σχετικά με την επαγωγή αντικαρκινογόνων ενζύμων που προέρχονται από το μπρόκολο και σχετικά με τις μεθόδους δοκιμασίας για την ταχεία ανίχνευση τέτοιων ενζύμων [134, 135].

Είναι ενδιαφέρον ότι, η SFN αναγνωρίστηκε εδώ ως ισχυρός ενεργοποιητής των κυτταρικών αμυντικών μηχανισμών περίπου δύο έτη πριν από την απομόνωση του Νrf2 από Moi et al. [128] και Zhang et al. [134].

Η SFN ήταν σε θέση να ενεργοποιήσει τον παράγοντα μεταγραφής, Nrf2, ο οποίος με τη σειρά του μετατοπίζεται στον πυρήνα για να ενεργοποιήσει το αντιοξειδωτικό στοιχείο απόκρισης (ARE) στην περιοχή του προαγωγέα πολλών εκατοντάδων ταυτοποιημένων γονιδίων [113, 121, 136, 137], πολλά από τα οποία σχετίζονται με τις διαδικασίες της κυτταρικής άμυνας.

Η ομάδα Johns Hopkins είχε διαπιστώσει ότι ο βλαστημένος σπόρος μπρόκολου 3 ημερών περιείχε 20-50 φορές περισσότερο από την πρόδρομο ουσία την γλυκοραφανίνη (GRN) από ό,τι το ώριμο λαχανικό του μπρόκολου [136]. Ήταν αυτό το εύρημα που επέτρεψε το σχεδιασμό των δοκιμών που θα μπορούσαν να επιτύχουν κλινικά σχετικές επιδράσεις της SFN με μικρές πρακτικές δόσεις αποξηραμένων βλαστών μπρόκολου.

5. Η σουλφοραφάνη ως μόριο με Nutrigenomic ιδιότητες

Το NRF2 έχει περιγραφεί ποικιλοτρόπως από διάφορους ερευνητές ως «ενεργοποιητής των κυτταρικών αμυντικών μηχανισμών» [138], «ο κύριος διακόπτης redox» [139], και «ένας φύλακας της διάρκειας της υγείας και του φύλακα της μακροζωίας των ειδών» [140].

Ως μεσολαβητής για την ενίσχυση του αμυντικού συστήματος των θηλαστικών ενάντια σε διάφορους στρεσογόνους παράγοντες, το Nrf2 βρίσκεται στη διεπαφή μεταξύ της κυτταρικής αντίληψης του οξειδωτικού στρες και των ενδογενών μηχανισμών που χρησιμοποιούν τα κύτταρα για την αντιμετώπισή του [105].

Αυτό που αναδύεται είναι ότι οι ασθένειες που είναι γνωστό ότι υποστηρίζονται από το οξειδωτικό στρες αποδεικνύονται ότι ανταποκρίνονται περισσότερο σε μια τέτοια ενίσχυση της κυτταρικής άμυνας μέσω της ενεργοποίησης του Nrf2 παρά με τη χορήγηση αντιοξειδωτικών συμπληρωμάτων άμεσης δράσης [23, 141].

5.1 Σουλφοράνη-Nrf2: Η ενεργοποίηση της γονιδιακής έκφρασης στις κυτταρικές άμυνες

Η ουσία μιας πολύ σύνθετης βιοχημικής διαδικασίας [105] είναι ότι στη βασική του κατάσταση, το Nrf2 μοιάζει με μια πρωτεΐνη σε σχήμα δισκοπότηρου που ονομάζεται  Kelch-like ECH-associated protein 1 (Keap-1). Στο κυτταρόπλασμα συνδέεται με νήματα ακτίνης. Ωστόσο, όταν το Keap-1 ανιχνεύσει έναν στρεσογόνο ερέθισμα που μπορεί να απειλήσει την ακεραιότητα του κυττάρου, η ενεργοποίηση του συγκροτήματος οδηγεί σε διαχωρισμό του Nrf2 από το Keap-1 [142].

Αμέσως μετά, μετατοπίζεται στον πυρήνα όπου μπορεί να προκαλέσει έκφραση των πολλών γονιδίων-στόχων του, ευθυγραμμίζοντας με την αλληλουχία ανταπόκρισης  ARE στην περιοχή του προαγωγέα αυτών των γονιδίων. Το ARE είναι μια ακολουθία cis-ενισχυτή που είναι upstream πολλών αντιοξειδωτικών γονιδίων και γονιδίων αποτοξίνωσης φάσης 2 γονίδια [143] (Εικ. 8[144]).

Εικ. 8 Mechanism by which an inducer affects expression of Phase 2 detoxification genes (an image from Zhang et al. [144]).

Η απώλεια της λειτουργίας Νrf2-ARE σε ποντίκια έχει αποδειχθεί ότι αυξάνει την ευαισθησία [145] στην οξεία τοξικότητα, την φλεγμονή και την καρκινογένεση λόγω της αδυναμίας προσαρμοστικών αποκρίσεων. Η αποσαφήνιση αυτής της διαδικασίας έδειξε ότι η ενεργοποίηση του Nrf2-ARE προκαλεί μια μεγάλη αλληλουχία κυτταροπροστατευτικών ενζύμων [146].

Τα επίπεδα του κυτταρικού Nrf2 βρίσκονται υπό αυστηρό έλεγχο μέσω πολλαπλών μηχανισμών, αλλά ο καλύτερα χαρακτηρισμένος μηχανισμός είναι αυτός που διαμεσολαβείτε από την αλληλεπίδραση με το Keap-1.

Το Keap-1 όχι μόνο δεσμεύει τον Nrf2 με κυτταροπλασματικές ίνες ακτίνης στη βασική του κατάσταση, αλλά δρα επίσης ως αισθητήρας, ειδικά των λεπτών αλλαγών redox στο κύτταρο.

Η χημεία του θείου διαδραματίζει αναπόσπαστο ρόλο στην ενεργοποίηση του Nrf2 και στην επακόλουθη διαμόρφωση της γονιδιακής έκφρασης. Όλοι οι ενεργοποιητές Νrf2 αντιδρούν με τις ομάδες θειόλης. Το Keap-1 είναι πλούσιο στα πλούσια σε θείο υπολείμματα κυστεΐνης [146] και βρίσκεται υπό έλεγχο της μείωσης οξείδωσης (και αλκυλίωσης) μέσω των εξαιρετικά αντιδραστικών ομάδων θειόλης του.

Ένας επαγωγέας όπως η SFN ενεργοποιεί το συγκρότημα Nrf2-Keap-1, με τη χημεία θείου που παίζει έναν σημαντικό ρόλο [146].

5.2 Η σημασία της σχέσης Nrf2-σουλφοραφάνης

Το NRf2 εκφράζεται πανταχού παρών με τις υψηλότερες συγκεντρώσεις (κατά φθίνουσα σειρά) στους νεφρούς, στους μυς, στους πνεύμονες, στην καρδιά, στο ήπαρ και στον εγκέφαλο [120, 147].

Η ενεργοποίηση των ενεργοποιητών Νrf2 έχει βρεθεί ότι συνδέεται στενά με τη μοριακή δομή τους [147–149]. Επειδή η SFN που προέρχεται από τρόφιμα είναι εύκολα βιοδιαθέσιμη, μια τέτοια καθολική κατανομή Nrf2 στους ιστούς ενισχύει τη δυνατότητα της SFN να διαμορφώσει την συστηματική γονιδιακή έκφραση [139].

Οι ιδιότητες του Nrf2 είναι τέτοιες που μπορεί να θεωρηθεί ως ένας νέος στόχος φαρμάκων με τις πιθανές εφαρμογές τους σε ένα ευρύ φάσμα καταστάσεων. Είναι ενδιαφέρον ότι οι ιδιότητες ενεργοποίησης της SFN που ενεργοποιούν τον NRF2 έχουν χρησιμοποιηθεί πειραματικά σε συνδυασμό με φαρμακευτικά προϊόντα.

Ως παράδειγμα, η επίδραση της SFN στον Nrf2 έχει διερευνηθεί σε αυτό το πλαίσιο ως μέσο ελαχιστοποίησης της νεφροτοξικότητας που συνήθως περιορίζει τη χρήση του χημειοθεραπευτικού φαρμάκου της cis-πλατίνας [150].

Ένα άλλο παράδειγμα απεικονίζει ένα συνεργατική αντιοξειδωτική και αντιφλεγμονώδη αντίδραση όταν η SFN συνδυάζεται με το Exemestane, έναν συνθετικό στεροειδές, αναστολέα της αντίδρασης της αρωματάσης που καταλύει το τελικό και το βήμα περιορισμού του ρυθμού της βιοσύνθεσης των οιστρογόνων [151].

5.3 Πλειοτροπικές επιδράσεις της σουλφοραφάνης

Η SFN θεωρείται συχνότερα συνδεδεμένη με τις Νrf2-εξαρτώμενες επιδράσεις της και ταυτόχρονα συνδέεται σε μεγάλο βαθμό με την επαγωγή των αντιοξειδωτικών και των ενζύμων αποτοξίνωσης φάσης 2, άλλοι λιγότερο καλά χαρακτηρισμένοι μηχανισμοί συνδέονται με αυτό το φυτοχημικό μόριο.

Αυτοί οι ανεξάρτητοι Νrf2μηχανισμοί περιλαμβάνουν αλλά δεν περιορίζονται στην επαγωγή αποπτοτικών οδών, στην καταστολή της εξέλιξης του κυτταρικού κύκλου, στην αναστολή της αγγειογένεσης και της αντιφλεγμονώδους δραστηριότητας κ.α. [108].

Ένα τέτοιο αποτέλεσμα είναι η δράση του ως αναστολέας της ιστονικής δεακετυλάσης (HDAC) [152, 153], και υπάρχει μια αυξανόμενη εστίαση στο ρόλο της SFN και άλλων φυτοχημικών ουσιών σε τέτοιες επιγενετικές επιδράσεις [154, 155] και πιο πρόσφατα στο ρόλο της SFN ως αναστολέα των microRNAs [156].

Οι επιγενετικές επιδράσεις παρουσιάζουν ιδιαίτερο κλινικό ενδιαφέρον, καθώς οι αλλαγές αυτές είναι δυνητικά αναστρέψιμες και, ως εκ τούτου, μπορούν να παρέχουν μια ευκαιρία παρέμβασης σε προηγούμενα στάδια της διαδικασίας διαφόρων ασθενειών [157, 158].

5.4 Οι σημαντικές δράσεις της σουλφοραφάνης σε κυτταρικό επίπεδο

Οι κύριες τεκμηριωμένες κυτταρικές δράσεις της SFN παρατίθενται στον Εικ. 9 μαζί με σχόλια για τις κλινικές τους επιπτώσεις. Αυτές οι upstream διεργασίες έχουν σημαντικές upstream επιδράσεις και σχετίζονται με τις παρατηρούμενες επιδράσεις σε κλινικές δοκιμές με χρήση της SFN ή διαιτητικής πηγής της SFN. Οι περισσότερες αλλά όχι όλες αυτές οι ενέργειες σχετίζονται με την ενεργοποίηση του Nrf2.

Εικ. 9 Περίληψη των κλινικά σχετικών δράσεων της σουλφοραφάνης

Action Clinical implications
(1) Increases synthesis of glutathione [159]. This has implications for oxidative stress and detoxification as glutathione is the substrate for both pathways. Glutathione is also an antioxidant in its own right.
(2) Inhibits some Phase 1 detoxification enzymes that activate chemical carcinogens [160]. This reduces the level of toxic intermediates with carcinogenic potential. It also allows Phase 2 to “keep pace” with Phase 1 processing.
(3) Increases activity of Phase 2 detoxification enzymes. Sulforaphane is considered the most potent of the Phase 2 inducing substances [157]. As a monofunctional inducer, sulforaphane is considered to be a significant component of the anticarcinogenic action of broccoli.
(4) Provides significant antioxidant activity, largely due to its ability to induce glutathione synthesis. Glutathione is a critical factor in protecting organisms against toxicity and disease [161]. The ability of sulforaphane to upregulate glutathione synthesis is highly significant.
(5) Acts as a histone deacetylase inhibitor, providing DNA protection [162-164]. Development of histone deacetylase inhibitors is a key avenue for cancer drug research.
(6) Induces apoptosis, inhibits MMP-2 (metastasis), and inhibits angiogenesis and cell cycle arrest [29, 152, 165, 166] (interacts at several levels). Therapeutic interventions which exhibit several related actions targeting the same underlying defect are considered highly desirable.
(7) Limits proinflammatory effects of diesel chemicals by upregulation of Phase 2 enzymes [167]. Environmental pollutants are known to contribute to various lung diseases. Removal of the toxins reduces tendency to disease.
(8) Induces thioredoxin (Trx) as part of the ARE. Thioredoxin is implicated in cardioprotection by triggering several survival proteins [168]. Sulforaphane may have beneficial effects in cardiovascular disease.
(9) Bactericidal against Helicobacter pylori and also blocks gastric tumour formation in animals [169]. Helicobacter is known to contribute to development of stomach cancer. Elimination of the organism without the use of typical antimicrobial Triple Therapy could protect the colonic microflora.
(10) Protects dopaminergic cells from cytotoxicity and subsequent neuronal death (cell culture) [170]. Dopaminergic neurones are associated with Parkinson’s disease. Pharmaceuticals to treat Parkinsonism are not without risk and the disease is not usually detected until more than 50% of the neurones have been lost. A chemoprotective tool could prevent premature loss.
(11) Increases p-53 (associated with tumour suppression) and bax protein expression, thereby enhancing cellular protection against cancer [171]. Sulforaphane is an attractive chemotherapeutic agent for tumours with a p53 mutation [104].
(12) Limits effect of aflatoxin on liver cells [27]. Interventions which can offer significant protection against environmental and food-borne pollutants could prevent the consequences of these factors. Appropriate doses of sulforaphane-yielding substances are yet to be determined.
(13) Enhances natural killer cell activity and other markers of enhanced immune function [159]. The immune system is a critical part of the body’s defences against inflammatory as well as infectious diseases. Most diseases benefit from enhancement to immune function.
(14) Suppresses NF-κB, a key regulator of inflammation [159]. NF-κB expression is downregulated by sulforaphane and as such downregulates inducible proinflammatory enzymes such as cyclooxygenase (COX-2) and NO synthase (iNOS). As an inhibitor of NF-κB as well as an activator of Nrf2, SF modulates many cancer-related events, including susceptibility to carcinogens, cell death, cell cycle, angiogenesis, invasion, and metastasis [159].
(15) Sulforaphane is not directly antioxidant. Instead, it exhibits a weak prooxidant effect [172]. Because sulforaphane is not directly antioxidant but exerts its antioxidant effect primarily by induction of glutathione and other antioxidant compounds, it is considered to exhibit an indirect antioxidant effect.
(16) Potent inducer of HO-1 (haemoxygenase-1). Haemoxygenase-1 plays an important role in modulating the effects of oxidants in the lungs [173].

6. Η σουλφοραφάνη στις πυρηνικές κυτταρικές λειτουργίες

6.1 Πολλαπλά γονίδια-στόχοι και το μονοπάτι Nrf2/ARE

Μέχρι σήμερα έχουν ανακαλυφθεί, καταγραφεί και προσδιοριστεί πολύ περισσότερα από 500 γονίδια, τα οποία ενεργοποιούνται από την SFN μέσω της οδού NRF2/ARE [174-176], και είναι πιθανό ότι αυτό υποτιμά τον πραγματικό αριθμό καθώς και άλλα νέα συνεχώς ανακαλύπτονται.

Η μεγάλη δεξαμενή των upregulated κυτταροπροστατευτικών γονιδίων περιλαμβάνει εκείνα που κωδικοποιούν για το ενδογενή ένζυμα και τα αντιοξειδωτικά μη ενζυμικά συστήματα καθώς επίσης και τα ένζυμα αποτοξίνωσης φάσης 2.

Το Nrf2 διαδραματίζει κρίσιμο ρόλο στη συντονισμένη επαγωγή αυτών των γονιδίων που κωδικοποιούν πολλά στρες-αποκριτικά και κυτταροπροστατευτικά ένζυμα και τις σχετικές πρωτεΐνες [177].

Αυτά περιλαμβάνουν: NAD(P)H:quinone reductase-1 (NQO1), haemoxygenase-1 (HO-1), glutamate-cysteine ligase (GCL), glutathione-S-transferase (GST), glutathione peroxidase (GPX1), thioredoxin (TXN), thioredoxin reductase (TXNRD1) [92], and PPAR-γ (PPARG) [178].

Αυτά τα ενδογενή παραγόμενα ένζυμα και τα μη ενζυμικά μόρια γενικά δεν λειτουργούν απαραίτητα ως «αντιοξειδωτικά», παρόλο που παρουσιάζουν σημαντική ικανότητα redox-modulating, όπως και όταν το κύτταρο αυτό απαιτεί.

Από τις διαθέσιμες κλινικές δοκιμές της SFN που σχετίζονται με γονίδια που προκαλούνται μέσω της ενεργοποίησης του Nrf2, αποδεικνύεται γραμμική σχέση μεταξύ δόσης και απόκρισης.

Πιο πρόσφατα, έχει καταστεί προφανές ότι η SFN μπορεί να συμπεριφέρεται ερμητικά [179] με διαφορετικές επιδράσεις που ανταποκρίνονται σε διαφορετικές δόσεις.

Αυτό προστίθεται στις ποικίλες επιδράσεις της σε διαφορετικούς τύπους κυττάρων και συνακόλουθα σε πολύ διαφορετικές ενδοκυτταρικές συγκεντρώσεις [167, 180–184] (Εικ. 10).

Εικ. 10 Sulforaphane dosage from lowest to highest in selected clinical trials.

Condition ~Daily SFN dose First author Year
Equivalent sulforaphane dose
Autism 9-14 mg(50.8–79.0 μmol) Singh et al. [194] 2014
Nasal allergic response 18 mg (101.5 μmol) Heber et al. [195] 2014
Asthma 18 mg (101.5 μmol) Brown et al. [196] 2015
Chronic obstructive lung disease 19 mg (107.2 μmol) Riedl et al. [30] 2009
Helicobacter pylori infection 30 mg (169.2 μmol) Yanaka et al. [197] 2009
Gastric mucosal repair 30 mg (169.2 μmol) Yanaka A. [198] 2011
Detoxification (atmospheric pollution) 36 mg (203.0 μmol) Egner et al. [199] 2011
Type 2 diabetes 40 mg (225.6 μmol) Bahadoran et al. [200, 201] 2012
Prostate-specific antigen (PSA) doubling time 60 mg (338.4 μmol) Cipolla et al. [202] 2015
FRESH BROCCOLI SPROUTS
Helicobacter pylori infection 14-56 grams of fresh sprouts Galan et al. [203] 2006
Inflammation markers in overweight 30 grams of fresh sprouts Lopez-Chillon [204] 2018
Metabolic syndrome 100 grams of fresh sprouts Murashima et al. [26] 2004
Glucoraphanin as myrosinase-inactive broccoli “extract”
No prevention with 6 pills branded “extract” 180 mg (0.41 mmol) GRN—not SFN Atwell et al. [205] 2015
Sulforaphane supplement—a null response trial
Helicobacter pylori infection 2 mg (11.28 μmol) Chang et al. [206] 2015

6.2 Η σουλφοραφάνη ως διαμορφωτής Redox

Ακόμα κι αν τα ένζυμα που είναι γνωστό ότι λειτουργούν εντός της φάσης 2 της οδού αποτοξίνωσης δεν θεωρούνται συνήθως ως «αντιοξειδωτικά,» έχει πλέον αποδειχθεί ότι η NAD(P)H:quinone reductase-1 (NQO1) παρέχει σημαντικές αντιοξειδωτικές λειτουργίες, δυνάμει του υποχρεωτικού μηχανισμού μείωσης των δύο ηλεκτρονίων, κάτι που εκτρέπει τις κινόνες της από τη συμμετοχή στην οξειδωτικό κύκλο και την παραγωγή ενδιάμεσων προϊόντων ελευθέρων ριζών οξυγόνου.

Μια σημαντική νέα προοπτική για τη λειτουργική σημασία αυτού του ενζύμου [186-188] ακολούθησε τη διαπίστωση ότι η κωδικοποίηση των γονιδίων για NQO1 είναι ιδιαίτερα επαγωγική και ότι η αυξημένη επαγωγή τους προστάτευε τα ζώα και τα κύτταρά τους από το οξειδωτικό στρες [186-188]. Η SFN θεωρείται ένας από τους πιο ισχυρούς φυτοχημικούς επαγωγείς του NQO1 [188].

Ως εκ τούτου, οι nutrigenom επιδράσεις της SFN συμβάλλουν στην ενίσχυση της αντιοξειδωτικής ικανότητας του κυττάρου. Η Εικ. 11 απεικονίζει τη συγκριτική επαγωγή του SFN και άλλων φυτοχημικών ουσιών.

6.3 Ενδογενώς παραγόμενα «Αντιοξειδωτικά» στον διαβήτη τύπου 2

Δεδομένου του ρόλου της SFN στην επαγωγή κυτταροπροστατευτικών γονιδίων που εξαρτώνται από το Nrf2, η SFN μπορεί να είναι ένας χρήσιμος υποψήφιος για τη διαμόρφωση των upstream γονιδίων που σχετίζονται με την αιτιολογία του T2DM.

Μια μελέτη ανασκόπησης του 2016 επιβεβαιώνει ένα σκεπτικό για την «ενοποιητική υπόθεση» που πρότεινε η Brownlee το 2001, στην οποία η παραγωγή ROS είναι το βασικό κεντρικό θέμα που συνδέει την παθογένεση του T2DM και της CVD [190].

Σε περαιτέρω υποστήριξη αυτής της υπόθεσης, οι Rask-Madsen and King ενισχύουν την πιθανότητα ότι οι ενδογενείς προστατευτικές οδοί θα μπορούσαν να προστατεύσουν από τις αγγειακές περιπλοκές σε T2DM [191].

Εικ. 11  Comparison of capacity to induce NQO1 by a range of phytochemicals, indicating that SFN exhibits many-fold greater inducer ability [188, 189].

6.4 Επισημάνσεις στην redox-διαμόρφωση των nrf2 γονίδια-στόχων

Αρκετά καλά μελετημένα γονίδια-στόχοι που εξαρτώνται από τον Nrf2 είναι αυτά που κωδικοποιούν τη σύνθεση της γλουταθειόνης (GSH), TRX, HO-1 και NQO-1. Κάθε ένα από αυτά έχει αποδειχθεί ότι επάγεται από την SFN σε διάφορους τύπους κυττάρων, συμπεριλαμβανομένων των ενδοθηλιακών κυττάρων.

Μια μελέτη [192] χρησιμοποιώντας ανθρώπινα αορτικά κύτταρα έδειξε ότι η ενεργοποίηση του μονοπατιού Nrf2-ARE μπορεί να αντιπροσωπεύει μια νέα θεραπευτική προσέγγιση για τη θεραπεία φλεγμονωδών ασθενειών όπως η αθηροσκλήρωση.

Σε άλλους ιστούς του καρδιαγγειακού συστήματος, το Nrf2 έχει αποδειχθεί ότι ρυθμίζει τόσο τα βασικά όσο και τα μη επαγωγέα κυτταροπροστατευτικά γονίδια που ελέγχονται από το ΑRΕ σε καρδιομυοκύτταρα [193]. Όπως και στα ενδοθήλια, το Nrf2 είναι απαραίτητο για την προστασία από το οξειδωτικό στρες που προκαλείται από τη γλυκόζη και την μυοκαρδιοπάθεια στην καρδιά.

7. Η αποτελεσματικότητα της σουλφοραφάνης στην Redox-διαμόρφωση

7.1. Η Γλουταθειόνη

Το μη ενζυμικό αντιοξειδωτικό GSH είναι ένας σημαντικός παράγοντας στην κυτταρική κατάσταση redox και το περιοριστικό ένζυμο για τη σύνθεσή του, η glutamate-cysteine ligase (κωδικοποιημένο από το γονίδιο GCL) μπορεί να επαχθεί από το SFN [207].

Τα αντιοξειδωτικά γενικά και η γλουταθειόνη ειδικότερα μπορούν να εξαντληθούν γρήγορα υπό συνθήκες οξειδωτικού στρες, και αυτό μπορεί να σηματοδοτήσει φλεγμονώδεις οδούς που σχετίζονται με το NF-κΒ [208].

Το NRf2 έχει βρεθεί ότι είναι ο πρωταρχικός παράγοντας που προκαλεί το σύστημα επιβίωσης των κυττάρων σε συνθήκες εξάντλησης της GSH [209].

Επίσης, ενδιαφέρον παρουσιάζει το εύρημα ότι η μεταγραφική δραστηριότητα του NRF2 μειώνεται με την ηλικία [210, 211], οδηγώντας σε απώλεια της GSH που σχετίζεται με την ηλικία και μεταξύ άλλων απωλειών που σχετίζονται με γονίδια που ενεργοποιούνται από το NRF2. Αυτή η επίδραση έχει επιπτώσεις επίσης για τη μείωση της αγγειακής λειτουργίας με την ηλικία [212].

Μέρος της σχετιζόμενης με την ηλικία μείωσης της λειτουργίας μπορεί να αποκατασταθεί με ενεργοποίηση του Νrf2 από την SFN [213]. Μελέτες σε γερασμένα ποντίκια έδειξαν ότι οι αλλαγές που σχετίζονται με την ηλικία στην ανοσία θα μπορούσαν να αποκατασταθούν χρησιμοποιώντας την SFN ως παρέμβαση.

Το εύρημα αυτό είναι συμβατό με την αυξανόμενη αναγνώριση της σημασίας της οδού Nrf2 στην έμφυτη ανοσία και έχει επιπτώσεις στην ανθρώπινη υγεία [214]. Μια κλινική πιλοτική μελέτη του 2017 εξέτασε την επίδραση μιας από του στόματος δόσης 100 μmol (17,3 mg) SFN στην επαγωγή GSH σε ανθρώπους πάνω από 7 ημέρες [213].

Πριν και μετά μετρήσεις στα κύτταρα του αίματος που περιελάμβαναν τη μέτρηση της GSH, τα κύτταρα Τ, Β και κύτταρα NK παρουσίασαν αύξηση 32%. Είναι ενδιαφέρον, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι στην πιλοτική ομάδα των εννέα συμμετεχόντων, η ηλικία, το φύλο και η φυλή δεν επηρέασαν το αποτέλεσμα.

Διαταραχές των μηχανισμών που σχετίζονται με την θειόλη έχουν παρατηρηθεί [215] στο διαβήτη, με τα επίπεδα στο πλάσμα των πρωτεϊνούχων θειολών χαμηλότερα σε T2DM από ό, τι στους μάρτυρες. Αυτές οι θειόλες περιλαμβάνουν GSH και Trx.

Μια μελέτη σε ζώα [216] δείχνει τη σχέση μεταξύ της κατάθλιψης της GSH και την ανάπτυξη της αθηροσκλήρωσης. Σε αυτό το πείραμα [8], το ένζυμο που περιορίζει το ρυθμό στη σύνθεση GSH, γάμμα-γλουταμιλ-κυστεϊνική συνθετάση (γ-GCS), αποδείχθηκε ότι είναι προς τα κάτω ρυθμιζόμενη νωρίς στη διαδικασία της αθηροσκλήρωσης.

Αυτή η επίδραση προηγήθηκε της εμφάνισης των προϊόντων υπεροξείδωσης των λιπιδίων κατά αρκετούς μήνες. Το αντιοξειδωτικό ένζυμο, υπεροξειδάση της γλουταθειόνης (GPx) ήταν ταυτόχρονα προς τα κάτω.

Τα επίπεδα της GSH των ερυθροκυττάρων έχουν αποδειχθεί ότι αλλάζουν ανάλογα με το στάδιο της διαβητικής κατάστασης του ατόμου [217]. Έχει αποδειχθεί ότι σε σύγκριση με τους μάρτυρες, οι προδιαβητικοί ασθενείς παρουσιάζουν σημαντική μείωση της GSH [218].

Καθώς η ασθένεια εξελίσσεται σε διαβήτη και αργότερα σε διαβήτη με καρδιαγγειακές επιπλοκές, τα επίπεδα GSH αυξάνονται; ωστόσο, δεν φθάνουν στα επίπεδα των ελέγχων.

Η μεταβλητότητα στα επίπεδα της GSH ανάλογα με το στάδιο της νόσου καθιστά δύσκολη τη χρήση της GSH ως αποτελεσματικού βιοδείκτη κλινικών δοκιμών για τη μέτρηση της αλλαγής.

Μια έγχυση GSH ως παρέμβαση σε μια κλινική δοκιμή [219] αποδείχθηκε ότι αντιστρέφει την ενδοθηλιακή δυσλειτουργία ενισχύοντας έντονα την επίδραση της αγγειοδιαστολής με τη μεσολάβηση της ακετυλοχολίνης μέσω ενισχυμένης δραστηριότητας του μονοξειδίου του αζώτου.

Επειδή το GSH ως τριπεπτίδιο υποβαθμίζεται από τα γαστρικά πρωτεολυτικά ένζυμα, θεωρείται γενικά ακατάλληλο ως από του στόματος θεραπευτικό [219]. Εάν η SFN μπορεί να αποδειχθεί ότι επάγει την GSH στα ενδοθηλιακά κύτταρα, αυτό μπορεί να παρέχει ένα εναλλακτικό μέσο για την ενίσχυση των επιπέδων GSH σε ενδοθηλιακά και παγκρεατικά βήτα-κύτταρα με σκοπό τη μείωση των επιπλοκών του T2DM.

7.2 Thioredoxin:  Προστασία από αυξημένη γλυκόζη αίματος

Η θειορεδοξίνη (Trx) είναι ένα ισχυρό πρωτεϊνικό δισουλφίδιο που συμμετέχει σε πολλές θειόλη-εξαρτώμενες κυτταρικές αναγωγικές διαδικασίες και διαδραματίζει σημαντικό ρόλο στην αντιοξειδωτική άμυνα, τη μεταγωγή σήματος, και τη ρύθμιση της ανάπτυξης και του πολλαπλασιασμού των κυττάρων. Ως κυτταρική θειόλη, η Trx έχει αποδειχθεί [220] ότι σχετίζεται με την ανάπτυξη διαβητικών επιπλοκών.

Όπως η GSH, η Trx έχει αποδειχθεί ότι προστατεύσει τα κύτταρα από την υψηλή συγκέντρωση γλυκόζη στον περιβάλλοντα κυτταρικό χώρο [221]. Το σύστημα θειορεδοξίνης (Εικ. 12) αποτελείται από θειοδοξίνη, θειοεδοξίνη αναγωγάση και NAD(P)H.

Όπως η GSH, η Trx συμβάλλει στην κυτταρική δεξαμενή της θειόλης [222] όπου το σύστημα της θειορεδοξίνης έχει καρδιοπροστατευτικές επιδράσεις [223]. Η οδός της φωσφορικής πεντόζης μπορεί να ανακουφίσει μεγάλο μέρος του οξειδωτικού στρες που δημιουργείται από την περίσσεια γλυκόζης [224].

Υπάρχουν λίγες μελέτες που συνδέουν την SFN με τις καρδιακές παθήσεις αλλά η σημαντική καρδιοπροστασία αποδείχθηκε σε μελέτη σε ζώα [225]. Οι αλλαγές περιελάμβαναν βελτιωμένη μετά-ισχαιμική κοιλιακή λειτουργία, μειωμένο μέγεθος εμφράγματος του μυοκαρδίου και μειωμένη απόπτωση καρδιομυοκυττάρων. Τα ευρήματα αυτά συσχετίστηκαν με αυξημένα επίπεδα Trx καθώς και HO-1.

Εικ. 12 Το σύστημα θειορεδοξίνης και η σχέση του με το μεταβολισμό της γλυκόζης

Εικ. 12 Το σύστημα θειορεδοξίνης και η σχέση του με το μεταβολισμό της γλυκόζης στον κύκλο της φωσφορικής πεντόζης.

Ο κύκλος της φωσφορικής πεντόζης παράγει αναγόμενα ισοδύναμα τα οποία μεταφέρονται κατά μήκος μιας σειράς αντιδράσεων οξειδωαναγωγικού κύκλου. Η επαγωγή της Τrx και της Τrx αναγωγάσης από την SFN επιτρέπει τη μεταβολισμό της γλυκόζης ως εναλλακτική λύση στη σύνθεση του υπεροξειδίου του οξυγόνου για την ανακούφιση μεγάλο μέρος του μεταβολικού στρες που σχετίζεται με το T2DM

Μια μελέτη του 1997 [226] που ερευνά το ρόλο της θειορεδοξίνης στην αγγειακή βιολογία περιγράφει την επαγωγή του μιτοχονδριακού αντιοξειδωτικού ενζύμου, της υπεροξειδίου της δισμουτάσης (MnSOD) από την Trx. Επιπλέον, η Trx επηρεάζει ορμόνες όπως η ινσουλίνη, καθώς και τους γλυκοκορτικοειδείς υποδοχείς και άλλες πρωτεΐνες, όπως η συνθάση του ενδοθηλίου του νιτρικού οξειδίου και πρωτεΐνες σηματοδότησης, όπως παράγοντες μεταγραφής.

Τα ευρήματα μιας κλινικής δοκιμής φάσης 1 [26] κατέδειξαν ότι 100 γραμμάρια νωπών φύτρων μπρόκολου σε μια περίοδο 7 ημερών παρείχαν καρδιαγγειακά οφέλη που περιλάμβαναν ευνοϊκές μεταβολές στα λιπίδια του αίματος καθώς και μείωση των βιοδεικτών του οξειδωτικού στρες. Αυτή η μελέτη, ωστόσο, δεν προσδιόρισε την περιεκτικότητα σε  SFN στα δείγματα των λαχανικών, περιορίζοντας έτσι την χρησιμότητά της.

7.3 NAD(P)H Quinone Dehydrogenase 1: Πέρα από τη διαμόρφωση redox

Η NAD(P)H κινόνη αφυδρογονάση 1 (NAD(P)H Quinone Dehydrogenase 1 κωδικοποιείτε από το γονίδιο NQO1 και με το ένζυμο μερικές φορές συντομογραφία NQO1) αναδύεται ως ένα ένζυμο του Νrf2-στόχου με ευρείες κυτταροπροστατευτικές ιδιότητες.

Μελέτη [227] που δημοσιεύθηκε σχεδόν πριν από δύο δεκαετίες ισχυρίζεται ότι η καταλυτική και υποχρεωτική αναγωγή δύο ηλεκτρονίων των κινόνων σε υδροκινόνες, η NQO1, προστατεύει από την καταστροφή την γλουταθειόνη και τα κύτταρα από τις βλαβερές συνέπειες του redox κύκλου. Οι ίδιοι ερευνητές [228] έχουν δημοσιεύσει από τότε για το θέμα αυτό συζητώντας αυτό που περιγράφουν ως «πολυλειτουργικό αντιοξειδωτικό ένζυμο και εξαιρετικά ευπροσάρμοστο κυτταροπροστατευτικό».

Προτείνουν επίσης ότι η NQO1 με κυτταροπροστατευτικούς ρόλους που εκτείνονται πολύ πέρα από την καταλυτική λειτουργία της, θα μπορούσε να θεωρηθεί ως «δείκτης κυτταροπροστατευτικού ένζυμου.» Περαιτέρω, δηλώνουν ότι, το γονίδιο NQO1 είναι ένα από τα πιο σταθερά και ισχυρά επαγωγικά γονίδια μεταξύ των μελών των κυτταροπροστατευτικών πρωτεϊνών.

7.3.1 Η φαρμακοκινητική της NQO1 μετά από κατάποση της SFN

Μια μελέτη χρησιμοποίησε ιστό του μαστού για να μετρήσει τη φαρμακοκινητική της επαγωγής NQO1 σε διάστημα 24 ωρών, μετά από μία μόνο μερίδα βλαστού μπρόκολου (SFN = 200 μmol) μία ώρα πριν από την μαστεκτομή [229].

Η μέγιστη επαγωγή του NQO1 συνέβη περίπου στις 24 ώρες, βαίνοντας μειούμενη στη συνέχεια (Εικ. 13). Αυτή η κορυφή αντιπροσωπεύει μια κατά προσέγγιση 2,8 φορές επαγωγή πάνω από την αρχική τιμή. Τα ευρήματα αυτά είναι χρήσιμα κατά την εξέταση της επίδρασης της SFN ως υλικού παρέμβασης σε οξεία κατάστασης σε σύγκριση με χρόνιες παθήσεις.

Σημαντική αύξηση του NQO1 σημειώθηκε μεταξύ 6 και 12 ωρών, ένα χρονικό πλαίσιο που μπορεί να μην ανταποκρίνεται επαρκώς για τη διαχείριση μιας οξείας κατάστασης, αφήνοντας να συμπεράνει κανείς ότι η επαγωγή της NQO1 είναι καταλληλότερη για χρόνιες παθήσεις όπου μπορεί να μην είναι απαραίτητη μια ταχεία αντίδραση.

7.3.2 Συγκριτική φυτοχημική επαγωγή της NQO1

Η επαγωγή της NQO1 έχει διερευνηθεί σε διάφορες μελέτες για να συγκρίνει την επίδραση των γνωστών φυτοχημικών [230, 231, 232]. Η συγκριτικά πολύ υψηλότερη επαγωγή της NQO1 από την SFN σε σχέση με τα δημοφιλή φυτικά-παράγωγα συμπληρώματα είναι προφανής [230].

Έχει υποστηριχθεί εδώ και αλλού ότι η SFN είναι ο πιο ισχυρός φυσικός επαγωγέας [230, 233] αυτού του ενζύμου (Εικ. 11) Η αντιοξειδωτική ικανότητα της NQO1 επεκτείνεται στην άμεση εκκαθάριση του υπεροξειδίου [234], αν και όχι τόσο αποτελεσματικά όσο η SOD.

Εικ. 12 NAD(P)H quinone dehydrogenase 1 activity over time following sulforaphane ingestion [229]

7.3.3 NQO1: Ανακύκλωση των κυτταρικών βιοδραστικών

Οι άλλες λειτουργίες της NQO1 εκτείνονται στη διατήρηση του συνένζυμου Q 10 και της βιταμίνης Ε στις ενεργές μειωμένες μορφές τους [235].

Η επαγωγή της NQO1 από την SFN προκαλεί επίσης συντονισμένα [236] την έκφραση γονιδίων που κωδικοποιούν τα κυτταρικά ένζυμα αναγέννησης της NADPH- όπως την γλυκόζη-6-φωσφορική αφυδρογονάση, την 6-φωσφογλουκονική αφυδρογονάση, και μηλικό ένζυμο. Το NADPH με τη σειρά του βοηθά στη διατήρηση της GSH στην αναγωγή και λειτουργική της κατάστασή.

Το ένζυμο NQO1 παρέχει σημαντικές αντιοξειδωτικές λειτουργίες δυνάμει του μηχανισμού αναγωγής των δύο ηλεκτρονίων του. Αυτό εκτρέπει τις κινόνες από τη συμμετοχή τους στην οξειδωτική ανακύκλωση και στην παραγωγή ROS και αποτρέπει τις μεταλλαξιογόνες αλλαγές στο DNA [235, 237, 238]. Αυτή η λειτουργία είναι κλινικά σχετική με την χημειοπροφύλαξη.

7.4 Η Αιμοξυγενάση-1 (Haemoxygenase-1, HO-1)

Η HO-1 είναι ένα επαγωγικό ισόμορφο του πρώτου ενζύμου που ελέγχει το ρυθμό της αποικοδόμησης της αίμης σε σίδηρο, μονοξείδιο του άνθρακα και διλιβερδίνη (biliverdin), με το τελευταίο να μετατρέπεται στη συνέχεια σε χολερυθρίνη [239]. Η Ho-1 θεωρείται ότι έχει ισχυρές κυτταροπροστατευτικές επιδράσεις που περιλαμβ-άνουν αντιοξειδωτικές και αντιφλεγμονώδεις ιδιότητες σε καρδιαγγειακούς και άλλους ιστούς.

Έχει προταθεί ότι η κυτταροπροστασία μπορεί να οφείλεται στην χολερυθρίνη που αναστέλλει άμεσα τη δραστηριότητα της οξειδάσης NADPH, μειώνοντας έτσι την παραγωγή του υπεροξειδίου [240].

Αν και ο μηχανισμός για την αντιφλεγμονώδη δράση του HO-1 δεν έχει ακόμη διευκρινιστεί πλήρως, υπάρχουν γνωστές συσχετίσεις μεταξύ ΗΟ-1 και μια σειρά κυτοκινών. Η περιοχή 5′-τέλος του γονιδίου της HO-1 περιέχει δεσμευτικές θέσεις για τους παράγοντες μεταγραφής που ρυθμίζουν τη φλεγμονή, συμπεριλαμβανομένων των NF-κΒ και της activator protein -1 (AP1) [241].

Η γονιδιακή έκφραση HO-1 στα λευκοκύτταρα είναι σημαντικά χαμηλότερη σε ασθενείς με και χωρίς διαβητική μικροαγγειοπάθεια σε σύγκριση με τα άτομα ελέγχου και η ομαλοποίηση της γλυκόζης στο αίμα έχει ως αποτέλεσμα τη μείωση του αντιγόνου HO-1 στο κυτταρόπλασμα των μονοπυρηνικών λευκοκυττάρων [242].

Η υπεργλυκαιμία είναι γνωστό ότι αυξάνει το σχηματισμό προηγμένων τελικών προϊόντων γλυκίωσης (AGEs). Στα ενδοθηλιακά κύτταρα, η αλληλεπίδραση των AGEs με τον υποδοχέα τους, RAGE, προκαλεί την παραγωγή των ROS, την μετατόπιση του NF-κB, και την έκφραση πολλών προ-φλεγμονωδών και προ-πηκτικών μορίων [243]. Στα φυσιολογικά κύτταρα, το RAGE είναι παρόν σε χαμηλά επίπεδα, αλλά αυξάνεται στην ενδοθηλία των διαβητικών [240].

Λαμβάνοντας υπόψη τα παραπάνω, θα μπορούσε να τεθεί το ενδεχόμενο αν η φλεγμονή που επάγεται από το redοx σύστημα θα μπορούσε να είναι ο κοινός upstream παράγοντας με σημαντικό ρόλο για μια σειρά χρόνιων ασθενειών, εκ των οποίων ο T2DM αποτελεί ένα παράδειγμα.

Έχει ήδη στην πραγματικότητα προταθεί [8, 244] ότι το οξειδωτικό στρες είναι ο παθογόνος μηχανισμός που συνδέει την αντίσταση στην ινσουλίνη με τη δυσλειτουργία τόσο των παγκρεατικών βήτα-κυττάρων όσο και του ενδοθηλίου, οδηγώντας τελικά σε διαβήτη και καρδιαγγειακές παθήσεις.

7.5 Επιδράσεις Redox στα μονοπάτια αποτοξίνωσης φάσης 1 έναντι φάσης 2

Ήδη από το 1985, διαπιστώθηκε ότι οι ιδανικές χημειοπροστατευτικές ενώσεις είναι οι μονολειτουργικοί επαγωγείς των ενζύμων αποτοξίνωσης φάσης 2. Οι μονολειτουργικοί επαγωγείς λειτουργούν μεταβολίζοντας τα οξειδωτικά και καρκινογόνα προϊόντα των ενζύμων φάσης 1, χωρίς να έχουν σημαντική επίδραση στην ίδια τη δραστηριότητα της φάσης 1 [245].

Οι τοξίνες που μεταβολίζονται από τα ένζυμα φάσης 1 παράγουν ενδιάμεσες ενώσεις οι οποίες μερικές φορές είναι πιο τοξικές για τα κύτταρα από ότι η αρχική τοξίνη. Ως εκ τούτου, είναι σημαντικό η φάση 2 να είναι επαρκώς ενεργή ώστε τα ενδιάμεσα προϊόντα να μην μπορούν να συσσωρευτούν στο κυτταρικό περιβάλλον.

Η πλειονότητα των χημικών καρκινογόνων ουσιών απαιτεί μεταβολική ενεργοποίηση από τη Φάση 1 προτού μπορέσουν να ξεκινήσουν τον καρκίνο [246]. Η Εικ. 13 απεικονίζει τις οδούς αποτοξίνωσης φάσης 1 και φάσης 2 [248].

Εικ. 13 Interaction of Phase 1 and Phase 2 metabolites in detoxification [248].

Ως μονολειτουργικός επαγωγέας, η SFN έχει περιγραφεί ως ιδανικός αποτοξινωτής, καθώς η επίδρασή του στη Φάση 1 είναι ελάχιστη σε σύγκριση με τη σημαντική δραστηριότητά του στη Φάση 2 [247].

Η διαδικασία της κυτταρικής αποτοξίνωσης τόσο των εξωγενών όσο και των ενδογενών παραγόντων συνεπάγεται δύο φάσεις: τη Φάση 1 (οξειδωτικές αντιδράσεις ενεργοποίησης) και τη Φάση 2 (συζυγικές αντιδράσεις), που πραγματοποιούνται από αρκετές μεγάλες και διαφορετικές οικογένειες γονιδίων [248].

7.5.1 Σημασία της επαγωγής των ενζύμων αποτοξίνωσης φάσης 1 και φάσης 2

Η φυσική SFN ανακυκλώνει επιλεκτικά τα ένζυμα αποτοξίνωσης φάσης 2, ελαχιστοποιώντας τον κίνδυνο παραγωγής υπερβολικών ποσοτήτων αντιδραστικών ενδιάμεσων προϊόντων (Εικ. 13 [248]).

Κάτι που δεν συμβαίνει με τις επιδράσεις των συνθετικά παραγόμενων και σε διάφορες συγκεντρώσεις χρησιμοποιούμενων Indole-3-carbinol (I-3-C) σε μελέτες κυτταροκαλλιέργειας [249].

8. Σουλφοραφάνη: Οι αντιφλεγμονώδεις επιδράσεις της

8.1 Ο έλεγχος του NF-κΒ

Τα μέλη της οικογένειας των παραγόντων μεταγραφής NF-κB λειτουργούν ως κυρίαρχες ρυθμιστικές πρωτεΐνες της επαγωγικής γονιδιακής έκφρασης σε σχεδόν όλους τους τύπους κυττάρων ως απάντηση σε ένα ευρύ φάσμα ερεθισμάτων, με ιδιαίτερα σημαντικούς ρόλους στο συντονισμό τόσο της έμφυτης όσο και της προσαρμοστικής ανοσίας [250], καθώς και των φλεγμονωδών αποκρίσεων, της διαφοροποίησης των κυττάρων, του πολλαπλασιασμού και της απόπτωσης.

Ο NF-κB ελέγχεται από διάφορους μηχανισμούς μετά-μεταφραστικής τροποποίησης και υποκυτταρικής διαμερισματοποίησης, καθώς και από αλληλεπιδράσεις με άλλους συμπαράγοντες ή βασικούς αναστολείς [251].

Η οικογένεια των παραγόντων μεταγραφής NF-κB περιλαμβάνει τις πρωτεΐνες RelA (p65), RelB, και άλλα και με την μορφή σύνθετου σύμπλοκου, ο NF-κB μεσολαβεί για τις ανοσολογικές απαντήσεις σε κυτταρικές προκλήσεις που περιλαμβάνουν από την βακτηριακή και ιογενή λοίμωξη μέχρι και όποια φλεγμονή [252].

Η δραστηριότητα του NF-κB ρυθμίζεται αυστηρά σε πολλαπλά επίπεδα, ως ένας παράγοντας που σχετίζεται με την επιρροή του στην έκφραση πάρα πολλών γονιδίων [253]. Η πυρηνική μετατόπιση του NF-κB ελέγχεται κυρίως με σηματοδότηση που σχετίζεται με την κινάση ΙκΒ (ΙΚ) σε δύο σχετικές οδούς που σχετίζονται αντίστοιχα με τις κλασικές (κανονικές) και εναλλακτικές οδούς του NF-κB.

Μεταξύ των πιο ισχυρών ενεργοποιητών του NF-κB είναι ο παράγοντας νέκρωσης του όγκου (TNF-α), η ιντερλευκίνη (IL)-1β και οι βακτηριακοί λιποπολυσακχαρίτεης (LPs), με την ενεργοποίηση του TNF-α, να είναι μία από τις καλύτερα χαρακτηριστισμένες οδούς σηματοδότησης για τον NF-κB [254].

8.1.1 Η δράση του NF-κB στα εντερικά επιθηλιακά κύτταρα

Nrf2 και NF-κB είναι και οι δύο καλά μελετημένοι κυτταρικοί παράγοντες μεταγραφής, και τα αποτελέσματά τους εμφανίζονται σε όλα τα κύτταρα συμπεριλαμβανομένων εκείνων του εντερικού επιθηλίου.

Η διεπαφή εντέρου-ανοσοποιητικού περιγράφει το δίκτυο σηματοδότησης που συνδέει τα εντερικά επιθηλιακά κύτταρα με τα κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος της propria lamina, που βρίσκεται ακριβώς κάτω από το επιθήλιο [255].

Εδώ, το μικροβίωμα, μέσω αυτής της διεπαφής, επηρεάζει επίσης την ανοσολογική λειτουργία, συμπεριλαμβανομένων των φλεγμονωδών οδών.

Ως εκ τούτου, το έντερο-ανοσοποιητικό interface συνδέει άμεσα τις κυτταρικές λειτουργίες της redox-ισορροπίας, την φλεγμονή, και τον έλεγχο των λοιμώξεων μέσω της ανοσολογικής διαμόρφωσης.

8.1.2 Η σουλφοραφάνη στο Gut-Immune Interface

Επειδή η SFN έχει αποδειχθεί ότι αναστέλλει τον NF-κB στα ενδοθηλιακά κύτταρα [256], είναι πιθανό το ίδιο αποτέλεσμα να συμβεί και σε άλλα επιθηλιακά κύτταρα όπως το εντερικό επιθήλιο, καθυστερώντας έτσι την τοπική φλεγμονή.

Ενώ η SFN ενεργοποιεί άμεσα τον κυτταροπλασματικά ευρισκόμενο Nrf2, η δράση της στον NF-κB είναι η αναστολή της σύνδεσης του NF-κB με το DNA [257]. Ο NF-κB διαδραματίζει βασικό ρόλο στο ανοσοποιητικό σύστημα όπου ενεργοποιείται από μια σειρά γεγονότων που ξεκινούν από υποδοχείς τύπου Toll (TLR) στα επιθηλιακά κύτταρα [258].

TLR2 και TLR4 μπορούν να εντοπίσουν διακριτά μοριακά μοτίβα στο κυτταρικό τοίχωμα της εισβολής παθογόνων παραγόντων. Αυτά τα πρότυπα λειτουργούν ως έμφυτοι αισθητήρες αλλά και ως σχήμα και γέφυρα για την έμφυτη και προσαρμοστική ανοσολογική αντιδράση.

8.1.3 Cross Talk (αλληλεπίδραση) μεταξύ Nrf2 και NFB

Η SFN συνδέεται με τις κυτταρικές άμυνες μέσω μηχανισμών που διέπονται από τους παράγοντες μεταγραφής Nrf2 και NF-κB. Έχει αναφερθεί μοριακή διασταυρούμενη αλληλεπίδραση μεταξύ αυτών των παραγόντων μεταγραφής [259].

Η ανισορροπία μεταξύ Νrf2 και NF-κB συνδέεται με σημαντικό αριθμό ασθενειών σε διάφορα συστήματα του σώματος.

Οι σχέσεις αυτές αποτελούν αντικείμενο εκτεταμένης έρευνας ακόμα και στην βιολογία του καρκίνου [260].

Αν και η σύνθετη αλληλεπίδραση μεταξύ Νrf2 και NF-κB έχει επισημανθεί, υπάρχουν ακόμα πολλά που πρέπει να διερευνηθούν προκειμένου να κατανοήσουμε πώς τέτοιες σχέσεις μπορούν να επηρεάσουν την παθοφυσιολογία μιας νόσου σε μοριακό επίπεδο.

Στο πλαίσιο της διασταυρούμενης αλληλοεπίδρασης μεταξύ αυτών των δύο παραγόντων μεταγραφής, έχει αποδειχθεί ότι NF-κB ρυθμίζει αρνητικά την Νrf2-μεσολάβηση  και την έκφραση του Νrf2. Υπάρχουν διάφοροι μηχανισμοί με τους οποίους η πρωτεΐνη p65 (η κανονική υπομονάδα NF-κB) μπορεί να ασκήσει αρνητικές επιπτώσεις στην έκφραση γονιδίων που συνδέονται με το ARE [261].

Φαίνεται ότι η διασταυρούμενη αλληλεπίδραση μεταξύ NRF2 και NF-κB επιτρέπει στα κύτταρα να ρυθμίζουν πιο λεπτά τις απαντήσεις τους σε κυτταρικούς στρεσογόνους παράγοντες.

8.2 Η ανοσολογική διαμόρφωση (αντιφλεγμονώδεις επιδράσεις)

Η ενεργοποίηση του TLR4 από την ενδοτοξίνη που απελευθερώνεται από τα gram-αρνητικά βακτήρια έχει ως αποτέλεσμα τη σηματοδότηση που ενεργοποιεί τον NF-κB με επακόλουθη παραγωγή φλεγμονωδών κυτοκινών [258].

Οι οδοί υποδοχέων που μοιάζουν με Toll (TLR4) μεσολαβούν στις αντιδράσεις προφλεγμονωδών κυτοκινών και ιντερφερονών [262].

Η SFN έχει αποδειχθεί σε ένα thiol-εξαρτώμενο τρόπο για την καταστολή του TLR4 και της ολιγομεροποίησης του. Τα κορεσμένα λιπαρά οξέα είναι γνωστό ότι δρουν ως ligands για TLR4 σε μακροφάγα και adipocytes, και αυτά τα σήματα με τη σειρά τους ρυθμίζουν διάφορους παράγοντες προφλεγμονόδους μεταγραφής [263].

Πιο πρόσφατα, και σε βάθος έρευνα του μικροβιώματος έχει αποκαλύψει τις οδούς που συνδέουν αυτά τα ίδια σήματα με καρδιομεταβολικές επιδράσεις, συνδέοντας έτσι το έντερο και το ανοσοποιητικό σε μια αλληλένδετη σχέση με την συστηματική ασθένεια [14].

8.3 Η Επίδραση της σουλφοραφάνης στους δείκτες φλεγμονής στον άνθρωπο

Σε μια πρόσφατη μελέτη που χρησιμοποιεί συγκεκριμένα γραμμάρια φρέσκων βλαστών μπρόκολου που ενσωματώνονται καθημερινά στη διατροφή, δύο βασικές φλεγμονώδεις κυτοκίνες μετρήθηκαν σε τέσσερα χρονικά σημεία σε σαράντα υγιείς υπέρβαρους ανθρώπους [264].

Τα επίπεδα τόσο της ιντερλευκίνης-6 (Il-6) όσο και της C-αντιδρώσας πρωτεΐνης (CRP) μειώθηκαν κατά τη διάρκεια των 70 ημερών κατά τις οποίες τα φύτρα καταναλώθηκαν. Αυτοί οι βιοδείκτες μετρήθηκαν και πάλι την ημέρα 90, όπου διαπιστώθηκε ότι το Il-6 συνέχισε να μειώνεται, ενώ το CRP σκαρφάλωσε ξανά.

Όταν η τελική μέτρηση πραγματοποιήθηκε την ημέρα 160, η CRP, αν και αναρριχήθηκε, δεν είχε επιστρέψει στην αρχική τιμή της. Το Il-6 παρέμεινε σημαντικά κάτω από το επίπεδο αναφοράς την ημέρα 160.

Τα φύτρα περιείχαν περίπου 117 μmol GRN και μετρήθηκαν οι μεταβολίτες της SFN πλάσματος και ούρων για να επιβεβαιωθεί ότι η SFN είχε παραχθεί όταν καταναλώθηκαν τα βλαστάρια. Τα δεδομένα της μελέτης αυτής εκφράζονται οπτικά στο Εικ. 14.

Εικ. 14 Effect of broccoli sprouts in inflammation markers in healthy overweight subjects [264]

8.4 Η επίδραση της σουλφοραφάνης στους δείκτες φλεγμονής σε ασθενείς με διαβήτη τύπου 2

Όταν η μελέτη που περιγράφεται παραπάνω από Lopez-Chillon et al. διερεύνησε υγιείς υπέρβαρους ανθρώπους για την αξιολόγηση των επιπτώσεων της SFN- σε βιοδείκτες της φλεγμονής, η μελέτη των Mirmiran et al. το 2012 είχε χρησιμοποιήσει ένα SFN-συμπλήρωμα σε ασθενείς με T2DM [265].

Αν και τα δεδομένα δεν είναι άμεσα συγκρίσιμα, η τελευταία μελέτη που χρησιμοποιεί το συμπλήρωμα σε σκόνη είχε ως αποτέλεσμα σημαντική μείωση της Il-6, hs-CRP, και TNF-α σε διάστημα μόλις 4 εβδομάδων. Δεν είναι δυνατή η περαιτέρω σύγκριση των δύο μελετών λόγω των πολύ διαφορετικών χρονικών περιόδων κατά τις οποίες διεξήχθη η κάθε μία.

9. Σουλφοραφάνη: Οι αντιμικροβιακές επιδράσεις της

Οι πολύπλοκοι μηχανισμοί σηματοδότησης που συζητήθηκαν παραπάνω θα ισχύουν γενικά για τη διαμόρφωση των βασικών upstream διεργασιών που συμβαίνουν στα ανθρώπινα κύτταρα γενικά. Στις ειδικές δράσεις της SFN συμπεριλαμβάνεται η αντιμικροβιακή δράση σε ένα κοινό παθογόνο του εντέρου. Δεν είναι γνωστό στο παρόν στάδιο εάν οι μηχανισμοί εφαρμόζονται στην εξάλειψη άλλων παθογόνων παραγόντων με παρόμοια χαρακτηριστικά.

9.1. Η σουλφοραφάνη και η λοίμωξη με Helicobacter pylori

Αν και έχει αποδειχθεί η άμεση αντιμικροβιακή δράση για εκχυλίσματα σταυρανθών λαχανικών [266], η επίδραση δεν θεωρείται κλινικά σημαντική. Πιο πρόσφατα, η SFN έχει αποδειχθεί μηχανιστικά και κλινικά ότι έχει άμεση βακτηριοκτόνο δράση στο βακτήριο Helicobacter pylori μέσω δύο ξεχωριστών μηχανισμών.

Περίπου το ήμισυ του παγκόσμιου πληθυσμού θεωρείται ότι έχει αποικισμό από τον μικροοργανισμό H. pylori, καθιστώντας την ταξινόμησή του είτε ως κοινό παθογόνο [267].

H. pylori λοίμωξη έχει αποδειχθεί ότι είναι συμπτωματική σε ορισμένα άτομα και όχι σε άλλους, υποδεικνύοντας ότι μπορεί να υπάρχουν μεμονωμένοι μηχανισμοί ελέγχου που το κρατούν στον οργανισμό υπό έλεγχο. Η δημοφιλής διαιτητική πρακτική του αλατισμού των τροφίμων μπορεί επίσης να συμβάλει στην παθογένειά του. Το χλωριούχο νάτριο, παρουσία του H. pylori, γίνεται υποκινητής καρκίνου, ενισχύοντας τη χρόνια φλεγμονή της μεμβράνης γαστρικού βλεννογόνου [268].

Η H. pylori λοίμωξη μπορεί να είναι ασυμπτωματική, αλλά με την αύξηση του pH του γαστρικού περιεχομένου μέσω της συνεχούς σύνθεσης της αμμωνίας, συμβάλλει στην μειωμένη πέψη των πρωτεϊνών και δυσαπορρόφηση των μικροστοιχείων και θρεπτικών συστατικών. Η απορρόφηση σιδήρου είναι γνωστό ότι μειώνεται παρουσία του H. pylori [269].

Η εξέταση των upstream διαδικασιών που χρησιμοποιούν τα κύτταρα για τη διατήρηση της ομοιόστασης τους, μπορεί να υποδεικνύει ότι μπορεί να σχετίζεται το ζευγάρι redox-φλεγμονή. Πρόσφατα, ο Yanaka, ο οποίος είχε αναλάβει ορισμένες από τις προηγούμενες δοκιμές H. pylori χρησιμοποιώντας την SFN ως παρέμβαση, επανεξέτασε αρκετούς από τους μηχανισμούς με τους οποίους οι ενεργοποιητές του Nrf2 μπορούν να εκθέσουν τη αντιμικροβιακή τους δράση [270].

Yanaka υποστηρίζει ότι η σημαντική προστασία στο γαστρεντερικό σωλήνα παρέχεται από τη διαμόρφωση του οξειδωτικού στρες και της φλεγμονής ως αποτέλεσμα της ταυτόχρονης ενεργοποίησης του Nrf2 και ελέγχου του NF-κB [271].

Στη μελέτη τους του 2009, οι Yanaka et al. έδειξαν ότι το μπρόκολο ανέστειλε την ανύψωση των φλεγμονωδών δεικτών, TNF-α και IL-1β στον γαστρικό βλεννογόνο μετά από λοίμωξη με H. pylori σε wt αλλά όχι σε ποντίκια Nrf2−/− , γεγονός που υποδηλώνει συστηματική προστατευτική δράση κατά της γαστρίτιδας που ήταν το αποτέλεσμα της ενεργοποίησης του Nrf2 [271].

Κατά τη διάρκεια των τελευταίων δεκαπέντε ετών, δύο κλινικές δοκιμές κατέδειξαν τηn βακτηριοκτόνο δράση της SFN στον οργανισμό κατά του H. pylori, ένα βακτήριο που σχετίζεται με γαστρική παλινδρόμηση και καρκίνο [271, 272, 273]. Στην αρχική μελέτη, σαράντα οκτώ Η. pylori-μολυσμένα άτομα έλαβαν συγκεκριμένα γραμμάρια φρέσκου μπρόκολο καθημερινά [271].

Τρεις δείκτες της λοίμωξης H. pylori μειώθηκαν μέσα σε οκτώ εβδομάδες κάτω από το διαγνωστικό σημείο cutoff. Ωστόσο, μετά τη διακοπή της επέμβασης, τα επίπεδα του H pylori επιστρέφουν στα αρχικά επίπεδα μετά από 8 εβδομάδες.

9.2 Η αναστολή της ουρεάσης ως μηχανισμός ρύθμισης των αποικιών H. pylori

Κατά την επέκταση της προηγούμενης έρευνας της SFN στην λοίμωξη από H. pylori, έχει διερευνηθεί η ουρεάση-θετική φύση του Η. pylori gram-αρνητικού βακτήριου.

Η δραστηριότητα της ουρεάσης στα ανθρώπινα και ζωικά κύτταρα μπορεί να είναι η αιτία ορισμένων λοιμώξεων που προκαλούνται από παθογόνους παράγοντες, και η συνεχιζόμενη αναζήτηση για την παροχή κατάλληλων αναστολέων της ουρεάσης περιλαμβάνει την αναζήτηση φυσικών πηγών [274]. Η SFN έχει αποδειχθεί ότι παρουσιάζει δραστικότητα ουρεάσης, παρέχοντας έτσι δυνητικά μια κλινική εναλλακτική λύση στα φαρμακευτικά αντιβιοτικά για τον έλεγχο των γαστρικών λοιμώξεων H. pylori [275].

Είναι γνωστό ότι το H. pylori χρησιμοποιεί την ουρεάση για την υδρόλυση της πρωτεϊνικής ουρίας που διατίθεται στον ανθρώπινο αυλό του εντέρου, προκειμένου να συνθέσει αμμωνία. Έως και 10% της συνολικής περιεκτικότητας σε πρωτεΐνες του οργανισμού του H. pylori περιλαμβάνει το ένζυμο της ουρεάσης [276].

Η παρουσία της ουρεάσης είναι επίσης απαραίτητη για να μπορέσει το H. pylori να αποικίσει τον γαστρικό βλεννογόνο [277]. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα μερική εξουδετέρωση του χαμηλού γαστρικού pH. Το προκύπτον υπερυψωμένο pH παρέχει τις προτιμώμενες συνθήκες που επιτρέπουν στο H. pylori να ευδοκιμήσει (Εικ. 14).

Έχουν προσδιοριστεί αρκετοί αναστολείς της ουρεάσης με ευαισθησία στο pH ποικίλης δραστικότητας, και αυτοί περιλαμβάνουν την αμμωνία (το προϊόν ουρεάσης στο υπόστρωμά της), θειόλες, θειώδη άλατα, φθόριο, επιγαλοκατεχίνη (EGCG) που προέρχονται από το πράσινο τσάι (EGCG) και βαρέα μέταλλα [277].

Το H. pylori δεν είναι το μόνο μικρόβιο αποικισμού με δραστηριότητα ουρεάσης. Έχουν εντοπιστεί αρκετά άλλα δυνητικά παθογόνα θετικά μικρόβια ουρεάσης. Klebsiella aerogenes, Brevibacterium αμμωνία, Morganella morganii, Proteus mirabilis, Staphylococcus saprophyticus, Escherichia coli, Yersinia enterocolitica, και Αιμόφιλος influenzae είναι μεταξύ των πιο γνωστών [277]. Εάν η SFN είναι ικανή να μειώσει τη λοιμογότητά τους στον άνθρωπο με αναστολή της ουρεάσης δεν είναι ακόμη γνωστό.

Εικ. 14 The proposed mechanism by which SFN inhibits urease synthesis by H. pylori and, in so doing, reduces the disease risks associated with H. pylori infection [274]

10. Τα φυτοχημικά στο μονοπάτι ανακάλυψης φαρμάκων

10.1 Πώς τα δεδομένα των κλινικών δοκιμών ενημερώνουν τη δόση;

Για να θεωρηθεί ένα φυτοχημικό ως θεραπευτικός παράγοντας, πρέπει να αξιολογηθεί χρησιμοποιώντας πολλά από τα ίδια εργαλεία που χρησιμοποιούνται στην ανάπτυξη φαρμακευτικών προϊόντων.

Επίσης ένα φαρμακευτικό προϊόν είναι συνήθως ένα ενιαίο μόριο, ενώ στα φυτά τα μείγματα είναι σύνθετα παραγόμενα μέσω πολλαπλών συστατικών, η φυτοχημική σύνθεση των οποίων δεν είναι πάντα σταθερή λόγω παραγόντων που περιλαμβάνουν την εγγενή γεωργική και περιβαλλοντική μεταβλητότητα [278].

Από τη δημοσιευμένη έρευνα για την SFN μέχρι σήμερα, τα υλικά παρέμβασης είναι μη τυποποιημένα, με ορισμένες μελέτες να χρησιμοποιούν το καθαρό χημικό ανάλογο της SFN ως υλικό παρέμβασης, όπου άλλοι χρησιμοποιούν λαχανικά μπρόκολου, νωπά ή αποξηραμένα λάχανα μπρόκολου, ή συμπληρώματα τιτλοδοτημένης περιεκτικότητας σουλφοραφάνης από αποξηραμένη σκόνη μπρόκολου. Ως εκ τούτου, η σύγκριση των αποτελεσμάτων των κλινικών δοκιμών γίνεται πιο δύσκολη.

Ωστόσο, όταν χρησιμοποιούνται απομονωμένα βιοδραστικά φυτοχημικά και ολόκληρα τρόφιμα ως πηγή του ίδιου βιοδραστικού (όπως λαχανικά μπρόκολου, νωπά ή αποξηραμένα λάχανα μπρόκολου, ή συμπληρώματα τιτλοδοτημένης περιεκτικότητας σουλφοραφάνης από αποξηραμένη σκόνη μπρόκολου), θα πρέπει να εφαρμόζονται εξίσου οι βιοφαρμακευτικές διεργασίες που χρησιμοποιούνται συνήθως στη φαρμακευτική ανάπτυξη.

Οι αρχές LADME (απελευθέρωση, απορρόφηση, κατανομή, μεταβολισμός και απέκκριση) που περιγράφονται σε σχέση με τη φαρμακοκινητική των φαρμακευτικών προϊόντων θα πρέπει να είναι εξίσου σχετικές με τα φυτοχημικά [279].

Η βιβλιογραφία για την SFN δείχνει ότι πολλοί ερευνητές έχουν ασχοληθεί με τις διάφορες αρχές LADME, παράγοντας έτσι μια πιο εκτεταμένη βάση δεδομένων που είναι χρήσιμη για την ερμηνεία της δόσης-απόκρισης.

10.2 Οι δημοσιευμένες κλινικές δοκιμές

Υπάρχουν επί του παρόντος πάνω από 1900 δημοσιευμένες εργασίες που εμφανίζονται σε μια έρευνα PubMed χρησιμοποιώντας τον όρο, «sulforaphane» (PubMed πρόσβαση 4 Φεβρουαρίου 2019). Ωστόσο, υπάρχει περιορισμένος αριθμός κλινικών δοκιμών που χρησιμοποιούν είτε νωπά είτε μεταποιημένα λάχανα μπρόκολου ή συμπληρώματα τιτλοδοτημένης αποξηραμένης σκόνης μπρόκολου (Εικ. 10). Δεν προσδιορίζουν όλες οι δοκιμές ποσοτικά τη βιοδραστική περιεκτικότητα του υλικού παρέμβασης. Ως αποτέλεσμα, είναι δύσκολο να ερμηνευθούν τα ευρήματά τους σε κλινικό πλαίσιο.

Η Εικ. 10 απεικονίζει το εύρος των δόσεων SFN που χρησιμοποιούνται σε επιλεγμένες κλινικές δοκιμές όπου το τελικό σημείο είναι μια κοινή ανθρώπινη ασθένεια ή ένας βιοδείκτης της νόσου. Αν και αυτές οι δοκιμές είναι μικρής διάρκειας και με μικρό αριθμό συμμετεχόντων, τα δεδομένα αυτά ενισχύουν την κατανόησή μας για τις δυνατότητες του SFN ως κλινικής παρέμβασης.

Αν και οι μορφές δόσης και οι πληθυσμοί και τα τελικά σημεία μελέτης είναι διαφορετικά σε όλες τις επιλεγμένες δοκιμές, προκύπτει ένα μοτίβο που δείχνει ότι τα κλινικά αποτελέσματα είναι εφικτά σε καταστάσεις όπως το άσθμα [226] και σε διαβήτη τύπου 2 [25, 280].

Μια χαμηλότερη δόση SFN ημερησίως απέφερε ένα θετικό αποτέλεσμα σε μελέτες αυτισμού από Singh et al. [281], ενώ ο έλεγχος H. pylori ήταν αποτελεσματικός με μια υψηλότερη δόση SFN καθημερινά.

10.3 Το δίλημμα στην εφαρμογή των δεδομένων κλινικών δοκιμών

Σε αντίθεση με τα προϊόντα που κατηγοριοποιούνται από την αμερικανική νομοθεσία ως «συμπληρώματα διατροφής,» οι υποομάδες των προϊόντων που ισχυρίζονται ότι είναι «συμπληρώματα nutraceutical» είναι συνήθως τυποποιημένα για τη βιοδραστικότητα τους. Αυτό μπορεί να απαιτεί τον καθορισμό ενός ή περισσότερων βιοδραστικών ουσιών σε κάθε παραγόμενη παρτίδα.

Από τα διάφορα διαθέσιμα συμπληρώματα που απαριθμούν από ένα αποξηραμένο μπρόκολο φύτρα ή συστατικό σπόρων, η ετικέτα κάποιων είναι ασυνεπής και παραπλανητική. Τα προϊόντα που επισημαίνονται ως «εκχυλίσματα» μπρόκολου κατασκευάζονται έτσι ώστε η γλυκοραφανίνη (GRN) να διατηρείται ως εκχύλισμα και το ένζυμο μυροσινάσης που απαιτείται για τη σύνθεση της SFN από τον πρόδρομο ουσία την γλυκοραφανίνη, είναι αδρανοποιημένο [282].

Για αυτό ένας κλινικός ιατρός που προτίθεται να επιλέξει ένα διαθέσιμο συμπλήρωμα απόδοσης της SFN με βάση τη δόση σε σύγκριση με εκείνες που χρησιμοποιούνται στις δημοσιευμένες κλινικές δοκιμές που έχουν ήδη αξιολογηθεί, θα πρέπει να επιλέγει, εκείνο το οποίο προέρχεται από φυσικά λαχανικά μπρόκολου, νωπά ή αποξηραμένα λάχανα μπρόκολου, ή συμπληρώματα τιτλοδοτημένης περιεκτικότητας σουλφοραφάνης από αποξηραμένη σκόνη μπρόκολου.

Η τυποποίηση της γνωστοποίησης των ετικετών για την εξάλειψη της ασυνέπειας και της ασάφειας θα βοηθούσε σημαντικά τόσο τους κλινικούς ιατρούς στον καθορισμό της κατάλληλης ημερήσιας δόσης που απαιτείται για την αντιστοίχιση των δόσεων που χρησιμοποιήθηκαν στις κλινικές δοκιμές [283].

Πολλές δεκαετίες έρευνας έχουν δημιουργήσει ισχυρούς δεσμούς μεταξύ κυτταρικών redox και ανοσολογικές ανισορροπίες, και η ανάπτυξη χρόνιων ασθενειών και βιοδεικτών που συνδέονται με το οξειδωτικό στρες και φλεγμονή έχουν επαληθεύσει αυτή την σχέση.

Ωστόσο, αρκετές μεγάλης κλίμακας κλινικές δοκιμές για την πρόληψη ασθενειών όπως το T2DM, CVD, και ο καρκίνος με αντιοξειδωτικά συμπληρώματα βιταμινών όπως βιταμίνη Ε, βιταμίνη C, β-καροτένιο, σελήνιο, ψευδάργυρος, και συνδυασμούς αυτών, απέτυχε να αποδείξει την αναμενόμενη πρόληψη και, σε ορισμένες περιπτώσεις, οδήγησε και σε επιδείνωση των βιοδεικτών.

Με την ανακάλυψη του παράγοντα μεταγραφής, Nrf2, το 1994, έγινε σαφές ότι μια ενισχυμένη ισορροπία redox εντός των κυττάρων ήταν απαραίτητη.

Καθώς και η κατανόηση μας των θρεπτικών συστατικών συνεχώς εξελίχθηκε, κατέστη σαφές ότι τα φυτά περιείχαν βιοδραστικά φυτοχημικά που ήταν ικανά να ενεργοποιήσουν τον Nrf2.

Η έρευνα πάνω σε αυτόν τον παράγοντα μεταγραφής είχε ως αποτέλεσμα να δείξει την επαγωγή της έκφρασης γονιδίων που στοχεύουν σε μια ιδιαίτερα μεγάλη δεξαμενή των γονιδίων που συνδέονται με τις βασικές upstream κυτταρικές αμυντικές διαδικασίες.

Ένα κυρίαρχο πλεονέκτημα της χρήσης φυτοχημικών ουσιών για την στόχευση του Νrf2 είναι ότι, o Nrf2 είναι ένας ισχυρός upstream ενεργοποιητής και είναι σε θέση να επάγει εκατοντάδες γονίδια ταυτόχρονα.

Από τα φυτοχημικά με ικανότητα επαγωγέα του Nrf2, η SFN είναι το πιο ισχυρό φυσικό βιομόριο που είναι γνωστό αυτή τη στιγμή. Δεν είναι μόνο ένας ισχυρός επαγωγέας του Nrf2, αλλά και εξαιρετικά βιοδιαθέσιμος, έτσι ώστε οι μικρές και οι μέτριες πρακτικές δόσεις μπορούν να παράγουν σημαντικές κλινικές αντιδράσεις.

Η ημερήσια δόση SFN που βρέθηκε να επιτυγχάνει ευεργετικά αποτελέσματα στις περισσότερες από τις διαθέσιμες κλινικές δοκιμές είναι πολύ μικρή. Με ένα ισχυρό, μυροσινάση-ενεργό ολόκληρο συμπλήρωμα μπόκολου ή με συμπλήρωμα τιτλοδοτημένης περιεκτικότητας σουλφοραφάνης από αποξηραμένη σκόνη μπρόκολου, αυτές οι δόσεις μπορούν να επιτευχθούν με λίγες μόνο κάψουλες καθημερινά.

Άλλοι ενεργοποιητές Νrf2, όχι μόνο στερούνται δραστικότητας, αλλά και στερούνται της βιοδιαθεσιμότητας που πρέπει να θεωρούνται σημαντικοί ενδοκυτταρικοί ενεργοποιητές Νrf2. Αν και το μεγαλύτερο μέρος της έρευνας για την SFN σχετίζεται με την ικανότητά της να ενεργοποιήσει τον Nrf2, παρουσιάζει μια σειρά από άλλα αποτελέσματα.

Παράδειγμα αποτελεί ο τρόπος με τον οποίο ένας άλλος παράγοντας μεταγραφής, ο NF-κB, ο οποίος σχετίζεται με φλεγμονώδεις οδούς και καταστέλλεται από την SFN. Αυτή η διπλή δράση της SFN είναι ιδιαίτερα ενδιαφέρουσα μιας και ο Nrf2 και ο NF-κB αλληλοεπιδρούν μεταξύ τους.

Ο έλεγχος των λοιμώξεων είναι μια άλλη βασική δραστηριότητα του ανοσοποιητικού συστήματος και συνδέεται στενά με το NF-κB. Σε αυτή την διάσταση, η SFN έχει αποδειχθεί ότι αναστέλλει το βακτήριο H. pylori, ένα σημαντικό γαστρικό παράγοντα κινδύνου καρκίνου που επικρατεί παγκοσμίως.

Δεδομένου ότι οι φαρμακευτικές λύσεις για την εξάλειψη του H. pylori είναι μόνο εν μέρει και προσωρινά αποτελεσματικές, η ανάγκη για μια ασφαλή, αποτελεσματική θεραπεία είναι πιεστική. Η SFN έχει βρεθεί ότι αναστέλλει και μπορεί ενδεχομένως ακόμη και να βοηθήσει συνδυαστικά με την όποια αγωγή στην εξάλειψη H. pylori στον άνθρωπο μέσω δύο ξεχωριστών μηχανισμών.

Το κύριο πλεονέκτημα της SFN σε σχέση με πολλά άλλα φυτοχημικά έγκειται στη συγκριτικά υψηλή βιοδιαθεσιμότητά του, σε συνδυασμό με την ικανότητά της να επάγει δυναμικά τα γονίδια-στόχους του Nrf2.

Έχει SFN ενηλικιωθεί ως κλινικά σχετικό nutraceutical στην πρόληψη και τη θεραπεία της χρόνιας νόσου; Ίσως όχι ακόμα.

Ωστόσο, το συνεχιζόμενο ενδιαφέρον για αυτό το κάπως νέο φυτοχημικό δεν δείχνει κανένα σημάδι επιβράδυνσης [1]».

11. Βιβλιογραφία

  1. Christine A. Houghton, Sulforaphane: Its “Coming of Age” as a Clinically Relevant Nutraceutical in the Prevention and Treatment of Chronic Disease, Oxid Med Cell Longev. 2019; 2019: 2716870, doi: 10.1155/2019/2716870.
  2. Kim K., Nam H., Lee D. Discovering health benefits of phytochemicals with integrated analysis of the molecular network, Chemical Properties and Ethnopharmacological Evidence. Nutrients. 2018;10(8, article 1042) doi: 10.3390/nu10081042.
  3. Budisan L., Gulei D., Zanoaga O. M., et al. Dietary intervention by phytochemicals and their role in modulating coding and non-coding genes in cancer. International Journal of Molecular Sciences. 2017;18(6, article 1178) doi: 10.3390/ijms18061178.
  4. Krzyzanowska J., Czubacka A., Oleszek W. Dietary phytochemicals and human health. In: Giardi M. T., Rea G., Berra B., editors. Bio-Farms for Nutraceuticals. Vol. 698. Boston, MA, USA: Springer; 2010. pp. 74–98. (Advances in Experimental Medicine and Biology).
  5. Malireddy S., Kotha S. R., Secor J. D., et al. Phytochemical antioxidants modulate mammalian cellular epigenome: implications in health and disease. Antioxidants & Redox Signaling. 2012;17(2):327–339. doi: 10.1089/ars.2012.4600.
  6. Barondess J. A. Scanning the chronic disease terrain: prospects and opportunities. Transactions of the American Clinical and Climatological Association. 2014;125:45–56.
  7. Ceriello A. New insights on oxidative stress and diabetic complications may lead to a “causal” antioxidant therapy. Diabetes Care. 2003;26(5):1589–1596. doi: 10. 2337/diacare.26.5.1589.
  8. Ceriello A., Motz E. Is oxidative stress the pathogenic mechanism underlying insulin resistance, diabetes, and cardiovascular disease? The common soil hypothesis revisited. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 2004;24(5):816–823. doi: 10.1161/01.atv.0000122852.22604.78.
  9. Varadharaj S., Kelly O. J., Khayat R. N., Kumar P. S., Ahmed N., Zweier J. L. Role of dietary antioxidants in the preservation of vascular function and the modulation of health and disease. Frontiers in Cardiovascular Medicine. 2017;4:p. 64. doi: 10.3389/fcvm.2017.00064.
  10. Brownlee M. The pathobiology of diabetic complications: a unifying mechanism. Diabetes. 2005;54(6):1615–1625. doi: 10.2337/diabetes.54.6.1615.
  11. Ceriello A. Controlling oxidative stress as a novel molecular approach to protecting the vascular wall in diabetes. Current Opinion in Lipidology. 2006;17(5):510–518. doi: 10.1097/01.mol.0000245256.17764.fb.
  12. Ceriello A. Oxidative stress and diabetes-associated complications. Endocrine Practice. 2006;12(Supplement 1):60–62. doi: 10.4158/ep.12.s1.60.
  13. Kirpich I. A., Parajuli D., McClain C. J. The gut microbiome in NAFLD and ALD. Clinical Liver Disease. 2015;6(3):55–58. doi: 10.1002/cld.494.
  14. Velloso L. A., Folli F., Saad M. J. TLR4 at the crossroads of nutrients, gut microbiota, and metabolic inflammation. Endocrine Reviews. 2015;36(3):245–271. doi: 10.1210/er.2014-1100.
  15. Eren E., Tufekci K. U., Isci K. B., Tastan B., Genc K., Genc S. Sulforaphane inhibits lipopolysaccharide-induced inflammation, cytotoxicity, oxidative stress, and miR-155 expression and switches to Mox phenotype through activating extracellular signal-regulated kinase 1/2–nuclear factor erythroid 2-related factor 2/antioxidant response element pathway in murine microglial cells. Frontiers in Immunology. 2018;9:p. 36. doi: 10.3389/fimmu.2018.00036.
  16. Subedi L., Lee J. H., Yumnam S., Ji E., Kim S. Y. Anti-inflammatory effect of sulforaphane on LPS-activated microglia potentially through JNK/AP-1/NF-κB inhibition and Nrf2/HO-1 activation. Cells. 2019;8(2):p. 194. doi: 10.3390/cells8020194.
  17. Bjelakovic G., Nikolova D., Gluud L. L., Simonetti R. G., Gluud C. Mortality in randomized trials of antioxidant supplements for primary and secondary prevention: systematic review and meta-analysis. JAMA. 2007;297(8):842–857.
  18. Franzini L., Ardigo D., Zavaroni I. Dietary antioxidants and glucose metabolism. Current Opinion in Clinical Nutrition and Metabolic Care. 2008;11(4):471–476. doi: 10.1097/mco.0b013e328303be79.
  19. Song Y., Cook N. R., Albert C. M., Van Denburgh M., Manson J. E. Effects of vitamins C and E and β-carotene on the risk of type 2 diabetes in women at high risk of cardiovascular disease: a randomized controlled trial. The American Journal of Clinical Nutrition. 2009;90(2):429–437. doi: 10.3945/ajcn.2009.27491.
  20. Priemé H., Loft S., Nyyssö nen K., Salonen J. T., Poulsen H. E. No effect of supplementation with vitamin E, ascorbic acid, or coenzyme Q10 on oxidative DNA damage estimated by 8-oxo-7,8-dihydro-2′-deoxyguanosine excretion in smokers. The American Journal of Clinical Nutrition. 1997;65(2):503–507. doi: 10.1093/ ajcn/65.2.503.
  21. Chang Y. C., Chuang L. M. The role of oxidative stress in the pathogenesis of type 2 diabetes: from molecular mechanism to clinical implication. American Journal of Translational Research. 2010;2(3):316–331.
  22. 21. Hart C., Cohen R., Norwood M., Stebbing J. The emerging harm of antioxidants in carcinogenesis. Future Oncology. 2012;8(5):535–548. doi: 10.2217/fon.12.45.
  23. Bjelakovic G., Nikolova D., Gluud L. L., Simonetti R. G., Gluud C. Antioxidant supplements for prevention of mortality in healthy participants and patients with various diseases. Cochrane Database of Systematic Reviews. 2012;(3, article CD007176) doi: 10.1002/14651858.cd007176.pub2.
  24. Bjelakovic G., Gluud C. Vitamin and mineral supplement use in relation to all-cause mortality in the Iowa Women’s Health Study: comment on “Dietary Supplements and Mortality Rate in Older Women” Archives of Internal Medicine. 2011;171(18):1633–1634. doi: 10.1001/archinternmed.2011.459.
  25. Bahadoran Z., Mirmiran P., Hosseinpanah F., Hedayati M., Hosseinpour-Niazi S., Azizi F. Broccoli sprouts reduce oxidative stress in type 2 diabetes: a randomized double-blind clinical trial. European Journal of Clinical Nutrition. 2011;65(8):972–977. doi: 10.1038/ejcn.2011.59.
  26. Murashima M., Watanabe S., Zhuo X. G., Uehara M., Kurashige A. Phase 1 study of multiple biomarkers for metabolism and oxidative stress after one-week intake of broccoli sprouts. BioFactors. 2004;22(1-4):271–275. doi: 10.1002/biof.552022 0154.
  27. Kensler T. W., Chen J. G., Egner P. A., et al. Effects of glucosinolate-rich broccoli sprouts on urinary levels of aflatoxin-DNA adducts and phenanthrene tetraols in a randomized clinical trial in He Zuo township, Qidong, People’s Republic of China. Cancer Epidemiology, Biomarkers & Prevention. 2005;14(11):2605–2613. doi: 10.1158/1055-9965.epi-05-0368.
  28. Myzak M. C., Karplus P. A., Chung F.-L., Dashwood R. H. A novel mechanism of chemoprotection by sulforaphane: inhibition of histone deacetylase. Cancer Research. 2004;64(16):5767–5774. doi: 10.1158/0008-5472.can-04-1326.
  29. Fimognari C., Hrelia P. Sulforaphane as a promising molecule for fighting cancer. Mutation Research/Reviews in Mutation Research. 2007;635(2-3):90–104. doi: 10.1016/j.mrrev.2006.10.004.
  30. Riedl M. A., Saxon A., Diaz-Sanchez D. Oral sulforaphane increases Phase II antioxidant enzymes in the human upper airway. Clinical Immunology. 2009;130(3):244–251. doi: 10.1016/j.clim.2008.10.007.
  31. Livingstone C., Davis J. Review: targeting therapeutics against glutathione depletion in diabetes and its complications. The British Journal of Diabetes & Vascular Disease. 2007;7(6):258–265. doi: 10.1177/14746514070070060201.
  32. Harman D. Free radical theory of aging. Mutation Research/DNAging. 1992;275(3-6):257–266. doi: 10.1016/0921-8734(92)90030-s.
  33. Chambial S., Dwivedi S., Shukla K. K., John P. J., Sharma P. Vitamin C in disease prevention and cure: an overview. Indian Journal of Clinical Biochemistry. 2013;28(4):314–328. doi: 10.1007/s12291-013-0375-3.
  34. Howes M. J., Simmonds M. S. The role of phytochemicals as micronutrients in health and disease. Current Opinion in Clinical Nutrition and Metabolic Care. 2014;17(6):558–566. doi: 10.1097/MCO.0000000000000115.
  35. 34. Stevenson D. E., Hurst R. D. Polyphenolic phytochemicals – just antioxidants or much more? Cellular and Molecular Life Sciences. 2007;64(22):2900–2916. doi: 10.1007/s00018-007-7237-1.
  36. Calabrese V., Cornelius C., Dinkova-Kostova A. T., et al. Cellular stress responses, hormetic phytochemicals and vitagenes in aging and longevity. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) – Molecular Basis of Disease. 2012;1822(5):753–783. doi: 10.1016/j.bbadis.2011.11.002.
  37. Liu R. H. Potential synergy of phytochemicals in cancer prevention: mechanism of action. The Journal of Nutrition. 2004;134(12):3479S–3485S. doi: 10.1093/jn/134.12.3479s.
  38. Ghezzi P., Jaquet V., Marcucci F., Schmidt H. The oxidative stress theory of disease: levels of evidence and epistemological aspects. British Journal of Pharmacology. 2017;174(12):1784–1796. doi: 10.1111/bph.13544.
  39. Dandekar A., Mendez R., Zhang K. Cross talk between ER stress, oxidative stress, and inflammation in health and disease. Methods in Molecular Biology. 2015;1292:205–214. doi: 10.1007/978-1-4939-2522-3_15.
  40. Bjelakovic G., Gluud C. Surviving antioxidant supplements. JNCI: Journal of the National Cancer Institute. 2007;99(10):742–743. doi: 10.1093/jnci/djk211.
  41. Bjelakovic G., Gluud L. L., Nikolova D., Bjelakovic M., Nagorni A., Gluud C. Antioxidant supplements for liver diseases. Cochrane Database of Systematic Reviews. 2011;(3, article CD007749) doi: 10.1002/14651858.cd007749.pub2.
  42. Bjelakovic G., Nagorni A., Nikolova D., Simonetti R. G., Bjelakovic M., Gluud C. Meta-analysis: antioxidant supplements for primary and secondary prevention of colorectal adenoma. Alimentary Pharmacology and Therapeutics. 2006;24(2):281–291. doi: 10.1111/j.1365-2036.2006.02970.x.
  43. Bjelakovic G., Nikolova D., Gluud L. L., Simonetti R. G., Gluud C. Antioxidant supplements for prevention of mortality in healthy participants and patients with various diseases. Cochrane Database of Systematic Reviews. 2012;(2, article CD007176) doi: 10.1002/14651858.cd007176.
  44. Bjelakovic G., Nikolova D., Simonetti R. G., Gluud C. Antioxidant supplements for preventing gastrointestinal cancers. Cochrane Database of Systematic Reviews. 2004;4, article CD004183 doi: 10.1002/14651858.cd004183.pub2.
  45. Bjelakovic G., Nikolova D., Simonetti R. G., Gluud C. Antioxidant supplements for prevention of gastrointestinal cancers: a systematic review and meta-analysis. The Lancet. 2004;364(9441):1219–1228. doi: 10.1016/s0140-6736(04)17138-9.
  46. Bjelakovic G., Nikolova D., Simonetti R. G., Gluud C. Systematic review: primary and secondary prevention of gastrointestinal cancers with antioxidant supplements. Alimentary Pharmacology & Therapeutics. 2008;28(6):689–703. doi: 10.1111/j.1365-2036.2008.03785.x.
  47. Bjelakovic G., Nikolova D., Simonetti R. G., Gluud C. Antioxidant supplements for preventing gastrointestinal cancers. Cochrane Database of Systematic Reviews. 2008;(3, article CD004183) doi: 10.1002/14651858.cd004183.pub3.
  48. Roberto Santín-Márquez, Adriana Alarcón-Aguilar, Norma Edith López-Diazguerrero, Niki Chondrogianni, and Mina Königsberg, Sulforaphane – role in aging and neurodegeneration, GeroScience. 2019 Oct; 41(5): 655–670, doi: 10.1007/s11357-019-00061-7.
  49. Branch LG, Lipnick RJ, Willett WC, Rosner B, Posner BM, Hennekens CH. Increased green and yellow vegetable intake and lowered cancer deaths in an elderly population. Am J Clin Nutr. 1985;41(1):32–36. doi: 10.1093/ajcn/41.1.32.
  50. Talalay P, De Long MJ, Prochaska HJ. Identification of a common chemical signal regulating the induction of enzymes that protect against chemical carcinogenesis. Proc Natl Acad Sci. 1988;85(21):8261–8265.
  51. Prochaska HJ, Santamaria AB, Talalay P. Rapid detection of inducers of enzymes that protect against carcinogens. Proc Natl Acad Sci. 1992;89(6):2394–2398.
  52. Zhang Y, Talalay P, Cho CG, Posner GH. A major inducer of anticarcinogenic protective enzymes from broccoli: isolation and elucidation of structure. Proc Natl Acad Sci U S A. 1992;89(6):2399–2403.
  53. Xu C, Li CY-T, Kong A-NT. Induction of phase I, II and III drug metabolism/transport by xenobiotics. Arch Pharm Res. 2005;28(3):249–268.
  54. Ghawi SK, Methven L, Niranjan K. The potential to intensify sulforaphane formation in cooked broccoli (Brassica oleracea var. italica) using mustard seeds (Sinapis alba) Food Chem. 2013;138(2–3):1734–1741.
  55. Brown AF, Yousef GG, Jeffery EH, Klein BP, Wallig MA, Kushad MM, Juvik JA. Glucosinolate profiles in broccoli: variation in levels and implications in breeding for cancer chemoprotection. J Am Soc Hortic Sci. 2002;127(5):807–813.
  56. Barba FJ, Nikmaram N, Roohinejad S, Khelfa A, Zhu Z, Koubaa M. Bioavailability of glucosinolates and their breakdown products: impact of processing. Front Nutr. 2016;3:24.
  57. Ishida M, Hara M, Fukino N, Kakizaki T, Morimitsu Y. Glucosinolate metabolism, functionality and breeding for the improvement of Brassicaceae vegetables. Breed Sci. 2014;64(1):48–59.
  58. Yang H, Liu F, Li Y, Yu B. Reconstructing biosynthetic pathway of the plant-derived cancer chemopreventive-precursor glucoraphanin in Escherichia coli. ACS Synth Biol. 2017;7(1):121–131.
  59. Guo L, Yang R, Wang Z, Guo Q, Gu Z. Glucoraphanin, sulforaphane and myrosinase activity in germinating broccoli sprouts as affected by growth temperature and plant organs. J Funct Foods. 2014;9:70–77.
  60. Winkler S, Faragher J, Franz P, Imsic M, Jones R. Glucoraphanin and flavonoid levels remain stable during simulated transport and marketing of broccoli (Brassica oleracea var. italica) heads. Postharvest Biol Technol. 2007;43(1):89–94.
  61. Martinez-Villaluenga C, Peñas E, Ciska E, Piskula MK, Kozlowska H, Vidal-Valverde C, Frias J. Time dependence of bioactive compounds and antioxidant capacity during germination of different cultivars of broccoli and radish seeds. Food Chem. 2010;120(3):710–716.
  62. Burmeister WP, Cottaz S, Rollin P, Vasella A, Henrissat B. High resolution X-ray crystallography shows that ascorbate is a cofactor for myrosinase and substitutes for the function of the catalytic base. J Biol Chem. 2000;275:39385–39393.
  63. Angelino D, Jeffery E. Glucosinolate hydrolysis and bioavailability of resulting isothiocyanates: focus on glucoraphanin. J Funct Foods. 2014;7:67–76.
  64. Bones AM, Rossiter JT. The enzymic and chemically induced decomposition of glucosinolates. Phytochemistry. 2006;67(11):1053–1067.
  65. Lai R-H, Miller MJ, Jeffery E. Glucoraphanin hydrolysis by microbiota in the rat cecum results in sulforaphane absorption. Food Funct. 2010;1(2):161–166.
  66. Bheemreddy RM, Jeffery EH. The metabolic fate of purified glucoraphanin in F344 rats. J Agric Food Chem. 2007;55(8):2861–2866.
  67. Hullar MA, Fu BC. Diet, the gut microbiome, and epigenetics. Cancer J (Sudbury, Mass.) 2014;20(3):170.
  68. Fishbein JC, Heilman JM (2018) Advances in molecular toxicology. Elsevier Science.
  69. Fahey J, Talalay P. Antioxidant functions of sulforaphane: a potent inducer of phase II detoxication enzymes. Food Chem Toxicol. 1999;37(9–10):973–979.
  70. Petri Niclas, Tannergren Christer, Holst Birgit, Mellon Fred A., Bao Yongping, Plumb Geoff W., Bacon Jim, O’Leary Karen A., Kroon Paul A., Knutson Lars, Forsell Patrik, Eriksson Thomas, Lennernas Hans, Williamson Gary. ABSORPTION/METABOLISM OF SULFORAPHANE AND QUERCETIN, AND REGULATION OF PHASE II ENZYMES, IN HUMAN JEJUNUM IN VIVO. Drug Metabolism and Disposition. 2003;31(6):805–813.
  71. Hanlon N, Coldham N, Gielbert A, Kuhnert N, Sauer MJ, King LJ, Ioannides C. Absolute bioavailability and dose-dependent pharmacokinetic behaviour of dietary doses of the chemopreventive isothiocyanate sulforaphane in rat. Br J Nutr. 2008;99(3):559–564.
  72. Hu R, Hebbar V, Kim B-R, Chen C, Winnik B, Buckley B, Soteropoulos P, Tolias P, Hart RP, Kong A-NT. In vivo pharmacokinetics and regulation of gene expression profiles by isothiocyanate sulforaphane in the rat. J Pharmacol Exp Ther. 2004;310(1):263–271.
  73. Cramer JM, Jeffery EH. Sulforaphane absorption and excretion following ingestion of a semi-purified broccoli powder rich in glucoraphanin and broccoli sprouts in healthy men. Nutr Cancer. 2011;63(2):196–201.
  74. Clarke JD, Hsu A, Williams DE, Dashwood RH, Stevens JF, Yamamoto M, Ho E. Metabolism and tissue distribution of sulforaphane in Nrf2 knockout and wild-type mice. Pharm Res. 2011;28(12):3171–3179.
  75. Verkerk R, Schreiner M, Krumbein A, Ciska E, Holst B, Rowland I, … Mithen R (2009) Glucosinolates in Brassica vegetables: the influence of the food supply chain on intake, bioavailability and human health. Mol Nutr Food Res 53(S2):S219–S219.
  76. Bricker GV, Riedl KM, Ralston RA, Tober KL, Oberyszyn TM, Schwartz SJ. Isothiocyanate metabolism, distribution, and interconversion in mice following consumption of thermally processed broccoli sprouts or purified sulforaphane. Mol Nutr Food Res. 2014;58(10):1991–2000.
  77. Atwell Lauren L., Hsu Anna, Wong Carmen P., Stevens Jan F., Bella Deborah, Yu Tian-Wei, Pereira Clifford B., Löhr Christiane V., Christensen John Mark, Dashwood Roderick H., Williams David E., Shannon Jackilen, Ho Emily. Absorption and chemopreventive targets of sulforaphane in humans following consumption of broccoli sprouts or a myrosinase-treated broccoli sprout extract. Molecular Nutrition & Food Research. 2015;59(3):424–433.
  78. Li J, Johnson D, Calkins M, Wright L, Svendsen C, Johnson J. Stabilization of Nrf2 by tBHQ confers protection against oxidative stress-induced cell death in human neural stem cells. Toxicol Sci. 2004;83(2):313–328.
  79. Silva-Palacios A, Ostolga-Chavarria M, Zazueta C, Königsberg M. Nrf2: molecular and epigenetic regulation during aging. Ageing Res Rev. 2018;47:31–40.
  80. Dinkova-Kostova AT, Fahey JW, Kostov RV, Kensler TW. KEAP1 and done? Targeting the NRF2 pathway with sulforaphane. Trends Food Sci Technol. 2017;69:257–269.
  81. Bhakkiyalakshmi E, Sireesh D, Rajaguru P, Paulmurugan R, Ramkumar KM. The emerging role of redox-sensitive Nrf2–Keap1 pathway in diabetes. Pharmacol Res. 2015;91:104–114.
  82. Guerrero-Beltrán CE, Calderón-Oliver M, Pedraza-Chaverri J, Chirino YI. Protective effect of sulforaphane against oxidative stress: recent advances. Exp Toxicol Pathol. 2012;64(5):503–508.
  83. Bai Y, Cui W, Xin Y, Miao X, Barati MT, Zhang C, et al. Prevention by sulforaphane of diabetic cardiomyopathy is associated with up-regulation of Nrf2 expression and transcription activation. J Mol Cell Cardiol. 2013;57:82–95.
  84. Pu Die, Zhao Yuxing, Chen Jinliang, sun Yue, Lv Ankang, Zhu Shiyu, Luo Cheng, Zhao Kexiang, Xiao Qian. Protective Effects of Sulforaphane on Cognitive Impairments and AD-like Lesions in Diabetic Mice are Associated with the Upregulation of Nrf2 Transcription Activity. Neuroscience. 2018;381:35–45.
  85. Zhao Z, Liao G, Zhou Q, Lv D, Holthfer H, Zou H (2016) Sulforaphane attenuates contrast-induced nephropathy in rats via Nrf2/HO-1 pathway. Oxidative Med Cell Longev
  86. Hu C, Eggler AL, Mesecar AD, Van Breemen RB. Modification of keap1 cysteine residues by sulforaphane. Chem Res Toxicol. 2011;24(4):515–521.
  87. Zhou L, Zhang H, Davies KJ, Forman HJ. Aging-related decline in the induction of Nrf2-regulated antioxidant genes in human bronchial epithelial cells. Redox Biol. 2018;14:35–40.
  88. Kubo E, Chhunchha B, Singh P, Sasaki H, Singh DP. Sulforaphane reactivates cellular antioxidant defense by inducing Nrf2/ARE/Prdx6 activity during aging and oxidative stress. Sci Rep. 2017;7(1):14130.
  89. Lawrence T (2009) The nuclear factor NF-κB pathway in inflammation. Cold Spring Harb Perspect Biol a001651.
  90. Shih VF-S, Tsui R, Caldwell A, Hoffmann A. A single NFκB system for both canonical and non-canonical signaling. Cell Res. 2011;21(1):86–102.
  91. Sun S-C. The non-canonical NF-κB pathway in immunity and inflammation. Nat Rev Immunol. 2017;17(9):545–558.
  92. Oeckinghaus A, Ghosh S (2009) The NF-κB family of transcription factors and its regulation. Cold Spring Harbor Perspect Biol a000034.
  93. Heiss E, Herhaus C, Klimo K, Bartsch H, Gerhauser C. Nuclear factor-κB is a molecular target for sulforaphane-mediated anti-inflammatory mechanisms. J Biol Chem. 2001;276:32008–32015.
  94. Negi G, Kumar A, Sharma S, S. Nrf2 and NF-κB modulation by sulforaphane counteracts multiple manifestations of diabetic neuropathy in rats and high glucose-induced changes. Curr Neurovasc Res. 2011;8(4):294–304.
  95. Checker R, Gambhir L, Thoh M, Sharma D, Sandur SK. Sulforaphane, a naturally occurring isothiocyanate, exhibits anti-inflammatory effects by targeting GSK3β/Nrf-2 and NF-κB pathways in T cells. J Funct Foods. 2015;19:426–438
  96. Nallasamy P, Si H, Babu PVA, Pan D, Fu Y, Brooke EA, et al. Sulforaphane reduces vascular inflammation in mice and prevents TNF-α-induced monocyte adhesion to primary endothelial cells through interfering with the NF-κB pathway. J Nutr Biochem. 2014;25(8):824–833.
  97. Myzak MC, Ho E, Dashwood RH. Dietary agents as histone deacetylase inhibitors. Mol Carcinog. 2006;45(6):443–446.
  98. Μyzak MC, Dashwood WM, Orner GA, Ho E, Dashwood RH. Sulforaphane inhibits histone deacetylase in vivo and suppresses tumorigenesis in Apc min mice. FASEB J. 2006;20(3):506–508.
  99. Hsu A, Wong CP, Yu Z, Williams DE, Dashwood RH, Ho E. Promoter de-methylation of cyclin D2 by sulforaphane in prostate cancer cells. Clin Epigenetics. 2011;3(1):3.
  100. Dashwood RH, Ho E. Dietary agents as histone deacetylase inhibitors: sulforaphane and structurally related isothiocyanates. Nutr Rev. 2008;66:S36–S38.
  101. Lee S, Choi BR, Yang H, Hwang Y, Park JHY, LaFerla FM, Han JS, Lee KW, Kim J. Sulforaphane epigenetically enhances neuronal BDNF expression and TrkB signaling pathways. Mol Nutr Food Res. 2017;61(2):1600194.
  102. Kaput J., Noble J., Hatipoglu B., Kohrs K., Dawson K., Bartholomew A. Application of nutrigenomic concepts to Type 2 diabetes mellitus. Nutrition, Metabolism, and Cardiovascular Diseases. 2007;17(2):89–103. doi: 10.1016/j.numecd.2006.11.006.
  103. Higdon J. An Evidence-Based Approach to Dietary Phytochemicals. New York: Thieme Medical Publishers; 2007.
  104. Muller M., Kersten S. Nutrigenomics: goals and strategies. Nature Reviews Genetics. 2003;4(4):315–322. doi: 10.1038/nrg1047.
  105. Selby-Pham S. N. B., Miller R. B., Howell K., Dunshea F., Bennett L. E. Physicochemical properties of dietary phytochemicals can predict their passive absorption in the human small intestine. Scientific Reports. 2017;7(1):1931–1931. doi: 10.1038/s41598-017-01888-w.
  106. Vauzour D., Rodriguez-Mateos A., Corona G., Oruna-Concha M. J., Spencer J. P. Polyphenols and human health: prevention of disease and mechanisms of action. Nutrients. 2010;2(11):1106–1131. doi: 10.3390/nu2111106.
  107. Milbury P. E., Vita J. A., Blumberg J. B. Anthocyanins are bioavailable in humans following an acute dose of cranberry juice. The Journal of Nutrition. 2010;140(6):1099–1104. doi: 10.3945/jn.109.117168.
  108. D’Archivio M., Filesi C., Vari R., Scazzocchio B., Masella R. Bioavailability of the polyphenols: status and controversies. International Journal of Molecular Sciences. 2010;11(4):1321–1342. doi: 10.3390/ijms11041321.
  109. Houghton C. A., Fassett R. G., Coombes J. S. Sulforaphane and other nutrigenomic Nrf2 activators: can the clinician’s expectation be matched by the reality? Oxidative Medicine and Cellular Longevity. 2016;2016:17. doi: 10.1155/2016/7857186.7857186.
  110. Ozdal T., Sela D. A., Xiao J., Boyacioglu D., Chen F., Capanoglu E. The reciprocal interactions between polyphenols and gut microbiota and effects on bioaccessibility. Nutrients. 2016;8(2):78–78. doi: 10.3390/nu8020078.
  111. Poti F., Santi D., Spaggiari G., Zimetti F., Zanotti I. Polyphenol health effects on cardiovascular and neurodegenerative disorders: a review and meta-analysis. International Journal of Molecular Sciences. 2019;20(2) doi: 10.3390/ijms20020351.
  112. Hanlon N., Coldham N., Gielbert A., et al. Absolute bioavailability and dose-dependent pharmacokinetic behaviour of dietary doses of the chemopreventive isothiocyanate sulforaphane in rat. The British Journal of Nutrition. 2008;99(3):559–564. doi: 10.1017/s0007114507824093.
  113. Thimmulappa R. K., Mai K. H., Srisuma S., Kensler T. W., Yamamoto M., Biswal S. Identification of Nrf2-regulated genes induced by the chemopreventive agent sulforaphane by oligonucleotide microarray. Cancer Research. 2002;62(18):5196–5203.
  114. Hanlon N., Poynton C. L., Coldham N., Sauer M. J., Ioannides C. The aliphatic isothiocyanates erucin and sulforaphane do not effectively up-regulate NAD(P)H:quinone oxidoreductase (NQO1) in human liver compared with rat. Molecular Nutrition & Food Research. 2009;53(7):836–844. doi: 10.1002/mnfr.200800292.
  115. Franklin S. J., Dickinson S. E., Karlage K. L., Bowden G. T., Myrdal P. B. Stability of sulforaphane for topical formulation. Drug Development and Industrial Pharmacy. 2014;40(4):494–502. doi: 10.3109/03639045.2013.768634.
  116. Brooke D. N., Dobbs A. J., Williams N. Octanol: Water partition coefficients (P): Measurement, estimation, and interpretation, particularly for chemicals with P > 105. Ecotoxicology and Environmental Safety. 1986;11(3):251–260. doi: 10.1016/0147-6513(86)90099-0.
  117. Juge N., Mithen R. F., Traka M. Molecular basis for chemoprevention by sulforaphane: a comprehensive review. Cellular and Molecular Life Sciences. 2007;64:1105–1127. doi: 10.1007/s00018-007-6484-5.
  118. Wardyn J. D., Ponsford A. H., Sanderson C. M. Dissecting molecular cross-talk between Nrf2 and NF-κB response pathways. Biochemical Society Transactions. 2015;43(4):621–626. doi: 10.1042/bst20150014.
  119. Fahey J. W., Talalay P. Antioxidant functions of sulforaphane: a potent inducer of Phase II detoxication enzymes. Food and Chemical Toxicology. 1999;37(9-10):973–979. doi: 10.1016/s0278-6915(99)00082-4.
  120. Dinkova-Kostova A. T., Talalay P. Direct and indirect antioxidant properties of inducers of cytoprotective proteins. Molecular Nutrition & Food Research. 2008;52(S1):S128–S138. doi: 10.1002/mnfr.200700195.
  121. Talalay P. Chemoprotection against cancer by induction of phase 2 enzymes. BioFactors. 2000;12(1-4):5–11. doi: 10.1002/biof.5520120102.
  122. Kensler T. W., Wakabayashi N., Biswal S. Cell survival responses to environmental stresses via the Keap1-Nrf2-ARE pathway. Annual Review of Pharmacology and Toxicology. 2007;47(1):89–116. doi: 10.1146/annurev.pharmtox.46.120604.141046.
  123. Holtzclaw W. D., Dinkova-Kostova A. T., Talalay P. Protection against electrophile and oxidative stress by induction of phase 2 genes: the quest for the elusive sensor that responds to inducers. Advances in Enzyme Regulation. 2004;44(1):335–367. doi: 10.1016/j.advenzreg.2003.11.013.
  124. Cheng X., Siow R. C., Mann G. E. Impaired redox signaling and antioxidant gene expression in endothelial cells in diabetes: a role for mitochondria and the nuclear factor-E2-related factor 2-Kelch-like ECH-associated protein 1 defense pathway. Antioxidants & Redox Signaling. 2011;14(3):469–487. doi: 10.1089/ars.2010.3283.
  125. Manach C., Scalbert A., Morand C., Remesy C., Jiménez L. Polyphenols: food sources and bioavailability. The American Journal of Clinical Nutrition. 2004;79(5):727–747. doi: 10.1093/ajcn/79.5.727.
  126. Joko S., Watanabe M., Fuda H., et al. Comparison of chemical structures and cytoprotection abilities between direct and indirect antioxidants. Journal of Functional Foods. 2017;35:245–255. doi: 10.1016/j.jff.2017.05.039.
  127. Teng H., Chen L. Polyphenols and bioavailability: an update. Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 2019;59(13):2040–2051. doi: 10.1080/10408398. 2018.1437023.
  128. Moi P., Chan K., Asunis I., Cao A., Kan Y. W. Isolation of NF-E2-related factor 2 (Nrf2), a NF-E2-like basic leucine zipper transcriptional activator that binds to the tandem NF-E2/AP1 repeat of the beta-globin locus control region. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 1994;91(21):9926–9930. doi: 10.1073/pnas.91.21.9926.
  129. Kwak M. K., Wakabayashi N., Kensler T. W. Chemoprevention through the Keap1–Nrf2 signaling pathway by phase 2 enzyme inducers. Mutation Research/Fundamental and Molecular Mechanisms of Mutagenesis. 2004;555(1-2):133–148. doi: 10.1016/j.mrfmmm.2004.06.041.
  130. Shinkai Y., Sumi D., Fukami I., Ishii T., Kumagai Y. Sulforaphane, an activator of Nrf2, suppresses cellular accumulation of arsenic and its cytotoxicity in primary mouse hepatocytes. FEBS Letters. 2006;580(7):1771–1774. doi: 10.1016/j.febslet. 2006.02.031.
  131. Vomund S., Schäfer A., Parnham M. J., Brüne B., von Knethen A. Nrf2, the master regulator of anti-oxidative responses. International Journal of Molecular Sciences. 2017;18(12):p. 2772. doi: 10.3390/ijms18122772.
  132. Eggler A. L., Savinov S. N. Chemical and biological mechanisms of phytochemical activation of Nrf2 and importance in disease prevention. Recent Advances in Phytochemistry. 2013;43:121–155. doi: 10.1007/978-3-319-00581-2_7.
  133. Hung H.-C., Joshipura K. J., Jiang R., et al. Fruit and vegetable intake and risk of major chronic disease. Journal of the National Cancer Institute. 2004;96(21):1577–1584. doi: 10.1093/jnci/djh296.
  134. Zhang Y., Talalay P., Cho C. G., Posner G. H. A major inducer of anticarcinogenic protective enzymes from broccoli: isolation and elucidation of structure. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 1992;89(6):2399–2403. doi: 10.1073/pnas.89.6.2399.
  135. Prochaska H. J., Santamaria A. B., Talalay P. Rapid detection of inducers of enzymes that protect against carcinogens. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 1992;89(6):2394–2398. doi: 10.1073/pnas.89.6.2394.
  136. Fahey J. W., Zhang Y., Talalay P. Broccoli sprouts: an exceptionally rich source of inducers of enzymes that protect against chemical carcinogens. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 1997;94(19):10367–10372. doi: 10.1073/pnas.94.19.10367.
  137. Lyakhovich V. V., Vavilin V. A., Zenkov N. K., Menshchikova E. B. Active defense under oxidative stress. The antioxidant responsive element. Biochemistry (Moscow) 2006;71(9):962–974. doi: 10.1134/s0006297906090033.
  138. Lee J. M., Johnson J. A. An important role of Nrf2-ARE pathway in the cellular defense mechanism. BMB Reports. 2004;37(2):139–143. doi: 10.5483/bmbrep. 2004.37.2.139.
  139. Surh Y. J., Kundu J. K., Na H. K. Nrf2 as a master redox switch in turning on the cellular signaling involved in the induction of cytoprotective genes by some chemopreventive phytochemicals. Planta Medica. 2008;74(13):1526–1539. doi: 10.1055/s-0028-1088302.
  140. Lewis K. N., Mele J., Hayes J. D., Buffenstein R. Nrf2, a guardian of healthspan and gatekeeper of species longevity. Integrative and Comparative Biology. 2010;50(5):829–843. doi: 10.1093/icb/icq034.
  141. Rahal A., Kumar A., Singh V., et al. Oxidative stress, prooxidants, and antioxidants: the interplay. BioMed Research International. 2014;2014:19. doi: 10.1155/2014/761264.761264.
  142. Dinkova-Kostova A. T., Holtzclaw W. D., Kensler T. W. The role of Keap1 in cellular protective responses. Chemical Research in Toxicology. 2005;18(12):1779–1791. doi: 10.1021/tx050217c.
  143. Prestera T., Holtzclaw W. D., Zhang Y., Talalay P. Chemical and molecular regulation of enzymes that detoxify carcinogens. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 1993;90(7):2965–2969. doi: 10.1073/pnas.90.7.2965.
  144. Zhang M., An C., Gao Y., Leak R. K., Chen J., Zhang F. Emerging roles of Nrf2 and phase II antioxidant enzymes in neuroprotection. Progress in Neurobiology. 2013;100:30–47. doi: 10.1016/j.pneurobio.2012.09.003.
  145. Yates M. S., Tran Q. T., Dolan P. M., et al. Genetic versus chemoprotective activation of Nrf2 signaling: overlapping yet distinct gene expression profiles between Keap1 knockout and triterpenoid-treated mice. Carcinogenesis. 2009;30(6):1024–1031. doi: 10.1093/carcin/bgp100.
  146. Dinkova-Kostova A. T., Holtzclaw W. D., Cole R. N., et al. Direct evidence that sulfhydryl groups of Keap1 are the sensors regulating induction of phase 2 enzymes that protect against carcinogens and oxidants. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2002;99(18):11908–11913. doi: 10.1073/pnas.172398899.
  147. Munday R., Zhang Y., Paonessa J. D., Munday C. M., Wilkins A. L., Babu J. Synthesis, Biological Evaluation, and Structure−Activity Relationships of Dithiolethiones as Inducers of Cytoprotective Phase 2 Enzymes. Journal of Medicinal Chemistry. 2010;53(12):4761–4767. doi: 10.1021/jm100425v.
  148. Munday R., Zhang Y., Munday C. M., Li J. Structure–activity relationships in the induction of Phase II enzymes by derivatives of 3H-1,2-dithiole-3-thione in rats. Chemico-Biological Interactions. 2006;160(2):115–122. doi: 10.1016/j.cbi. 2005.12.011.
  149. Zhang Y., Munday R. Dithiolethiones for cancer chemoprevention: where do we stand? Molecular Cancer Therapeutics. 2008;7(11):3470–3479. doi: 10.1158/1535-7163.mct-08-0625.
  150. Aleksunes L. M., Goedken M. J., Rockwell C. E., Thomale J., Manautou J. E., Klaassen C. D. Transcriptional regulation of renal cytoprotective genes by Nrf2 and its potential use as a therapeutic target to mitigate cisplatin-induced nephrotoxicity. The Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics. 2010;335(1):2–12. doi: 10.1124/jpet.110.170084.
  151. Liu H., Talalay P. Relevance of anti-inflammatory and antioxidant activities of exemestane and synergism with sulforaphane for disease prevention. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2013;110(47):19065–19070. doi: 10.1073/pnas.1318247110.
  152. Myzak M. C., Dashwood R. H. Histone deacetylases as targets for dietary cancer preventive agents: lessons learned with butyrate, diallyl disulfide, and sulforaphane. Current Drug Targets. 2006;7(4):443–452. doi: 10.2174/13894500 6776359467.
  153. Dashwood R. H., Myzak M. C., Ho E. Dietary HDAC inhibitors: time to rethink weak ligands in cancer chemoprevention? Carcinogenesis. 2006;27(2):344–349. doi: 10.1093/carcin/bgi253.
  154. 107. Huang J., Plass C., Gerhauser C. Cancer chemoprevention by targeting the epigenome. Current Drug Targets. 2011;12(13):1925–1956. doi: 10.2174/138945 011798184155.
  155. Park J. H., Yoo Y., Park Y. J. Epigenetics: linking nutrition to molecular mechanisms in aging. Preventive Nutrition and Food Science. 2017;22(2):81–89. doi: 10.3746/pnf.2017.22.2.81.
  156. Martin S. L., Kala R., Tollefsbol T. O. Mechanisms for the Inhibition of Colon Cancer Cells by Sulforaphane through Epigenetic Modulation of MicroRNA-21 and Human Telomerase Reverse Transcriptase (hTERT) Down-regulation. Current Cancer Drug Targets. 2017;18(1) doi: 10.2174/1568009617666170206104032.
  157. Kaufman-Szymczyk A., Majewski G., Lubecka-Pietruszewska K., Fabianowska-Majewska K. The role of sulforaphane in epigenetic mechanisms, including interdependence between histone modification and DNA methylation. International Journal of Molecular Sciences. 2015;16(12):29732–29743. doi: 10.3390/ijms161226195.
  158. Levine A. J., Berger S. L. The interplay between epigenetic changes and the p53 protein in stem cells. Genes & Development. 2017;31(12):1195–1201. doi: 10.1101/gad.298984.117.
  159. Zhang Y., Tang L. Discovery and development of sulforaphane as a cancer chemopreventive phytochemical. Acta Pharmacologica Sinica. 2007;28(9):1343–1354. doi: 10.1111/j.1745-7254.2007.00679.x.
  160. Singh S. V., Srivastava S. K., Choi S., et al. Sulforaphane-induced cell death in human prostate cancer cells is initiated by reactive oxygen species. The Journal of Biological Chemistry. 2005;280(20):19911–19924. doi: 10.1074/jbc.m412443200.
  161. Pastore A., Federici G., Bertini E., Piemonte F. Analysis of glutathione: implication in redox and detoxification. Clinica Chimica Acta. 2003;333(1):19–39. doi: 10.1016/s0009-8981(03)00200-6.
  162. Myzak M. C., Karplus P. A., Chung F. L., Dashwood R. H. A Novel Mechanism of Chemoprotection by Sulforaphane. Cancer Research. 2004;64(16):5767–5774. doi: 10.1158/0008-5472.can-04-1326.
  163. Steinkellner H., Rabot S., Freywald C., et al. Effects of cruciferous vegetables and their constituents on drug metabolizing enzymes involved in the bioactivation of DNA-reactive dietary carcinogens. Mutation Research/Fundamental and Molecular Mechanisms of Mutagenesis. 2001;480-481:285–297. doi: 10.1016/s0027-5107(01)00188-9.
  164. Myzak M. C., Hardin K., Wang R., Dashwood R. H., Ho E. Sulforaphane inhibits histone deacetylase activity in BPH-1, LnCaP and PC-3 prostate epithelial cells. Carcinogenesis. 2006;27(4):811–819. doi: 10.1093/carcin/bgi265.
  165. Fimognari C., Berti F., Cantelli-Forti G., Hrelia P. Effect of sulforaphane on micronucleus induction in cultured human lymphocytes by four different mutagens. Environmental and Molecular Mutagenesis. 2005;46(4):260–267. doi: 10.1002/em.20156.
  166. Tang L., Zhang Y., Jobson H. E., et al. Potent activation of mitochondria-mediated apoptosis and arrest in S and M phases of cancer cells by a broccoli sprout extract. Molecular Cancer Therapeutics. 2006;5(4):935–944. doi: 10.1158/1535-7163.mct-05-0476.
  167. Ritz S. A., Wan J., Diaz-Sanchez D. Sulforaphane-stimulated phase II enzyme induction inhibits cytokine production by airway epithelial cells stimulated with diesel extract. American Journal of Physiology-Lung Cellular and Molecular Physiology. 2007;292(1):L33–L39. doi: 10.1152/ajplung.00170.2006.
  168. Mukherjee S., Gangopadhyay H., Das D. K. Broccoli: a unique vegetable that protects mammalian hearts through the redox cycling of the thioredoxin superfamily. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2008;56(2):609–617. doi: 10.1021/jf0728146.
  169. Fahey J. W., Haristoy X., Dolan P. M., et al. Sulforaphane inhibits extracellular, intracellular, and antibiotic-resistant strains of Helicobacter pylori and prevents benzo[a]pyrene-induced stomach tumors. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2002;99(11):7610–7615. doi: 10.1073/pnas.112203099.
  170. Han J. M., Lee Y. J., Lee S. Y., et al. Protective effect of sulforaphane against dopaminergic cell death. The Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics. 2007;321(1):249–256. doi: 10.1124/jpet.106.110866.
  171. Fimognari C., Nusse M., Berti F., Iori R., Cantelli-Forti G., Hrelia P. Cyclin D3 and p53 mediate sulforaphane-induced cell cycle delay and apoptosis in non-transformed human T lymphocytes. Cellular and Molecular Life Sciences. 2002;59(11):2004–2012. doi: 10.1007/pl00012523.
  172. Lee Y.-J., Lee S.-H. Sulforaphane Induces Antioxidative and Antiproliferative Responses by Generating Reactive Oxygen Species in Human Bronchial Epithelial BEAS-2B Cells. Journal of Korean Medical Science. 2011;26(11):1474–1482. doi: 10.3346/jkms.2011.26.11.1474.
  173. Hisada T., Salmon M., Nasuhara Y., Chung K. F. Involvement of haemoxygenase-1 in ozone-induced airway inflammation and hyperresponsiveness. European Journal of Pharmacology. 2000;399(2-3):229–234. doi: 10.1016/s0014-2999(00)00369-1.
  174. Murata S., Matsuda T., Kiguchi S., Kobayashi M., Cho K., Okuyama K. Effects of long term administration of KUR-1246, a selective beta2-adrenoceptor agonist, on pregnant sheep and their fetuses. BJOG: An International Journal of Obstetrics and Gynaecology. 2005;112(1):69–74. doi: 10.1111/j.1471-0528.2004.00333.x.
  175. Chen X. L., Kunsch C. Induction of Cytoprotective Genes Through Nrf2 / Antioxidant Response Element Pathway: A New Therapeutic Approach for the Treatment of Inflammatory Diseases. Current Pharmaceutical Design. 2004;10(8):879–891. doi: 10.2174/1381612043452901.
  176. Hu R., Xu C., Shen G., et al. Gene expression profiles induced by cancer chemopreventive isothiocyanate sulforaphane in the liver of C57BL/6J mice and C57BL/6J/Nrf2 (−/−) mice. Cancer Letters. 2006;243(2):170–192. doi: 10.1016 /j.canlet.2005.11.050.
  177. Zhang Y., Talalay P. Mechanism of differential potencies of isothiocyanates as inducers of anticarcinogenic Phase 2 enzymes. Cancer Research. 1998;58(20):4632–4639.
  178. Hayes J. D., McMahon M. NRF2 and KEAP1 mutations: permanent activation of an adaptive response in cancer. Trends in Biochemical Sciences. 2009;34(4):176–188. doi: 10.1016/j.tibs.2008.12.008.
  179. Calabrese V., Giordano J., Ruggieri M., et al. Hormesis, cellular stress response, and redox homeostasis in autism spectrum disorders. Journal of Neuroscience Research. 2016;94(12):1488–1498. doi: 10.1002/jnr.23893.
  180. Brooks J. D., Paton V. G., Vidanes G. Potent induction of phase 2 enzymes in human prostate cells by sulforaphane. Cancer Epidemiology, Biomarkers & Prevention. 2001;10(9):949–954.
  181. Vauzour D., Buonfiglio M., Corona G., et al. Sulforaphane protects cortical neurons against 5-S-cysteinyl-dopamine-induced toxicity through the activation of ERK1/2, Nrf-2 and the upregulation of detoxification enzymes. Molecular Nutrition & Food Research. 2010;54(4):532–542. doi: 10.1002/mnfr.200900197.
  182. Zhu H., Jia Z., Strobl J. S., Ehrich M., Misra H. P., Li Y. Potent induction of total cellular and mitochondrial antioxidants and phase 2 enzymes by cruciferous sulforaphane in rat aortic smooth muscle cells: cytoprotection against oxidative and electrophilic stress. Cardiovascular Toxicology. 2008;8(3):115–125. doi: 10.1007/s12012-008-9020-4.
  183. Song M.-Y., Kim E.-K., Moon W.-S., et al. Sulforaphane protects against cytokine- and streptozotocin-induced β-cell damage by suppressing the NF-κB pathway. Toxicology and Applied Pharmacology. 2009;235(1):57–67. doi: 10.1016 /j.taap.2008.11.007.
  184. Cho S.-D., Li G., Hu H., et al. Involvement of c-Jun N-terminal kinase in G2/M arrest and caspase-mediated apoptosis induced by sulforaphane in DU145 prostate cancer cells. Nutrition and Cancer. 2005;52(2):213–224. doi: 10.1207/s15327914nc5202_11.
  185. Dinkova-Kostova A. T., Talalay P., Sharkey J., et al. An exceptionally potent inducer of cytoprotective enzymes: elucidation of the structural features that determine inducer potency and reactivity with KEAP1. The Journal of Biological Chemistry. 2010;285(44):33747–33755.
  186. Dinkova-Kostova A. T., Talalay P. NAD(P)H:quinone acceptor oxidoreductase 1 (NQO1), a multifunctional antioxidant enzyme and exceptionally versatile cytoprotector. Archives of Biochemistry and Biophysics. 2010;501(1):116–123. doi: 10.1016/j.abb.2010.03.019.
  187. Dinkova-Kostova A. T., Fahey J. W., Benedict A. L., et al. Dietary glucoraphanin-rich broccoli sprout extracts protect against UV radiation-induced skin carcinogenesis in SKH-1 hairless mice. Photochemical & Photobiological Sciences. 2010;9(4):597–600. doi: 10.1039/b9pp00130a.
  188. Fahey J. W., Kensler T. W. Role of dietary supplements/nutraceuticals in chemoprevention through induction of cytoprotective enzymes. Chemical Research in Toxicology. 2007;20(4):572–576. doi: 10.1021/tx7000459.
  189. Yang J., Liu R. H. Induction of phase II enzyme, quinone reductase, in murine hepatoma cells in vitro by grape extracts and selected phytochemicals. Food Chemistry. 2009;114(3):898–904. doi: 10.1016/j.foodchem.2008.10.045.
  190. Ma R. C. W. Genetics of cardiovascular and renal complications in diabetes. Journal of Diabetes Investigation. 2016;7(2):139–154. doi: 10.1111/jdi.12391.
  191. Rask-Madsen C., King G. L. Vascular complications of diabetes: mechanisms of injury and protective factors. Cell Metabolism. 2013;17(1):20–33. doi: 10.1016/j.cmet.2012.11.012.
  192. Chen X.-L., Dodd G., Thomas S., et al. Activation of Nrf2/ARE pathway protects endothelial cells from oxidant injury and inhibits inflammatory gene expression. American Journal of Physiology. Heart and Circulatory Physiology. 2006;290(5):H1862–H1870. doi: 10.1152/ajpheart.00651.2005.
  193. He X. Nrf2 is critical in defense against high glucose-induced oxidative damage in cardiomyoctyes. Journal of Molecular and Cellualr Cardiology. 2009;46(1):47–58. doi: 10.1016/j.yjmcc.2008.10.007.
  194. Singh K., Connors S. L., Macklin E. A., et al. Sulforaphane treatment of autism spectrum disorder (ASD) Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2014;111(43):15550–15555.
  195. Heber D., Li Z., Garcia-Lloret M., et al. Sulforaphane-rich broccoli sprout extract attenuates nasal allergic response to diesel exhaust particles. Food & Function. 2014;5(1):35–41. doi: 10.1039/C3FO60277J.
  196. Brown R. H., Reynolds C., Brooker A., Talalay P., Fahey J. W. Sulforaphane improves the bronchoprotective response in asthmatics through Nrf2-mediated gene pathways. Respiratory Research. 2015;16, article 106 doi: 10.1186/s12931-015-0253-z.
  197. Yanaka A., Fahey J. W., Fukumoto A., et al. Dietary sulforaphane-rich broccoli sprouts reduce colonization and attenuate gastritis in Helicobacter pylori-infected mice and humans. Cancer Prevention Research. 2009;2(4):353–360. doi: 10.1158/1940-6207.capr-08-0192.
  198. Yanaka A. Sulforaphane enhances protection and repair of gastric mucosa against oxidative stress in vitro, and demonstrates anti-inflammatory effects on helicobacter pylori infected gastric mucosae in mice and human subjects. Current Pharmaceutical Design. 2011;17(16):1532–1540. doi: 10.2174/13816121179619 6945.
  199. Egner P. A., Chen J. G., Wang J. B., et al. Bioavailability of sulforaphane from two broccoli sprout beverages: results of a short-term, cross-over clinical trial in Qidong, China. Cancer Prevention Research. 2011;4(3):384–395. doi: 10.1158 /1940-6207.capr-10-0296.
  200. Bahadoran Z., Mirmiran P., Hosseinpanah F., Rajab A., Asghari G., Azizi F. Broccoli sprouts powder could improve serum triglyceride and oxidized LDL/LDL-cholesterol ratio in type 2 diabetic patients: a randomized double-blind placebo-controlled clinical trial. Diabetes Research and Clinical Practice. 2012;96(3):348–354. doi: 10.1016/j.diabres.2012. 01.009.
  201. Bahadoran Z., Tohidi M., Nazeri P., Mehran M., Azizi F., Mirmiran P. Effect of broccoli sprouts on insulin resistance in type 2 diabetic patients: a randomized double-blind clinical trial. International Journal of Food Sciences and Nutrition. 2012;63(7):767–771. doi: 10.3109/09637486.2012.665043.
  202. Cipolla B. G., Mandron E., Lefort J. M., et al. Effect of sulforaphane in men with biochemical recurrence after radical prostatectomy. Cancer Prevention Research. 2015;8(8):712–719. doi: 10.1158/1940-6207.CAPR-14-0459.
  203. Galan M. V., Kishan A. A., Silverman A. L. Oral broccoli sprouts for the treatment of Helicobacter pylori infection: a preliminary report. Digestive Diseases and Sciences. 2004;49(7-8):1088–1090. doi: 10.1023/b:ddas.0000037792.04787 .8a.
  204. Lopez-Chillon M. T., Carazo-Diaz C., Prieto-Merino D., Zafrilla P., Moreno D. A., Villano D. Effects of long-term consumption of broccoli sprouts on inflammatory markers in overweight subjects. Clinical Nutrition. 2018;38(2):745–752. doi: 10.1016/j.clnu.2018.03.006.
  205. Atwell L. L., Hsu A., Wong C. P., et al. Absorption and chemopreventive targets of sulforaphane in humans following consumption of broccoli sprouts or a myrosinase-treated broccoli sprout extract. Molecular Nutrition & Food Research. 2015;59(3):424–433. doi: 10.1002/mnfr.201400674.
  206. Chang Y. W., Jang J. Y., Kim Y. H., Kim J. W., Shim J. J. The effects of broccoli sprout extract containing sulforaphane on lipid peroxidation and Helicobacter pylori infection in the gastric mucosa. Gut and Liver. 2015;9(4):486–493. doi: 10.5009/gnl14040.
  207. Yuan L., Kaplowitz N. Glutathione in liver diseases and hepatotoxicity. Molecular Aspects of Medicine. 2009;30(1-2):29–41. doi: 10.1016/j.mam.2008. 08.003.
  208. Biswas S. K., Rahman I. Environmental toxicity, redox signaling and lung inflammation: the role of glutathione. Molecular Aspects of Medicine. 2009;30(1-2):60–76. doi: 10.1016/j.mam.2008.07.001.
  209. Csiszar A., Labinskyy N., Jimenez R., et al. Anti-oxidative and anti-inflammatory vasoprotective effects of caloric restriction in aging: role of circulating factors and SIRT1. Mechanisms of Ageing and Development. 2009;130(8):518–527. doi: 10.1016/j.mad.2009.06.004.
  210. Kim H. J., Nel A. E. The role of phase II antioxidant enzymes in protecting memory T cells from spontaneous apoptosis in young and old mice. The Journal of Immunology. 2005;175(5):2948–2959. doi: 10.4049/jimmunol.175.5.2948.
  211. Bailey-Downs L. C., Mitschelen M., Sosnowska D., et al. Liver-specific knockdown of IGF-1 decreases vascular oxidative stress resistance by impairing the Nrf2-dependent antioxidant response: a novel model of vascular aging. The Journals of Gerontology: Series A. 2012;67(4):313–329. doi: 10.1093/gerona/ glr164.
  212. Sedlak T. W., Nucifora L. G., Koga M., et al. Sulforaphane augments glutathione and influences brain metabolites in human subjects: a clinical pilot study. Molecular Neuropsychiatry. 2018;3(4):214–222. doi: 10.1159/000487639.
  213. Thimmulappa R. K., Lee H., Rangasamy T., et al. Nrf2 is a critical regulator of the innate immune response and survival during experimental sepsis. The Journal of Clinical Investigation. 2006;116(4):984–995. doi: 10.1172/jci25790.
  214. Ceriello A., Bortolotti N., Falleti E., et al. Total radical-trapping antioxidant parameter in NIDDM patients. Diabetes Care. 1997;20(2):194–197. doi: 10.2337/diacare.20.2.194. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
  215. Biswas S. K., Newby D. E., Rahman I., Megson I. L. Depressed glutathione synthesis precedes oxidative stress and atherogenesis in Apo-E−/− mice. Biochemical and Biophysical Research Communications. 2005;338(3):1368–1373. doi: 10.1016/j.bbrc.2005.10.098.
  216. Nwose E. U., Jelinek H. F., Richards R. S., Kerr P. G. Erythrocyte oxidative stress in clinical management of diabetes and its cardiovascular complications. British Journal of Biomedical Science. 2007;64(1):35–43. doi: 10.1080/0967 4845.2007.11732754.
  217. Nwose E. U., Jelinek H. F., Richards R. S., Kerr P. G. Changes in the erythrocyte glutathione concentration in the course of diabetes mellitus. Redox Report. 2006;11(3):99–104. doi: 10.1179/135100006×116583.
  218. Prasad A., Andrews N. P., Padder F. A., Husain M., Quyyumi A. A. Glutathione reverses endothelial dysfunction and improves nitric oxide bioavailability. Journal of the American College of Cardiology. 1999;34(2):507–514. doi: 10.1016/s0735-1097(99)00216-8.
  219. Witschi A., Reddy S., Stofer B., Lauterburg B. H. The systemic availability of oral glutathione. European Journal of Clinical Pharmacology. 1992;43(6):667–669. doi: 10.1007/bf02284971.
  220. Brownlee M. Biochemistry and molecular cell biology of diabetic complications. Nature. 2001;414(6865):813–820. doi: 10.1038/414813a.
  221. Liang M., Pietrusz J. L. Thiol-related genes in diabetic complications: a novel protective role for endogenous thioredoxin 2. Arteriosclerosis, Thrombosis, and Vascular Biology. 2007;27(1):77–83. doi: 10.1161/01.atv.0000251006.54632.bb.
  222. Ebrahimian T., Touyz R. M. Thioredoxin in vascular biology: role in hypertension. Antioxidants & Redox Signaling. 2008;10(6):1127–1136. doi: 10.1089/ars.2007.1985.
  223. Tao L., Gao E., Bryan N. S., et al. Cardioprotective effects of thioredoxin in myocardial ischemia and the reperfusion role of S-nitrosation. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2004;101(31):11471–11476. doi: 10.1073/pnas. 0402941101.
  224. Holmgren A., Lu J. Thioredoxin and thioredoxin reductase: current research with special reference to human disease. Biochemical and Biophysical Research Communications. 2010;396(1):120–124. doi: 10.1016/j.bbrc.2010.03.083.
  225. Mukherjee S., Gangopadhyay H., Das D. K. Broccoli: a unique vegetable that protects mammalian hearts through the redox cycling of the thioredoxin superfamily. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2008;56(2):609–617. doi: 10.1021/jf0728146.
  226. Das K. C., Lewis-Molock Y., White C. W. Elevation of manganese superoxide dismutase gene expression by thioredoxin. American Journal of Respiratory Cell and Molecular Biology. 1997;17(6):713–726. doi: 10.1165/ajrcmb.17.6.2809.
  227. Dinkova-Kostova A. T., Talalay P. Persuasive evidence that quinone reductase type 1 (DT diaphorase) protects cells against the toxicity of electrophiles and reactive forms of oxygen. Free Radical Biology and Medicine. 2000;29(3-4):231–240. doi: 10.1016/S0891-5849(00)00300-2.
  228. Dinkova-Kostova A. T., Talalay P. NAD(P)H:quinone acceptor oxidoreductase 1 (NQO1), a multifunctional antioxidant enzyme and exceptionally versatile cytoprotector. Archives of Biochemistry and Biophysics. 2010;501(1):116–123. doi: 10.1016/j.abb.2010.03.019.
  229. Cornblatt B. S., Ye L., Dinkova-Kostova A. T., et al. Preclinical and clinical evaluation of sulforaphane for chemoprevention in the breast. Carcinogenesis. 2007;28(7):1485–1490. doi: 10.1093/carcin/bgm049.
  230. Fahey J. W., Kensler T. W. Role of dietary supplements/nutraceuticals in chemoprevention through induction of cytoprotective enzymes. Chemical Research in Toxicology. 2007;20(4):572–576. doi: 10.1021/tx7000459.
  231. Yang J., Liu R. H. Induction of phase II enzyme, quinone reductase, in murine hepatoma cells in vitro by grape extracts and selected phytochemicals. Food Chemistry. 2009;114(3):898–904. doi: 10.1016/j.foodchem.2008.10.045.
  232. Yuan Y., Ji L., Luo L., et al. Quinone reductase (QR) inducers from Andrographis paniculata and identification of molecular target of andrographolide. Fitoterapia. 2012;83(8):1506–1513. doi: 10.1016/j.fitote.2012.08.018.
  233. Dinkova-Kostova A. T., Fahey J. W., Wade K. L., et al. Induction of the phase 2 response in mouse and human skin by sulforaphane-containing broccoli sprout extracts. Cancer Epidemiology, Biomarkers & Prevention. 2007;16(4):847–851. doi: 10.1158/1055-9965.epi-06-0934.
  234. Siegel D. NAD(P)H:quinone oxidoreductase 1: role as a superoxide scavenger. Molecular Pharmacology. 2004;65(5):1238–1247. doi: 10.1124/mol. 65.5.1238.
  235. Dinkova-Kostova A. T., Talalay P. NAD(P)H:quinone acceptor oxidoreductase 1 (NQO1), a multifunctional antioxidant enzyme and exceptionally versatile cytoprotector. Archives of Biochemistry and Biophysics. 2010;501(1):116–123. doi: 10.1016/j.abb.2010.03.019.
  236. Poti F., Santi D., Spaggiari G., Zimetti F., Zanotti I. Polyphenol health effects on cardiovascular and neurodegenerative disorders: a review and meta-analysis. International Journal of Molecular Sciences. 2019;20(2) doi: 10.3390/ijms20020351.
  237. Cavalieri E. L., Rogan E. G. Depurinating estrogen–DNA adducts in the etiology and prevention of breast and other human cancers. Future Oncology. 2010;6(1):75–91. doi: 10.2217/fon.09.137.
  238. Cavalieri E. L., Stack D. E., Devanesan P. D., et al. Molecular origin of cancer: Catechol estrogen-3,4-quinones as endogenous tumor initiators. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 1997;94(20):10937–10942. doi: 10.1073/pnas.94.20.10937.
  239. Idriss N. K., Blann A. D., Lip G. Y. Hemoxygenase-1 in cardiovascular disease. Journal of the American College of Cardiology. 2008;52(12):971–978. doi: 10.1016/j.jacc.2008.06.019. [PubMed] [CrossRef] [Google Scholar]
  240. He M., Siow R. C., Sugden D., Gao L., Cheng X., Mann G. E. Induction of HO-1 and redox signaling in endothelial cells by advanced glycation end products: A role for Nrf2 in vascular protection in diabetes. Nutrition, Metabolism, and Cardiovascular Diseases. 2011;21(4):277–285. doi: 10.1016/j.numecd.2009.12. 008.
  241. Rushworth S. A., O’Connell M. A. Haem oxygenase-1 in inflammation. Biochemical Society Transactions. 2004;32(6):1093–1094. doi: 10.1042/bst03210 93.
  242. Adaikalakoteswari A., Balasubramanyam M., Rema M., Mohan V. Differential gene expression of NADPH oxidase (p22phox) and hemoxygenase-1 in patients with Type 2 diabetes and microangiopathy. Diabetic Medicine. 2006;23(6):666–674. doi: 10.1111/j.1464-5491.2006.01879.x.
  243. Yan S. D., Schmidt A. M., Anderson G. M., et al. Enhanced cellular oxidant stress by the interaction of advanced glycation end products with their receptors/binding proteins. Journal of Biological Chemistry. 1994;269(13):9889–9897.
  244. Cohen R. A., Tong X. Vascular oxidative stress: the common link in hypertensive and diabetic vascular disease. Journal of Cardiovascular Pharmacology. 2010;55(4):308–316.
  245. Raunio H., Husgafvel-Pursiainen K., Anttila S., Hietanen E., Hirvonen A., Pelkonen O. Diagnosis of polymorphisms in carcinogen-activating and inactivating enzymes and cancer susceptibility-a review. Gene. 1995;159(1):113–121. doi: 10.1016/0378-1119(94)00448-2.
  246. Liska D. Detoxification and biotransformational imbalances. Explore. 2006;2(2):122–140. doi: 10.1016/j.explore.2005.12.009.
  247. Barcelo S., Gardiner J. M., Gescher A., Chipman J. K. CYP2E1-mediated mechanism of anti-genotoxicity of the broccoli constituent sulforaphane. Carcinogenesis. 1996;17(2):277–282. doi: 10.1093/carcin/17.2.277.
  248. McElwee J. J., Schuster E., Blanc E., et al. Evolutionary conservation of regulated longevity assurance mechanisms. Genome Biology. 2007;8(7, article R132) doi: 10.1186/gb-2007-8-7-r132.
  249. McNaughton S. A., Marks G. C. Development of a food composition database for the estimation of dietary intakes of glucosinolates, the biologically active constituents of cruciferous vegetables.
  250. Smale S. T. Hierarchies of NF-κB target-gene regulation. Nature Immunology. 2011;12(8):689–694. doi: 10.1038/ni.2070.
  251. Duckett C. S., Perkins N. D., Kowalik T. F., et al. Dimerization of NF-KB2 with RelA(p65) regulates DNA binding, transcriptional activation, and inhibition by an I kappa B-alpha (MAD-3) Molecular and Cellular Biology. 1993;13(3):1315–1322. doi: 10.1128/mcb.13.3.1315.
  252. Wardyn J. D., Ponsford A. H., Sanderson C. M. Dissecting molecular cross-talk between Nrf2 and NF-κB response pathways. Biochemical Society Transactions. 2015;43(4):621–626. doi: 10.1042/bst20150014.
  253. Oeckinghaus A., Ghosh S. The NF-κB family of transcription factors and its regulation. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology. 2009.
  254. Sakurai H., Suzuki S., Kawasaki N., et al. Tumor necrosis factor-α-induced IKK phosphorylation of NF-κB p65 on serine 536 is mediated through the TRAF2, TRAF5, and TAK1 signaling pathway. Journal of Biological Chemistry. 2003;278(38):36916–36923. doi: 10.1074/jbc.m301598200.
  255. Goto Y., Kiyono H. Epithelial barrier: an interface for the cross-communication between gut flora and immune system. Immunological Reviews. 2012;245(1):147–163. doi: 10.1111/j.1600-065x.2011.01078.x.
  256. Chen X. L., Dodd G., Kunsch C. Sulforaphane inhibits TNF-α-induced activation of p38 MAP kinase and VCAM-1 and MCP-1 expression in endothelial cells. Inflammation Research. 2009;58(8):513–521. doi: 10.1007/s00011-009-0017-7.
  257. Heiss E., Herhaus C., Klimo K., Bartsch H., Gerhauser C. Nuclear factor κB is a molecular target for sulforaphane-mediated anti-inflammatory mechanisms. Journal of Biological Chemistry. 2001;276(34):32008–32015. doi: 10.1074/jbc.m104794200.
  258. Mukherjee S., Karmakar S., Babu S. P. TLR2 and TLR4 mediated host immune responses in major infectious diseases: a review. The Brazilian Journal of Infectious Diseases. 2016;20(2):193–204. doi: 10.1016/j.bjid.2015.10.011.
  259. Wardyn J. D., Ponsford A. H., Sanderson C. M. Dissecting molecular cross-talk between Nrf2 and NF-κB response pathways. Biochemical Society Transactions. 2015;43(4):621–626. doi: 10.1042/bst20150014.
  260. Ben-Neriah Y., Karin M. Inflammation meets cancer, with NF-κB as the matchmaker. Nature Immunology. 2011;12(8):715–723. doi: 10.1038/ni.2060.
  261. Yu M., Li H., Liu Q., et al. Nuclear factor p65 interacts with Keap1 to repress the Nrf2-ARE pathway. Cellular Signalling. 2011;23(5):883–892. doi: 10.1016/j.cellsig.2011.01.014.
  262. Tao S., Zhu L., Lee P., et al. Negative control of TLR3 signaling by TICAM1 down-regulation. American Journal of Respiratory Cell and Molecular Biology. 2012;46(5):660–667. doi: 10.1165/rcmb.2011-0340oc.
  263. Rahman S. M., Janssen R. C., Choudhury M., et al. CCAAT/enhancer-binding protein β (C/EBPβ) expression regulates dietary-induced inflammation in macrophages and adipose tissue in mice. Journal of Biological Chemistry. 2012;287(41):34349–34360. doi: 10.1074/jbc. m112.410613.
  264. Lopez-Chillon M. T., Carazo-Diaz C., Prieto-Merino D., Zafrilla P., Moreno D. A., Villano D. Effects of long-term consumption of broccoli sprouts on inflammatory markers in overweight subjects. Clinical Nutrition. 2018;38(2):745–752. doi: 10. 1016/j.clnu.2018.03.006.
  265. Mirmiran P., Bahadoran Z., Hosseinpanah F., Keyzad A., Azizi F. Effects of broccoli sprout with high sulforaphane concentration on inflammatory markers in type 2 diabetic patients: a randomized double-blind placebo-controlled clinical trial. Journal of Functional Foods. 2012;4(4):837–841. doi: 10.1016/j.jff.2012.05. 012.
  266. Hu S. H., Wang J. C., Kung H. F., Wang J. T., Lee W. L., Yang Y. H. Antimicrobial effect of extracts of cruciferous vegetables. The Kaohsiung Journal of Medical Sciences. 2004;20(12):591–599. doi: 10.1016/s1607-551x(09)70264-5.
  267. Martin M. E., Solnick J. V. The gastric microbial community, Helicobacter pylori colonization, and disease. Gut Microbes. 2014;5(3):345–350. doi: 10.4161/gmic. 28573.
  268. Wakabayashi N., Dinkova-Kostova A. T., Holtzclaw W. D., et al. Protection against electrophile and oxidant stress by induction of the phase 2 response: fate of cysteines of the Keap1 sensor modified by inducers. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2004;101(7):2040–2045. doi: 10.1073/pnas.0307301101.
  269. Fuchs G. J., Mahmud H., Davidsson L., et al. Helicobacter pylori infection, iron absorption, and gastric acid secretion in Bangladeshi children. The American Journal of Clinical Nutrition. 2004;80(1):149–153. doi: 10.1093/ajcn/80.1.149.
  270. Yanaka A. Role of NRF2 in protection of the gastrointestinal tract against oxidative stress. Journal of Clinical Biochemistry and Nutrition. 2018;63(1):18–25.
  271. Yanaka A. Sulforaphane enhances protection and repair of gastric mucosa against oxidative stress in vitro, and demonstrates anti-inflammatory effects on helicobacter pylori infected gastric mucosae in mice and human subjects. Current Pharmaceutical Design. 2011;17(16):1532–1540. doi: 10.2174/13816121179 6196945.
  272. Yanaka A., Fahey J. W., Fukumoto A., et al. Dietary sulforaphane-rich broccoli sprouts reduce colonization and attenuate gastritis in Helicobacter pylori-infected mice and humans. Cancer Prevention Research. 2009;2(4):353–360. doi: 10.1158/1940-6207.capr-08-0192.
  273. Galan M. V., Kishan A. A., Silverman A. L. Oral broccoli sprouts for the treatment of Helicobacter pylori infection: a preliminary report. Digestive Diseases and Sciences. 2004;49(7-8):1088–1090. doi: 10.1023/b:ddas.0000037792. 04787.8a.
  274. Modolo L. V., de Souza A. X., Horta L. P., Araujo D. P., de Fátima A. An overview on the potential of natural products as ureases inhibitors: a review. Journal of Advanced Research. 2015;6(1):35–44. doi: 10.1016/j.jare.2014.09.001.
  275. Fahey J. W., Stephenson K. K., Wade K. L., Talalay P. Urease from Helicobacter pylori is inactivated by sulforaphane and other isothiocyanates. Biochemical and Biophysical Research Communications. 2013;435(1):1–7. doi: 10.1016/j.bbrc.2013.03.126.
  276. Rego Y. F., Queiroz M. P., Brito T. O., et al. A review on the development of urease inhibitors as antimicrobial agents against pathogenic bacteria. Journal of Advanced Research. 2018;13:69–100. doi: 10.1016/j.jare.2018.05.003.
  277. Kappaun K., Piovesan A. R., Carlini C. R., Ligabue-Braun R. Ureases: historical aspects, catalytic, and non-catalytic properties – a review. Journal of Advanced Research. 2018;13:3–17. doi: 10.1016/j.jare.2018.05.010.
  278. Pferschy-Wenzig E. M., Bauer R. The relevance of pharmacognosy in pharmacological research on herbal medicinal products. Epilepsy & behavior. 2015;52, Part B:344–362. doi: 10.1016/j.yebeh.2015.05.037.
  279. Rein M. J., Renouf M., Cruz-Hernandez C., Actis-Goretta L., Thakkar S. K., da Silva Pinto M. Bioavailability of bioactive food compounds: a challenging journey to bioefficacy. British Journal of Clinical Pharmacology. 2013;75(3):588–602. doi: 10.1111/j.1365-2125.2012.04425.x.
  280. Axelsson A. S., Tubbs E., Mecham B., et al. Sulforaphane reduces hepatic glucose production and improves glucose control in patients with type 2 diabetes. Science Translational Medicine. 2017;9(394, article eaah4477) doi: 10.1126/scitranslmed.aah4477.
  281. Singh K., Connors S. L., Macklin E. A., et al. Sulforaphane treatment of autism spectrum disorder (ASD) Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2014;111(43):15550–15555.
  282. Houghton C. A., Fassett R. G., Coombes J. S. Sulforaphane and other nutrigenomic Nrf2 activators: can the clinician’s expectation be matched by the reality? Oxidative Medicine and Cellular Longevity. 2016;2016:17. doi: 10.1155/2016/7857186.7857186
  283. Houghton C. A., Fassett R. G., Coombes J. S. Sulforaphane: translational research from laboratory bench to clinic. Nutrition Reviews. 2013;71(11):709–726. doi: 10.1111/nure.12060.

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *