Krooninen sairaus

tiivistelmä

isotiosyanaatti (ITC) sulforaphane (SFN) osoitettiin alhaisella tasolla (1-5 uM) edistää solujen lisääntymistä on 120-143% valvonnan useissa ihmisen solulinjoissa, kun taas korkealla tasolla (10-40 uM) se esti tällaisen soluproliferaatiota. Samanlaisia ​​annosvasteet havaittiin solujen vaeltamiseen, eli SFN 2,5 uM lisääntynyt soluvaelluksen virtsarakon syövän T24 soluja 128%, kun taas korkea esti solujen vaeltamiseen. Tämä hormetic toiminta todettiin myös käytettäessä angiogeneesimääritys jossa SFN 2,5 uM edistänyt endoteelin putken muodostumiseen (118%: n ohjaus), kun taas 10-20 uM se aiheutti merkitsevän eston. Tarkkaa mekanismia, jolla SFN vaikuttaa edistämällä solujen kasvua ja muuttoliikettä ei tunneta, mutta todennäköisesti kyse aktivoitumisen autophagy koska autophagy estäjä, 3-metyyliadeniini, poisti vaikutus SFN solun muuttoliikettä. Lisäksi pieniä annoksia SFN tarjotaan suojaava vaikutus vapaiden radikaalien välittämän solukuoleman, vaikutus, joka tehostettiin yhtäaikainen käsittely seleeniä. Nämä tulokset viittaavat siihen, että SFN voi joko estävät tai edistävät kasvainsolun kasvua riippuen annos ja luonne kohdesoluissa. Normaaleissa soluissa, edistää solujen kasvu voi olla hyötyä, mutta transformoiduissa soluissa tai syöpäsoluissa se voi olla ei-toivottuja riskitekijä. Yhteenvetona, ITC on kaksivaiheinen vaikutus solujen kasvuun ja muuttoliike. Edut ja riskit ITC ei ainoastaan ​​määrää annoksia, mutta vaikuttaa vuorovaikutus Se ja mitatun päätepisteen.

Citation: Bao Y, Wang W, Zhou Z, Sun C (2014) edut ja riskit Hormetic vaikutukset Dietary Isotiosyanaatit syövän ehkäisemisen. PLoS ONE 9 (12): e114764. doi: 10,1371 /journal.pone.0114764

Editor: Daotai Nie, Southern Illinois University School of Medicine, Yhdysvallat

vastaanotettu: 01 huhtikuu 2014; Hyväksytty 13 marraskuuta 2014; Julkaistu: 22 joulukuu 2014

Copyright: © 2014 Bao et al. Tämä on avoin pääsy artikkeli jaettu ehdoilla Creative Commons Nimeä lisenssi, joka sallii rajoittamattoman käytön, jakelun ja lisääntymiselle millä tahansa välineellä edellyttäen, että alkuperäinen kirjoittaja ja lähde hyvitetään.

Data Saatavuus: Tällä kirjoittajat vahvistavat, että kaikki tiedot taustalla olevat havainnot ovat täysin saatavilla rajoituksetta. Kaikki asiaankuuluvat tiedot ovat paperin.

Rahoitus: Tämä tutkimus tukee osittain avustusta National Natural Science Foundation of China (NSFC nro 81128011) ja palkinnon Cancer Prevention Research Trust, Yhdistynyt Kuningaskunta. Rahoittajat ollut mitään roolia tutkimuksen suunnittelu, tiedonkeruu ja analyysi, päätös julkaista tai valmistamista käsikirjoituksen.

Kilpailevat edut: Kirjoittajat ovat ilmoittaneet, etteivät ole kilpailevia intressejä ole.

Johdanto

termi ”hormeesi” käytetään usein toksikologeille viittaamaan ”kaksivaiheiseksi annosvaste ympäristön agentti ominaista pienen annoksen stimulaation ja suuri annos estävä tai toksinen vaikutus” [1], [2]. Hormeesi käsite on tärkein annos-vaste-suhde on biolääketieteen, ravitsemuksen ja toksikologiset tieteiden [1]. Vuonna kattava katsaus, Calabrese esittänyt todisteita siitä, että yli sata syöpälääkkeitä tehostettu lisääntymistä ihmisen kasvainsolujen pienillä annoksilla tavalla täysin sopusoinnussa hormetic annos-vastesuhde [2]. Yksi mielenkiintoinen ominaisuuksia kuten annoksesta vastauksista oli, että ne esiintyi useimpien kasvainsolujen ja olivat riippumattomia elin. Viimeaikaiset havainnot viittaavat siihen, että jotkut fytokemikaaleja esiintyy kaksivaiheinen annos vasteita soluissa pienillä annoksilla aktivoivat signalointireittejä, jotka johtavat lisääntyneen ilmentymisen geenejä, jotka koodaavat sytoprotektiivista proteiineja ja antioksidanttientsyymejä [3]. Ruokavalion hormetic yhdisteet tunnistettu tähän mennessä muun muassa resveratrolin, epigallokatekiinigallaatti (EGCG), curcumin, quercetin, Allisiini, kapsaisiini, karnosiinihapon ja sulforaphane (SFN) [4] – [8]. Vuodesta evoluution näkökulmasta, myrkylliset ominaisuudet phytochemicals on tärkeä suojaava tehtävä hillitsevä hyönteisten ja sienten haitalliselta kasveista. Kuitenkin suhteellisen pieniä annoksia phytochemicals ihmisten nautittavaksi, jotka kuluttavat nämä kasvit eivät ole myrkyllisiä, ja sen sijaan aiheuttaa lieviä solun stressistä. Tämä ilmiö on laajalti kuvattu ”hormeesi” tai adaptiivinen annosvaste aloilla biologian ja lääketieteen [4], [9], [10].

isotiosyanaatti (ITC), SFN (4-methylsulfinylbutylisothiocyanate ), eristettiin ensin yleisesti kulutetaan ristikukkaiset vihannekset, parsakaali ja on yksi voimakkaimmista luonnossa esiintyviä indusoivia Kelch kaltainen ECH-liittyvä proteiini 1 (Keap1) ydinvoima helmiä tekijä erytroidi- 2 liittyvä tekijä 2 (Nrf2) -antioxidant vaste elementit (ARE) reitin [11]. Induktion Nrf2 suojaa normaaleja soluja vapaiden radikaalien välittämän oksidatiivisen stressin kautta säätelyä chemoprotective geenien ja toiminta SFN perustuu sen kykyyn aiheuttaa Nrf2 perustuva entsyymi kinonireduktaasin (NQO1) [12]. Kun 20 vuotta myöhemmin sen löytö, suojaavia vaikutuksia SFN on osoitettu erilaisissa soluviljelmissä ja eläinmalleissa, sillä seurauksella, että SFN on selvästi laajimmin tutkituista ITC päässä cruciferous vihannekset. Anti-karsinogeeninen mekanismeja ITC on myös hyvin dokumentoitu, kuten ylös-säätely vaiheen II vieroitus entsyymejä, anti-tulehdus, edistäminen solukierron pysähtymisen ja apoptoosin [13] – [17]. Viime vuosikymmenen aikana, Keap1-Nrf2-ARE on pidetty kriittinen syöpälääkkeen väylän kemopreventiossa [18] – [20]. Kuitenkin viime aikoina on ollut joitakin haitallisia raportit Nrf2, johon kuuluvat kasvainsolujen kasvua ja chemoresistance [21] – [25]. Selviytyäkseen, syöpäsolut voivat kaapata Nrf2 kulkureitti ylössäätelee akku antioksidantti entsyymejä, siten ylläpitäen suotuisa redox tasapaino saadakseen pahanlaatuinen ominaisuudet [26]. Yliekspressio Nrf2 voitaisiin edistää solujen lisääntymistä ja aiheuttaa resistenssiä kemoterapeuttisen puuttumista joidenkin syöpien, kuten ihmisen keuhko- ja haiman syövät [27], [28]. Muutama aiemmat tutkimukset ovat osoittaneet, että SFN osoittaa annoksesta riippuvia vaikutuksia soluproliferaatioon viljellyissä kasvainsolulinjoissa ja normaalit solut, mukaan lukien ihmisen mesenkymaalisten kantasolujen [29] – [31]. Esillä olevassa tutkimuksessa osoitimme, että SFN ilmensivät hormetic annosvaste solun kasvuun, muuttoliike ja angiogeneesiä. Onko hormetic vaikutus on hyödyllistä tai haitallista riippuu valitusta päätepisteen ja /tai solujen luonteesta (normaali tai kasvain). Vaikka termi hormeesi työskentelee toksikologeille kuvaamaan kellomainen annosvaste, tunnettu suotuisa vaikutus pienillä annoksilla ja myrkyllinen (tai estävää) toimintaa suurilla annoksilla, tämä ilmaus pieniannoksisen hyöty ei ehkä ole totta, että vaikutus ITC: iden syövän kemopreventiossa. Koska hormeesi osoittaa vähäistä selektiivisyys, biologiset vaikutukset ITC normaaleihin soluihin ja kasvainsoluihin eroavat toisistaan. Tästä näkökulmasta pienellä annoksella vaikutus ITC edistämisessä kasvainsoluproliferaation ja muuttoliike eläinmalleissa on arvioitava varovaisesti. Siten tarkka strategia, jolla pyritään optimoimaan myönteisiä vaikutuksia ja minimoida ITC: iden tulisi kehittää huolellisesti suhteessa syövän ehkäisyyn ja hoitoon.

Tulokset

Effects of ITC solun kasvuun

luonteesta johtuen on hormetic annosvaste, ei ole selektiivisyys ITC solun kasvuun, joten on todennäköistä, että ITC: t voidaan edistää kasvainsolujen kasvua pieninä annoksina. Useissa

in vitro

soluviljelmätutkimukset, pieninä pitoisuuksina SFN on osoitettu edistää kasvainsolujen kasvua, mutta ei yksityiskohtaista keskustelua tai ehdotuksia seurantatutkimuksia tutkimaan mekanismeja toimitettiin [32] – [34 ]. Pieninä pitoisuuksina, ITC on osoitettu aiheuttavan lisääntymistä ja /tai suojaamaan soluja vastaan ​​myrkyllisen aineen, H

2O

2, Caco-2-solujen [30] ja hepatosyyteissä [29]. Kuva. 1A esittää vaikutukset SFN solun kasvuun, pienemmillä annoksilla (1-5 uM) edistää solujen kasvua (20-43% suurempi kuin kontrolli) ja suurina annoksina (10-40 uM) estämällä solukasvua useissa kasvainsolun linjat, nimittäin, virtsarakon syöpä T24, hepatooma HepG2, ja paksusuolensyöpä Caco-2. Samanlaisia ​​annoksesta johtuvia vaikutuksia havaittiin normaalissa solulinjojen kuolemattomaksi maksasoluviljelmissä HHL-5, paksusuolen epiteelin CCD841 ja ihon fibroblasti CCD-1092SK solulinjoissa (Fig. 1 B).

Kun solut kasvoivat 70-80% konfluenssiin, erilaisia ​​annoksia SFN (0-160 uM) lisättiin soluviljelyalustaan ​​24-48 tuntia. Ohjaus soluja käsiteltiin DMSO: ta (0,1%), ja solujen elinkelpoisuus määritettiin MTT-solujen lisääntymisen määrityksessä (CCD-1092SK solujen elinkelpoisuus määritettiin WST-1 mukainen määritys valmistajan ohjeiden [88]). Kukin tietopiste on keskiarvo ± SD vähintään 5 rinnakkaista. Tilastollinen merkitys ohjauspaneelista, * p 0,05, tai ** p 0,01. V: tulokset virtsarakon syöpään T24, hepatooma HepG2, ja paksusuolensyöpä Caco-2-soluilla. B: Tulokset ikuisti maksasoluviljelmissä HHL-5, paksusuolen epiteelin CCD841, ja iho fibroblasti CCD-1092SK solulinjoissa.

Effects of SFN on solumigraation

Kuva. 2A esittää kellomainen annosvaste SFN virtsarakon syöpään T24 solujen vaeltamiseen. SFN 2,5 ja 3,75 uM lisääntynyt kasvainsolujen siirtymistä 128 ja 133% verrattuna vastaaviin kontrolleihin. Tällaiset SFN aiheuttama solumigraatio liittyy kyky SFN aktivoida autophagy. Kun autophagy estäjä, 3-metyyliadeniinin (3-MA), käytettiin se helpotti SFN (2,5 uM) aiheuttaman solumigraation 128-26%, vaikka se on vähemmän estävä vaikutus SFN hoitoja 5 tai 10 uM (Fig. 2B ). Lisäksi 3-MA myös vähentynyt siirtyminen ei-SFN käsitellyissä soluissa 12%: iin vertailuarvosta.

V: Kun nälkään yön yli, virtsarakon syöpä T24-soluja käsiteltiin SFN annettuina pitoisuuksina 24 tuntia, solumigraation mitattiin solujen migraatiomääritys käyttäen ThinCert soluviljelmän insertit (Greiner Bio-One Ltd.). Kukin pylväs keskiarvoa ± SD 3 rinnakkaista. B: Effect of esikäsittelyn 3-MA solumigraation. DMSO: ta (0,1%, käytettiin kontrollina). Tilastollinen merkitys ohjauspaneelista, * p 0,05, tai ** p 0,01.

ITC ja aktivointi Nrf2

SFN on aktivaattori Nrf2 kautta se voi päivit- säännellä yli sata suojaava geenit, mukaan lukien useimmat antioksidantti ja chemopreventive entsyymit [11], [35]. Ei ole epäilystäkään siitä, että säätely ylöspäin Nrf2-ARE-reitti on hyödyllinen normaaleissa soluissa, eli aktivointi Nrf2 ja sen ajettu cytoprotective entsyymit voivat olla suojaava hapettumista vastaan ​​ja on ehdotettu, että aktivointi Nrf2 signalointireitin voi siten olla lupaava strategia syövän ehkäisyyn [36]. Mutta, ITC ei ole selektiivisyyttä joko normaali tai kasvainsolujen suhteen Nrf2 aktivointia. Nrf2 voi kaapata kasvainsoluissa [26], ja tuore raportti viittaa siihen, että Nrf2 on proto joka moduloi kasvainsolujen kasvua [37]. Transformoiduissa soluissa, Nrf2 voi edistää solujen kasvua tai aiheuttaa chemoresistance [38]. Tässä tutkimuksessa, SFN (2,5-10 uM) indusoi samantasoisen Nrf2 tumaan ihmisen normaalien hepatosyyttien HHL-5 (4,1-7,1-kertainen), ja hepatooma HepG2 (4,1-5,9-kertainen) solut (Fig. 3) .

Nrf2 havaittiin tumauutteista soluista alttiiksi SFN (0, 2,5, 5 ja 10 uM) 24 tunnin ajan, käyttäen Western blot -määritys. Kontrollisoluja käsiteltiin DMSO: ta (0,1%). V: ikuisti ihmisen maksasolujen HHL-5; B: ihmisen heptoma HepG2-soluissa.

Suojaava rooli pieniannoksisen ITC hoitoa vastaan ​​hapettumista

biologian ja lääketieteen, hormeesi määritellään sopeutumisreaktio solujen ja organismien kohtalainen stressistä. Lievä stressi indusoi aktivointi signalointireittien, kuten Nrf2, NF-kB, Sirtuin, FOXO, hypoksia-indusoituva tekijä (HIF) mikä johtaa luontaisten muutosten (esim induktio antioksidantti entsyymejä), joka voi resistenssin ankarampi stressiä [4 ], [6]. Kuva. 4A ja 4B osoittavat, että esikäsittely HHL-5 ja MCF-7-solujen 5 uM SFN tarjosi suojan H

2O

2-solukuolema eli solujen elinkelpoisuus lisääntyi 36,6-63,9%; ja 50,3-83,7% 400 uM H

2O

2 hoitoja, vastaavasti. Lisäksi suojaava esikäsittelyn vaikutusta SFN (2 uM) on H

2O

2-solukuolema voitaisiin edistää yhteiskäsittely seleenin (Se) in HHL-5-solut (Fig. 4C), eli H

2O

2 laski solujen elinkelpoisuuden 34,8% vuonna HHL-5-soluissa, mutta kun soluja esikäsiteltiin SFN (2 uM), tai Se (0,1 uM) 24 tunnin ajan, solujen elävyys kasvoi 41,7 ja 51%: lla ja co-hoito SFN ja Se kasvoi solujen elinkelpoisuuden 65,5%. Tämä suojaava vaikutus voi olla mukana joko chemoprotection tai chemoresistance, riippuen solujen luonteesta.

Soluja viljeltiin 96-kuoppaisilla levyillä. Kun he saavuttivat 70-80% konfluenssin, soluja esikäsiteltiin SFN (5 uM) 24 tunnin ajan (HHL-5, A) tai 48 h (MCF-7, B). Soluviljelmän elatusaine korvattiin H

2O

2: n pitoisuuksina edelleen 24 h. C: HHL-5-soluja esikäsitellään SFN (2 uM) ja Se (0,1 uM) 24 tunnin ajan ennen altistumista H

2O

2 (400 uM) vielä 24 tuntia. Solujen elävyys mitattiin käyttäen MTT-määritystä. Tilastollinen merkitys vastaavista valvonta: * p 0,05; ** P 0,01.

Kaksivaiheinen vaikutukset SFN angiogeneesistä

Angiogeneesi (uusien verisuonten kasvun) on ratkaiseva kehittämisessä ja leviämisen ihmisen erilaisten syöpien. Sen vuoksi on tärkeää tutkia anti-angiogeeninen vaikutus syöpää torjuvia aineita. Sen sijaan, riittämätön verenkierto sydämen ja muiden kudosten, jotka johtuvat riittämätön uusien verisuonten kasvua, on piirre monissa sydän- ja verisuonitauteihin. SFN on osoitettu estävän angiogeneesiä suurilla pitoisuuksilla [39]. Tässä tutkimuksessa SFN 2,5 uM edistetään putken muodostumiseen 118%: n ohjaus, eli putken kokonaispituus oli 4,78 mm /mm

2 hallinnassa ja 5,65 mm /mm

2 SFN (2,5 uM) käsiteltyjen solujen (Fig. 5). SFN 5 uM oli vähäisempi edistäminen (111% suhteessa kontrolliin), kun taas 10 ja 20 uM SFN esti putken muodostumiseen merkittävästi (laski 61 ja 20%: n ohjaus, vastaavasti). SFN alhaisella annoksella edistänyt muodostumista jatkuvan tyvikalvon noin endoteelin putket; kun taas suuremmilla annoksilla SFN, hajanainen tyvikalvoissa havaittiin (Kuva. 5A). Nämä tiedot viittaavat siihen, että anti-angiogeneesin suhteellisen suuri annos SFN olisi käytettävä, koska pienempi annos voi edistää angiogeneesiä. Kuitenkin, stimuloivaa vaikutusta pieninä annoksina uusien verisuonten muodostumista saattaa olla hyötyä potilailla, joilla on sydän- ja verisuonitauteihin.

Kasvatusliuos täydennetty SFN (0-40 uM) lisättiin top 3-D kollageenigeelien ja sitten vaihdetaan 24 tunnin välein tuoreella SFN lisätty. 3-D geelit kiinnitettiin 5. päivänä, immunovärjättiin CD31 (punainen) ja kollageeni tyyppi IV (vihreä), ja vastavärjättiin DAPI (sininen). (A): Matala suurennus kuvat on otettu viideltä satunnaisesti kenttiä kunkin näytteen ja laskettu keskimääräinen putken pituus. (B) edustaja, kuvat näkyvät siinä kolminkertainen värjäys suurennettuna. Data ilmaistaan ​​keskiarvona ± SD (n = 5) (C). * P 0,05; ** P 0,01 verrattuna käsittelemättömään kontrolliin.

Keskustelu

Hormetic vaikutus ITC solujen kasvuun, muuttoliike ja angiogeneesi

hormetic vyöhyke pitoisuudet (noin 1 -5 uM) ITC: t, joita lisätään soluviljelmässä voidaan helposti saavuttaa ihmisen plasman jälkeen aterian nauttimisen runsaasti cruciferous vihannekset, taikka otteita tai lisiä [40] – [44]. Taulukossa 1 esitetään plasman ITC mitattuna useissa ihmisen tutkimuksissa (katso myös viite [45]). SFN on johdettu toiminta endogeenisen entsyymin, myrosinaasi on glukosinolaattipitoisuus, Glucoraphanin joka löytyy cruciferous vihanneksia. Glukosinolaattipitoisuus sisältö yhteisten Brassica ovat saatavissa tietokannasta kehittämä McNaughton ja Marks [46]. Korkeimmat glukosinolaatti- arvo oli peräisin krassi (389 mg /100 g tuorepainoa) alin arvo oli peräisin kiinankaali (20 mg /100 g tuorepaino), vaikka lajike tyyppi ja kasvuolosuhteet molemmat vaikuttavat näihin lukuihin. Parsakaali sisältää 61,7 mg /100 g (19,3-127,5 mg glucoraphinin /100 g), [46], joka vastaa 141,3 umol SFN /100 g (44,2-292,1 umol /100 g tuorepainoa) jos konversio on 100% tehokas. Elintarvikkeiden jalostus ja ruoanlaittoon ehdot ovat ratkaisevia tekijöitä, jotka vaikuttavat toiminnan myrosinaasi, ja muodostamalla sen ITC [47]. Tärkein vaikutus seurannut tuotannon ITC

in vivo

on miten kaaleja on keitetty [48]. Laajat tutkimukset SFN on saatu vakuuttavia todisteita siitä, että SFN on chemopreventive agentti [49], [50]; ja mekanismeja sen toiminta liittyy induktio toisen vaiheen entsyymien, solusyklin pysähtymisen ja apoptoosin [16], [51].

Yleensä havainnot epidemiologisia tutkimuksia yhdistyksen välillä vihannesten nauttiminen ja syöpäriski ovat epäjohdonmukaisia. Korkea saanti cruciferous vihannekset on kuitenkin osoitettu vähentävän riskiä useiden syöpätyyppien, myös paksusuolen ja keuhkojen [52], [53]. Jos hormetic vaikutukset ITC ovat mukana syövän kasvua, yleinen biologinen vaikutus cruciferous vihannesten syövän riski on paljon monimutkaisempi. Jos pienellä annoksella ITC edistää syöpäsolujen kasvua saattaa auttaa selittämään, miksi epidemiologiset tutkimukset eivät osoita johdonmukaista yhdistyksen välillä ristikukkainen vihannesten nauttiminen ja syöpäriskiä. Siksi on tärkeää ymmärtää mekanismeja toiminnan hormetic vaikutusten ITC. Vuonna

in vitro

soluviljelmissä, mekanismeja, joilla pienet annokset SFN edistävät solujen kasvua voi liittyä vaikutus SFN on aktivoinnista kasvua edistävien molekyylien (esimerkiksi HER2, RAS, RAF, MEK, ERK , PI3K, AKT ja mTOR), signaalintransduktioreitteihin kuten NF-kB, FOXO, HIF, Nrf2, autophagy ja reseptorit [54] – [56].

autophagy liittyy muodostumista kaksinkertaisen membraned rakkulat ( autophagosomes), jotka kapseloivat sytoplasmassa ja organellit ja sulake lysosomeihin, mikä hajoaminen sisällön vesikkelin [57]. SFN tiedetään indusoi autophagy [58], mutta on epäselvää, miten induktio autophagy liittyy tukahduttaminen solumigraation. Muita mahdollisia kohteita SFN voi sisältää matriksin metalloproteinaasien (MMP: t), mikrotubulusten, kollageenien ja integriinit surviviiniperäiset ja sinkki sormi E-box sitova homeobox 1 (ZEB1) [59]. Erittäin tuoreen tutkimuksen mukaan aktivointi autophagy liittyy chemoresistance, ja että histonideasetylaasi (HDAC) 10 suojaa neuroblastoomasoluilla peräisin sytostaattien välittämällä autophagy [55]. Tämä työ osoittaa, että yhtäaikainen käsittely HDAC10 estäjä ja kemoterapeuttinen lääke (doksorubisiini) on lupaava tapa parantaa hoitovastetta. Toinen tutkimus osoittaa, että Notch aktivaatio on pitkälti tarpeeton SFN estoa soluvaelluksen ihmisen eturauhasen syövissä [60], ja tämä voisi olla terapeuttista hyötyä kuin Notch aktivointi on yleinen ihmisen eturauhasen syöpiä. Korkea konstitutiivinen taso Nrf2 esiintyä useissa kasvaimissa, kun taas yliekspressio Nrf2 syöpäsoluissa suojaa niitä sytotoksisia vaikutuksia syöpähoitoihin, jolloin chemoresistance [22], [61]. Välillä on vuorovaikutusta ITC ja Se, että säätely ylöspäin tioredoksiinin reduktaasin (TR-1) ja glutationiperoksidaasi 2 (GPx2) [30], ja on selvää, että ITC: t ja asetu näytteille lukuisia usean epäsuorat vaikutukset syövän kemopreventiossa. Kiinnostavaa, Se edistää myös migraation ja invaasion eturauhassyövän PC3-solujen [62].

arviointi hormetic vaikutuksen ITC

kulutus cruciferous vihanneksia ei vain tarjota ITC vaan myös edistää muita ravinteita ja phytochemicals, kuten tokoferolit, flavonoideja, askorbaatti ja Se. Nämä komponentit voivat torjua /vuorovaikutuksessa prooxidant /antioksidantti toimintaa ITC. Perustuu hormetic luonteesta ITC, kulutus määrä cruciferous vihannekset, jotka tarjoavat hormetic taso ITC plasmassa saattaa olla riskitekijä, jotka ovat muuttaneet solut elimistössä. Kaaviokuva analysoida hyödyt ja riskit ravinnon ITC ehdotetaan kuvassa. 6. Kaikille ruokavalion yhdisteiden ja myrkyllisten aineiden, ”annos tekee myrkyn” [sanamuoto yksinkertaistettu ”kaikki on myrkkyä, ja mikään ei myrkkyä; vain annosta sallii jotain ei olla myrkyllisiä ”(Paracelsus, 1493-1541)]. Ruokavalioon ITC, pitäisi olla ”ei vaikutusta taso” ennen ilmaisua kaikista biologisista vaikutuksista. Itse asiassa taso ITC plasmassa enemmistö väestöstä on todennäköisesti paljon pienempi kuin Saharan uM ja ei saa käyttää mitään biologisia vaikutuksia soluihin. Kuitenkin seuraava lisääntynyt saanti, kuten kokeisiin taulukossa 1 tai yksilöille ottaen täydentää, plasmassa ITC tasot voisivat päästä hormetic vyöhyke pitoisuuksia. Tyypillisiä ominaisuuksia hormetic vyöhykkeen (annoksesta A-C) sisältää pieninä pitoisuuksina stimuloivaa ja korkeat pitoisuudet estäviä vaikutuksia. SFN, The hormetic vyöhyke havaitaan olevan 1-5 uM

in vitro

soluviljelmäkokeita, vaikka annos-vaikutukset havaittiin

in vitro

kokeita ei tulisi suoraan ekstrapoloida ihmiseen . On mahdollista, että hormetic vyöhyke ja eivät aiheuttaneet havaittavia haittavaikutuksia (NOAEL, annos C) ihmisillä on merkittävästi erilainen. Voidakseen maksimoida hyödyllinen vaikutus ja minimoida, sekä geneettiset tekijät ja vuorovaikutukset ravinnon komponenttien tulisi harkita. Esimerkiksi geneettisten polymorfismien glutationin transferaaseista (GST: t) vaikuttavat SFN aineenvaihduntaan ja syöpäriski [63]. Toisaalta, lisäravinteen cruciferous vihannekset kasvanut GSTA1 /2 toiminnan vaikutus on selvimmin GSTM1-null /GSTT1-null miehet [64]. Vaikka tällä hetkellä muutamia epidemiologisia tutkimuksia, joissa käytetään genotyypin tutkimus tämänkaltaiset kasvaa tulevaisuudessa ja se on todennäköisesti nutrigenetics antaa perustan henkilökohtaisen lääketieteen ja ravitsemuksen. Vuorovaikutukset bioaktiivisia phytochemicals ja ravintoaineita voivat edistää yleistä hyötyjä ja riskejä ITC riippuen terveydentilaa yksilöitä. Induktiot Nrf2 ja antioksidantti entsyymejä, kuten TR-1 voisi myös olla joko hyötyä tai riski luonteesta riippuen kohdesolujen (normaali

vs

kasvain).

kaikissa solutyypeissä , annosalue 0-A on turvallinen. Useimmissa ruokavalioista saannin hormetic phytochemicals ovat todennäköisesti kuuluu tähän turvallisella alueella. Normaaleille soluille, annos B voitaisiin käyttää edistämään uusien verisuonten muodostumista tai haavan paranemisen edistämiseksi; annokset C ovat myrkyllisiä. Kasvaimen soluihin, annokset välillä A ja C olisi vältettävä; ja annokset C D voitaisiin käyttää kemoterapiaa.

Missä olemme nyt? Miten voimme maksimoida hyödyt ja minimoida riskit?

Kolmekymmentä vuotta sitten, tutkijat keskitytty mahdollisten myrkyllisten (goitrogenic) ominaisuudet glukosinolaattipitoisuuden hajoamistuotteiden [65]. Vuonna 1992 sulforaphane eristettiin parsakaali ja anti-karsinogeenitutkimuksia perustuivat sen voimakas aktiivisuus induktioon vaiheen II entsyymien [12], [66]. Viime vuosikymmenen aikana, monet Nrf2 indusoijat kuten ITC, resveratroli, catechin, cucurmin, ja quercetin on raportoitu [67], [68] sekä chemopreventive ja onkogeenisten toimintaa [69] – [71]. Äskettäin kaksi Nrf2-inhibiittorit, brusatol (siemenistä

Brucea sumatrana

) ja trigonelliiniä (kahvista) on raportoitu parantaa tehoa syövän hoitoon [72], [73]. Lisäksi Nrf2 pudotus on osoitettu estävän tuumorin kasvua, tehokkuuden lisäämiseksi kemoterapiaa kohdunkaulan syövän [74], ja estää angiogeneesiä rotan sydämen mikro-verisuonten endoteelisolujen hypoksisissa olosuhteissa [75]. Siksi on selvää, että asema Nrf2 syövän kehittymisessä on aihe kiistaa ja Nrf2 aktivaattoreita kuten SFN ja muut ITC voi myötävaikuttaa sekä hyödyt ja riskit syövän kehittymisessä.

ymmärtäminen monimutkaisia ​​yletön ja eriävät luonteesta ITC ja muut ruokavalion Nrf2 aktivaattoreita ja niiden hormetic annosvasteet yhdistettynä tarkan diagnoosin (vaihe syöpä), ja geneettinen analyysi voi ei-niin-kaukaisessa tulevaisuudessa, aloittaa merkittävät mahdollisuudet, jotka henkilökohtaisen lääketieteen voi olla. Uudet diagnostiset tekniikat hyödyntämällä kultananopartikkeleilla voidaan havaita kasvain kaltainen massat niin pieni kuin 5 mm maksassa [76]. Kulta nanopartikkelien polyelektrolyytista pinnoite voi tehdä vielä pienempiä kasvaimia näkyvän läpi röntgen- hajottaa kuvantaminen, mikä mahdollistaa aikaisemmin diagnoosi. Kun kasvaimet voidaan diagnosoida niin hyvin varhaisessa vaiheessa, potentiaalinen terapeuttinen lähestymistapa voisi olla nanoencapsulation syöpää taistelevat phytochemicals tai huumeita kautta seurataan ja täsmäannostelujärjestelmiä [77]. Mutta on muistettava, että ITC: t suurina pitoisuuksina ovat myös myrkyllisiä kohti normaaleja soluja. Haittavaikutuksia on raportoitu

in vitro

-tutkimukset 10-30 uM SFN, kuten induktio DNA, RNA ja mitokondriovaurioita [78] – [80]. Lisäksi oli myös tapaus raportin maksatoksisuuden yksilössä joka kulutetaan 800 ml parsakaalikeitto päivässä 4 viikon ajan [81]. Alhainen ITC voi tuottaa reaktiivisia happiradikaaleja (ROS), ja aktivoi Nrf2-ARE kytkeä päälle antioksidantti entsyymejä. Vaikka korkea ROS voi vahingoittaa proteiinia, lipidejä ja DNA soluissa, alhainen ROS voi olla tärkeä rooli immuunipuolustuksen, antibakteerinen vaikutus, verisuonitonus ja signaalitransduktion [82]. Viime aikoina James Watson arveltu, että diabetes, dementiat, sydän- ja verisuonisairauksien ja joidenkin syöpien ovat kaikki liittyvät epäonnistuminen tuottaa riittävästi ROS [83]. Haasteena on määritellä tasapaino sukupolven ROS ja antioksidantin kapasiteettia kunkin soluja. Ruokavalioon ITC, on tärkeää määritellä optimaalinen valikoima saannista edistää terveyttä. Tästä huolimatta edelleen ihmisen tutkimuksia tarvitaan luomaan henkilökohtaisen optimaalisia annoksia, turvallisuutta ja tehoa profiileja herkempiä biomarkkereita.

Materiaalit ja menetelmät

Materiaalit

Sulforaphane hankittiin Enzo Life Sciences (UK). Natriumseleniitti, dimetyylisulfoksidi (DMSO), vetyperoksidi, Bradford-reagenssia, methylthiazolyldiphenyl liumbromidi (MTT), fenyylimetyylisulfonyylifluoridia (PMSF), ja kaikki muut materiaalit ja reagenssit hankittiin Sigma-Aldrich (UK). Kanin polyklonaalinen ensisijainen vasta-aineita Nrf2, Sam68 ja piparjuuriperoksidaasi (HRP) konjugoitua vuohen anti-kani IgG sekundääriset vasta-aineet olivat kaikki saatu Santa Cruz Biotechnology Inc. (Heidelberg, Saksa). Anti-kollageeni IV ja anti-ihmisen CD31 /PECAM-1 hankittiin Millipore ja BD Biosciences (UK), tässä järjestyksessä. Toissijainen vasta konjugoitu Cy 2 ja Cy3 ostettiin Jackson Immuno Research (UK). Mini-täydellinen proteinaasinestäjä ja WST-1-reagenssia ostettiin Roche Applied Sciences (UK). Elektroforeesi ja Western blotting toimitukset toimitti Bio-Rad (UK). Tehostetun kemiluminesenssin (ECL) pakki hankittiin GE Healthcare (UK).

Soluviljely

Immortalised ihmisen maksasoluissa (määritelty HHL-5) oli ystävällisesti toimittanut tohtori Arvind Patel, Medical Research Councilin (MRC) Virology Unit (Glasgow, UK) [84]. Kaikki muut solulinjat hankittiin ATCC: ltä. Soluja viljeltiin rutiininomaisesti DMEM: ssä, jota on täydennetty naudan sikiön seerumilla (10%), 2 mM glutamiinia, penisilliiniä (100 U /ml) ja streptomysiiniä (100 ug /ml), 5% CO

2 ilmassa 37 ° C: ssa.

Soluproliferaatiomääritys

solujen lisääntymisen MTT-määritystä käytettiin havaitsemaan myrkyllisyyden SFN (1-160 uM) viljellyillä soluilla. Kun solut olivat noin 70-80% konfluenssiin, solut altistettiin eri pitoisuuksia SFN eri aikoina käyttämällä DMSO: ta (0,1%) kuin kontrolli. Sen jälkeen, kun kaikki hoidot, väliaine poistettiin, 5 mg /ml MTT lisättiin ja inkuboitiin 37 ° C: ssa 1 tunnin ajan, jotta MTT metaboloituvan. Sitten valmistuneen formatsaanin suspendoitiin uudelleen 100 ul: aan DMSO: ta per kuoppa. Lopullinen absorbanssi kuopissa kirjattiin käyttämällä mikrolevyn lukijaa (BMG Labtech Ltd, UK) aallonpituudella 550 nm ja viite aallonpituudella 650 nm.

Cell migraatiokokeessa

Cell muuttoliike kvantitoitiin käyttäen ThinCert soluviljelmän lisää solujen migraatiomääritys (Greiner Bio-One Ltd.). Yön yli nälkään seerumivapaassa väliaineessa, soluja käsiteltiin eri pitoisuuksilla SFN 24 tuntia, solut vaeltavat läpi PET kalvon leimattiin fluoresoivasti kanssa Calcein-AM ja kvantifioidaan mikrolevylukijalla (BMG Labtech Ltd, UK) eksitaatioaallonpituudella 485 nm ja emissio aallonpituudella 525 nm.

proteiinin uutto ja Western blot analyysi

kokonaisproteiinin, HHL-5 solut pestiin kahdesti jääkylmällä PBS, talteen kaapimalla 20 mM Tris-HCl (pH 8), 150 mM NaCl, 2 mM EDTA, 10% glyseroli, 1% Nonidet P40 (NP-40), joka sisältää mini-täydellisen proteinaasi-inhibiittori. Solususpensiot pantiin jäähauteessa 20 minuutin ajan ja sitten sentrifugoitiin 12000 g: ssä 15 minuutin ajan 4 ° C: ssa. Supernatantti kerättiin ja proteiinipitoisuus määritettiin Bradfordin Brilliant Blue G väriaine-sitoutumismääritys käyttäen BSA: ta standardina. Ydin- proteiinin uutto suoritettiin käyttäen Nuclear Extract Kit (Active motiivi, UK) noudattaen valmistajan ohjeita.

Protein uutteet kuumennettiin 95 ° C: ssa 5 min latauspuskuriin ja ladattiin 10% SDS-polyakryyliamidigeeleillä yhdessä molekyylipainomarkkerin. Jälkeen rutiini elektroforeesi ja siirto, polyvinylideenidifluoridi (PVDF) kalvo blokattiin 5% rasvaton maito PBST (0,05% Tween 20) 1 h ja niitä inkuboitiin tietty primaarisen vasta-aineen 5% maitoa PBST: ssa 1 tunnin ajan. Kalvo pestiin kolme kertaa 45 minuutin ajan PBST: llä ja inkuboitiin sitten sekundaarisen vasta-ainetta laimennettuna 5% maitoa PBST: ssa 1 tunnin ajan. Kolmen pesua 45 minuuttia PBST: llä, vasta sitoutuminen määritettiin käyttäen ECL kit (GE Healthcare, UK) ja tiheysmittaus mitattiin Fluor Chem Imager (Alpha Innotech, San Leandro, CA).

Angiogeneesi määritys – putki muodostumista 3-D mallin

Ihmisen napalaskimon endoteelisoluja (HUVEC) ja perisyyteissä (PVC) olivat viljellään yhdessä tyypin I kollageeni geeli kuten aiemmin on kuvattu [85]. SFN (0-40 uM) lisättiin väliaineeseen (top 3-D kollageenin geeli), ja väliaine vaihdettiin 24 tunnin välein tuoreella SFN lisätty. Päivänä 5, näytteet kiinnitettiin, immunovärjättiin CD31 ja kollageenin tyypin IV ja vastavärjättiin DAPI. Suurennus kuvat on otettu viideltä satunnaisesti kenttiä kunkin näytteen ja keskimääräinen putken pituus mitataan.

Tilastot

Data esitetään keskiarvona ± SD. Erot ryhmien välillä tutkittiin käyttäen yksisuuntaista ANOVA testi, tai Studentin t-testiä.

p

arvo 0,05 pidettiin tilastollisesti merkitsevä.