Effekten af sulforaphan p\u00e5 Nrf2-medieret antioxidantkapacitet i skeletmuskulaturen hos mus udsat for akut hypotermi
\nSkeletmuskulaturen er et vigtigt organ for varmeproduktion i kroppen under lave temperaturer. Skeletmusklerne opretholder kroppens temperaturhomeostase gennem b\u00e5de rystende og ikke rystende varmeproduktion i milj\u00f8er med lave temperaturer. Denne proces kr\u00e6ver hydrolyse af en stor m\u00e6ngde ATP for at omdanne den kemiske energi til kroppens n\u00f8dvendige termiske energi. Skeletmuskler opfylder hovedsageligt behovet for varmeproduktion ved at \u00f8ge hastigheden af fedtsyreoxidation og nedbrydning i milj\u00f8er med lave temperaturer, mens stigningen i mitokondriernes fedtsyreoxidationshastighed ledsages af en \u00f8get produktion af reaktive iltarter (ROS). Tidligere unders\u00f8gelser har vist, at akut eller langvarig eksponering for lave temperaturer \u00f8ger hvilestofskiftet og ROS-niveauerne i skeletmuskulaturen hos mus. Stigningen i ROS-niveauer kan for\u00e5rsage oxidativ skade p\u00e5 skeletmuskelproteiner, nukleinsyrer og lipider og derved p\u00e5virke den motoriske ydeevne og genopretning af skeletmuskler. Derfor er rettidig fjernelse af den store m\u00e6ngde ROS, der produceres af skeletmuskler i lavtemperaturmilj\u00f8er, og forbedring af deres antioxidantkapacitet afg\u00f8rende for at opretholde deres normale fysiologiske funktioner.
\nDet antioxidante forsvarssystem, der medieres af den nukleare faktor E2-relaterede faktor 2 (Nrf2), spiller en afg\u00f8rende rolle i opretholdelsen af den cellul\u00e6re redox-hom\u00f8ostase. N\u00e5r celler er under oxidativ stress, bliver Nrf2 i cytoplasmaet ikke ubiquitineret eller nedbrudt af sit negative reguleringsprotein, Kelch like cyclooxygenase related protein-1 (Keap1). Det g\u00e5r ind i kernen og binder sig til antioxidantresponselementer (ARE) p\u00e5 adskillige genpromotorer, opregulerer udtrykket af de fleste antioxidantenzymer og fase II-afgiftningsenzymer og ud\u00f8ver en beskyttende effekt mod oxidativ stress i kroppen. Unders\u00f8gelser har imidlertid vist, at akut eller langvarig eksponering for lave temperaturer reducerer udtrykket af Nrf2-mRNA og -protein i musens hjerte-, lever- og lungev\u00e6v og -organer betydeligt, hvilket indikerer, at milj\u00f8er med lave temperaturer kan h\u00e6mme udtrykket af Nrf2 i v\u00e6v og organer. Der er dog ingen rapporter fra ind- og udland om, hvorvidt akut eksponering for hypotermi ogs\u00e5 h\u00e6mmer Nrf2-ekspression og antioxidantkapacitet i skeletmuskler.<\/p>\n
Sulforafan (SFN) findes i rigelige m\u00e6ngder i korsblomstrede planter og er anerkendt som en specifik aktivator af Nrf2. Derfor fors\u00f8ger denne unders\u00f8gelse f\u00f8rst at observere virkningerne af akut hypotermi-eksponering i forskellige varigheder p\u00e5 1 time og 3 timer p\u00e5 udtrykket af Nrf2 og antioxidantenzymer samt antioxidantkapacitet i musens skeletmuskulatur; baseret p\u00e5 dette blev virkningerne af at administrere SFN f\u00f8r lavtemperatureksponering p\u00e5 det Nrf2-medierede antioxidantenzymsystem og glutathion-redox-hom\u00f8ostase i skeletmuskulaturen yderligere udforsket. Denne unders\u00f8gelse vil give forel\u00f8bige eksperimentelle beviser for at udforske muligheden for SFN som et sportsern\u00e6ringstilskud i milj\u00f8er med lave temperaturer.<\/p>\n
Nrf2 er en central reguleringsfaktor, der opretholder redox-hom\u00f8ostasen i skeletmuskulaturen. Tidligere unders\u00f8gelser har rapporteret, at eksponering for lav temperatur h\u00e6mmer Nrf2-ekspression i v\u00e6v og organer som hjerte, lever og lunger, hvilket f\u00f8rer til en stor produktion af ROS i disse organer, som ikke kan fjernes. Der har dog ikke v\u00e6ret nogen rapporter om virkningerne af akut hypotermi-eksponering p\u00e5 Nrf2-ekspression og antioxidantkapacitet i skeletmuskler. Derfor unders\u00f8gte denne unders\u00f8gelse f\u00f8rst virkningerne af 1 og 3 timers eksponering for lav temperatur p\u00e5 det Nrf2-medierede antioxidantsystem i skeletmuskler. Resultaterne viste, at transkriptionsniveauet af Nrf2 mRNA i skeletmuskulaturen hos mus, der blev udsat for 3 timers lav temperatur, blev reduceret betydeligt, mens niveauet af ROS blev \u00f8get betydeligt. Efterf\u00f8lgende eksperimentelle resultater viste ogs\u00e5, at sammenlignet med PBS+Con-gruppen viste udtrykket af Nrf2-protein i skeletmuskulaturen hos mus i PBS+Cold-gruppen en faldende tendens, og niveauet af T-AOC blev markant reduceret, mens niveauet af ROS viste en stigende tendens. Det antages, at 3-timers lavtemperatureksponering kan h\u00e6mme udtrykket af Nrf2 i musens skeletmuskulatur og reducere dens antioxidantkapacitet.<\/p>\n
Eksponering for lav temperatur i 3 timer reducerer skeletmuskulaturens antioxidantkapacitet, hvilket kan v\u00e6re relateret til h\u00e6mning af Nrf2-medieret antioxidant enzymekspression og glutathion redox homeostase. Tidligere unders\u00f8gelser har rapporteret, at 3 timers eksponering for akut hypotermi kan reducere SOD1-ekspressionen i musenyrer, lungev\u00e6v og brunt fedtv\u00e6v betydeligt. Intermitterende lavtemperatureksponering (8 timer om dagen i 3 dage) reducerede GPX1-aktiviteten og HMOX1-proteinekspressionen i rottelungev\u00e6v betydeligt. Langvarig lavtemperatureksponering (4 timer om dagen, 6 dage om ugen, i alt 2 uger) reducerede SOD1-aktiviteten og CAT-proteinekspressionen i musehjernev\u00e6v markant. Denne unders\u00f8gelse viste, at mRNA-transkriptionsniveauerne af antioxidantenzymgener (Gpx1, Hmox1, Cat, Sod1, Nqo1) i musenes skeletmuskler i 3 timers-gruppen var signifikant reduceret sammenlignet med 0- og 1 timers-grupperne. Efterf\u00f8lgende eksperimentelle resultater viste ogs\u00e5, at sammenlignet med PBS+Con-gruppen viste mRNA-transkriptionsniveauerne af antioxidante enzymgener (Gpx1, Hmox1, Cat, Sod1, Nqo1) i skeletmuskulaturen hos mus i PBS+Cold-gruppen en faldende tendens, og udtrykket af HMOX1- og CAT-proteiner blev markant reduceret. Det kan udledes, at 3-timers lavtemperatureksponering kan h\u00e6mme transskriptionen og translationen af Nrf2-medierede antioxidantenzymer og derved p\u00e5virke skeletmuskulaturens antioxidantkapacitet. Desuden har unders\u00f8gelser vist, at akut lavtemperatureksponering kan reducere GSSG-indholdet og GSH\/GSSG-forholdet i r\u00f8de blodlegemer hos mennesker samt reducere GSH-indholdet i rottelever og mavev\u00e6v. Resultaterne af denne unders\u00f8gelse viste, at sammenlignet med PBS+Con-gruppen steg og faldt skeletmuskulaturens GSSG-indhold og GSH\/GSSG-forholdet hos mus i PBS+Cold-gruppen signifikant, mens GSH-indholdet ikke \u00e6ndrede sig signifikant. Det tyder p\u00e5, at ophobningen af GSSG kan v\u00e6re hoved\u00e5rsagen til faldet i GSH\/GSSG-forholdet.<\/p>\n
Den specifikke aktiveringseffekt af SFN p\u00e5 Nrf2 er blevet bredt bekr\u00e6ftet. En unders\u00f8gelse viste, at en 12-ugers SFN-kostintervention aktiverede det Nrf2-regulerede antioxidante enzymsystem i extensor digitorum longus-musklen hos \u00e6ldre mus, hvilket forbedrede muskelstyrken og tr\u00e6ningsudholdenheden. Derudover fik rotter en intraperitoneal indspr\u00f8jtning med SFN tre dage f\u00f8r udmattelsestr\u00e6ning, hvilket resulterede i et fald i plasma-laktatdehydrogenase og kreatinphosphokinase-aktivitet samt en stigning i Nrf2- og antioxidantenzym (NQO1, GST, GSR) proteinudtryk og -aktivitet i den laterale l\u00e5rmuskel. Tiden og distancen fra tr\u00e6ning til udmattelse steg ogs\u00e5. Ovenst\u00e5ende forskningsresultater indikerer, at SFN-aktivering af Nrf2 spiller en vigtig rolle i forbedringen af dens medierede antioxidantkapacitet og tr\u00e6ningsudholdenhed. For at forbedre faldet i skeletmuskulaturens antioxidantkapacitet under 3 timers lavtemperatureksponering supplerede vi derfor mus med SFN f\u00f8r 3 timers lavtemperatureksponering. De eksperimentelle resultater viste, at sammenlignet med PBS+Cold-gruppen viste musene i SFN+Cold-gruppen en signifikant stigning i Nrf2-mRNA- og proteinudtryk i skeletmuskulaturen samt T-AOC og et signifikant fald i ROS-niveauer. Husk p\u00e5 det: SFN-aktivering af Nrf2 kan \u00f8ge T-AOC i skeletmuskler, der uds\u00e6ttes for lav temperatur i 3 timer, eliminere overdreven ROS og have en positiv effekt p\u00e5 opretholdelsen af redox-hom\u00f8ostasen i skeletmuskler.<\/p>\n
Tilskud af SFN forbedrer antioxidantkapaciteten i skeletmuskler hos mus, der uds\u00e6ttes for lave temperaturer, hvilket er t\u00e6t forbundet med aktiveringen af Nrf2-medieret antioxidant enzymsystem af SFN. De endogene antioxidantenzymer, der reguleres af Nrf2, er de vigtigste eksekutorer af ROS-clearance. For eksempel katalyserer SOD1 dismutationen af superoxidanionradikaler for at generere ilt og hydrogenperoxid; CAT kan dismutere hydrogenperoxid til vand og ilt; GPX1 katalyserer genereringen af vand og tilsvarende alkoholer fra hydrogenperoxid eller organiske peroxider ved hj\u00e6lp af GSH som substrat; NQO1 katalyserer den dobbelte elektronreduktionsreaktion af quinon for at danne hydroquinon, fremmer quinonudskillelse og forhindrer quinon i at generere ROS gennem enkeltelektronreduktionsreaktion; HMOX1 katalyserer nedbrydningen af giftigt frit h\u00e6moglobin for at producere biliverdin, CO og jernholdige ioner med antioxidantskadefunktioner. Resultaterne af denne unders\u00f8gelse viste, at indgivelse af SFN f\u00f8r 3 timers lavtemperatureksponering signifikant \u00f8gede mRNA-transkriptionsniveauerne af skeletmuskelantioxidantenzymgener (Gpx1, Hmox1, Cat, Sod1, Nqo1) og proteinudtrykket af HMOX1 og SOD1 hos mus i SFN+Kold-gruppen sammenlignet med PBS+Kold-gruppen. Ovenst\u00e5ende resultater indikerer, at SFN-aktivering af Nrf2 forbedrer transskriptionen og translationen af disse antioxidantenzymgener.<\/p>\n
Desuden \u00f8ger tilskud af SFN antioxidantkapaciteten i skeletmuskulaturen hos mus, der uds\u00e6ttes for lave temperaturer. Ud over \u00f8get ekspression af antioxidantenzymer er det ogs\u00e5 t\u00e6t forbundet med SFN-aktivering af det Nrf2-medierede glutathion-redoxsystem. Glutathion er et tripeptid, der best\u00e5r af glutaminsyre, cystein og glycin, og er et vigtigt lille molekyleaktivt oligopeptid i organismers antioxidantforsvarssystem. Glutathion findes hovedsageligt i form af GSH i celler. Den aktive thiolgruppe af cystein i dets molekyle kan give elektroner til ROS, og derefter omdannes GSH til en stabil dimer GSSG for at forhindre ROS i kontinuerligt at gribe elektroner og dermed beskytte proteiner, lipider og nukleinsyrer mod oxidativ skade og opretholde cellernes redoxhomeostase. Dannelsen af GSH i kroppen sker hovedsageligt ad to veje: syntese og reduktion. For det f\u00f8rste katalyseres glutaminsyre og cystein af GCLC og GCLM for at danne glutamylcystein, efterfulgt af glutamylcystein og glycin, der katalyseres af GSS for at danne GSH; for det andet kan GSSG reduceres til GSH under p\u00e5virkning af NADPH og GSR. Derfor er Gclc, Gclm, Gss og Gsr vigtige enzymgener, der regulerer dannelsen af GSH og er downstream-m\u00e5lgener for Nrf2. Vi fandt, at efter SFN-tilskud var mRNA-transkriptionsniveauerne af glutathionsyntase-gener Gclm, Gss og Gsr i skeletmuskulaturen hos mus i SFN+Cold-gruppen signifikant for\u00f8get sammenlignet med PBS+Cold-gruppen, og indholdet af GSH og GSSG var signifikant reduceret. Det spekuleres i, at dette kan v\u00e6re akut lavtemperaturstress, og at SFN-tilskud kan forbedre de novo-syntesen og reduktionsvejene for GSH. GSH spiller dog en vigtig rolle i elimineringen af en stor m\u00e6ngde ROS-produktion for\u00e5rsaget af akut lavtemperatureksponering, hvilket i sidste ende f\u00f8rer til et betydeligt forbrug af GSH. Ud fra n\u00f8gleindikatoren for evaluering af kroppens redoxbalance, GSH\/GSSG-forholdet, kan man se, at GSH\/GSSG-forholdet i SFN+Kold-gruppen er markant for\u00f8get.<\/p>\n
Samlet set indikerer denne unders\u00f8gelse, at 3-timers akut hypotermi h\u00e6mmer Nrf2-medieret antioxidantaktivitet. F\u00f8r eksponering for lave temperaturer aktiverede indgivelse af sulforafan Nrf2-medierede antioxidantenzymer og glutathion-antioxidantsystemer, hvilket forbedrede skeletmuskulaturens antioxidantkapacitet.<\/p>","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
The effect of sulforaphane on Nrf2 mediated antioxidant capacity in skeletal muscle of mice exposed to acute hypothermia Skeletal muscle is an important organ for heat production in the body under low temperature conditions. Skeletal muscles maintain body temperature homeostasis through both shivering and non shivering heat production in low-temperature environments. This process requires the […]<\/p>","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[20],"tags":[],"yoast_head":"\n