L'effet du sulforaphane sur la capacit\u00e9 antioxydante m\u00e9di\u00e9e par Nrf2 dans le muscle squelettique de souris expos\u00e9es \u00e0 une hypothermie aigu\u00eb
\nLe muscle squelettique est un organe important pour la production de chaleur dans le corps dans des conditions de basse temp\u00e9rature. Les muscles squelettiques maintiennent l'hom\u00e9ostasie de la temp\u00e9rature corporelle en produisant de la chaleur par frissons et sans frissons dans des environnements \u00e0 basse temp\u00e9rature. Ce processus n\u00e9cessite l'hydrolyse d'une grande quantit\u00e9 d'ATP pour convertir son \u00e9nergie chimique en \u00e9nergie thermique n\u00e9cessaire \u00e0 l'organisme. Le muscle squelettique r\u00e9pond principalement aux besoins de production de chaleur en augmentant le taux d'oxydation et de d\u00e9composition des acides gras dans les environnements \u00e0 basse temp\u00e9rature, tandis que l'augmentation du taux d'oxydation des acides gras mitochondriaux s'accompagne d'une production acc\u00e9l\u00e9r\u00e9e d'esp\u00e8ces r\u00e9actives de l'oxyg\u00e8ne (ROS). Des \u00e9tudes ant\u00e9rieures ont montr\u00e9 qu'une exposition aigu\u00eb ou \u00e0 long terme \u00e0 des temp\u00e9ratures basses augmente le taux m\u00e9tabolique au repos et les niveaux de ROS dans le muscle squelettique des souris. L'augmentation des niveaux de ROS peut causer des dommages oxydatifs aux prot\u00e9ines, aux acides nucl\u00e9iques et aux lipides du muscle squelettique, affectant ainsi la performance motrice et la r\u00e9cup\u00e9ration du muscle squelettique. Par cons\u00e9quent, l'\u00e9limination en temps voulu des grandes quantit\u00e9s de ROS produites par les muscles squelettiques dans des environnements \u00e0 basse temp\u00e9rature et l'am\u00e9lioration de leur capacit\u00e9 antioxydante sont cruciales pour le maintien de leurs fonctions physiologiques normales.
\nLe syst\u00e8me de d\u00e9fense antioxydant m\u00e9di\u00e9 par le facteur 2 li\u00e9 au facteur nucl\u00e9aire E2 (Nrf2) joue un r\u00f4le crucial dans le maintien de l'hom\u00e9ostasie redox cellulaire. Lorsque les cellules sont soumises \u00e0 un stress oxydatif, le Nrf2 dans le cytoplasme n'est pas ubiquit\u00e9 ou d\u00e9grad\u00e9 par sa prot\u00e9ine r\u00e9gulatrice n\u00e9gative, Kelch like cyclooxygenase related protein-1 (Keap1). Elle p\u00e9n\u00e8tre dans le noyau et se lie aux \u00e9l\u00e9ments de r\u00e9ponse antioxydants (ARE) sur de nombreux promoteurs de g\u00e8nes, augmentant l'expression de la plupart des enzymes antioxydants et des enzymes de d\u00e9toxification de phase II, et exer\u00e7ant un effet protecteur contre le stress oxydatif dans l'organisme. Cependant, des \u00e9tudes ont montr\u00e9 qu'une exposition aigu\u00eb ou \u00e0 long terme \u00e0 de basses temp\u00e9ratures r\u00e9duit de mani\u00e8re significative l'expression de l'ARNm et de la prot\u00e9ine Nrf2 dans les tissus et organes du c\u0153ur, du foie et des poumons de souris, ce qui indique que les environnements \u00e0 basse temp\u00e9rature peuvent inhiber l'expression de Nrf2 dans les tissus et les organes. Cependant, aucun rapport national ou international ne permet de savoir si l'exposition \u00e0 l'hypothermie aigu\u00eb inhibe \u00e9galement l'expression de Nrf2 et la capacit\u00e9 antioxydante dans le muscle squelettique.<\/p>\n
Le sulforaphane (SFN) est abondant dans les plantes crucif\u00e8res et est reconnu comme un activateur sp\u00e9cifique de Nrf2. Par cons\u00e9quent, cette \u00e9tude tente d'abord d'observer les effets de l'exposition \u00e0 l'hypothermie aigu\u00eb pendant diff\u00e9rentes dur\u00e9es d'une heure et de trois heures sur l'expression de Nrf2 et des enzymes antioxydantes, ainsi que sur la capacit\u00e9 antioxydante, dans le muscle squelettique de la souris. En outre, sur cette base, les effets de l'administration de SFN avant l'exposition \u00e0 basse temp\u00e9rature sur le syst\u00e8me d'enzymes antioxydantes m\u00e9di\u00e9 par Nrf2 et l'hom\u00e9ostasie redox du glutathion dans le muscle squelettique ont \u00e9t\u00e9 explor\u00e9s plus en d\u00e9tail. Cette \u00e9tude fournira des preuves exp\u00e9rimentales pr\u00e9liminaires pour explorer la possibilit\u00e9 d'utiliser la SFN comme suppl\u00e9ment nutritionnel pour les sportifs dans des environnements \u00e0 basse temp\u00e9rature.<\/p>\n
Nrf2 est un facteur de r\u00e9gulation essentiel qui maintient l'hom\u00e9ostasie redox du muscle squelettique. Des \u00e9tudes ant\u00e9rieures ont rapport\u00e9 que l'exposition \u00e0 de basses temp\u00e9ratures inhibe l'expression du Nrf2 dans les tissus et les organes tels que le c\u0153ur, le foie et les poumons, ce qui entra\u00eene une production importante de ROS dans ces organes qui ne peuvent pas \u00eatre \u00e9limin\u00e9s. Cependant, aucun rapport n'a \u00e9t\u00e9 publi\u00e9 sur les effets de l'exposition \u00e0 l'hypothermie aigu\u00eb sur l'expression de Nrf2 et la capacit\u00e9 antioxydante dans le muscle squelettique. C'est pourquoi cette \u00e9tude a d'abord examin\u00e9 les effets d'une exposition \u00e0 basse temp\u00e9rature pendant 1 et 3 heures sur le syst\u00e8me antioxydant m\u00e9di\u00e9 par Nrf2 dans le muscle squelettique. Les r\u00e9sultats ont montr\u00e9 que le niveau de transcription de l'ARNm Nrf2 dans le muscle squelettique des souris expos\u00e9es \u00e0 3 heures de basse temp\u00e9rature \u00e9tait significativement r\u00e9duit, tandis que le niveau de ROS \u00e9tait significativement augment\u00e9. Les r\u00e9sultats exp\u00e9rimentaux ult\u00e9rieurs ont \u00e9galement montr\u00e9 que, par rapport au groupe PBS+Con, l'expression de la prot\u00e9ine Nrf2 dans le muscle squelettique des souris du groupe PBS+Froid pr\u00e9sentait une tendance \u00e0 la baisse, et que le niveau de T-AOC \u00e9tait significativement r\u00e9duit, tandis que le niveau de ROS pr\u00e9sentait une tendance \u00e0 la hausse. On suppose que l'exposition \u00e0 basse temp\u00e9rature pendant 3 heures peut inhiber l'expression de Nrf2 dans le muscle squelettique de la souris et r\u00e9duire sa capacit\u00e9 antioxydante.<\/p>\n
L'exposition \u00e0 une temp\u00e9rature basse pendant 3 heures r\u00e9duit la capacit\u00e9 antioxydante du muscle squelettique, ce qui peut \u00eatre li\u00e9 \u00e0 l'inhibition de l'expression de l'enzyme antioxydante m\u00e9di\u00e9e par Nrf2 et \u00e0 l'hom\u00e9ostasie redox du glutathion. Des \u00e9tudes ant\u00e9rieures ont rapport\u00e9 qu'une exposition \u00e0 l'hypothermie aigu\u00eb pendant 3 heures peut r\u00e9duire de mani\u00e8re significative l'expression de la SOD1 dans les reins, les tissus pulmonaires et le tissu adipeux brun de la souris. L'exposition intermittente \u00e0 de basses temp\u00e9ratures (8 heures par jour pendant 3 jours) a r\u00e9duit de mani\u00e8re significative l'activit\u00e9 GPX1 et l'expression de la prot\u00e9ine HMOX1 dans les tissus pulmonaires de rats. L'exposition \u00e0 basse temp\u00e9rature \u00e0 long terme (4 heures par jour, 6 jours par semaine, pendant 2 semaines au total) a r\u00e9duit de mani\u00e8re significative l'activit\u00e9 de la SOD1 et l'expression de la prot\u00e9ine CAT dans le tissu c\u00e9r\u00e9bral de la souris. Cette \u00e9tude a montr\u00e9 que, par rapport aux groupes 0 et 1 heure, les niveaux de transcription de l'ARNm des g\u00e8nes des enzymes antioxydantes (Gpx1, Hmox1, Cat, Sod1, Nqo1) dans le muscle squelettique des souris du groupe 3 heures \u00e9taient significativement r\u00e9duits. Les r\u00e9sultats exp\u00e9rimentaux ult\u00e9rieurs ont \u00e9galement montr\u00e9 que, par rapport au groupe PBS+Con, les niveaux de transcription de l'ARNm des g\u00e8nes des enzymes antioxydantes (Gpx1, Hmox1, Cat, Sod1, Nqo1) dans le muscle squelettique des souris du groupe PBS+Froid pr\u00e9sentaient une tendance \u00e0 la baisse, et que l'expression des prot\u00e9ines HMOX1 et CAT \u00e9tait significativement r\u00e9duite. On peut en d\u00e9duire que l'exposition \u00e0 une basse temp\u00e9rature pendant 3 heures peut inhiber la transcription et la traduction des enzymes antioxydantes m\u00e9di\u00e9es par Nrf2, affectant ainsi la capacit\u00e9 antioxydante du muscle squelettique. En outre, des \u00e9tudes ont montr\u00e9 qu'une exposition aigu\u00eb \u00e0 basse temp\u00e9rature peut r\u00e9duire la teneur en GSSG et le rapport GSH\/GSSG dans les globules rouges humains, ainsi que la teneur en GSH dans les tissus du foie et de l'estomac des rats. Les r\u00e9sultats de cette \u00e9tude ont montr\u00e9 que, par rapport au groupe PBS+Con, la teneur en GSSG du muscle squelettique et le rapport GSH\/GSSG des souris du groupe PBS+Froid ont respectivement augment\u00e9 et diminu\u00e9 de mani\u00e8re significative, tandis que la teneur en GSH n'a pas chang\u00e9 de mani\u00e8re significative. Cela indique que l'accumulation de GSSG peut \u00eatre la principale raison de la diminution du rapport GSH\/GSSG.<\/p>\n
L'effet d'activation sp\u00e9cifique de la SFN sur Nrf2 a \u00e9t\u00e9 largement confirm\u00e9. Une \u00e9tude a montr\u00e9 qu'une intervention di\u00e9t\u00e9tique de 12 semaines de SFN activait le syst\u00e8me enzymatique antioxydant r\u00e9gul\u00e9 par Nrf2 dans le muscle extenseur du grand dorsal de souris \u00e2g\u00e9es, am\u00e9liorant ainsi la force musculaire et l'endurance \u00e0 l'exercice. En outre, des rats ont re\u00e7u une injection intrap\u00e9riton\u00e9ale de SFN trois jours avant un exercice d'\u00e9puisement, ce qui a entra\u00een\u00e9 une diminution de l'activit\u00e9 de la lactate d\u00e9shydrog\u00e9nase et de la cr\u00e9atine phosphokinase dans le plasma, ainsi qu'une augmentation de l'expression et de l'activit\u00e9 des prot\u00e9ines Nrf2 et des enzymes antioxydantes (NQO1, GST, GSR) dans le muscle lat\u00e9ral de la cuisse. Le temps et la distance entre l'exercice et l'\u00e9puisement ont \u00e9galement augment\u00e9. Les r\u00e9sultats des recherches ci-dessus indiquent que l'activation de Nrf2 par la SFN joue un r\u00f4le important dans l'am\u00e9lioration de sa capacit\u00e9 antioxydante m\u00e9di\u00e9e et de l'endurance \u00e0 l'exercice. Par cons\u00e9quent, pour am\u00e9liorer la diminution de la capacit\u00e9 antioxydante du muscle squelettique pendant 3 heures d'exposition \u00e0 basse temp\u00e9rature, nous avons suppl\u00e9ment\u00e9 les souris avec de la SFN avant 3 heures d'exposition \u00e0 basse temp\u00e9rature. Les r\u00e9sultats exp\u00e9rimentaux ont montr\u00e9 que, par rapport au groupe PBS+Froid, les souris du groupe SFN+Froid pr\u00e9sentaient une augmentation significative de l'expression de l'ARNm et de la prot\u00e9ine Nrf2 dans le muscle squelettique, ainsi que de la T-AOC, et une diminution significative des niveaux de ROS. Rappel : L'activation de Nrf2 par la SFN peut augmenter le T-AOC du muscle squelettique expos\u00e9 \u00e0 une basse temp\u00e9rature pendant 3 heures, \u00e9liminer les ROS excessifs et avoir un effet positif sur le maintien de l'hom\u00e9ostasie redox du muscle squelettique.<\/p>\n
La suppl\u00e9mentation en SFN renforce la capacit\u00e9 antioxydante du muscle squelettique chez les souris expos\u00e9es \u00e0 de basses temp\u00e9ratures, ce qui est \u00e9troitement li\u00e9 \u00e0 l'activation par la SFN du syst\u00e8me d'enzymes antioxydantes m\u00e9di\u00e9 par Nrf2. Les enzymes antioxydantes endog\u00e8nes r\u00e9gul\u00e9es par Nrf2 sont les principaux ex\u00e9cuteurs de l'\u00e9limination des ROS. Par exemple, SOD1 catalyse la dismutation des radicaux anions superoxydes pour g\u00e9n\u00e9rer de l'oxyg\u00e8ne et du peroxyde d'hydrog\u00e8ne ; CAT peut dismuter le peroxyde d'hydrog\u00e8ne en eau et en oxyg\u00e8ne ; GPX1 catalyse la g\u00e9n\u00e9ration d'eau et d'alcools correspondants \u00e0 partir du peroxyde d'hydrog\u00e8ne ou de peroxydes organiques en utilisant le GSH comme substrat ; NQO1 catalyse la r\u00e9action de r\u00e9duction \u00e0 double \u00e9lectron de la quinone pour former de l'hydroquinone, favorise l'excr\u00e9tion de la quinone et emp\u00eache la quinone de g\u00e9n\u00e9rer des ROS par une r\u00e9action de r\u00e9duction \u00e0 simple \u00e9lectron ; HMOX1 catalyse la d\u00e9composition de l'h\u00e9moglobine libre toxique pour produire de la biliverdine, du CO et des ions ferreux avec des fonctions de dommages antioxydants. Les r\u00e9sultats de cette \u00e9tude ont montr\u00e9 que l'administration de la SFN avant 3 heures d'exposition \u00e0 une temp\u00e9rature basse augmentait de mani\u00e8re significative les niveaux de transcription de l'ARNm des g\u00e8nes des enzymes antioxydantes du muscle squelettique (Gpx1, Hmox1, Cat, Sod1, Nqo1) et l'expression prot\u00e9ique de HMOX1 et SOD1 chez les souris du groupe SFN+Froid par rapport \u00e0 celles du groupe PBS+Froid. Les r\u00e9sultats ci-dessus indiquent que l'activation de Nrf2 par la SFN am\u00e9liore la transcription et la traduction de ces g\u00e8nes d'enzymes antioxydantes.<\/p>\n
En outre, la suppl\u00e9mentation en SFN am\u00e9liore la capacit\u00e9 antioxydante du muscle squelettique chez les souris expos\u00e9es \u00e0 de basses temp\u00e9ratures. Outre l'augmentation de l'expression des enzymes antioxydantes, ce ph\u00e9nom\u00e8ne est \u00e9galement \u00e9troitement li\u00e9 \u00e0 l'activation par la SFN du syst\u00e8me d'oxydor\u00e9duction du glutathion m\u00e9di\u00e9 par Nrf2. Le glutathion est un tripeptide compos\u00e9 d'acide glutamique, de cyst\u00e9ine et de glycine. Il s'agit d'un oligopeptide actif de petite taille qui joue un r\u00f4le important dans le syst\u00e8me de d\u00e9fense antioxydant des organismes. Le glutathion existe principalement sous la forme de GSH dans les cellules. Le groupe thiol actif de la cyst\u00e9ine dans sa mol\u00e9cule peut fournir des \u00e9lectrons aux ROS, puis le GSH est converti en un dim\u00e8re stable GSSG pour emp\u00eacher les ROS de s'emparer continuellement des \u00e9lectrons, prot\u00e9geant ainsi les prot\u00e9ines, les lipides et les acides nucl\u00e9iques des dommages oxydatifs et maintenant l'hom\u00e9ostasie redox des cellules. La production de GSH dans l'organisme se fait principalement par deux voies : la synth\u00e8se et la r\u00e9duction. Tout d'abord, l'acide glutamique et la cyst\u00e9ine sont catalys\u00e9s par GCLC et GCLM pour former la glutamylcyst\u00e9ine, puis la glutamylcyst\u00e9ine et la glycine sont catalys\u00e9es par GSS pour former le GSH ; ensuite, le GSSG peut \u00eatre r\u00e9duit en GSH sous l'action du NADPH et du GSR. Par cons\u00e9quent, Gclc, Gclm, Gss et Gsr sont des g\u00e8nes d'enzymes cl\u00e9s qui r\u00e9gulent la production de GSH et sont des g\u00e8nes cibles en aval de Nrf2. Nous avons constat\u00e9 qu'apr\u00e8s une suppl\u00e9mentation en SFN, les niveaux de transcription de l'ARNm des g\u00e8nes de la glutathion synthase Gclm, Gss et Gsr dans le muscle squelettique des souris du groupe SFN+Froid \u00e9taient significativement plus \u00e9lev\u00e9s que dans le groupe PBS+Froid, et que les teneurs en GSH et en GSSG \u00e9taient significativement r\u00e9duites. On suppose qu'il peut s'agir d'un stress aigu \u00e0 basse temp\u00e9rature, et que la suppl\u00e9mentation en SFN peut am\u00e9liorer la synth\u00e8se de novo et les voies de r\u00e9duction du GSH. Cependant, le GSH joue un r\u00f4le important dans l'\u00e9limination d'une grande partie de la production de ROS caus\u00e9e par une exposition aigu\u00eb \u00e0 basse temp\u00e9rature, ce qui conduit finalement \u00e0 une consommation importante de GSH. L'indicateur cl\u00e9 de l'\u00e9valuation de l'\u00e9quilibre redox de l'organisme, le rapport GSH\/GSSG, montre que le rapport GSH\/GSSG dans le groupe SFN+Froid est significativement plus \u00e9lev\u00e9.<\/p>\n
Globalement, cette \u00e9tude indique que l'exposition \u00e0 une hypothermie aigu\u00eb de 3 heures inhibe l'activit\u00e9 antioxydante m\u00e9di\u00e9e par le Nrf2. Avant l'exposition aux basses temp\u00e9ratures, l'administration de sulforaphane a activ\u00e9 les enzymes antioxydantes m\u00e9di\u00e9es par Nrf2 et les syst\u00e8mes antioxydants du glutathion, am\u00e9liorant ainsi la capacit\u00e9 antioxydante du muscle squelettique.<\/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