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Gli ossidanti sono generalmente prodotti in modo controllato al fine di regolare i processi essenziali nel corpo umano, compresa la divisione cellulare, l'infiammazione, la funzione immunitaria, l'autofagia e la risposta allo stress. Tuttavia, la produzione incontrollata di questi ossidanti può contribuire a lo stress ossidativo, che può influire sulla funzione cellulare, portando allo sviluppo di tossicità, malattie croniche e cancro. I meccanismi antiossidanti protettivi del corpo umano sono regolati da una serie di percorsi vitali che controllano la risposta della cellula agli ossidanti. Il fattore nucleare fattore eritroide 2, altrimenti noto come Nrf2, è un regolatore emergente della resistenza cellulare agli ossidanti. Lo scopo di questo articolo è discutere e dimostrare il ruolo emergente di Nrf2 nella funzione mitocondriale.

Astratto

Il fattore di trascrizione NF-E2 fattore correlato a p45 2 (Nrf2; nome del gene NFE2L2) consente l'adattamento e la sopravvivenza in condizioni di stress regolando l'espressione genica di diverse reti di proteine ​​citoprotettive, compresi gli enzimi antiossidanti, antinfiammatori e disintossicanti come proteine ​​che aiutano nella riparazione o rimozione di macromolecole danneggiate. Nrf2 ha un ruolo cruciale nel mantenimento dell'omeostasi redox cellulare regolando la biosintesi, l'utilizzo e la rigenerazione del glutatione, tioredossina e NADPH e controllando la produzione di specie reattive dell'ossigeno da parte dei mitocondri e NADPH ossidasi. In condizioni omeostatiche, Nrf2 influenza il potenziale della membrana mitocondriale, l'ossidazione degli acidi grassi, la disponibilità di substrati (NADH e FADH2 / succinato) per la respirazione e la sintesi di ATP. In condizioni di stress o stimolazione del fattore di crescita, l'attivazione di Nrf2 contrasta l'aumento della produzione di specie reattive dell'ossigeno nei mitocondri attraverso la sovraregolazione trascrizionale della proteina disaccoppiante 3 e influenza la biogenesi mitocondriale mantenendo i livelli del fattore respiratorio nucleare 1 e del coattivatore del recettore attivato dal proliferatore del perossisoma 1α , così come promuovendo la biosintesi del nucleotide purinico. Gli attivatori di Nrf2 farmacologici, come l'isotiocianato sulforafano presente in natura, inibiscono l'apertura mediata dall'ossidante del poro di transizione della permeabilità mitocondriale e il gonfiore mitocondriale. Curiosamente, un composto sintetico 1,4-difenil-1,2,3-triazolo, originariamente progettato come attivatore Nrf2, è stato trovato per promuovere la mitofagia, contribuendo così alla generale omeostasi mitocondriale. Pertanto, Nrf2 è un attore di primo piano nel supporto dell'integrità strutturale e funzionale dei mitocondri, e questo ruolo è particolarmente cruciale in condizioni di stress.

parole chiave: Bioenergetica, Cytoprotection, Keap1, Mitocondri, Nrf2, Radicali liberi

Galleria

  • Nrf2 ha un ruolo cruciale nel mantenimento dell'omeostasi redox cellulare.
  • Nrf2 agisce sul potenziale della membrana mitocondriale e sulla sintesi dell'ATP.
  • Nrf2 influenza l'ossidazione degli acidi grassi mitocondriali.
  • Nrf2 supporta l'integrità strutturale e funzionale dei mitocondri.
  • Gli attivatori Nrf2 hanno effetti benefici quando la funzione mitocondriale è compromessa.

Introduzione

Il fattore di trascrizione NF-E2 fattore correlato a p45 2 (Nrf2; nome del gene NFE2L2) regola l'espressione di reti di geni che codificano per proteine ​​con diverse attività citoprotettive. Nrf2 stesso è controllato principalmente a livello di stabilità proteica. In condizioni basali, Nrf2 è una proteina di breve durata soggetta a continua degradazione ubiquitativa e proteasomale. Esistono tre sistemi noti di ubiquitina ligasi che contribuiscono alla degradazione di Nrf2. Storicamente, il primo regolatore negativo di Nrf2 da scoprire era la proteina 1 (Keap1) [1], associata alla proteina ECH associata a Kelch, una proteina dell'adattatore substrato per Cullin 3 (Cul3) / Rbx1 ubiquitina ligasi [2], [3], [ 4]. Keap1 utilizza un meccanismo ciclico altamente efficiente per indirizzare Nrf2 per l'ubiquitinazione e la degradazione del proteasomal, durante il quale Keap1 viene continuamente rigenerato, consentendo al ciclo di procedere (Figura 1A) [5]. Nrf2 è anche soggetto a degradazione mediata dalla glicogeno sintasi chinasi (GSK) 3 / β-TrCP-dipendente dall'ubiquitina ligasi basata su Cul1 [6], [7]. Più recentemente, è stato riportato che, durante le condizioni di stress del reticolo endoplasmatico, Nrf2 è ubiquitinato e degradato in un processo mediato dall'ubiquitina ligasi E3 Hrd1 [8].

Figura 1 Il modello ciclico sequenziale di legame e rigenerazione per la degradazione mediata da Keap1 di Nrf2. (A) Nrf2 si lega in sequenza ad un dimero Keap1 gratuito: prima attraverso il suo dominio di legame ETGE (red sticks) ad alta affinità e quindi attraverso il suo dominio di binding DLG (black sticks) a bassa affinità. In questa conformazione del complesso proteico, Nrf2 subisce l'ubiquitinazione ed è mirato alla degradazione del proteasoma. Free Keap1 è rigenerato e in grado di legarsi a Nrf2 nuovamente tradotto e il ciclo ricomincia. (B) Gli induttori (diamanti bianchi) reagiscono con le cisteine ​​del sensore di Keap1 (bastoncini blu), portando ad un cambiamento conformazionale e ad una alterata attività dell'adattatore del substrato. Free Keap1 non viene rigenerato, e il nuovo Nrf2 sintetizzato si accumula e si trasporta nel nucleo.

Oltre a servire come proteina dell'adattatore del substrato della ubiquitina ligasi, Keap1 è anche il sensore per un'ampia gamma di attivatori di piccole molecole di Nrf2 (denominati induttori) [9]. Gli induttori bloccano il ciclo di degradazione mediata da Keap1 di Nrf2 modificando chimicamente residui di cisteina specifici all'interno di Keap1 [10], [11] o interrompendo direttamente l'interfaccia di associazione KfXXUMX: Nrf1 [2], [12]. Di conseguenza, Nrf13 non viene degradato e il fattore di trascrizione si accumula e si traslocano nel nucleo (Figura 2B), dove forma un eterodimero con una piccola proteina Maf; si lega agli elementi di risposta antiossidante, le regioni regolatorie a monte dei suoi geni bersaglio; e avvia la trascrizione [1], [14], [15]. La batteria di bersagli Nrf16 comprende proteine ​​con diverse funzioni citoprotettive, compresi enzimi del metabolismo xenobiotico, proteine ​​con funzioni antiossidanti e antinfiammatorie e subunità proteasomali, così come proteine ​​che regolano l'omeostasi redox cellulare e partecipano al metabolismo intermedio.

Nrf2: un Master Regulator of Cellular Redox Homeostasis

La funzione di Nrf2 come regolatore principale dell'omeostasi redox cellulare è ampiamente riconosciuta. L'espressione genica di entrambe le subunità catalitiche e regolatorie della γ-glutamil cisteina ligasi, l'enzima che catalizza il gradiente di velocità nella biosintesi del glutatione ridotto (GSH), è direttamente regolata da Nrf2 [17]. La subunità xCT del sistema xc-, che importa la cistina in cellule, è anche un bersaglio trascrizionale diretto di Nrf2 [18]. Nella cellula, la cistina subisce la conversione in cisteina, un precursore per la biosintesi del GSH. Oltre al suo ruolo nella biosintesi del GSH, Nrf2 fornisce i mezzi per il mantenimento del glutatione allo stato ridotto mediante la regolazione trascrizionale coordinata della glutatione reduttasi 1 [19], [20], che riduce il glutatione ossidato a GSH usando gli equivalenti riducenti da NADPH . Il NADPH richiesto è fornito da quattro principali enzimi generatori di NADPH, enzima malico 1 (ME1), isocitrato deidrogenasi 1 (IDH1), glucosio-6-fosfato deidrogenasi (G6PD) e 6-fosfogluconato deidrogenasi (PGD), che sono tutti regolato trascrizionalmente in parte da Nrf2 (Fig. 2) [21], [22], [23], [24]. Curiosamente, Nrf2 regola anche l'espressione genica inducibile delle forme citosoliche, microsomiali e mitocondriali dell'aldeide deidrogenasi [25], che usano NAD (P) + come cofattore, dando origine a NAD (P) H. Infatti, i livelli di NADPH e NADPH / NADP + sono inferiori nei fibroblasti embrionali isolati dai topi Nrf2-knockout (Nrf2-KO) rispetto alle cellule delle loro controparti wild-type (WT), mentre i livelli NADPH diminuiscono dopo l'atterramento di Nrf2 in linee cellulari tumorali con Nrf2 costitutivamente attivo [26]. Come previsto, i livelli di GSH sono inferiori nelle celle in cui Nrf2 è stato interrotto; viceversa, l'attivazione di Nrf2 con mezzi genetici o farmacologici porta alla sovraregolazione di GSH [27], [28], [29]. È importante sottolineare che Nrf2 regola anche l'espressione genica di tioredossina [30], [31], [32], tioredossina riduttasi 1 [28], [29], [32], [33] e solfiredossina [34], che sono essenziali per la riduzione delle proteine ​​ossidate tioli.

Figura 2 Il ruolo di Nrf2 nel metabolismo delle cellule in rapida proliferazione. Nrf2 è un regolatore positivo dei geni che codificano gli enzimi sia nel braccio ossidativo [cioè, glucosio-6-fosfato deidrogenasi (G6PD) e 6-fosfogluconato deidrogenasi (PGD)] e il braccio nonoxidante [cioè, transaldolasi 1 (TALDO1) e transketolase ( TKT)] della via del pentoso fosfato. G6PD e PGD generano NADPH. Nrf2 regola anche l'espressione genica degli altri due enzimi generatori di NADPH, l'enzima malico 1 (ME1) e l'isocitrato deidrogenasi 1 (IDH1). L'espressione genica di fosforibosil pirofosfato amidotransferasi (PPAT), che catalizza l'ingresso nella via biosintetica de novo purine, è anche regolata positivamente da Nrf2, così come l'espressione di metilenetetraidrofolato deidrogenasi 2 (MTHFD2), un enzima mitocondriale con un ruolo critico in fornitura di unità monocarburanti per la biosintesi della purina de novo. La piruvato-chinasi (PK) è negativamente regolata da Nrf2 e si prevede che favorisca l'accumulo di intermedi glicolitici e, insieme a G6PD, la canalizzazione dei metaboliti attraverso la via del pentoso fosfato e la sintesi di acidi nucleici, amminoacidi e fosfolipidi. Nrf2 regola negativamente l'espressione genica di ATP-citrato liasi (CL), che può aumentare la disponibilità di citrato per l'utilizzo mitocondriale o (attraverso isocitrato) per IDH1. Rosso e blu indicano rispettivamente la regolazione positiva e negativa. Il mitocondrio è mostrato in grigio. Abbreviazioni dei Metaboliti: G-6-P, glucosio 6-fosfato; F-6-P, fruttosio 6-fosfato; F-1,6-BP, fruttosio 1,6-bifosfato; GA-3-P, gliceraldeide 3-fosfato; 3-PG, 3-phosphoglycerate; PEP, fosfoenolpiruvato; 6-P-Gl, 6-fosfogluconolattone; 6-PG, 6-fosfogluconato; R-5-P, fosfato 5 di ribosio; PRPP, 5-fosforibosil-α-1-pirofosfato; THF, tetraidrofolato; IMP, monosfato di inosina; AMP, adenosina monofosfato; GMP, guanosina monofosfato.

Dato il ruolo cruciale di Nrf2 come regolatore principale dell'omeostasi redox cellulare, non è sorprendente che, rispetto alle cellule WT, i livelli di specie reattive dell'ossigeno (ROS) siano più alti nelle cellule in cui Nrf2 è stato interrotto (Nrf2-KO) [35]. Questa differenza è particolarmente evidente in caso di sfida con agenti che causano stress ossidativo. Inoltre, le cellule carenti di Nrf2 sono molto più sensibili alla tossicità degli ossidanti di vario tipo e non possono essere protette dagli induttori Nrf2 che, nelle stesse condizioni, forniscono una protezione efficiente e duratura alle cellule WT [29], [36] , [37]. Oltre all'omeostasi della redox cellulare, Nrf2 è anche fondamentale per il mantenimento dell'omeostasi redox mitocondriale. Pertanto, rispetto al WT, il pool totale di NADH mitocondriale è significativamente aumentato in Keap1-KO e drasticamente diminuito nelle cellule Nrf2-KO [35].

Utilizzando l'imaging di cellule vive, abbiamo recentemente monitorato i tassi di produzione di ROS in coclee glioneuronali primarie e fette di tessuto cerebrale isolate da topi WT, Nrf2-KO o Keap1-knockdown (Keap1-KD) [38]. Come previsto, il tasso di produzione di ROS era più veloce nelle cellule e nei tessuti Nrf2-KO rispetto alle controparti WT. Tuttavia, abbiamo fatto l'osservazione inaspettata che, rispetto al WT, le cellule Keap1-KD hanno anche tassi più alti di produzione di ROS, sebbene l'entità della differenza tra i genotipi di WT e Keap1-KD fosse inferiore a quella tra WT e Nrf2-KO . Abbiamo quindi analizzato i livelli di mRNA di NOX2 e NOX4, le subunità catalitiche delle due isoforme di NADPH ossidasi (NOX) che sono state implicate nella patologia cerebrale e hanno scoperto che NOX2 è drasticamente aumentato in condizioni di deficit di Nrf2, mentre NOX4 è sovraregolato quando Nrf2 è costitutivamente attivato, anche se in misura minore. Quantitativamente, l'entità della sovraregolazione nelle cellule e nei tessuti dai topi mutanti è parallela ai corrispondenti aumenti della produzione di ROS [38]. È interessante notare che Nrf2 non solo regola la NADPH ossidasi, ma il ROS prodotto dalla NADPH ossidasi può attivare Nrf2, come mostrato nelle cellule epiteliali polmonari e nei cardiomiociti [39], [40]. Inoltre, uno studio molto recente ha dimostrato che l'attivazione NADPH ossidasi-dipendente di Nrf2 costituisce un importante meccanismo endogeno per la protezione contro il danno mitocondriale e la morte cellulare nel cuore durante il sovraccarico di pressione cronica [41].

Oltre all'attività catalitica della NADPH ossidasi, la respirazione mitocondriale è un'altra importante fonte intracellulare di ROS. Con l'uso della sonda MitoSOX specifica dei mitocondri, abbiamo esaminato il contributo dei ROS dell'origine mitocondriale alla produzione complessiva di ROS in colture primarie glioneuronali isolate da topi WT, Nrf2-KO o Keap1-KD [38]. Come previsto, le cellule Nrf2-KO presentavano tassi più elevati di produzione di ROS mitocondriale rispetto al WT. In accordo con i risultati della produzione complessiva di ROS, i tassi di produzione di ROS dei mitocondri in Keap1-KD erano anche più alti rispetto alle cellule WT. È importante sottolineare che il blocco del complesso I con rotenone ha causato un notevole aumento della produzione di ROS mitocondriale in entrambe le cellule WT e Keap1-KD, ma non ha avuto alcun effetto sulle cellule Nrf2-KO. In contrasto con l'aumento previsto della produzione di ROS mitocondriale nelle cellule WT dopo l'aggiunta di piruvato (per aumentare la disponibilità di NADH, aumentare il potenziale di membrana mitocondriale e normalizzare la respirazione), la produzione di ROS è diminuita nelle cellule Nrf2-KO. Insieme, questi risultati suggeriscono fortemente che, in assenza di Nrf2: (i) l'attività del complesso I è compromessa, (ii) l'attività compromessa del complesso I è dovuta alla limitazione dei substrati e (iii) l'attività compromessa del complesso I è una delle ragioni principali per l'aumento della produzione di ROS mitocondriale, probabilmente a causa del flusso di elettroni inversi dal complesso II.

Nrf2 Influisce sul potenziale e sulla respirazione della membrana mitocondriale

Il potenziale di membrana mitocondriale (Δψm) è un indicatore universale della salute mitocondriale e dello stato metabolico della cellula. In una cellula sana, Δψm è mantenuto dalla catena respiratoria mitocondriale. È interessante notare che un'etichettatura isotopica stabile con aminoacidi in studio di proteomica basata sulla coltura nella linea cellulare MCF10A epiteliale mammaria non recumorigenica negativa al recettore estrogeno ha dimostrato che il componente della catena di trasporto degli elettroni mitocondriale NDUFA4 è sovraregolato dall'attivazione farmacologica (da sulforafano) di Nrf2, mentre la sovraregolazione genetica di Nrf2 (by Keap1 knockdown) porta alla downregulation delle subunità del citocromo c ossidasi COX2 e COX4I1 [42]. Uno studio del proteoma epatico mediante elettroforesi su gel bidimensionale e spettrometria di massa di desorbimento / ionizzazione laser assistita da matrice ha rilevato che Nrf2 regola l'espressione della subunità sintasi ATP α [43]. Inoltre, la proteina mitocondriale DJ-1, che svolge un ruolo nel mantenimento dell'attività del complesso I [44], è stata segnalata per stabilizzare Nrf2 [45], [46], sebbene gli effetti neuroprotettivi di attivazione farmacologica o genetica di Nrf2 sono indipendenti da DJ-1 [47]. Tuttavia, le conseguenze di queste osservazioni per la funzione mitocondriale non sono state studiate.

In accordo con l'attività compromessa del complesso I in condizioni di deficit di Nrf2, il Δψm basale è inferiore nei fibroblasti embrionali di topo Nrf2-KO (MEF) e nelle cellule glioneuronali primarie coltivate rispetto alle controparti del WT (Fig. 3, riquadro) [35 ]. Al contrario, il Δψm basale è più alto quando Nrf2 è geneticamente costitutivamente sovraregolato (da knockdown o knockout di Keap1). Queste differenze in Δψm tra i genotipi indicano che la respirazione è influenzata dall'attività di Nrf2. Infatti, la valutazione del consumo di ossigeno nello stato basale ha rivelato che, rispetto al WT, il consumo di ossigeno è inferiore nei prodotti Nrf2-KO e Keap1-KO MEF, rispettivamente di ~ 50 e ~ 35%.

Figura 3 Meccanismo proposto per la funzione mitocondriale compromessa in condizioni di deficit di Nrf2. (1) I livelli ridotti di ME1, IDH1, G6PD e PGD risultano in livelli NADPH inferiori. (2) Anche i livelli di GSH sono bassi. (3) La bassa attività di ME1 può ridurre il pool di piruvato che entra nei mitocondri. (4) La generazione di NADH è più lenta, portando a un'attività compromessa del complesso I e all'aumento della produzione di ROS mitocondriale. (5) Anche la riduzione di FAD a FADH2 nelle proteine ​​mitocondriali è diminuita, riducendo il flusso di elettroni da FADH2 a UbQ e nel complesso III. (6) La formazione più lenta di UbQH2 può ridurre l'attività enzimatica della succinato deidrogenasi. (7) L'aumento dei livelli di ROS può ulteriormente inibire l'attività del complesso II. (8) La minore efficienza dell'ossidazione degli acidi grassi contribuisce alla diminuzione della disponibilità di substrato per la respirazione mitocondriale. (9) La glicolisi è potenziata come meccanismo compensatorio per la riduzione della produzione di ATP nella fosforilazione ossidativa. (10) L'ATP sintetasi funziona in senso inverso per mantenere Δψm. Rosso e blu indicano rispettivamente upregulation e downregulation. Le scatole significano disponibilità di prove sperimentali. L'inserto mostra immagini di mitocondri di astrociti corticali WT e Nrf2-KO visualizzati dalla sonda fluorescente potenziometrica tetrametil-rodamina metilestere (TMRM; 25 nM). Barra della scala, 20 μm.

Queste differenze in Δψm e la respirazione tra i genotipi sono riflesse dal tasso di utilizzo dei substrati per la respirazione mitocondriale. Applicazione di substrati per il ciclo dell'acido tricarbossilico (TCA) (malato / piruvato, che a sua volta aumenta la produzione del substrato I complesso NADH) o metil succinato, un substrato per il complesso II, causa un aumento graduale di Δψm sia in WT che in Keap1 -K neuroni KD, ma il tasso di aumento è più alto nelle cellule Keap1-KD. Ancora più importante, le forme della risposta a questi substrati del ciclo TCA sono diverse tra i due genotipi, per cui il rapido aumento di Δψm nelle cellule Keap1-KD dopo l'aggiunta del substrato è seguito da una rapida caduta piuttosto che da un plateau, suggerendo un substrato insolitamente veloce consumo. Questi risultati sono in stretto accordo con i livelli molto più bassi (di 50-70%) di malato, piruvato e succinato che sono stati osservati dopo un impulso 1-h di glucosio [U-13C6] in Keap1-KO rispetto a WT MEF celle [24]. Nei neuroni Nrf2-KO, solo il piruvato è in grado di aumentare il Δψm, mentre il malato e il metil succinato causano una depolarizzazione lieve. L'effetto di Nrf2 sulla produzione di substrati mitocondriali sembra essere il principale meccanismo mediante il quale Nrf2 agisce sulla funzione mitocondriale. L'indice redox mitocondriale NADH (l'equilibrio tra consumo di NADH del complesso I e produzione di NADPH nel ciclo TCA) è significativamente più basso nelle cellule Nrf2-KO rispetto alle loro controparti WT e inoltre, le percentuali di rigenerazione dei pool di NADH e FADH2 dopo l'inibizione del complesso IV (mediante l'uso di NaCN) sono più lenti nelle cellule mutanti.

Nei mitocondri isolati dal cervello e dal fegato murino, la supplementazione di substrati per il complesso I o per il complesso II aumenta il tasso di consumo di ossigeno più forte quando Nrf2 viene attivato e meno efficacemente quando Nrf2 viene interrotto [35]. Quindi, il malato induce un più alto tasso di consumo di ossigeno in Keap1-KD rispetto al WT, ma il suo effetto è più debole nei mitocondri Nrf2-KO. Allo stesso modo, in presenza di rotenone (quando il complesso I è inibito), il succinato attiva il consumo di ossigeno in misura maggiore in Keap1-KD rispetto al WT, mentre la risposta nei mitocondri Nrf2-KO è diminuita. Inoltre, le colture e i topi neuronali primari Nrf2-KO sono più sensibili alla tossicità degli inibitori complessi II 3-nitropropionico acido e malonato, mentre il trapianto intrastriatale di astrociti con sovraesprimono Nrf2 è protettivo [48], [49]. Allo stesso modo, i topi Nrf2-KO sono più sensibili a, mentre l'attivazione genetica o farmacologica di Nrf2 ha effetti protettivi contro, neurotossicità causata dal complesso I inibitore 1-metil-4-fenilpiridinio nello 1-metil-4-fenil-1,2,3,6- modello animale tetraidropiridinico della malattia di Parkinson [49], [50], [51], [52], [53], [54], [55], [56], [57], [58], [59] ], [60], [61].

Il rapporto di controllo respiratorio (RCR), il rapporto tra 3 statico (stimolato con ADP) e la respirazione 4 statale (non presente ADP), è diminuito in assenza di Nrf2, ma l'RCR è simile tra i mitocondri Keap1-KD e WT [35 ]. Poiché l'RCR è un'indicazione del grado di accoppiamento dell'attività della catena respiratoria mitocondriale alla fosforilazione ossidativa, questo dato indica che il più alto tasso di respirazione nei mitocondri Keap1-KD non è dovuto al disaccoppiamento della fosforilazione ossidativa. Inoltre suggerisce che la fosforilazione ossidativa è più efficiente quando Nrf2 è attivato. Il più alto tasso di respirazione nei mitocondri Keap1-KD è coerente con i più alti livelli di produzione di ROS mitocondriale [38] poiché tassi di respirazione più elevati possono portare a una maggiore perdita di elettroni. Tuttavia, in condizioni di stress ossidativo, l'aumentata produzione di ROS viene neutralizzata dalla sovraregolazione trascrizionale Nrf2-dipendente della proteina disaccoppiante 3 (UCP3), che aumenta la conduttanza protonica della membrana interna mitocondriale e di conseguenza diminuisce la produzione di superossido [62]. Molto recentemente, è stato dimostrato che il prodotto di perossidazione lipidica 4-idrossi-2-nonenale media la sovraregolazione dipendente da Nrf2 di UCP3 nei cardiomiociti; questo potrebbe essere particolarmente importante per la protezione in condizioni di stress ossidativo come quelli durante ischemia-riperfusione [63].

Nrf2 influenza l'efficienza della fosforilazione ossidativa e la sintesi dell'ATP

In accordo con l'effetto di Nrf2 sulla respirazione, nei mitocondri del cervello e del fegato, il deficit di Nrf2 si traduce in una diminuzione dell'efficienza della fosforilazione ossidativa (stimata dal rapporto tra ADP e ossigeno, che viene consumato per la sintesi di ATP), mentre l'attivazione di Nrf2 (Keap1 -KD) ha l'effetto opposto [35]. Rispetto al WT, i livelli di ATP sono significativamente più alti nelle cellule con sovraregolazione costitutiva di Nrf2 e inferiori quando Nrf2 viene abbattuto [64] o interrotto [35]. Inoltre, l'uso di inibitori della fosforilazione ossidativa (oligomicina) o della glicolisi (acido iodoacetico) ha rivelato che Nrf2 cambia il modo in cui le cellule producono ATP. Pertanto, nei neuroni WT, l'oligomicina causa un calo completo dell'ATP e l'acido iodoacetico non ha ulteriori effetti. Sorprendentemente, nelle cellule Nrf2-KO, l'oligomicina aumenta i livelli di ATP, che sono poi lentamente, ma completamente, impoveriti dall'acido iodoacetico, indicando che in assenza di Nrf2, glicolisi e non fosforilazione ossidativa, è la principale fonte di produzione di ATP. È interessante notare che, nonostante l'aumentata efficienza della fosforilazione ossidativa nelle cellule Keap1-KD, l'aggiunta di oligomicina determina una diminuzione del ~ 80% dei livelli di ATP e l'acido iodoacetico causa un ulteriore calo di 20%. Pertanto, il deficit di Nrf2 o la sua attivazione costitutiva riduce il contributo della fosforilazione ossidativa e aumenta il contributo della glicolisi alla sintesi di ATP. Questo effetto è particolarmente pronunciato quando Nrf2 è assente ed è coerente con la dipendenza del Δψm dalla presenza di glucosio nel mezzo [35] e dai livelli aumentati di intermedi glicolitici (G-6-P, F-6-P, diidrossiacetone fosfato, piruvato e lattato) dopo il knockdown di Nrf2 [24].

L'aumento dei livelli di ATP dopo l'inibizione di F1F0-ATPasi da parte dell'oligomicina indica che in assenza di Nrf2, l'F1F0-ATPase funziona come ATPasi e non come sintetasi ATP, cioè funziona al contrario. Tale inversione di attività molto probabilmente riflette la necessità di pompare protoni attraverso la membrana mitocondriale interna nel tentativo di mantenere il Δψm, che è cruciale per l'integrità funzionale di questo organello. L'inversione della funzione del F1F0-ATPasi è anche evidenziata dalla depolarizzazione mitocondriale osservata sulla somministrazione di oligomicina alle cellule Nrf2-KO, che è in netto contrasto con l'iperpolarizzazione che si verifica nelle controparti carenti di WT o Keap1 [35]. Complessivamente, sembra che in condizioni di deficit di Nrf2 l'ATP sia prodotto principalmente nella glicolisi e questo ATP sia poi usato in parte dal F1F0-ATPase per mantenere il Δψm.

Nrf2 migliora l'ossidazione degli acidi grassi mitocondriali

L'effetto del deficit di Nrf2 sul Δψm è particolarmente pronunciato quando le cellule sono incubate in mezzo senza glucosio e il Δψm è inferiore del ~ 50% nel Nrf2-KO rispetto alle cellule del WT [35]. In condizioni di privazione del glucosio, l'ossidazione degli acidi grassi mitocondriali (FAO) è un importante fornitore di substrati per la respirazione e la fosforilazione ossidativa, suggerendo che Nrf2 possa influenzare la FAO. In effetti, l'efficienza della FAO sia per l'acido palmitico saturo a catena lunga (C16: 0) sia per l'acido esanoico a catena corta (C6: 0) è maggiore nei MEF di Keap1-KO e nei mitocondri cardiaci e epatici isolati rispetto ai loro Controparti WT, mentre è inferiore nelle cellule Nrf2-KO e nei mitocondri [65]. Questi effetti sono anche molto importanti per l'uomo: infatti, sono stati segnalati cambiamenti metabolici indicativi di una migliore integrazione della FAO con l'attività del ciclo TCA negli studi di intervento umano con diete ricche di glucorafanina, il precursore del classico attivatore di Nrf2 sulforafano [ 66].

Durante la prima fase della FAO mitocondriale, l'idrogeno pro-R del β-carbonio lascia come un idruro che riduce il cofattore FAD a FADH2, che a sua volta trasferisce gli elettroni all'ubichinone (UbQ) nella catena respiratoria, contribuendo infine alla produzione di ATP . Mentre la stimolazione della FAO da parte della palmitoilcarnitina in assenza di glucosio provoca l'aumento previsto dei livelli di ATP nelle cellule WT e Keap1-KO, con l'aumento di ATP più veloce nelle cellule Keap1-KO, il trattamento identico non produce cambiamenti ATP in Nrf2-KO MEF [65]. Questo esperimento dimostra che, in assenza di Nrf2, la FAO è soppressa e, inoltre, implica la soppressione della FAO come una delle ragioni per i livelli inferiori di ATP in condizioni di deficit di Nrf2 [35], [64].

In particolare, le cellule T 293 umane in cui Nrf2 è stato silenziato hanno un'espressione inferiore di CPT1 e CPT2 [67], due isoforme di carnitina palmitoiltransferasi (CPT), l'enzima limitante della velocità nella FAO mitocondriale. In accordo, i livelli di mRNA di Cpt1 sono inferiori nei fegati di Nrf2-KO rispetto ai topi WT [68]. CPT catalizza il trasferimento del gruppo acilico di un acile-CoA grasso a catena lunga dal coenzima A alla l-carnitina e consente quindi l'importazione di acilcarnitina dal citoplasma nei mitocondri. Sebbene questo non sia stato ancora esaminato, è possibile che oltre agli effetti di trascrizione sull'espressione di CPT1, Nrf2 possa anche influenzare la funzione di questo enzima controllando i livelli del suo principale inibitore allosterico, il malonil-CoA. Questo perché, tramite un meccanismo che non è chiaro, Nrf2 regola negativamente l'espressione di stearoil CoA desaturasi (SCD) [69] e citrato liasi (CL) [69], [70]. Curiosamente, l'eliminazione diretta o l'inibizione della SCD porta ad un aumento della fosforilazione e attivazione della protein chinasi attivata da AMP (AMPK) [71], [72], [73], e si può ipotizzare che, in assenza di Nrf2, i livelli di SCD aumenterà, a sua volta diminuendo l'attività AMPK. Ciò potrebbe essere ulteriormente aggravato dai livelli proteici ridotti di AMPK che sono stati osservati nei fegati dei topi Nrf2-KO [68], una scoperta che è in stretto accordo con i livelli aumentati di AMPK, che sono stati riportati nei fegati di Keap1-KD topi [74]. Una conseguenza della diminuita attività di AMPK è il sollievo della sua fosforilazione inibitoria (a Ser79) di acetil-CoA carbossilasi (ACC) [75], che potrebbe essere ulteriormente sovraregistrata transcriptionally in assenza di Nrf2 perché è downregolata dall'attivazione di Nrf2 [70 ]. L'elevata attività dell'ACC, in combinazione con l'espressione CL sovraregolata che aumenterà la produzione di acetil-CoA, il substrato per ACC, potrebbe infine aumentare i livelli del prodotto ACC, malonil-CoA. Gli alti livelli di malonil-CoA inibiscono il CPT, riducendo così il trasporto di acidi grassi nei mitocondri. Infine, Nrf2 regola positivamente l'espressione di CD36 [76], una translocasi che importa gli acidi grassi attraverso le membrane plasmatiche e mitocondriali. Quindi, un meccanismo attraverso il quale Nrf2 può influenzare l'efficienza della FAO mitocondriale è regolando l'importazione di acidi grassi a catena lunga nei mitocondri.

Oltre alla regolazione trascrizionale diretta, Nrf2 può anche alterare l'efficienza della FAO mitocondriale con i suoi effetti sul metabolismo del redox cellulare. Questo può essere particolarmente rilevante quando l'attività di Nrf2 è bassa o assente, condizioni che spostano lo stato di ossidoriduzione cellulare verso lo stato ossidato. In effetti, diversi enzimi FAO sono stati identificati come sensibili ai cambiamenti redox. Uno di questi enzimi è l'acil-CoA deidrogenasi a catena molto lunga (VLCAD), che contribuisce più dell'80% all'attività di deidrogenazione del palmitoil-CoA nei tessuti umani [77]. È interessante notare che Hurd et al. [78] hanno dimostrato che VLCAD contiene residui di cisteina che modificano significativamente il loro stato redox dopo l'esposizione di mitocondri di ratto isolati a H2O2. Inoltre, la S-nitrosilazione del VLCAD epatico murino in Cys238 migliora l'efficienza catalitica dell'enzima [79] ed è probabile che l'ossidazione della stessa cisteina possa avere l'effetto opposto, riducendo in definitiva l'efficienza della FAO mitocondriale. È quindi possibile che, sebbene i livelli di espressione di VLCAD non siano significativamente differenti in WT, Nrf2-KO o MEF Keap1-KO [65], l'attività enzimatica di VLCAD potrebbe essere inferiore in assenza di Nrf2 a causa dei livelli più alti di ROS.

Sulla base di tutti questi risultati, si può proporre che (Fig. 3): in assenza di Nrf2, i livelli di NADPH sono inferiori a causa della ridotta espressione di ME1, IDH1, G6PD e PGD. I livelli di glutatione ridotto sono anche inferiori a causa della ridotta espressione di enzimi che partecipano alla sua biosintesi e rigenerazione e ai livelli inferiori di NADPH necessari per la conversione della forma ossidata a quella ridotta del glutatione. La bassa espressione di ME1 diminuirà il pool di piruvato che entra nei mitocondri, con la glicolisi che diventa la principale fonte di piruvato. La generazione di NADH è più lenta, portando a un'attività compromessa di I complessi e aumento della produzione di ROS mitocondriale. La riduzione di FAD a FADH2 è anche più lenta, almeno in parte a causa dell'ossidazione meno efficiente degli acidi grassi, che compromette il flusso di elettroni da FADH2 a UbQ e nel complesso III. Poiché UbQH2 è un attivatore della succinato deidrogenasi [80], il rallentamento della sua formazione può ridurre l'attività enzimatica della succinato deidrogenasi. L'aumento dei livelli di superossido e perossido di idrogeno può inibire ulteriormente l'attività II complessa [81]. La minore efficienza dell'ossidazione degli acidi grassi contribuisce alla diminuzione della disponibilità di substrato per la respirazione mitocondriale e la produzione di ATP nella fosforilazione ossidativa. Come meccanismo di compensazione, la glicolisi è migliorata. Le funzioni sintasi ATP al contrario, come ATPasi, nel tentativo di mantenere il Δψm.

Nrf2 e biogenesi mitocondriale

È stato riportato che, rispetto al WT, i fegati di topi Nrf2-KO hanno un contenuto mitocondriale inferiore (come determinato dal rapporto tra mitocondrio e DNA nucleare); questo è ulteriormente diminuito da un 24-h veloce nei topi WT e Nrf2-KO; al contrario, sebbene non sia diverso dal WT in condizioni di alimentazione normali, il contenuto mitocondriale nei topi con alta attività Nrf2 non è influenzato dal digiuno [82]. È interessante notare che l'integrazione con l'attivatore Nrf2 (R) -l-lipoico [83], [84], [85] promuove la biogenesi mitocondriale negli adipociti 3T3-L1 [86]. Due classi di regolatori trascrizionali nucleari giocano un ruolo fondamentale nella biogenesi mitocondriale. La prima classe sono fattori di trascrizione, come i fattori respiratori nucleari11 e 2, che controllano l'espressione di geni che codificano le subunità dei cinque complessi respiratori, i componenti traslazionali mitocondriali e gli enzimi biosintetici dell'eme che sono localizzati nella matrice mitocondriale [88]. Piantadosi et al. [89] ha dimostrato che l'upregolazione transcriptional Nrf2-dipendente del fattore respiratorio nucleare 1 promuove la biogenesi mitocondriale e protegge contro la citotossicità dell'agente chemioterapico cardiotossico dell'antraciclina doxorubicina. Al contrario, Zhang et al. [82] ha riportato che l'attivazione genetica di Nrf2 non influenza l'espressione dell'mRNA basale del fattore respiratorio nucleare 1 nel fegato murino.

La seconda classe di regolatori trascrizionali nucleari con funzioni critiche nella biogenesi mitocondriale sono i coattivatori trascrizionali, come i coactivators del recettore attivati ​​dal proliferatore del perossisoma (PGC) 1α e 1β, che interagiscono con i fattori di trascrizione, il macchinario basale di trascrizione e RNA-splicing e l'istone -modificare gli enzimi [88], [90], [91]. L'espressione della famiglia di coattivatori PGC1 è influenzata da numerosi segnali ambientali. Il trattamento dei fibroblasti umani con l'attivatore Nrf2 sulforafano causa un aumento della massa mitocondriale e induzione di PGC1α e PGC1β [92], anche se la potenziale dipendenza da Nrf2 non è stata esaminata in questo studio. Tuttavia, i topi diabetici in cui Nrf2 è attivato dal knockdown ipomorfo del gene Keap1 (db / db: Keap1flox / -: Nrf2 + / +) o interrotto (db / db: Keap1flox / -: Nrf2 - / -) hanno livelli di espressione epatico PGC1α inferiori di animali di controllo (db / db: Keap1flox / +: Nrf2 + / +) [93]. Nessuna differenza nei livelli di mRNA per PGC1α è osservata nei fegati di topi non diabetici che sono o WT o Nrf2-KO, mentre questi livelli sono inferiori negli animali con sovraesprimono Nrf2 (Keap1-KD e specifici del fegato Keap1-KO) [82]. In particolare, un 24-h veloce aumenta i livelli di mRNA di PGC1α nei fegati di topi di tutti i genotipi, ma l'aumento è significativamente maggiore nei fegati di Nrf2-KO rispetto ai topi con sovraespressione di WT o Nrf2. Rispetto al WT, i topi Nrf2-KO che soffrono di infezione settica o danno polmonare acuto a causa di infezione mostrano una sovraregolazione trascrizionale attenuata del fattore respiratorio nucleare 1 e PGC1α [94], [95]. Insieme, queste osservazioni suggeriscono che il ruolo di Nrf2 nel mantenimento dei livelli di entrambi i fattori respiratori nucleari 1 e PGC1α è complesso e diventa più importante in condizioni di stress.

Oltre all'espressione di geni che codificano per proteine ​​mitocondriali, la biogenesi mitocondriale richiede la sintesi di nucleotidi. L'attivazione genetica di Nrf2 migliora la biosintesi della purina aumentando la via del pentoso fosfato e il metabolismo del folato e della glutammina, in particolare nelle cellule a rapida proliferazione (Fig. 2) [24]. Analisi del trascrittoma della deficienza di Drosophila mutante per la chinasi mitocondriale serina / treonina chinasi PTEN-indotta 1 (PINK1) ha dimostrato che la disfunzione mitocondriale porta alla sovraregolazione trascrizionale di geni che influenzano il metabolismo del nucleotide [96], suggerendo che la biosintesi del nucleotide avanzata rappresenta un meccanismo di protezione contro le conseguenze neurotossiche del deficit di PINK1. Nrf2 regola l'espressione di fosforibosil pirofosfato amidotransferasi (PPAT), che catalizza l'ingresso nella via biosintetica del nucleotide purinico de novo e metilenetetraidrofolato deidrogenasi mitocondriale 2 (MTHFD2) (Fig. 2). Quest'ultimo è un enzima bifunzionale con attività deidrogenasi e cicloidrolasi che è fondamentale per fornire glicina e formiato come fonti di unità monocarburanti per la biosintesi delle purine in cellule a crescita rapida [97]. È quindi probabile che l'attivazione di Nrf2 possa essere protettiva e possa invertire la disfunzione mitocondriale nel deficit di PINK1. Infatti, l'attivazione farmacologica di Nrf2 da parte del sulforafano, o RTA-408 triterpenoide, ripristina Δψm e protegge le cellule carenti di PINK1 dalla tossicità della dopamina [98]. Anche se i meccanismi sottostanti sembrano essere complessi, insieme, questi risultati indicano che l'attività di Nrf2 può influenzare la biogenesi mitocondriale influenzando i livelli di espressione di fattori di trascrizione critici e coattivatori, nonché migliorando la biosintesi del nucleotide.

Nrf2 e integrità mitocondriale

Sebbene le prove dirette non siano sempre disponibili, vi sono forti indicazioni del fatto che Nrf2 è importante per l'integrità mitocondriale, in particolare in condizioni di stress ossidativo. I mitocondri isolati dal cervello e dal fegato di ratti a cui era stata somministrata una dose singola dell'attivatore Nrf2 sulforaphane sono resistenti all'apertura del poro di transizione della permeabilità mitocondriale (mPTP) causato dall'ossidante tert-butilidroperossido [99], [100]. L'mPTP, un complesso che consente alla membrana mitocondriale di diventare permeabile alle molecole con masse fino a 1500 Da, è stato recentemente identificato per essere formato da dimeri della F0F1-ATP sintasi [101]. La resistenza mediata dal sulforaphane all'apertura di mPTP è correlata all'aumento delle difese antiossidanti ei livelli di GSH mitocondriale, glutatione perossidasi 1, enzima malico 3 e tioredossina 2 sono tutti sovraregolati in frazioni mitocondriali isolate da animali trattati con sulforaphane [100].

Il danno alle proteine ​​mitocondriali e l'alterazione della respirazione causata dal prodotto elettrofilico di perossidazione lipidica 4-idrossi-2-nonenale sono attenuati nei mitocondri isolati dalla corteccia cerebrale dei topi trattati con sulforafano [102]. Nelle cellule epiteliali renali di ratto e nei reni, il sulforafano è protettivo contro la tossicità indotta da cisplatino e gentamicina e la perdita di Δψm [103], [104]. Protezione contro un pannello di ossidanti (superossido, perossido di idrogeno, perossinitrito) ed elettrofili (4-idrossi-2-nonenale e acroleina) e un aumento delle difese antiossidanti mitocondriali sono stati osservati anche sul trattamento delle cellule di muscolo liscio aortico di ratto con sulforafano [105 ]. In un modello di danno renale acuto indotto dal contrasto, il precondizionamento ischemico degli arti ha recentemente dimostrato di avere effetti protettivi, inclusa l'inibizione dell'apertura dell'mPTP e del gonfiore mitocondriale, mediante l'attivazione di Nrf2 conseguente all'inibizione di GSK3β [106].

La mitofagia, il processo mediante il quale i mitocondri disfunzionali vengono selettivamente inglobati dagli autofagosomi e consegnati ai lisosomi per essere degradati e riciclati dalla cellula, è essenziale per l'omeostasi mitocondriale [107], [108]. Mentre non è stata stabilita alcuna relazione causale tra Nrf2 e mitophagy, vi è evidenza che il fattore di trascrizione può essere importante nel controllo di qualità mitocondriale svolgendo un ruolo nella mitophagia. Questo potrebbe essere particolarmente importante in condizioni di stress ossidativo. Quindi, in un modello di sepsi, gli aumenti dei livelli della catena leggera di MAP1 marcatore autofago 3-II (LC3-II) e della proteina carico p62 alla postinfezione 24 h sono soppressi in Nrf2-KO rispetto ai topi WT [109] . Recentemente è stato scoperto un induttore a piccole molecole di mitophagy (chiamato induttore mitophagia p62-mediato, PMI); questo composto 1,4-difenil-1,2,3-triazolo è stato originariamente progettato come attivatore Nrf2 che interrompe l'interazione del fattore di trascrizione con Keap1 [110]. Analogamente alle cellule in cui Nrf2 è geneticamente sovraregolato (Keap1-KD o Keap1-KO), le cellule esposte a PMI hanno Δψm di riposo più elevato. È importante sottolineare che l'aumento della localizzazione di LC3 mitocondriale che si osserva dopo il trattamento con PMI delle cellule WT non si verifica nelle cellule Nrf2-KO, suggerendo il coinvolgimento di Nrf2.

Infine, l'analisi ultrastrutturale delle sezioni epatiche ha rivelato la presenza di mitocondri gonfiati con ridotta crista e membrane disgregate negli epatociti di Nrf2-KO, ma non in WT, topi che erano stati nutriti con una dieta ricca di grassi per le settimane 24; in particolare, questi fegati mostrano evidenti prove dello stress ossidativo e dell'infiammazione [68]. Si può concludere che Nrf2 ha un ruolo fondamentale nel mantenimento dell'integrità mitocondriale in condizioni di stress ossidativo e infiammatorio.

Sulforaphane e suoi effetti su cancro, mortalità, invecchiamento, cervello e comportamento, malattie cardiache e altro ancora

Gli isotiocianati sono alcuni dei composti vegetali più importanti che si possono ottenere nella dieta. In questo video faccio il caso più completo per loro che sia mai stato fatto. Soglia di attenzione breve? Passa al tuo argomento preferito facendo clic su uno dei seguenti punti temporali. Timeline completa di seguito.

Sezioni chiave:

  • 00: 01: 14 - Cancro e mortalità
  • 00: 19: 04 - Invecchiamento
  • 00: 26: 30 - Cervello e comportamento
  • 00: 38: 06 - Riassunto finale
  • 00: 40: 27 - Dose

Timeline completa:

  • 00: 00: 34 - Introduzione di sulforaphane, uno degli obiettivi principali del video.
  • 00: 01: 14 - Consumo di verdure crocifere e riduzione della mortalità per tutte le cause.
  • 00: 02: 12 - Rischio di cancro alla prostata.
  • 00: 02: 23 - Rischio di cancro alla vescica.
  • 00: 02: 34 - Carcinoma polmonare nei fumatori.
  • 00: 02: 48 - Rischio di cancro al seno.
  • 00: 03: 13 - Ipotetico: cosa succede se hai già un cancro? (Interventistica)
  • 00: 03: 35 - Meccanismo plausibile che guida i dati associativi sul cancro e sulla mortalità.
  • 00: 04: 38 - Sulforaphane e cancro.
  • 00: 05: 32 - Prova animale che mostra un forte effetto dell'estratto di germogli di broccolo sullo sviluppo del tumore della vescica nei ratti.
  • 00: 06: 06 - Effetto dell'integrazione diretta di sulforafano nei pazienti affetti da cancro alla prostata.
  • 00: 07: 09 - Bioaccumulo di metaboliti di isotiocianato nel tessuto mammario effettivo.
  • 00: 08: 32 - Inibizione delle cellule staminali del carcinoma mammario.
  • 00: 08: 53 - Lezione di storia: le brassiche sono state istituite come aventi proprietà sanitarie anche nell'antica Roma.
  • 00: 09: 16 - La capacità del Sulforaphane di potenziare l'escrezione di cancerogeno (benzene, acroleina).
  • 00: 09: 51 - NRF2 come interruttore genetico tramite elementi di risposta antiossidante.
  • 00: 10: 10 - Come l'attivazione di NRF2 migliora l'escrezione di cancerogeno tramite glutatione-S-coniugati.
  • 00: 10: 34 - I cavoletti di Bruxelles aumentano la glutatione-S-transferasi e riducono il danno al DNA.
  • 00: 11: 20 - La bevanda di germogli di broccoli aumenta l'escrezione di benzene di 61%.
  • 00: 13: 31 - L'omogenato di germogli di broccoli aumenta gli enzimi antiossidanti nelle vie aeree superiori.
  • 00: 15: 45 - Consumo di verdure crocifere e mortalità per malattie cardiache.
  • 00: 16: 55 - La polvere di germogli di broccoli migliora i lipidi nel sangue e il rischio complessivo di malattie cardiache nei diabetici di tipo 2.
  • 00: 19: 04 - Inizio della sezione di invecchiamento.
  • 00: 19: 21 - La dieta arricchita con sulforafano migliora la durata della vita dei coleotteri da 15 a 30% (in determinate condizioni).
  • 00: 20: 34 - L'importanza della bassa infiammazione per la longevità.
  • 00: 22: 05 - Le verdure crocifere e la polvere di germogli di broccoli sembrano ridurre un'ampia varietà di marcatori infiammatori negli esseri umani.
  • 00: 23: 40 - Ricapitolazione di metà video: cancro, sezioni di invecchiamento
  • 00: 24: 14 - Gli studi sui topi suggeriscono che il sulforafano potrebbe migliorare la funzione immunitaria adattativa in età avanzata.
  • 00: 25: 18 - Sulforaphane ha migliorato la crescita dei peli in un modello murino di calvizie. Immagine su 00: 26: 10.
  • 00: 26: 30 - Inizio della sezione cervello e comportamento.
  • 00: 27: 18 - Effetto dell'estratto di germogli di broccoli sull'autismo.
  • 00: 27: 48 - Effetto del glucorapanin sulla schizofrenia.
  • 00: 28: 17 - Inizio della discussione sulla depressione (meccanismo e studi plausibili).
  • 00: 31: 21 - Lo studio del mouse utilizzando 10 diversi modelli di depressione indotta da stress mostra sulforapano in modo simile efficace come fluoxetina (prozac).
  • 00: 32: 00 - Lo studio mostra che l'ingestione diretta di glucorafanina nei topi è altrettanto efficace nel prevenire la depressione dal modello di stress sociale di sconfitta.
  • 00: 33: 01 - Inizio della sezione di neurodegenerazione.
  • 00: 33: 30 - Sulforaphane e malattia di Alzheimer.
  • 00: 33: 44 - Sulforaphane e morbo di Parkinson.
  • 00: 33: 51 - Sulforaphane e la malattia di Hungtington.
  • 00: 34: 13 - Sulforaphane aumenta le proteine ​​da shock termico.
  • 00: 34: 43 - Inizio della sezione traumatica di lesioni cerebrali.
  • 00: 35: 01 - Sulforaphane iniettato immediatamente dopo TBI migliora la memoria (studio del mouse).
  • 00: 35: 55 - Sulforaphane e plasticità neuronale.
  • 00: 36: 32 - Sulforaphane migliora l'apprendimento nel modello di diabete di tipo II nei topi.
  • 00: 37: 19 - Distrofia muscolare sulforapano e duchenne.
  • 00: 37: 44 - Inibizione della miostatina nelle cellule muscolari satelliti (in vitro).
  • 00: 38: 06 - Ricapitolazione tardiva: mortalità e cancro, danno al DNA, stress ossidativo e infiammazione, escrezione di benzene, malattie cardiovascolari, diabete di tipo II, effetti sul cervello (depressione, autismo, schizofrenia, neurodegenerazione), via NRF2.
  • 00: 40: 27 - Pensieri sulla determinazione di una dose di germogli di broccoli o sulforafano.
  • 00: 41: 01 - Aneddoti su germinazione a casa.
  • 00: 43: 14 - Sulle temperature di cottura e sull'attività del sulforafano.
  • 00: 43: 45 - Conversione batterica intestinale del sulforafano da glucorafanina.
  • 00: 44: 24 - Gli integratori funzionano meglio se combinati con la mirosinasi attiva delle verdure.
  • 00: 44: 56 - Tecniche di cottura e verdure crucifere.
  • 00: 46: 06 - Isotiocianati come goitrogens.

Nrf2 è un fattore di trascrizione che svolge un ruolo importante nel sistema di difesa antiossidante cellulare del corpo umano. L'elemento antiossidante reattivo, o ARE, è un meccanismo regolatore dei geni. Numerosi studi hanno dimostrato che Nrf2, o fattore 2 correlato a NF-E2, regola un'ampia varietà di geni basati su ARE in diversi tipi di cellule. È stato anche scoperto che Nrf2 svolge un ruolo essenziale nella protezione cellulare e nell'anti-cancerogenicità, dimostrando che Nrf2 può essere un trattamento efficace nella gestione delle malattie neurodegenerative e dei tumori che si ritiene siano causati dallo stress ossidativo.

Dr. Alex Jimenez DC, CCST Insight

Osservazioni conclusive

Sebbene molte domande rimangano aperte, le prove sperimentali disponibili indicano chiaramente che Nrf2 è un attore importante nel mantenimento dell'omeostasi mitocondriale e dell'integrità strutturale. Questo ruolo diventa particolarmente critico in condizioni di stress ossidativo, elettrofilo e infiammatorio quando la capacità di sovraregolazione delle risposte citoprotettive mediate da Nrf2 influenza la salute generale e la sopravvivenza della cellula e dell'organismo. Il ruolo di Nrf2 nella funzione mitocondriale rappresenta un altro strato dei grandi meccanismi citoprotettivi orchestrati da questo fattore di trascrizione. Poiché molte condizioni patologiche umane hanno lo stress ossidativo, l'infiammazione e la disfunzione mitocondriale come componenti essenziali della loro patogenesi, l'attivazione farmacologica di Nrf2 è promettente per la prevenzione e il trattamento delle malattie. Comprensione completa dei meccanismi precisi con cui Nrf2 influenza la funzione mitocondriale è essenziale per la progettazione razionale di futuri studi clinici e può offrire nuovi biomarcatori per il monitoraggio dell'efficacia terapeutica.

Ringraziamenti

Sciencedirect.com/science/article/pii/S0891584915002129

Lo scopo di questo articolo era discutere e dimostrare il ruolo emergente di Nrf2 nella funzione mitocondriale. Nrf2, o fattore nucleare fattore eritroide 2 correlato, è un regolatore emergente della resistenza cellulare agli ossidanti che può contribuire allo stress ossidativo, influenzando la funzione cellulare e portando allo sviluppo di tossicità, malattie croniche e persino cancro. Mentre la produzione di ossidanti nel corpo umano può servire a vari scopi, tra cui divisione cellulare, infiammazione, funzione immunitaria, autofagia e risposta allo stress, è essenziale controllare la loro sovrapproduzione per prevenire problemi di salute. Lo scopo delle nostre informazioni è limitato ai problemi di salute chiropratica e spinale. Per discutere l'argomento, non esitate a chiedere al Dr. Jimenez o contattaci a 915-850-0900 .

A cura di Dr. Alex Jimenez

Riferito da: Sciencedirect.com

Discussione aggiuntiva sull'argomento: mal di schiena acuto

Mal di schiena è una delle più diffuse cause di disabilità e giorni persi al lavoro in tutto il mondo. Il dolore alla schiena è il secondo motivo più comune per le visite di un medico, superate solo dalle infezioni delle alte vie respiratorie. Circa il 80 percento della popolazione subirà un dolore alla schiena almeno una volta nella vita. La colonna vertebrale è una struttura complessa composta da ossa, articolazioni, legamenti e muscoli, tra gli altri tessuti molli. A causa di ciò, lesioni e / o condizioni aggravate, come dischi erniciati, può eventualmente portare a sintomi di mal di schiena. Le lesioni sportive o gli incidenti automobilistici sono spesso la causa più frequente di mal di schiena, tuttavia a volte il più semplice dei movimenti può avere risultati dolorosi. Fortunatamente, le opzioni di trattamento alternative, come la cura chiropratica, possono aiutare ad alleviare il mal di schiena attraverso l'uso di aggiustamenti spinali e manipolazioni manuali, in definitiva migliorando il sollievo dal dolore.

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