Вибірковий вплив споживання проростків броколі на активність антиоксидантних ферментів у корі головного мозку мишей з кафетерійним харчуванням
DOI:
https://doi.org/10.15330/jpnubio.13.18-28Ключові слова:
антиоксидантні ферменти, кафетерійна їжа, кора головного мозку, миші, проростки броколі, Nrf2Анотація
Надлишок енергії від кафетерійної їжі призводить до розвитку ожиріння та збільшує ризик інших проблем зі здоров'ям, таких як оксидативний стрес у мозку та нейродегенеративні захворювання. Проростки броколі вважаються харчовим засобом проти ожиріння та оксидативного стресу завдяки потенціалу їх сполук стимулювати клітинні захисні та регуляторні системи, такі як Nrf2. Метою цього дослідження було вивчення впливу споживання проростків броколі на активність антиоксидантних та допоміжних до них ферментів у корі головного мозку мишей, яких годували кафетерійною їжею. Протягом 20 тижнів восьмимісячні самці C57BL/6J споживали базову їжу, кафетерійну їжу, базову їжу з 5% проростками броколі або комбінацію кафетерійної їжі з 2,5, 5 та 10% проростками броколі. Результати показали, що лише 10% проростків броколі з кафетерійною їжею мали незначний сприятливий вплив на активність глютатіонредуктази в корі головного мозку мишей. Натомість споживання 5% проростків броколі з базовою їжею спричинило вищі показники активності глютатіон-S-трансферази, глютатіонредуктази, глюкозо-6-фосфатдегідрогенази та НАД(Ф)Н-хінон оксидоредуктази 1 порівняно з іншими групами. Як висновок, споживання проростків броколі стимулює антиоксидантний захист і процеси детоксикації через білки-мішені Nrf2 в корі головного мозку мишей, яких годували базовою їжею, але не гіперкалорійною кафетерійною їжею.
Посилання
Alhajri, A. S., & H. Saad, H. (2023). The Biological, Biochemical, and Immunological Impact of Broccoli and Green Pea Sprouts on Acrylamide Intoxicated Rats. Current Research in Nutrition and Food Science Journal, 11(3), 1243–1262. https://doi.org/10.12944/CRNFSJ.11.3.28
Bayliak, M. M., & Abrat, O. B. (2020). Role of Nrf2 in Oxidative and Inflammatory Processes in Obesity and Metabolic Diseases. In H. Deng (Ed.), Nrf2 and its Modulation in Inflammation (Vol. 85, pp. 153–187). Springer International Publishing. https://doi.org/10.1007/978-3-030-44599-7_7
Bayliak, M. M., Sorochynska, O. M., Kuzniak, O. V., Drohomyretska, I. Z., Klonovskyi, A. Ya., Hrushchenko, A. O., Vatashchuk, M. V., Mosiichuk, N. M., Storey, K. B., Garaschuk, O., & Lushchak, V. I. (2022). High stability of blood parameters during mouse lifespan: Sex-specific effects of every-other-day fasting. Biogerontology, 23(5), 559–570. https://doi.org/10.1007/s10522-022-09982-x
Bayliak, M. M., Vatashchuk, M. V., Gospodaryov, D. V., Hurza, V. V., Demianchuk, O. I., Ivanochko, M. V., Burdyliuk, N. I., Storey, K. B., Lushchak, O., & Lushchak, V. I. (2022). High fat high fructose diet induces mild oxidative stress and reorganizes intermediary metabolism in male mouse liver: Alpha-ketoglutarate effects. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - General Subjects, 1866(12), 130226. https://doi.org/10.1016/j.bbagen.2022.130226
Cavaliere, G., Catapano, A., Trinchese, G., Cimmino, F., Penna, E., Pizzella, A., Cristiano, C., Lama, A., Crispino, M., & Mollica, M. P. (2022). Butyrate Improves Neuroinflammation and Mitochondrial Impairment in Cerebral Cortex and Synaptic Fraction in an Animal Model of Diet-Induced Obesity. Antioxidants, 12(1), 4. https://doi.org/10.3390/antiox12010004
Cavaliere, G., Trinchese, G., Penna, E., Cimmino, F., Pirozzi, C., Lama, A., Annunziata, C., Catapano, A., Mattace Raso, G., Meli, R., Monda, M., Messina, G., Zammit, C., Crispino, M., & Mollica, M. P. (2019). High-Fat Diet Induces Neuroinflammation and Mitochondrial Impairment in Mice Cerebral Cortex and Synaptic Fraction. Frontiers in Cellular Neuroscience, 13, 509. https://doi.org/10.3389/fncel.2019.00509
Cheng, M.-L., Lu, Y.-F., Chen, H., Shen, Z.-Y., & Liu, J. (2015). Liver expression of Nrf2-related genes in different liver diseases. Hepatobiliary & Pancreatic Diseases International, 14(5), 485–491. https://doi.org/10.1016/S1499-3872(15)60425-8
De Souza, C. T., Araujo, E. P., Bordin, S., Ashimine, R., Zollner, R. L., Boschero, A. C., Saad, M. J. A., & Velloso, L. A. (2005). Consumption of a Fat-Rich Diet Activates a Proinflammatory Response and Induces Insulin Resistance in the Hypothalamus. Endocrinology, 146(10), 4192–4199. https://doi.org/10.1210/en.2004-1520
Demianchuk, O., Bayliak, M., Vatashchuk, M., Gospodaryov, D., Hurza, V., Derkachov, V., Berezovskyi, V., & Lushchak, V. I. (2025). Alpha-ketoglutarate promotes anxiety, activates autophagy, and suppresses antioxidant enzymes in the cerebral cortex of female mice on cafeteria diet. Brain Research Bulletin, 222, 111255. https://doi.org/10.1016/j.brainresbull.2025.111255
Demianchuk, O., Vatashchuk, M., Gospodaryov, D., Hurza, V., Ivanochko, M., Derkachov, V., Berezovskyi, V., Lushchak, O., Storey, K. B., Bayliak, M., & Lushchak, V. I. (2024). High-fat high-fructose diet and alpha-ketoglutarate affect mouse behavior that is accompanied by changes in oxidative stress response and energy metabolism in the cerebral cortex. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - General Subjects, 1868(1), 130521. https://doi.org/10.1016/j.bbagen.2023.130521
Derkachov V.P., Ivanochko M.V., Bayliak M.M. (2023). The effect of broccoli sprouts on oxidative stress markers in mice fed with cafeteria diet. Biotechnol acta 16:18–20. https://doi.org/10.15407/biotech16.02.018
Garaschuk, O., Semchyshyn, H. M., & Lushchak, V. I. (2018). Healthy brain aging: Interplay between reactive species, inflammation and energy supply. Ageing Research Reviews, 43, 26–45. https://doi.org/10.1016/j.arr.2018.02.003
Hermes-Lima, M., Willmore, W. G., & Storey, K. B. (1995). Quantification of lipid peroxidation in tissue extracts based on Fe(III)xylenol orange complex formation. Free Radical Biology and Medicine, 19(3), 271–280. https://doi.org/10.1016/0891-5849(95)00020-X
Higa, T. S., Spinola, A. V., Fonseca-Alaniz, M. H., & Evangelista, F. S. (n.d.). Comparison between cafeteria and high-fat diets in the induction of metabolic dysfunction in mice.
Ivanochko M.V., Demianchuk O.I., Bayliak M.M., Lushchak V.I. (2023). Consumption of broccoli sprouts increased the activity of glutathione-dependent antioxidant enzymes in murine liver. Biotechnol acta 16:26–29. https://doi.org/10.15407/biotech16.02.026
Ivanochko M.V., Dmytriv T.R., Yatskiv I.M., Bayliak M.M., Lushchak V.I. (2025b). Metabolic effects of broccoli sprouts in mice with cafeteria diet-induced obesity. Ukr. Biochem. J., 2025, Vol. 97, N 6, 65-78.
Ivanochko, M. V., Fediv, K. V., Shvadchak, V. V., Bayliak, M. M., & Lushchak, V. I. (2025). Nutritional analysis of aqueous and ethanol broccoli sprout extracts. Journal of Plant Biochemistry and Biotechnology. https://doi.org/10.1007/s13562-025-00974-9
Ivanochko, M. V., M. M. BaylIak, & Lushchak, V. I. (2024). Potential of isothiocyanate sulforaphane from broccoli to combat obesity and type 2 diabetes: Involvement of NRF2 regulatory pathway. The Ukrainian Biochemical Journal, 96(6), 17–28. https://doi.org/10.15407/ubj96.06.017
Johnson, A. R., Wilkerson, M. D., Sampey, B. P., Troester, M. A., Hayes, D. N., & Makowski, L. (2016). Cafeteria diet-induced obesity causes oxidative damage in white adipose. Biochemical and Biophysical Research Communications, 473(2), 545–550. https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2016.03.113
Kennedy, L., Sandhu, J. K., Harper, M.-E., & Cuperlovic-Culf, M. (2020). Role of Glutathione in Cancer: From Mechanisms to Therapies. Biomolecules, 10(10), 1429. https://doi.org/10.3390/biom10101429
Le Thuc, O., & García-Cáceres, C. (2024). Obesity-induced inflammation: Connecting the periphery to the brain. Nature Metabolism, 6(7), 1237–1252. https://doi.org/10.1038/s42255-024-01079-8
Lushchak, O. V., Kubrak, O. I., Nykorak, M. Z., Storey, K. B., & Lushchak, V. I. (2008). The effect of potassium dichromate on free radical processes in goldfish: Possible protective role of glutathione. Aquatic Toxicology, 87(2), 108–114. https://doi.org/10.1016/j.aquatox.2008.01.007
Lushchak, V. I. (2012). Glutathione Homeostasis and Functions: Potential Targets for Medical Interventions. Journal of Amino Acids, 2012, 1–26. https://doi.org/10.1155/2012/736837
Lushchak, V. I. (2021). Interplay between bioenergetics and oxidative stress at normal brain aging. Aging as a result of increasing disbalance in the system oxidative stress–energy provision. Pflügers Archiv - European Journal of Physiology, 473(5), 713–722. https://doi.org/10.1007/s00424-021-02531-4
Mao, L., Yang, T., Li, X., Lei, X., Sun, Y., Zhao, Y., Zhang, W., Gao, Y., Sun, B., & Zhang, F. (2019). Protective effects of sulforaphane in experimental vascular cognitive impairment: Contribution of the Nrf2 pathway. Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism, 39(2), 352–366. https://doi.org/10.1177/0271678X18764083
Morrison, C. D., Pistell, P. J., Ingram, D. K., Johnson, W. D., Liu, Y., Fernandez‐Kim, S. O., White, C. L., Purpera, M. N., Uranga, R. M., Bruce‐Keller, A. J., & Keller, J. N. (2010). High fat diet increases hippocampal oxidative stress and cognitive impairment in aged mice: Implications for decreased Nrf2 signaling. Journal of Neurochemistry, 114(6), 1581–1589. https://doi.org/10.1111/j.1471-4159.2010.06865.x
Naomi, R., Teoh, S. H., Embong, H., Balan, S. S., Othman, F., Bahari, H., & Yazid, M. D. (2023). The Role of Oxidative Stress and Inflammation in Obesity and Its Impact on Cognitive Impairments—A Narrative Review. Antioxidants, 12(5), 1071. https://doi.org/10.3390/antiox12051071
Raichle, M. E., & Gusnard, D. A. (2002). Appraising the brain’s energy budget. Proceedings of the National Academy of Sciences, 99(16), 10237–10239. https://doi.org/10.1073/pnas.172399499
Salas-Venegas, V., Flores-Torres, R. P., Rodríguez-Cortés, Y. M., Rodríguez-Retana, D., Ramírez-Carreto, R. J., Concepción-Carrillo, L. E., Pérez-Flores, L. J., Alarcón-Aguilar, A., López-Díazguerrero, N. E., Gómez-González, B., Chavarría, A., & Konigsberg, M. (2022). The Obese Brain: Mechanisms of Systemic and Local Inflammation, and Interventions to Reverse the Cognitive Deficit. Frontiers in Integrative Neuroscience, 16, 798995. https://doi.org/10.3389/fnint.2022.798995
Sampey, B. P., Vanhoose, A. M., Winfield, H. M., Freemerman, A. J., Muehlbauer, M. J., Fueger, P. T., Newgard, C. B., & Makowski, L. (2011a). Cafeteria Diet Is a Robust Model of Human Metabolic Syndrome With Liver and Adipose Inflammation: Comparison to High‐Fat Diet. Obesity, 19(6), 1109–1117. https://doi.org/10.1038/oby.2011.18
Sampey, B. P., Vanhoose, A. M., Winfield, H. M., Freemerman, A. J., Muehlbauer, M. J., Fueger, P. T., Newgard, C. B., & Makowski, L. (2011b). Cafeteria Diet Is a Robust Model of Human Metabolic Syndrome With Liver and Adipose Inflammation: Comparison to High‐Fat Diet. Obesity, 19(6), 1109–1117. https://doi.org/10.1038/oby.2011.18
Shirai, Y., Fujita, Y., Hashimoto, R., Ohi, K., Yamamori, H., Yasuda, Y., Ishima, T., Suganuma, H., Ushida, Y., Takeda, M., & Hashimoto, K. (2015). Dietary Intake of Sulforaphane-Rich Broccoli Sprout Extracts during Juvenile and Adolescence Can Prevent Phencyclidine-Induced Cognitive Deficits at Adulthood. PLOS ONE, 10(6), e0127244. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0127244
Subedi, L., Cho, K., Park, Y. U., Choi, H. J., & Kim, S. Y. (2019). Sulforaphane-Enriched Broccoli Sprouts Pretreated by Pulsed Electric Fields Reduces Neuroinflammation and Ameliorates Scopolamine-Induced Amnesia in Mouse Brain through Its Antioxidant Ability via Nrf2-HO-1 Activation. Oxidative Medicine and Cellular Longevity, 2019, 1–19. https://doi.org/10.1155/2019/3549274
Vairetti, M., Di Pasqua, L. G., Cagna, M., Richelmi, P., Ferrigno, A., & Berardo, C. (2021). Changes in Glutathione Content in Liver Diseases: An Update. Antioxidants, 10(3), 364. https://doi.org/10.3390/antiox10030364
Valencia-Olvera, A. C., Morán, J., Camacho-Carranza, R., Prospéro-García, O., & Espinosa-Aguirre, J. J. (2014). CYP2E1 induction leads to oxidative stress and cytotoxicity in glutathione-depleted cerebellar granule neurons. Toxicology in Vitro, 28(7), 1206–1214. https://doi.org/10.1016/j.tiv.2014.05.014
Zhang, T., Holman, J., McKinstry, D., Trindade, B. C., Eaton, K. A., Mendoza-Castrejon, J., Ho, S., Wells, E., Yuan, H., Wen, B., Sun, D., Chen, G. Y., & Li, Y. (2023). A steamed broccoli sprout diet preparation that reduces colitis via the gut microbiota. The Journal of Nutritional Biochemistry, 112, 109215. https://doi.org/10.1016/j.jnutbio.2022.109215
Zhong, Y., Dong, G., Luo, H., Cao, J., Wang, C., Wu, J., Feng, Y.-Q., & Yue, J. (2012). Induction of brain CYP2E1 by chronic ethanol treatment and related oxidative stress in hippocampus, cerebellum, and brainstem. Toxicology, 302(2–3), 275–284. https://doi.org/10.1016/j.tox.2012.08.009
Zhou, R., Lin, J., & Wu, D. (2014). Sulforaphane induces Nrf2 and protects against CYP2E1-dependent binge alcohol-induced liver steatosis. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - General Subjects, 1840(1), 209–218. https://doi.org/10.1016/j.bbagen.2013.09.018
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 Marian Ivanochko, Viktoriia Chyr, Iryna Yatskiv, Volodymyr Lushchak
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
