DOI: https://doi.org/10.3389/fphys.2025.1497566
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39995480
تاريخ النشر: 2025-02-10
المؤلف: Tetiana R. Dmytriv وآخرون
الموضوع الرئيسي: الجينوميات والمواد النباتية والإجهاد التأكسدي
نظرة عامة
تناقش هذه القسم دور الجلوكورافانين، وهو جلوكوسينولات شائع في الخضروات الصليبية، كمقدمة للإيزوثيوسيانات مثل السولفورافان والإيروسين، المعروفة بتنشيط مسار إشارة Nrf2 الذي يساعد في إدارة الإجهاد التأكسدي. يحدث تحويل الجلوكورافانين إلى سولفورافان من خلال التحلل المائي بواسطة إنزيم الميروسيناز، الذي يتم تعطيله في معدة الثدييات. وبالتالي، تعتمد الثدييات على ميكروبات الأمعاء لتمثيل الجلوكورافانين إلى مركبات مختلفة، بما في ذلك السولفورافان ومشتقاته.
تسلط المراجعة الضوء على التأثير الكبير لتكوين ميكروبات الأمعاء على تمثيل الجلوكورافانين وتقترح أن السولفورافان قد يؤثر أيضًا على ديناميات ميكروبات الأمعاء. تفترض أن السولفورافان يمكن أن يخفف من الالتهاب المعوي والإجهاد التأكسدي، مما يدعم التوازن المعوي ويحافظ على سلامة حاجز الأمعاء. علاوة على ذلك، تؤكد هذه القسم على إمكانيات الإيزوثيوسيانات الغذائية، وخاصة السولفورافان، في كسر دورة الإجهاد التأكسدي والخلل الميكروبي المعوي، مما يبرز دورها في تعزيز صحة الأمعاء.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث الجلوكورافانين (GRP)، وهو مركب يحتوي على الكبريت يوجد بشكل رئيسي في الخضروات الصليبية مثل البروكلي والجرجير. GRP هو نوع من الجلوكوسينولات، الذي يمكن تحويله إلى إيزوثيوسيانات نشطة بيولوجيًا (ITCs) مثل السولفورافان (SFN) من خلال عمل إنزيم الميروسيناز. هذا التحويل ضروري للفوائد الصحية المرتبطة بهذه المركبات، بما في ذلك الخصائص المضادة للأكسدة والمضادة للالتهابات. تعمل الفجوة المكانية بين GRP والميورسيناز في النباتات كآلية دفاع ضد العواشب، حيث يتم تنشيط “قنبلة زيت الخردل” فقط عند حدوث تلف في الأنسجة. تسلط الورقة الضوء على أنه بينما يمكن أن يقلل الطهي من نشاط الميروسيناز، فإن مضغ الخضروات النيئة يمكن أن يعزز إطلاق الميروسيناز النشط، مما يسهل تحويل GRP إلى SFN في تجويف الفم. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تقوم ميكروبات الأمعاء أيضًا بتمثيل GRP إلى SFN، مما يشير إلى تفاعل معقد بين المدخول الغذائي والنشاط الميكروبي في الجهاز الهضمي.
تؤكد هذه القسم أيضًا على الحاجة إلى مزيد من البحث حول تمثيل الجلوكوسينولات وتأثيرها على ميكروبات الأمعاء. تشير إلى أنه بينما وثقت بعض الدراسات التحويل الميكروبي لـ GRP إلى مستقلبات مختلفة، بما في ذلك SFN والغلوكويروسين، لا يزال الفهم العام لهذه العمليات محدودًا. يهدف المؤلفون إلى استكشاف التحلل المائي لـ GRP بواسطة ميكروبات الأمعاء، والإنتاج اللاحق لـ SFN، وتأثيرات هذه المركبات على صحة الأمعاء. كما يشيرون إلى أن تكوين ميكروبات الأمعاء يمكن أن يؤثر على تمثيل GRP، مما يدل على علاقة متبادلة حيث قد تعزز الجلوكوسينولات الغذائية معدلات التحلل المائي الميكروبي. تمهد المقدمة الطريق لفحص مفصل لمسارات تمثيل GRP وآثارها على الحفاظ على ميكروبات الأمعاء الصحية.
نقاش
يسلط النقاش الضوء على التأثير الكبير للجلوكورافانين (GRP) ومشتقه السولفورافان (SFN) على تكوين ميكروبات الأمعاء وفوائده الصحية المحتملة. تلعب الحمية الغذائية دورًا حاسمًا في تشكيل ميكروبات الأمعاء، حيث يرتبط الخلل الميكروبي بمشاكل صحية متنوعة، بما في ذلك متلازمة الأيض والأمراض الالتهابية. تشير الدراسات إلى أن استهلاك GRP يمكن أن يعزز التنوع الميكروبي ويغير نسبة Firmicutes/Bacteroidetes (F/B)، المرتبطة بخطر السمنة. على سبيل المثال، أدى إعطاء GRP في نماذج الحمية عالية الدهون (HFD) إلى انخفاض في Firmicutes وزيادة في Bacteroidetes، مما يشير إلى تأثير وقائي ضد السمنة.
علاوة على ذلك، يظهر SFN خصائص مضادة للميكروبات وقدرة على تعزيز البكتيريا المفيدة في الأمعاء، على الرغم من أن تأثيراته يمكن أن تختلف تحت ظروف الأكسجين المختلفة. من الجدير بالذكر أن SFN أظهر إمكانيات علاجية في حالات مثل فرط حمض اليوريك واضطرابات طيف التوحد من خلال تعديل ميكروبات الأمعاء. تشمل الآليات الجزيئية الكامنة وراء هذه التأثيرات تنشيط مسارات مضادة للأكسدة وتعزيز سلامة حاجز الأمعاء، مما قد يمنع الخلل الميكروبي والالتهاب. على الرغم من النتائج الواعدة، يؤكد المؤلفون على الحاجة إلى مزيد من البحث لتوضيح مسارات تمثيل GRP وSFN، خاصة فيما يتعلق بتفاعلاتها مع ميكروبات الأمعاء والآثار المترتبة على استراتيجيات غذائية تهدف إلى تحسين صحة الأمعاء والوقاية من السمنة وأمراض الأمعاء الالتهابية.
DOI: https://doi.org/10.3389/fphys.2025.1497566
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39995480
Publication Date: 2025-02-10
Author(s): Tetiana R. Dmytriv et al.
Primary Topic: Genomics, phytochemicals, and oxidative stress
Overview
This section discusses the role of glucoraphanin, a glucosinolate prevalent in cruciferous vegetables, as a precursor to isothiocyanates like sulforaphane and erucin, which are known to activate the Nrf2 signaling pathway that helps manage oxidative stress. The conversion of glucoraphanin to sulforaphane occurs through hydrolysis by the enzyme myrosinase, which is inactivated in the mammalian stomach. Consequently, mammals rely on gut microbiota to metabolize glucoraphanin into various compounds, including sulforaphane and its derivatives.
The review highlights the significant impact of gut microbiota composition on the metabolism of glucoraphanin and suggests that sulforaphane may also influence gut microbiota dynamics. It posits that sulforaphane could alleviate intestinal inflammation and oxidative stress, thereby supporting intestinal homeostasis and maintaining gut barrier integrity. Furthermore, the section emphasizes the potential of dietary isothiocyanates, particularly sulforaphane, in breaking the cycle of oxidative stress and gut dysbiosis, underscoring their role in promoting gut health.
Introduction
The introduction of the research paper discusses glucoraphanin (GRP), a sulfur-containing compound predominantly found in cruciferous vegetables like broccoli and arugula. GRP is a type of glucosinolate, which can be converted into biologically active isothiocyanates (ITCs) such as sulforaphane (SFN) through the action of the enzyme myrosinase. This conversion is crucial for the health benefits associated with these compounds, including antioxidant and anti-inflammatory properties. The spatial separation of GRP and myrosinase in plants serves as a defense mechanism against herbivores, activating the “mustard oil bomb” only upon tissue damage. The paper highlights that while cooking can reduce myrosinase activity, chewing raw vegetables can enhance the release of active myrosinase, facilitating the conversion of GRP to SFN in the oral cavity. Additionally, gut microbiota can also metabolize GRP into SFN, suggesting a complex interplay between dietary intake and microbial activity in the gastrointestinal tract.
The section further emphasizes the need for more research on the metabolism of glucosinolates and their impact on gut microbiota. It notes that while some studies have documented the microbial conversion of GRP into various metabolites, including SFN and glucoerucin, the overall understanding of these processes remains limited. The authors aim to explore the hydrolysis of GRP by gut microbiota, the subsequent production of SFN, and the effects of these compounds on gut health. They also point out that the composition of gut microbiota can influence the metabolism of GRP, indicating a reciprocal relationship where dietary glucosinolates may enhance microbial hydrolysis rates. The introduction sets the stage for a detailed examination of GRP’s metabolic pathways and its implications for maintaining a healthy gut microbiota.
Discussion
The discussion highlights the significant impact of glucoraphanin (GRP) and its derivative sulforaphane (SFN) on gut microbiota composition and its potential health benefits. Diet plays a crucial role in shaping gut microbiota, with dysbiosis linked to various health issues, including metabolic syndrome and inflammatory diseases. Studies indicate that GRP consumption can enhance microbial diversity and alter the Firmicutes/Bacteroidetes (F/B) ratio, which is associated with obesity risk. For instance, GRP administration in high-fat diet (HFD) models led to a decrease in Firmicutes and an increase in Bacteroidetes, suggesting a protective effect against obesity.
Moreover, SFN exhibits both antimicrobial properties and the ability to promote beneficial gut bacteria, although its effects can vary under different oxygen conditions. Notably, SFN has shown therapeutic potential in conditions like hyperuricemia and autism spectrum disorders by modulating gut microbiota. The molecular mechanisms underlying these effects involve the activation of antioxidant pathways and the enhancement of gut barrier integrity, which may prevent dysbiosis and inflammation. Despite promising findings, the authors emphasize the need for further research to clarify the metabolic pathways of GRP and SFN, particularly regarding their interactions with gut microbiota and the implications for dietary strategies aimed at improving gut health and preventing obesity and inflammatory bowel diseases.