Сульфорафан — биологически активное вещество¶

Сульфорафан — органическое соединение из группы изотиоцинатов, продукт ферментативного гидролиза глюкозинолата глюкорафанина, содержащегося в растениях семейства крестоцветных. Относится к классу изотиоцианатов, обладает выраженными антиоксидантными и хемопротекторными свойствами. Впервые выделен в 1992 году исследователями из Университета Джонса Хопкинса Полом Талалаем и Янг Джей Ли.

¶Химические свойства

Сульфорафан (4-метилсульфинилбутил изотиоцианат, C₆H₉NOS₂) — летучее серосодержащее соединение с характерным острым запахом. Молекулярная масса — 177,29 г/моль. При комнатной температуре представляет собой маслянистую жидкость светло-жёлтого цвета, плохо растворимую в воде, хорошо — в органических растворителях.

В свежих растениях сульфорафан не содержится в свободном виде. Его предшественник — глюкорафанин (тиогликозид) — накапливается в клетках, а фермент мирозиназа, локализованный в отдельных клеточных компартментах, при повреждении ткани катализирует его расщепление с образованием активного изотиоцианата. Такой защитный механизм «химической бомбы» характерен для большинства крестоцветных.

¶История открытия

Исследования сульфорафана начались в 1990-х годах в лаборатории Пола Талалая — профессора фармакологии Университета Джонса Хопкинса. В 1992 году совместно с Янг Джей Ли была опубликована работа, в которой сообщалось о выделении из брокколи вещества, индуцирующего ферменты детоксикации II фазы (глютатион-S-трансферазы, хиноредуктазы и другие). Показано, что сульфорафан повышает активность этих ферментов в 2–3 раза, что связывается с хемопротекторным эффектом.

В 1997 году группа Талалая опубликовала данные о том, что экстракт брокколи, обогащённый сульфорафаном, подавляет рост опухолей молочной железы у крыс на 40–60 %. Эти работы вызвали широкий интерес к изучению изотиоцианатов крестоцветных как потенциальных профилактических средств онкологических заболеваний.

¶Содержание в продуктах

Сульфорафан образуется из глюкорафанина, содержание которого существенно различается между сортами и видами крестоцветных. Наиболее богаты глюкорафанином:

• ростки (проростки) брокколи — до 1–3 % сухого вещества;
• брокколи (соцветия) — 0,4–1,2 мг/г свежей массы;
• брюссельская капуста;
• кресс-салат;
• горчица (семена и зелень);
• редис;
• белокочанная капуста (в меньшей степени).

При термической обработке мирозиназа инактивируется при температуре выше 60–70 °C, поэтому варка, жарка и замораживание снижают выход сульфорафана. Для максимального образования активного вещества рекомендуется измельчение сырья и выдержка при умеренной температуре (20–40 °C) в течение 30–60 минут, что позволяет ферменту полностью расщепить глюкорафанин. Замораживание инактивирует мирозиназу необратимо, однако при использовании готовых проростков (где реакция уже произошла) это не имеет значения.

¶Механизм биологического действия

Основной молекулярный мишенью сульфорафана считается белок Keap1, ассоциированный с Nrf2-фактором транскрипции. Сульфорафан модифицирует тиоловые группы Keap1, что приводит к высвобождению Nrf2 и его транслокации в ядро, где он активирует гены антиоксидантного ответа (элементы ARE — антиоксидантных элементов ответа). Среди индуцируемых ферментов:

• глютатион-S-трансфераза;
• хиноредуктаза;
• гемоксигеназа-1;
• NAD(P)H-хиноноксидоредуктаза;
• глутатионпероксидаза.

Дополнительно сульфорафан ингибирует NF-κB-зависимую провоспалительную сигнальную пут, подавляет гистондеацетилазы (HDAC) и проявляет антибактериальную активность в отношении Helicobacter pylori.

¶Исследования эффективности

Эпидемиологические наблюдения связывают высокое потребление крестоцветных овощей со сниженным риском ряда онкологических заболеваний, однако сами эти данные не доказывают причинно-следственной роли сульфорафана.

Контролируемые исследования на людях показали:

• повышение уровня маркеров детоксикации в клетках крови после приёма экстрактов брокколи;
• снижение маркеров окислительного стресса у пациентов с сахарным диабетом 2 типа;
• некоторое снижение уровня глюкозы натощак в ряде клинических испытаний;
• потенциал в подавлении роста простатических клеток in vitro и в моделях на животных.

Важным ограничением является индивидуальная вариабельность: у значительной части людей кишечная микрофлора содержит мало бактерий, продуцирующих мирозиназу, что снижает биодоступность сульфорафана из обычных продуктов. Для решения этой проблемы разработаны формы с добавлением стабильной мирозиназы (например, добавка «сульфорафан + мирозиназа»).

¶Применение

Сульфорафан и экстракты проростков брокколи используются в качестве биологически активных добавок к пище. В пищевой промышленности применяется как натуральный антимикробный агент для консервирования. В косметологии включается в состав средств с антиоксидантной активностью.

¶Источники

• Talalay P., Fahey J.W. Phytochemicals from cruciferous vegetables protect against cancer by inducing carcinogen-detoxifying enzymes // Pharmacogenomics. 2002.
• Fahey J.W., Zhang Y., Talalay P. Broccoli sprouts: an exceptionally rich source of inducers of enzymes that protect against chemicals // PNAS. 1997.
• Higdon J.V. et al. Cruciferous vegetables and human cancer risk // Pharmacological Research. 2007.
• Gu L., Zhang G.Y. Sulforaphane in cancer prevention and therapy // Journal of Nutritional Biochemistry.