JF
Jed Fahey
Author with expertise in Role of Nrf2 Signaling in Oxidative Stress Response
Achievements
Cited Author
Open Access Advocate
Key Stats
Upvotes received:
0
Publications:
8
(75% Open Access)
Cited by:
3,584
h-index:
61
/
i10-index:
121
Reputation
Biology
< 1%
Chemistry
< 1%
Economics
< 1%
Show more
How is this calculated?
Publications
0

Broccoli sprouts: An exceptionally rich source of inducers of enzymes that protect against chemical carcinogens

Jed Fahey et al.Sep 16, 1997
Induction of phase 2 detoxication enzymes [e.g., glutathione transferases, epoxide hydrolase, NAD(P)H: quinone reductase, and glucuronosyltransferases] is a powerful strategy for achieving protection against carcinogenesis, mutagenesis, and other forms of toxicity of electrophiles and reactive forms of oxygen. Since consumption of large quantities of fruit and vegetables is associated with a striking reduction in the risk of developing a variety of malignancies, it is of interest that a number of edible plants contain substantial quantities of compounds that regulate mammalian enzymes of xenobiotic metabolism. Thus, edible plants belonging to the family Cruciferae and genus Brassica (e.g., broccoli and cauliflower) contain substantial quantities of isothiocyanates (mostly in the form of their glucosinolate precursors) some of which (e.g., sulforaphane or 4-methylsulfinylbutyl isothiocyanate) are very potent inducers of phase 2 enzymes. Unexpectedly, 3-day-old sprouts of cultivars of certain crucifers including broccoli and cauliflower contain 10–100 times higher levels of glucoraphanin (the glucosinolate of sulforaphane) than do the corresponding mature plants. Glucosinolates and isothiocyanates can be efficiently extracted from plants, without hydrolysis of glucosinolates by myrosinase, by homogenization in a mixture of equal volumes of dimethyl sulfoxide, dimethylformamide, and acetonitrile at −50°C. Extracts of 3-day-old broccoli sprouts (containing either glucoraphanin or sulforaphane as the principal enzyme inducer) were highly effective in reducing the incidence, multiplicity, and rate of development of mammary tumors in dimethylbenz( a )anthracene-treated rats. Notably, sprouts of many broccoli cultivars contain negligible quantities of indole glucosinolates, which predominate in the mature vegetable and may give rise to degradation products (e.g., indole-3-carbinol) that can enhance tumorigenesis. Hence, small quantities of crucifer sprouts may protect against the risk of cancer as effectively as much larger quantities of mature vegetables of the same variety.
0
Citation1,321
0
Save
0

Preclinical and clinical evaluation of sulforaphane for chemoprevention in the breast

Brian Cornblatt et al.Mar 7, 2007
Consumers of higher levels of Brassica vegetables, particularly those of the genus Brassica (broccoli, Brussels sprouts and cabbage), reduce their susceptibility to cancer at a variety of organ sites. Brassica vegetables contain high concentrations of glucosinolates that can be hydrolyzed by the plant enzyme, myrosinase, or intestinal microflora to isothiocyanates, potent inducers of cytoprotective enzymes and inhibitors of carcinogenesis. Oral administration of either the isothiocyanate, sulforaphane, or its glucosinolate precursor, glucoraphanin, inhibits mammary carcinogenesis in rats treated with 7,12-dimethylbenz[a]anthracene. In this study, we sought to determine whether sulforaphane exerts a direct chemopreventive action on animal and human mammary tissue. The pharmacokinetics and pharmacodynamics of a single 150 μmol oral dose of sulforaphane were evaluated in the rat mammary gland. We detected sulforaphane metabolites at concentrations known to alter gene expression in cell culture. Elevated cytoprotective NAD(P)H:quinone oxidoreductase (NQO1) and heme oxygenase-1 (HO-1) gene transcripts were measured using quantitative real-time polymerase chain reaction. An observed 3-fold increase in NQO1 enzymatic activity, as well as 4-fold elevated immunostaining of HO-1 in rat mammary epithelium, provides strong evidence of a pronounced pharmacodynamic action of sulforaphane. In a subsequent pilot study, eight healthy women undergoing reduction mammoplasty were given a single dose of a broccoli sprout preparation containing 200 μmol of sulforaphane. Following oral dosing, sulforaphane metabolites were readily measurable in human breast tissue enriched for epithelial cells. These findings provide a strong rationale for evaluating the protective effects of a broccoli sprout preparation in clinical trials of women at risk for breast cancer.
0

Safety, Tolerance, and Metabolism of Broccoli Sprout Glucosinolates and Isothiocyanates: A Clinical Phase I Study

Theresa Shapiro et al.Jul 1, 2006
Abstract Abstract: Broccoli sprouts are widely consumed in many parts of the world. There have been no reported concerns with respect to their tolerance and safety in humans. A formal phase I study of safety, tolerance, and pharmacokinetics appeared justified because these sprouts are being used as vehicles for the delivery of the glucosinolate glucoraphanin and its cognate isothiocyanate sulforaphane [1-isothiocyanato-(4R)-(methylsulfinyl)butane] in clinical trials. Such trials have been designed to evaluate protective efficacy against development of neoplastic and other diseases. A placebo-controlled, double-blind, randomized clinical study of sprout extracts containing either glucosinolates (principally glucoraphanin, the precursor of sulforaphane) or isothiocyanates (principally sulforaphane) was conducted on healthy volunteers who were in-patients on our clinical research unit. The subjects were studied in three cohorts, each comprising three treated individuals and one placebo recipient. Following a 5-day acclimatization period on a crucifer-free diet, the broccoli sprout extracts were administered orally at 8-h intervals for 7 days (21 doses), and the subjects were monitored during this period and for 3 days after the last treatment. Doses were 25 μmol of glucosinolate (cohort A), 100 μmol of glucosinolate (cohort B), or 25 μmol of isothiocyanate (cohort C). The mean cumulative excretion of dithiocarbamates as a fraction of dose was very similar in cohorts A and B (17.8 ± 8.6% and 19.6 ± 11.7% of dose, respectively) and very much higher and more consistent in cohort C (70.6 ± 2.0% of dose). Thirty-two types of hematology or chemistry tests were done before, during, and after the treatment period. Indicators of liver (transaminases) and thyroid [thyroid-stimulating hormone, total triiodothyronine (T3), and free thyroxine (T4)] function were examined in detail. No significant or consistent subjective or objective abnormal events (toxicities) associated with any of the sprout extract ingestions were observed.
0

KEAP1 and done? Targeting the NRF2 pathway with sulforaphane

Albena Dinkova‐Kostova et al.Feb 17, 2017
Since the re-discovery of sulforaphane in 1992 and the recognition of the bioactivity of this phytochemical, many studies have examined its mode of action in cells, animals and humans. Broccoli, especially as young sprouts, is a rich source of sulforaphane and broccoli-based preparations are now used in clinical studies probing efficacy in health preservation and disease mitigation. Many putative cellular targets are affected by sulforaphane although only one, KEAP1-NRF2 signaling, can be considered a validated target at this time. The transcription factor NRF2 is a master regulator of cell survival responses to endogenous and exogenous stressors. This review summarizes the chemical biology of sulforaphane as an inducer of NRF2 signaling and efficacy as an inhibitor of carcinogenesis. It also provides a summary of the current findings from clinical trials using a suite of broccoli sprout preparations on a series of short-term endpoints reflecting a diversity of molecular actions. Sulforaphane, as a pure chemical, protects against chemical-induced skin, oral, stomach, colon, lung and bladder carcinogenesis and in genetic models of colon and prostate carcinogenesis. In many of these settings the antitumorigenic efficacy of sulforaphane is dampened in Nrf2-disrupted animals. Broccoli preparations rich in glucoraphanin or sulforaphane exert demonstrable pharmacodynamic action in over a score of clinical trials. Measures of NRF2 pathway response and function are serving as guideposts for the optimization of dose, schedule and formulation as clinical trials with broccoli-based preparations become more commonplace and more rigorous in design and implementation.
0

Astrocyte redox dysregulation causes prefrontal hypoactivity: sulforaphane treats non-ictal pathophysiology in ALDH7A1-mediated epilepsy

Travis Faust et al.Oct 7, 2019
Mutations in the astrocyte-enriched enzyme aldehyde dehydrogenase 7a1 (ALDH7A1) cause a neonatal epilepsy accompanied by treatment-resistant, inter-ictal neuropsychiatric symptoms. Nevertheless, the mechanistic impact of ALDH7A1 dysfunction in the brain remains elusive. We generated ALDH7A1 knockout mice and report that constitutive global ALDH7A1 depletion increases chemoconvulsant sensitivity and altered mood-associated behaviors. However, contrary to our expectation, astrocyte-specific ALDH7A1 depletion only affects mood-associated behaviors. Accordingly, in astrocyte-specific ALDH7A1 knockout mice, we show enhanced redox-sensitive microdomain Ca2+ signaling in astrocytes and both elevated synaptic inhibitory tone and increased dendritic spine density in prelimbic pyramidal neurons. Sulforaphane (SFN), an indirect antioxidant and dietary supplement, has been explored as a possible treatment to ameliorate neuropsychiatric manifestations in autism and schizophrenia, at least at the clinical levels, but its mechanism in the brain is unclear. Here we show that SFN rescues both the physiological and behavioral changes by targeting astrocytic redox imbalance in ALDH7A1 knockout mice, implicating astrocyte redox changes in creating cortical excitatory-inhibitory imbalance and mood alteration.