Effect of sulforaphane on the TGF-β-induced transition of asthmatic bronchial fibroblasts to myofibroblasts in in vitro cultures

Sulforafan (SFN) jest to izotiocyjanian, który występuje w warzywach krzyżowych, najczęściej w brokułach. Powstaje on w wyniku rozpadu glukorafaniny, pod wpływem działania myrozynazy, która zostaje uwolniona podczas mechanicznego rozdrabniania czy uszkodzenia warzyw krzyżowych. SFN jest związkiem, który posiada wielokierunkową aktywność biologiczną, przede wszystkim ma działanie antynowotworowe, poprzez wpływ na cykl komórkowy, proliferację i różnicowanie komórek nowotworowych. Wykazano również, że reguluje on odpowiedź pro- jak i anty-zapalną organizmu w wielu rodzajach chorób oraz może mieć wpływ na różnicowanie fibroblastów w miofibroblasty (FMT) w procesie włóknienia wątroby. Proces FMT jest istotnym procesem w patogenezie astmy, badania prowadzone w Zakładzie Biologii Komórki UJ wykazały, że pod wpływem czynnika wzrostowego TGF-β1 fibroblasty oskrzelowe łatwiej różnicują w miofibroblasty, komórki charakteryzujące się zwiększoną ekspresją białka α-SMA. Celem niniejszej pracy było zbadanie wpływu sulforafanu na indukowany przez TGF-β1 proces różnicowania w miofibroblasty fibroblastów, które pochodziły od pacjentów ze zdiagnozowaną astmą oskrzelową. Przeprowadzone badania wykazały wpływ SFN na hamowanie procesu FMT w komórkach HBF, o czym świadczy obniżona procentowa zawartość miofibroblastów w populacjach HBF stymulowanych czynnikiem TGF-β1 oraz obniżona ekspresja białka α-SMA (białka markerowego FMT). Poszukując mechanizmu działania SFN, wykazano, że wpływa on na kanoniczny szlak sygnalizacyjny TGF-β/Smad, co wyraża się obniżoną translokacją białek p-Smad 2 do jądra komórkowego oraz obniżonym poziomem fosforylacji białka Smad 2.Uzyskane wyniki jednoznacznie wskazują na rolę SFN w hamowaniu procesu różnicowania fibroblastów w miofibroblasty, które pochodziły od osób chorych na astmę oskrzelową.

Sulforaphane (SFN) is an isothiocyanate found in Brassicaceae vegetables, particularly broccoli. The compound is produced in glucoraphanin decomposition catalysed by myrosinase, released in mechanical fragmentation or damage of cells in cruciferous vegetables. SFN displays multi-directional biological activity, primarily antineoplastic action via its effect on the cell cycle, proliferation and differentiation of neoplastic cells. The substance is also known to regulate pro- and anti-inflammatory response of organisms to numerous types of diseases and is likely to influence fibroblast to myofibroblast transition (FMT) in liver fibrosis. FMT is an important process in asthma pathogenesis. Research carried out in the Department of Cell Biology, Jagiellonian University, showed that differentiation of bronchial fibroblasts into myofibroblasts, marked by increased expression of the α-SMA protein, is facilitated by the TGF-β1 growth factor.The presented study aimed to examine the effect of sulforaphane on the TGF-β-induced fibroblast to myofibroblast transition in cells obtained from patients diagnosed with bronchial asthma. Results indicate that SFN inhibits FMT in human bronchial fibroblasts (HBF), what is evidenced by the decreased percentage of myofibroblasts in TGF-β1-stimulated HBF populations and by the reduced expression of the α-SMA protein (FMT marker). The investigated action mechanism of SFN appeared to affect the TGF-β/Smad canonical signaling pathway, as concluded from the decreased translocation of p-Smad 2 proteins to the nucleus and reduced phosphorylation of Smad 2.The obtained results unequivocally confirm the inhibiting role of SFN in the transition of asthmatic bronchial fibroblasts to myofibroblasts.