Biological activity of Brassica by-products in cell models of oxidative stress and lipid toxicity

Abstract

A large amount of waste is generated within the different steps of the food value chain, representing a big loss of natural resources, plant material and economic value. Many parts of edible plants are in fact, not sold for consumption and end up as massive waste. A good example of this is Brassica by-products. Properties described in existing literature point to antioxidant and even anti-obesogenic effects from Brassica oleracea var italica.A growing concern in the Western world, obesity results from incorrect lifestyles and comprises a large array of co-morbidities, including non-alcoholic fatty liver disease. Therefore, a new, natural, and economic way to prevent or mitigate obesity-related health issues is a very attractive prospect.The objective of this work was to investigate the effect of three different extracts from Brassica oleracea var italica by-products (leaves, stalk and inflorescence) in models of oxidative stress and lipotoxicity on human HepG2 cells.The protective effects of leaves, stalk and inflorescence extracts from different parts of Brassica oleracea, at 3 different concentrations (1, 10, 25 μg/mL) were tested against 100 μM of pro-oxidant tert-butyl hydroperoxide (tBHP) and 2 different concentrations (1 and 10 μg/mL) were tested against free fatty acid (FFA, 250, 1000 and 2000 µM)-induced cytotoxicity and accumulation. Cell metabolic viability and cell mass were measured by using the resazurin reduction and sulforhodamine B assays, respectively, for tBHP experiments. Lipid accumulation was measured using Nile Red staining assay and normalized using the sulforhodamine B assay for FFA experiments. Furthermore, metabolic flux analysis and intracellular ATP content measurements were performed against 250 µM of FFA, with extracts concentration at 10 μg/mL.While tBHP results presented little to protection by the extracts, the FFA results showed that stalk and inflorescence extracts had varying degrees of success in preventing lipid accumulation and cell death due to lipotoxicity, especially at 10 μg/mL. Leaves extract had some success, to a lesser degree. Metabolic flux analysis showed no significant differences and inflorescence extract increased ATP intracellular content in both control and FFA.These results clearly show biomedical value in Brassica by-products, and further steps should be taken to better understand this value and take advantage of it.

Uma grande quantidade de desperdício é gerado durante os diferentes passos da cadeia alimentar, representando uma enorme perda económica, de recursos naturais e de material orgânico. Várias secções de plantas comestíveis são na verdade deitadas fora, o que acaba por ser um grande desaproveitamento. Um bom exemplo desta situação são os subprodutos de Brassica. Propriedades descritas na literatura existente apontam para efeitos antioxidantes e até anti-obesogénicos de Brassica oleracea var italica.Uma crescente preocupação no mundo ocidental, a obesidade resulta de um estilo de vida incorreto e engloba um grande número de comorbidades, entre as quais fígado gordo não alcoólico. Portanto, uma nova, natural e económica forma de prevenir ou mitigar problemas de saúde relacionados com obesidade é uma perspetiva muito atraente.O objectivo deste trabalho foi a investigação dos efeitos de três extractos de diferentes subprodutos de Brassica oleracea var. italica (folhas, caule e inflorescência) em modelos de stress oxidativo e de lipotoxicidade em células humanas HepG2.Os efeitos protetores dos extractos de folhas, caule e inflorescência de diferentes partes de Brassica oleracea, em 3 concentrações diferentes (1, 10, 25 μg / mL) foram testados contra 100 μM de um pró-oxidante tert-butil hidroperóxido (tBHP) e 2 diferentes concentrações (1 e 10 μg / mL) foram testadas contra a acumulação e citotoxicidade induzida por ácido gordos livre (FFA, 250, 1000 e 2000 µM). A viabilidade metabólica celular e massa celular foram medidas usando os ensaios de redução da resazurina e sulforhodamina B, respectivamente, para experiências de tBHP. A acumulação de lípidos foi medida utilizando o ensaio de coloração com nile red e normalizada utilizando o ensaio sulforhodamina B para experiências de FFA. Para além disso, a análise do fluxo metabólico e as medições do conteúdo de ATP intracelular foram realizadas contra 250 µM de FFA, com concentração de extratos de 10 µg / mL.Enquanto que os resultados de tBHP apresentaram pouca ou nenhuma proteção por parte dos extractos, os resultados de FFA mostraram que os extractos de caule e inflorescência tiveram graus variados de sucesso na prevenção da acumulação de lipídios e morte celular devido à lipotoxicidade, especialmente a 10 μg / mL. O extrato de folhas teve algum sucesso, mas em menor grau. A análise do fluxo metabólico não mostrou diferenças significativas e o extrato da inflorescência aumentou o conteúdo intracelular de ATP tanto com o controlo como com FFA.Estes resultados mostram claramente o valor biomédico dos subprodutos de Brassica, e outros passos devem ser tomados para melhor entender esse valor e tirar proveito dele.