蘿卜硫素的生物活性及其作用機(jī)理研究進(jìn)展

       蘿卜硫素是一種異硫氰酸酯類(lèi)化合物，又稱(chēng)萊菔硫烷，由硫代葡萄糖苷在內(nèi)源芥子酶作用下水解產(chǎn)生，廣泛存在于十字花科蔬菜中。蘿卜硫素具有抗氧化、抑菌和抗炎癥等作用，也是目前蔬菜中發(fā)現(xiàn)的抗癌效果最強(qiáng)的成分之一。蘿卜硫素可以使癌細(xì)胞發(fā)生細(xì)胞凋亡和細(xì)胞阻滯，誘導(dǎo)人體內(nèi)的Ⅱ相解毒酶，同時(shí)抑制Ⅰ型酶的產(chǎn)生，最終通過(guò)多種酶體系排出致癌物和自由基等有害成分。

       1、蘿卜硫素的抗氧化活性及對(duì)氧化應(yīng)激細(xì)胞的保護(hù)機(jī)制

       蘿卜硫素的抗氧化性歸因于它的側(cè)鏈上的基團(tuán)與氧化劑之間的相互作用，而不是它本身直接參與到體內(nèi)的氧化還原反應(yīng)中。研究顯示，蘿卜硫素可以顯著提高Ⅱ型抗氧化酶的數(shù)量及其活性，如醌還原酶、GST、血紅素加氧酶等，提高細(xì)胞的氧化應(yīng)激能力，從而有效地抵抗自由基的侵害。

       研究證實(shí)，蘿卜硫素可以在動(dòng)物多個(gè)器官和組織部位產(chǎn)生抗氧化效果。蘿卜硫素具有較高的抗氧化活性和超氧陰離子自由基清除能力，其通過(guò)激活核轉(zhuǎn)錄相關(guān)因子2/抗氧化反應(yīng)元件（Nrf2/ARE）信號(hào)通路，提高Nrf2與DNA 的結(jié)合并增加啟動(dòng)子活性，恢復(fù)過(guò)氧化還原酶6重組蛋白（Peroxiredoxin，Prdx6）的表達(dá)水平，刺激機(jī)體提高谷胱甘肽的生成，間接起到抗氧化作用。蘿卜硫素對(duì)氧化應(yīng)激可以通過(guò)降低Nrf2啟動(dòng)子初始15個(gè)CpGs 的甲基化增強(qiáng) Nrf2 的轉(zhuǎn)錄，還可以通過(guò)化學(xué)修飾 Keap1 的半胱氨酸殘基（主要是 Cys151）阻止Keap1和Nrf2的結(jié)合，進(jìn)而阻斷Nrf2的泛素化和降解，使Nrf2 的積累和依賴(lài)Nrf2 調(diào)控的下游基因轉(zhuǎn)錄的增強(qiáng)。

       此外，蘿卜硫素能增加血紅素加氧酶-1（HO-1）的 mRNA 和蛋白質(zhì)表達(dá)，從而降低線粒體中活性氧（ROS）的水平。在腎臟損傷模型中，蘿卜硫素可以減輕順鉑（又名順式-二氯二氨合鉑）誘導(dǎo)的腎功能障礙、結(jié)構(gòu)損傷、氧化/亞硝化應(yīng)激等作用。研究發(fā)現(xiàn)蘿卜硫素能減少順鉑誘導(dǎo)的線粒體突變，減輕細(xì)胞保護(hù)酶-醌氧化還原酶1和γ谷氨酰半胱氨酸連接酶活性損傷，有效地阻止順鉑誘導(dǎo)的活性氧增加，減輕腎毒性作用。

       2、蘿卜硫素的抑菌作用機(jī)制

       蘿卜硫素對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、幽門(mén)螺桿菌等具有重要抑制作用。研究發(fā)現(xiàn)，蘿卜硫素通過(guò)影響細(xì)胞膜通透性、細(xì)胞物質(zhì)和能量代謝以及抑制核酸和蛋白合成速率等方面抑制大腸桿菌，其中影響菌體核酸和蛋白合成是其主要抑菌機(jī)制。蛋白質(zhì)印跡分析表明，金黃色葡萄球菌激活了p38絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）和c-JunN-末端激酶（JNK）信號(hào)通路，IL?1β、IL?6和TNF?α基因的轉(zhuǎn)錄水平依賴(lài)于p38和JNK，而蘿卜硫素預(yù)處理能阻止p38和JNK磷酸化，從而有效抑制因金黃色葡萄球菌導(dǎo)致的食物中毒。

       研究發(fā)現(xiàn)，將純化的幽門(mén)螺桿菌脲酶經(jīng)過(guò)蘿卜硫素處理后，其在280～340nm處的紫外吸收會(huì)發(fā)生變化，且隨處理時(shí)間的延長(zhǎng)，蘿卜硫素的ITC基團(tuán)和脲酶的半胱氨酸硫醇之間可形成二硫代氨基甲酸酯，使脲酶活性喪失，進(jìn)而減輕胃幽門(mén)螺桿菌感染的程度。此外，蘿卜硫素還對(duì)綠膿桿菌，空腸彎曲桿菌等細(xì)菌也有明顯的抑制作用。

       3、蘿卜硫素的抗炎癥作用機(jī)制

       越來(lái)越多的研究證明，蘿卜硫素有很好的抗炎癥特性。NF-κB 編碼負(fù)責(zé)許多促炎細(xì)胞因子和趨化因子的轉(zhuǎn)錄是蘿卜硫素調(diào)控炎癥反應(yīng)的重要途徑。哺乳動(dòng)物的 NF-κB 家族蛋白通常以同源或異源二聚體的形式存在，其中以 p50/p65 異源二聚體最為常見(jiàn)。當(dāng)信號(hào)通路被激活時(shí)，在 IκB 激酶（IKK）蛋白復(fù)合物的作用下，IκB 磷酸化并通過(guò)蛋白酶體降解，NF-κB 進(jìn)入細(xì)胞核與核內(nèi) DNA 的特異序列并轉(zhuǎn)錄多種炎癥介質(zhì)，如腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor α，TNF-α）、白細(xì)胞介素-6（interleukin-6，IL-6）和白細(xì)胞介素-10（interleukin-10，IL-10）等。研究表明蘿卜硫素能夠通過(guò)對(duì) NF-κB 亞基或相關(guān)輔因子進(jìn)行直接、可逆和巰基依賴(lài)的修飾來(lái)抑制NF-κB 與核內(nèi) DNA的結(jié)合及其下游基因的表達(dá)，而不影響 IκB 的降解和和 NF-κB 核易位。

       在暴露于體外循環(huán)心臟手術(shù)（CPB）中，蘿卜硫素預(yù)處理能降低循環(huán)單核細(xì)胞中p38和NF-κB 的活化，并抑制循環(huán)白細(xì)胞中炎癥細(xì)胞因子的表達(dá)。表明蘿卜硫素可通過(guò)使白細(xì)胞中的炎癥信號(hào)通路失活來(lái)保護(hù)腎臟免受 CPB 損傷。蘿卜硫素也可以通過(guò)控制免疫細(xì)胞的表型，減少促炎功能（M1）表型細(xì)胞，增加抗炎功能（M2）表型細(xì)胞，從而減輕神經(jīng)炎癥。蘿卜硫素能有效地減輕由葡聚糖硫酸鈉誘導(dǎo)的腸道炎癥，其具體表現(xiàn)為減輕糞便形成和糞便出血的結(jié)腸癥狀。在腸道炎癥期間，通過(guò)病原體相關(guān)分子模式激活，單核細(xì)胞分化成特異性未成熟巨噬細(xì)胞，然后巨噬細(xì)胞分泌促炎細(xì)胞因子，加重炎癥反應(yīng)和屏障損傷。蘿卜硫素可通過(guò) IL-10/信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子 3（STAT3）信號(hào)介導(dǎo)的巨噬細(xì)胞表型從 M1 轉(zhuǎn)變?yōu)?M2，有助于炎癥狀態(tài)的緩解。

       4、蘿卜硫素的抗癌作用機(jī)制

       眾多研究表明，蘿卜硫素能夠顯著降低多種癌癥的發(fā)病率，包括肺癌、乳腺癌、膀胱癌、前列腺癌和結(jié)腸癌，從而改善人類(lèi)的健康狀況。蘿卜硫素可以通過(guò)對(duì)細(xì)胞內(nèi)致癌前期過(guò)程的控制，引起癌細(xì)胞凋亡、靜胞效應(yīng)、控制癌細(xì)胞血管生成，有效防止和治愈腫瘤。在腫瘤發(fā)展階段，蘿卜硫素能夠阻斷腫瘤細(xì)胞周期，對(duì)腫瘤細(xì)胞的G1、S 期或 G2/M 期具有阻滯作用，且能誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，啟動(dòng)腫瘤細(xì)胞的自發(fā)程序性死亡，誘導(dǎo)自噬來(lái)抑制腫瘤的發(fā)展。在腫瘤惡化階段，蘿卜硫素能夠抑制血管生成，抑制惡性腫瘤的發(fā)生和轉(zhuǎn)移，因此對(duì)防止癌細(xì)胞擴(kuò)散具有積極影響。

       此外，蘿卜硫素可以在癌癥發(fā)生的早期，通過(guò)抑制體內(nèi)第一階段酶的活性和誘導(dǎo)第二階段酶的產(chǎn)生，來(lái)阻止癌癥的發(fā)展。第一階段，蘿卜硫素可以抑制前致癌物的活化，而第二階段蘿卜硫素可以激活谷胱甘肽硫轉(zhuǎn)移酶(glutathione S-transferase，GST)、尿苷二磷酸葡萄糖醛酸轉(zhuǎn)移酶(UDP-glucuronosyl transferase，UGT)、苯醌氧化還原酶(H:quinone oxidoreductase， hNQO1)等，從而抑制致癌基因 CYP2E1的表達(dá)，使致癌物失活，從而有效地預(yù)防癌癥的發(fā)生。研究發(fā)現(xiàn)，通過(guò)向雌鼠體內(nèi)注射蘿卜硫素，可以顯著降低其體內(nèi)強(qiáng)致癌物苯并芘的活性，同時(shí)也可以顯著降低Ⅰ相酶的活力和增強(qiáng)Ⅱ相酶的活力，從而有效地阻止肺癌發(fā)生。

       另有研究表明，蘿卜硫素是一種天然的組蛋白去乙?；敢种苿赏ㄟ^(guò)下調(diào)上游轉(zhuǎn)錄因子1（Upstream Transcription Factor1，USF1）抑制組蛋白脫乙?；?5（Recombinant Histone Deacetylase 5，HDAC5）轉(zhuǎn)錄，從而使乳腺癌細(xì)胞中的去甲基化酶1（Lysine Specific Demethylase 1，LSD1）蛋白失穩(wěn)。

       在肝癌細(xì)胞的相關(guān)探究中發(fā)現(xiàn)，蘿卜硫素可通過(guò)下調(diào)癌基因CCND1、CCNB1、CDK1、CDK2 和 CCNB1 的表達(dá)，顯著抑制肝癌細(xì)胞增殖。此外，蘿卜硫素能抑制人肝癌細(xì)胞系的增殖和血管生成，通過(guò)刺激肝癌細(xì)胞系中的Nrf2信號(hào)級(jí)聯(lián)，從而刺激肝癌細(xì)胞以阻止其增殖。

       研究發(fā)現(xiàn)，蘿卜硫素能夠顯著抑制非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞株 H1299、95C和95D的細(xì)胞增殖。在低濃度（1~5 μmol/L）下，即可阻止相對(duì)高轉(zhuǎn)移潛能的95D和H1299細(xì)胞的遷移和侵襲，通過(guò)組蛋白修飾降低miR-616-5p水平，使 GSK3β/β 連環(huán)蛋白信號(hào)通路失活，從而抑制上皮質(zhì)間轉(zhuǎn)化（Epithelial-Mesenchymal Transition，EMT）和肺癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移。

       參考資料

       [1]孫奕良,李海燕,洪漢君等.十字花科植物蘿卜硫素生理功能及其產(chǎn)品應(yīng)用的研究進(jìn)展[J].食品工業(yè)科技,2024,45(02):364-372.

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       [3]張婧怡,鄭巖,崔方超等.蘿卜硫素的合成、功能及其外源調(diào)控研究進(jìn)展[J].食品安全質(zhì)量檢測(cè)學(xué)報(bào),2023,14(12):173-180.

       作者簡(jiǎn)介：小泥沙，食品科技工作者，食品科學(xué)碩士，現(xiàn)就職于國(guó)內(nèi)某大型藥物研發(fā)公司，從事?tīng)I(yíng)養(yǎng)食品的開(kāi)發(fā)與研究。