蘿卜硫素(1-異硫氰酸-4-甲磺?；⊥?(Sulforaphane)，又稱“萊菔硫烷” ，是一種異硫氰酸鹽，由硫代葡萄糖苷經(jīng)植物體內(nèi)黑芥子酶(myrosinase enzyme)水解所得，它是生物活性的、親電化合物，可以共價(jià)地修飾蛋白以及其它生物分子。

在1900年早期，源自卷心菜家族十字花科的西蘭花最初生長(zhǎng)在加利福尼亞州，是美國最受歡迎的蔬菜之一。從二戰(zhàn)到現(xiàn)在，美國是世界上西蘭花最大的出口國。人們普遍認(rèn)為西蘭花是一種健康的食物，富含維生素C，K，A，可溶性纖維和其它多種營(yíng)養(yǎng)物。有趣的是，人們?cè)谖魈m花芽菜中發(fā)現(xiàn)了它有效的抗癌活性，流行性病相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明它能夠解毒人體中的致癌物質(zhì)減少癌癥的發(fā)生。比如，西蘭花芽菜的提取物能夠保護(hù)實(shí)驗(yàn)者避免由于紫外照射而發(fā)生皮膚癌。后來大量的研究結(jié)果表明，西蘭花芽菜中高含量的生物活性物質(zhì)異硫氰酸鹽也就是蘿卜硫素具有很強(qiáng)大的生物功能：很可能防止前列腺癌；在老鼠試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)凍干的西蘭花溶液提取物含有的異硫氰酸鹽能夠抑制膀胱癌；抗氧化活性和降低膽固醇及抗肥胖功能。

雖然朋友圈中廣泛存在著“西蘭花抗癌”的文章，那么蘿卜硫素抗癌的機(jī)制到底是怎么樣的呢？哈爾濱商業(yè)大學(xué)生命科學(xué)與環(huán)境科學(xué)研究發(fā)展中心研究人員經(jīng)過對(duì)西蘭花中蘿卜硫素(因?yàn)樘}卜花產(chǎn)量低)的抗癌機(jī)理研究發(fā)現(xiàn)，蘿卜硫素對(duì)肺癌、食管癌、前胃癌作用明顯，其作用機(jī)制是誘導(dǎo)PhaseⅡ(致癌因子解毒)酶類的產(chǎn)生，進(jìn)一步作用于機(jī)體自身的抗癌系統(tǒng)，對(duì)代謝實(shí)現(xiàn)調(diào)控。研究發(fā)現(xiàn)，蘿卜硫素抗癌作用發(fā)揮主要通過阻斷致癌物產(chǎn)生致癌效應(yīng)所需的代謝途徑，阻止致癌物或其代謝物進(jìn)入靶細(xì)胞，同時(shí)起到清除致癌物的作用；抑制癌細(xì)胞的分裂與生長(zhǎng)，阻斷循環(huán)途徑；促進(jìn)其他可殺死癌細(xì)胞的蛋白質(zhì)分泌，阻斷致癌物誘導(dǎo)癌癥的作用。此外，蘿卜硫素可能對(duì)致癌物發(fā)揮作用的啟動(dòng)產(chǎn)生作用，在癌癥形成初期使基因發(fā)生突變，另外還有一些抑制酶具有雙重阻癌或抑癌功能，對(duì)有毒物進(jìn)行降解，從而起到抗癌效果。同時(shí)蘿卜硫素還可抑制PhaseⅡ酶產(chǎn)生，如降低P450酶的水平或抑制其催化活性，從而影響活性致癌終產(chǎn)物的形成。通過摧毀致癌因子的活性中心或?qū)⑺鼈兣c內(nèi)源配基結(jié)合起來的方法，加速將其排出體外，從而起到抗癌作用。

最近幾篇蘿卜硫素相關(guān)的科學(xué)文章為我們進(jìn)一步揭了開它的神秘面紗。

Cancer Letters

蘿卜硫素聯(lián)合紫杉醇抑癌

密西根大學(xué)的Zhang tao教授最近在Cancer Letters上發(fā)表了一篇文章，揭示了蘿卜硫素與紫杉醇的聯(lián)合抑癌機(jī)制。紫杉烷類如紫杉醇或者多硒紫杉醇都是治療乳腺癌很常用的化療藥物。但是這些化療藥物最大的問題在于，它們?cè)谟行У臍只陌┌Y細(xì)胞的同時(shí)，一個(gè)副作用是會(huì)導(dǎo)致分化的癌癥干細(xì)胞(phenotypic CSCs)的增加，從而縮短治療的間隔并導(dǎo)致病情惡化。蘿卜硫素是目前已知的具有很強(qiáng)抗癌活性的一個(gè)天然產(chǎn)物，它的前體芥子油苷是十字花科植物特有的一類非常重要的次生代謝產(chǎn)物。在此前的研究中發(fā)現(xiàn)蘿卜硫素能夠很好的殺傷癌癥干細(xì)胞。因此在這個(gè)研究中，作者希望能夠通過將紫杉烷類化療藥物和蘿卜硫素聯(lián)用來更為有效的治療癌癥。作者首先在乳腺癌細(xì)胞系中驗(yàn)證了蘿卜硫素確實(shí)可以很有效的抑制由紫杉烷類藥物引起的NF-kB介導(dǎo)的IL6、IL8表達(dá)上升(這被認(rèn)為是促進(jìn)Cancer stem cell分化的原因)。而后作者分別在乳腺癌細(xì)胞系和小鼠模型中證明了將這兩種天然產(chǎn)物聯(lián)合使用在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)可以更好的抑制癌細(xì)胞的生長(zhǎng)。其中一個(gè)非常明顯的表型是聯(lián)合使用比單獨(dú)使用多硒紫杉醇二級(jí)腫瘤的形成概率有了非常顯著的降低。

Chemical Communication

尋找蘿卜硫素在癌癥細(xì)胞中的新靶點(diǎn)

蘿卜硫素這個(gè)異硫氰酸酯小分子會(huì)阻止或抑制很多癌癥的發(fā)展，它能夠共價(jià)地修飾蛋白以及其它生物分子，普遍認(rèn)為它作為藥理試劑可能會(huì)影響很多靶點(diǎn)以及信號(hào)通路。但是，它的作用靶點(diǎn)和潛在的分子機(jī)制還不是很清楚。作者旨在應(yīng)用基于定量的競(jìng)爭(zhēng)化學(xué)蛋白質(zhì)組的方法在兩種乳腺癌細(xì)胞系中尋找蘿卜硫素的作用靶點(diǎn)，鑒定這些靶點(diǎn)與蘿卜硫素的相對(duì)的親和性。

作者基于已報(bào)道文獻(xiàn)中合成應(yīng)用的炔基標(biāo)記的蘿卜硫素探針，設(shè)計(jì)合成了一種新的探針。這個(gè)探針的優(yōu)點(diǎn)在于極大的降低了親電性彈頭周圍的位阻，而且親脂性和蘿卜硫素很接近，在一定程度上會(huì)降低非特異性的結(jié)合。接下來，作者用這兩種探針以分別處理MCF7和MDA-MB-231這兩種乳腺癌細(xì)胞，試圖通過競(jìng)爭(zhēng)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證這兩種探針的生物活性。最后作者在MCF7和MDA-MB-231這兩種乳腺癌細(xì)胞分別鑒定到了129和121個(gè)高置信度的靶點(diǎn)，其中有56個(gè)是保守靶點(diǎn)。通過分析數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)了同時(shí)存在于兩個(gè)乳腺癌細(xì)胞系中的一些重要的調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖和凋亡的蛋白靶點(diǎn)，比如NF-kb、STAT3、STK等。本文通過化學(xué)蛋白質(zhì)組學(xué)的方法鑒定到的這些靶點(diǎn)能夠幫助人們更好的理解蘿卜硫素的作用機(jī)制。

Science Translational Medicine

蘿卜硫素與二型糖尿病

瑞典的隆德大學(xué)的Anders H. Rosengren教授在本文找到了蘿卜硫素和二型糖尿病的關(guān)聯(lián)，蘿卜硫素對(duì)糖尿病有著非常好的療效。作者通過本組此前建立的研究疾病特征和藥物特征關(guān)系的方法，發(fā)現(xiàn)了與二型糖尿病密切相關(guān)的基因?qū)?。在這個(gè)方法下，蘿卜硫素的藥物特征是最顯著的，也就是說這種藥物是對(duì)疾病特征的影響是最顯著的。因此作者分別在細(xì)胞、小鼠和病人層面對(duì)它的治療二型糖尿病的效果進(jìn)行了探索。最終，作者發(fā)現(xiàn)蘿卜硫素能夠減少老鼠肝細(xì)胞的葡萄糖的生成，并能增強(qiáng)老鼠對(duì)高脂或高糖飲食的葡萄糖耐受性。97名二型糖尿病志愿者中，3名未使用二甲雙胍，其他的都服用二甲雙胍。此外，志愿者在三個(gè)月內(nèi)每天服用高濃度蘿卜硫素或安慰劑。最終，3名受測(cè)者能在沒有二甲雙胍的情況下也能控制血糖水平。而相對(duì)安慰劑組，對(duì)照組即使在服用二甲雙胍的情況下依然有很好的血糖降低作用。蘿卜硫素可能在未來除了癌癥之外，還將作為二型糖尿病的潛力藥物。

Theriogenology

蘿卜硫素與抗氧化機(jī)制和細(xì)胞凋亡

蘿卜硫素在特定的濃度下通過激活Nrf2信號(hào)通路能夠引發(fā)一連串抗氧化酶的產(chǎn)生，這很可能會(huì)中和由ROS引發(fā)的氧化壓力。這篇文章主要探究了在卵巢顆粒細(xì)胞中蘿卜硫素引起抗氧化和細(xì)胞凋亡作用的潛在濃度。

牛的卵巢顆粒細(xì)胞是從排卵前的囊狀卵泡中獲得，用不同的濃度的蘿卜硫素(0-80 μM)培養(yǎng)，基于表性的評(píng)估篩選到了三個(gè)濃度做進(jìn)一步的研究：2μM(低)，10μM(中)和20μM(高)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示當(dāng)蘿卜硫素的濃度大于15μM時(shí)，會(huì)有很高的細(xì)胞毒性作用，細(xì)胞活性會(huì)大大降低。NRF2的表達(dá)在蘿卜硫素培養(yǎng)過的卵巢顆粒細(xì)胞中會(huì)提高3-8倍，但是在相同的處理?xiàng)l件下Kelch Like ECH Associated Protein 1 (KEAP1)的表達(dá)會(huì)下調(diào)或者和對(duì)照組接近。蘿卜硫素培養(yǎng)的細(xì)胞與對(duì)照組相比，NRF2激活的下游基因(PRDX1，CAT，TXN1和SOD1)也會(huì)高表達(dá)2-5倍 。除此之外，在20μM SFN培養(yǎng)的細(xì)胞中，ROS聚集的水平更高進(jìn)而引起脂肪滴高水平的聚集。和對(duì)照組相比，2和10μM蘿卜硫素培養(yǎng)的細(xì)胞線粒體活性基本沒有改變，當(dāng)把濃度提高到20μM是，線粒體的活性會(huì)大大降低。研究結(jié)果表明10μM蘿卜硫素能夠在不引起細(xì)胞凋亡的情況下激活Nrf2信號(hào)通路，有利于促進(jìn)phase II抗氧化酶的產(chǎn)生。但是，高濃度的蘿卜硫素(20μM)會(huì)引起過多的ROS，導(dǎo)致線粒體功能障礙，引發(fā)細(xì)胞壓力最終引發(fā)細(xì)胞凋亡。

這篇文章強(qiáng)有力地證明了在卵巢顆粒細(xì)胞中，蘿卜硫素濃度依賴性的抗氧化和細(xì)胞凋亡作用。

PLoS one

潛在應(yīng)用：與化療結(jié)合提高抗癌療效

蘿卜硫素在各種細(xì)胞系中的抗癌作用引起了廣泛的關(guān)注，之前有報(bào)道它在頭部腫瘤和頸癌中有抗惡性腫瘤增殖和輻射增敏的性質(zhì)，但是在胰腺癌中結(jié)合蘿卜硫素和輻射后的所發(fā)揮的作用還不清楚。

在已經(jīng)建立好的四種胰腺癌細(xì)胞系中，用蘿卜硫素和輻射處理過后，作者通過流式細(xì)胞儀和蛋白免疫印跡研究了克隆的存活，細(xì)胞溶解后細(xì)胞周期的分布和比較了DNA的損傷。蘿卜硫素和輻射在克隆檢測(cè)試驗(yàn)中都顯示出了很強(qiáng)的依賴劑量的存活率降低、誘發(fā)了G2/M細(xì)胞周期停滯和預(yù)示著DNA損傷的γH2AX蛋白表達(dá)量的上升，這個(gè)結(jié)果在結(jié)合兩種處理中更加明顯，而且細(xì)胞周期的擾動(dòng)和DNA損傷相比單一處理持續(xù)的時(shí)間要更長(zhǎng)。并且，蘿卜硫素會(huì)引起DNA修復(fù)蛋白Ku70、Ku80和XRCC4的減少。文章證明結(jié)合蘿卜硫素和輻射在引起DNA損傷和抑制生長(zhǎng)方面相比單一處理效果更明顯。蘿卜流蘇在提高化療的療效方面很有潛力。