十字花科植物中異硫氰酸鹽的抗癌活性研究

王園園，夏成凱,曹 銀，汪電雷

（1.亳州職業(yè)技術(shù)學院，安徽 亳州 236800；2.安徽中醫(yī)藥大學，安徽 合肥 230031）

十字花科植物中異硫氰酸鹽的抗癌活性研究

王園園1，2，夏成凱1,曹 銀2，汪電雷2

（1.亳州職業(yè)技術(shù)學院，安徽 亳州 236800；2.安徽中醫(yī)藥大學，安徽 合肥 230031）

異硫氰酸鹽（ITCs）是存在于十字花科植物中的一種具有防癌抗癌作用的有機硫化合物，ITCs種類繁多，抗癌活性有一定的差異，且不同的ITCs對不同腫瘤的抗癌活性不同.本文對十字花科植物中ITCs的結(jié)構(gòu)進行介紹，并對抗癌作用機制進行綜述，為ITCs的進一步開發(fā)應(yīng)用提供參考.

十字花科植物；異硫氰酸鹽；抗癌

異硫氰酸鹽（ITCs）是十字花科植物的一種具有防癌抗癌作用的有機硫化合物，近年來受到營養(yǎng)學與預防醫(yī)學界的高度重視.十字花科蔬菜主要包括西蘭花、卷心菜、芥蘭、花莖橄欖和孢子甘藍等.十字花科蔬菜中的異硫氰酸鹽對癌癥具有明顯的抑制作用[1].但ITCs種類繁多，抗癌活性有一定的差異，且不同的ITCs對不同的腫瘤抗癌活性不同.國內(nèi)外學者雖已證實I T C s具有抗癌活性，但對其抗癌機制還較模糊.近年來，國內(nèi)外學者越來越重視對異硫氰酸鹽的研究.

1 異硫氰酸鹽的結(jié)構(gòu)

ITCs有多種，但飲食中常接觸并通過實驗證明具有抗癌作用的主要包括異硫氰酸稀丙酯(AITC)、苯基異硫氰酸鹽(BITC)、苯乙基異硫氰酸鹽(PEITC)和萊菔硫烷(SFN).四種結(jié)構(gòu)圖如下.

ITCs的結(jié)構(gòu)雖不同，但對腫瘤細胞的抑制作用機理相同，只是抗癌效果有所差別，如萊菔硫烷（SFN）和甘油三芥酸酯（ER）都是十字花科植物中的異硫氰酸鹽，都能誘導Ⅱ相酶活性的表達，增加人肝癌、結(jié)腸癌和肺癌細胞的MRP1的功能和表達來達到改善癌癥的目的.實驗發(fā)現(xiàn)，在A549肺癌細胞上，相同條件下SFN抗癌效果優(yōu)于ER[2].

2 ITCs抗癌活性研究

2.1 ITCs對乳腺癌作用

YongJinMoon等[3]用PEITC對人乳腺癌細胞系MCF-7處理48小時后，發(fā)現(xiàn)P53，ATF-2，hsp-27，BRCA2，IL-2，P57和CYP19均增加了基因的表達，降低了細胞增殖，增加了腫瘤細胞的抑制作用，促進細胞凋亡.TakahiroNomuraPhD等[4]通過體外實驗研究6-甲磺酰己基異硫氰酸酯對乳腺癌和黑素瘤細胞有顯著的抑制作用.

2.2 ITCs對前列腺癌作用

Chung-RenJan等[5]通過實驗研究用PEITC在人前列腺癌細胞PC3細胞株上進行細胞毒性實驗以及誘導Ca2＋運動，從而發(fā)現(xiàn)42%的PEITC能夠改變?nèi)饲傲邢侔┘毎鸓C3細胞株上Ca2＋信號傳導，同時降低細胞活性.通過此實驗，發(fā)現(xiàn)PEITC對前列腺癌的抑制作用可能是由于PEITC增加了Ca2＋信號傳導，從而引起細胞凋亡.

2.3 ITCs對肝癌作用

季宇彬等[6]通過實驗研究西蘭花中葡萄糖異硫氰酸鹽(GS)誘導肝癌HepG-2細胞凋亡作用及其機制.用不同濃度G S處理肝癌 HepG-2細胞，通過SRB法、細胞形態(tài)學觀察、流式細胞儀和激光共聚焦顯微鏡觀察GS對HepG-2細胞的生長抑制作用及其對細胞凋亡的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)GS可抑制HepG-2細胞的增殖，原因是GS能夠誘導人肝癌細胞系HepG-2細胞凋亡，其機制與GS升高細胞內(nèi)Ca2+濃度有關(guān).Shu-JingWu等[7]用PEITC對人肝癌細胞上PLC/PRF/5基因進行檢測，發(fā)現(xiàn)PEITC很快誘導人肝癌細胞上PLC/PRF/5基因的凋亡，從而抑制肝癌的發(fā)生.季宇彬等又通過實驗觀察ITCs對人肝癌細胞生長和細胞內(nèi)甲胎蛋白變化的影響.結(jié)果ITCs能明顯抑制HepG-2細胞增殖，細胞形態(tài)呈明顯的良性分化，甲胎蛋白(AFP)合成及分泌量明顯下降.為了進一步探討機制，季宇彬等[8]通過實驗探討西蘭花中ITCS誘導人肝癌細胞HepG-2凋亡過程的作用.所得結(jié)論是ITCS能夠通過刺激HepG-2細胞內(nèi)活性氧的產(chǎn)生，損傷線粒體，使其膜電位下降，引起HepG-2細胞凋亡.

2.4 ITCs對卵巢癌作用

楊艷婧等[9]通過體外毒性實驗研究表明，ITCS能有效抑制卵巢癌細胞OVCAR-3的生長，且抑制率隨藥物濃度的增大而增大，隨著藥物濃度的增加，OVCAR-3細胞的形態(tài)變得很不規(guī)則，凋亡小體出現(xiàn).K.S.Satyan等[10]用苯乙基異硫氰酸鹽(PEITC)對OVCAR-3細胞的增殖、凋亡以及半光天冬酶的活性進行研究，分別用蛋白印跡和免疫印跡對相關(guān)基因進行檢測.發(fā)現(xiàn)可以抑制細胞增殖測出IC50=23.2uM，同時促進半光天冬酶等相關(guān)基因的凋亡從而達到抑制卵巢癌的發(fā)生.為進一步探討對卵巢癌的作用，RakeshK.Singh等[11]通過實驗研究觀察異硫氰酸己烷酯(7Me-IEITC)對卵巢癌的作用，使用P38MAP-k與caspase抑制藥物毒性，7Me-IEITC可以有選擇性的降低SKOV-3，OVCAR-3，BXPC-3和PC-3細胞活性IC50≤5uM.結(jié)果發(fā)現(xiàn)7Me-IEITC能夠誘導人卵巢癌SKOV-3細胞周期阻滯在G2/M期.

2.5 I T C s對胃癌作用

鄒翔等[12]通過實驗研究西蘭花中葡萄糖異硫氰酸鹽(GS)誘導人胃腺癌SGC-7901細胞凋亡的作用及其可能機制.用不同質(zhì)量濃度GS處理人胃腺癌SGC-7901細胞，通過SRB法、細胞形態(tài)學觀察、流式細胞儀和激光共聚焦顯微鏡實驗，觀察GS對SGC-7901細胞的抑制率及對細胞凋亡和細胞周期的影響.發(fā)現(xiàn)1、10、100、1000μg/mL的GS作用于SGC-7901細胞72h后，抑制了SGC-7901細胞的增殖，其IC50為187.723μg/mL.300μg/mL的GS作用SGC-7901細胞24h后，細胞出現(xiàn)早期凋亡的形態(tài)，300、600、1200μg/mL的GS作用于SGC-7901細胞24h后，可見細胞凋亡率分別為(14.54±6.69)%、(10.11±6.25)%、(34.1213.29)%.其抑制癌細胞的機制可能是GS升高細胞內(nèi)Ca2+的濃度而達到的.

2.6 ITCs對肺癌的作用

在臨床上，肺癌被分為兩種，小細胞肺癌和非小細胞肺癌.目前非小細胞肺癌占肺癌的80%以上，嚴重危害人們的健康.研究表明ITCS能夠誘導人肺癌細胞上的非小細胞凋亡.Yu-FangKuang等[13]用葡糖異硫氰酸鹽包括苯乙基異硫氰酸鹽(PEITC)、苯基異硫氰酸鹽(BITC)以及吲哚-3-甲醇都對人肺癌非小細胞上A549細胞產(chǎn)生凋亡，并發(fā)現(xiàn)抑制A549細胞生長呈濃度依賴性.分別用流式細胞儀和鈣磷脂結(jié)合蛋白V檢測表明低濃度（≤10uM）誘導細胞凋亡，在高濃度（25uM）時細胞發(fā)生壞死.同時用Westernblot技術(shù)檢測到P53和P21蛋白顯著增加，而不是Bax蛋白增加，可能與細胞凋亡有關(guān).

綜上所述，目前對ITCs的研究重點放在抗癌方面，適當劑量的ITCs對癌細胞有阻遏和抑制作用.最新研究報道日本營養(yǎng)學家通過試驗驗證，萊菔子素有治療癌癥和殺死白血細胞的效用，有望可以制成治療癌癥和白血病的保健食品[14].目前已經(jīng)有相關(guān)保健食品上市，我們可以看到ITCs作為防癌抗癌的活性物質(zhì)，在保健品藥品領(lǐng)域有著極大的研究價值和應(yīng)用空間.

〔1〕Shapiro TA,Fahey JW,Wade KL,et al.Chemoprotective Glucosinolates and Isothiocyanates of Broccoli Sprouts:Metabolism and Excretion in Humans[J].Cancer Epidemiol Biomarkers Prev,2001,10(5):501-508.

〔2〕Harris KE,Jeffery EH.Sulforaphane and erucin increase MRP1 and MRP2 in human carcinoma cell lines[J].J Nutr Biochem,2008,19(4):246–254.

〔3〕Moon YJ,Brazeau DA,Morris ME.Dietary Phenethyl Isothiocyanate Alters Gene Expression in Human Breast Cancer Cells[J].Evid Based complement Alternal Med, 2011.

〔4〕Nomura T,Shinoda S,Yamori T,et al.Selective sensitivity to wasabi-derived 6-(methylsul?nyl)hexyl isothiocyanate of human breast cancer and melanoma cell lines studied in vitro[J].Cancer Detect Prev,2005,29(2):155–160.

〔5〕Jan CR,Chen CY,Wang SC,et al.Phenethyl isothiocyanateinducesCa2+movementand cytotoxicity in PC3 human prostatecancercells[J].JTaiwan Inst Chem Engineers,2011,42(6):895-901.

〔6〕季宇彬,武曉丹,鄒翔,等.西蘭花中葡萄糖異硫氰酸鹽誘導HepG2細胞凋亡[J].中國天然藥物,2007,5(4):293-295.

〔7〕Wu SJ,Ng LT,Lin CC.Effects of antioxidants and caspase-3 inhibitor on the phenylethyl isothiocyanateinduced apoptotic signaling pathways in human PLC/ PRF/5 cells[J].Eur J Pharmacol,2005,518(2):96-106.

〔8〕季宇彬,池文杰,鄒翔，等.西蘭花中異硫氰酸鹽誘導人肝癌細胞HepG-2凋亡作用及其機制的研究[J].中國中藥雜志,2007,32(4):612-614.

〔9〕楊艷婧,張學武.西蘭苔籽中異硫氰酸鹽鑒定及誘導OVCAR-3細胞凋亡研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學,2010,38(2):562-563.

〔10〕Satyan KS,Swamy N,Dizon DS,et al.Phenethyl isothiocyanate(PEITC)inhibitsgrowth of ovarian cancer cells by inducing apoptosis:Role of caspase and MAPK activation[J].Gynecol Oncol,2006,103(1):261-270.

〔11〕Singh RK,Lange TS,Kim KK,et al.A novel indole ethyl isothiocyanate (7Me-IEITC)with anti-proliferative and pro-apoptotic effects on platinum-resistant human ovarian cancer cells [J].Gynecol Oncol, 2008,109(2):240-249.

〔12〕鄒翔,郎朗,武曉丹，等.西蘭花中葡萄糖異硫氰酸鹽誘導人胃腺癌SGC-7901細胞凋亡的初步研究[J].中草藥, 2007,38(2):229-231.

〔13〕Kuang YF,Chen YH.Induction of apoptosis in a non-small cell human lung cancer cell line by isothiocyanatesisassociated with P53 and P21 [J].Food Chem Toxicol,2004,42(10):1711-1718.

〔14〕胡延雷,張小林,高艷.抗癌物質(zhì)萊菔子素的最新研究進展[J].綜述與專論,2006,9(3):7-9.

R961

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1673-260 X（2013）10-0053-0 2

國家自然基金項目1項資助（81001592）；安徽省高等學校省級質(zhì)量工程項目-省級藥學特色專業(yè)建設(shè)