萊菔硫烷對肝損傷的保護作用及相關(guān)機制研究進展

馬欣雨， 段婷婷， 徐敬婭， 趙佳鶴， 張春蕾， 李寶龍

1 黑龍江中醫(yī)藥大學 藥物安全性評價中心， 哈爾濱 150040；2 黑龍江中醫(yī)藥大學 佳木斯學院， 黑龍江 佳木斯 154000

萊菔硫烷(sulforaphane，SFN) 是富含于十字花科植物的一類異硫氰酸鹽[1]，在西蘭花、卷心菜等蔬菜中含量較高[2-3]。研究[4-7]表明，SFN作為保護酶誘導物在抗腫瘤、抗氧化、清除自由基、抗炎抗菌等方面發(fā)揮著重要的調(diào)節(jié)作用。近年來大量研究證實，SFN可通過抗氧化應激、抑制炎癥細胞因子釋放、抑制肝細胞凋亡等機制，對化學性、藥物性、酒精性以及肝缺血-再灌注等多種類型的實驗性肝損傷發(fā)揮較好的防治作用。

1 SFN對化學性肝損傷的保護作用

1.1 四氯化碳(CCl4)誘導的肝損傷 CCl4誘導的肝損傷是常見的化學性肝損傷模型之一，其損傷機制為CCl4在肝臟經(jīng)細胞色素P450(CYP450)代謝產(chǎn)生自由基從而引起膜系統(tǒng)發(fā)生鏈式脂質(zhì)過氧化反應，造成肝超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)活性降低，脂質(zhì)過氧化物增加，導致肝細胞及線粒體的脂質(zhì)溶解，破壞肝細胞機能[8]。Baek等[9]通過對C57BL/6小鼠灌胃CCl44 g/kg復制肝損傷模型，結(jié)果顯示CCl4模型組動物血清ALT水平顯著升高，肝細胞出現(xiàn)明顯的膠原沉積和脂肪變性，且有炎癥和壞死，肝臟的纖維化程度明顯。SFN有效阻止了ALT的升高，降低了肝細胞內(nèi)的脂滴和壞死區(qū)的數(shù)量。與對照組(采用CCl4灌胃)相比，SFN組肝臟的醌還原酶活性明顯較高，高劑量的SFN能顯著增強肝臟中谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶活性。ALT在肝組織中大量存在，可作為確定肝損傷的標志物，肝損傷后ALT由肝細胞入血，引起血清ALT升高。抗氧化劑、谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶(GST)和醌還原酶(QR)等Ⅱ相酶的作用可以防止氧化應激，SFN可提高谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶和醌還原酶的活性以減輕CCl4誘導的肝損傷。

1.2 鎘誘導的肝損傷 SFN對鎘誘導的肝損傷也有一定程度的改善作用。徐冬輝等[10]研究發(fā)現(xiàn)，各劑量氯化鎘染毒組大鼠肝組織中還原型谷胱甘肽(GSH)水平、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)活性、SOD活性均下降，丙二醛(MDA)水平升高，高劑量染鎘組(6 μmol/kg)大鼠肝組織中NF-E2相關(guān)因子2(Nrf2)、血紅素加氧酶-1(HO-1)、γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶(γ-GCS)mRNA 的表達水平均升高。與高劑量氯化鎘染毒組比較，SFN干預組大鼠肝組織GSH水平、GSH-Px活性、SOD活性均升高，MDA水平下降，肝組織中Nrf2、HO-1和γ-GCS mRNA的表達水平升高。氧化應激是指體內(nèi)氧自由基生成能力大于清除能力，SOD、GSH-Px和谷胱甘肽還原酶對氧自由基起到清除作用，谷胱甘肽還原酶可將氧化型谷胱甘肽變成GSH。Nrf2是氧化應激的重要調(diào)節(jié)因子，以胞漿蛋白伴侶分子-Nrf2-抗氧化反應元件(Keap1-Nrf2-ARE)信號通路介導抗氧化酶和Ⅱ相解毒酶基因的表達[11]，是細胞抗氧化的重要通路。HO-1是血紅素代謝過程中的重要酶，主要應對肝腎細胞的氧化應激損傷，可通過Nrf2啟動發(fā)揮抗氧化作用。γ-GCS是抗氧化應激的一種重要Ⅱ相解毒酶，在Nrf2的調(diào)控下, γ-GCS表達發(fā)生變化, 其轉(zhuǎn)錄和表達水平反映機體抗氧化能力。SFN對鎘誘導的大鼠肝臟氧化損傷有一定拮抗作用。

1.3 微囊藻毒素誘導的肝損傷 微囊藻毒素是一種分布很廣泛的肝毒素[12]，它能夠強烈抑制蛋白磷酸酶的活性，還是強烈的肝臟腫瘤促進劑，已成為世界范圍內(nèi)的環(huán)境危害。長期飲用受微囊藻毒素污染的水可能會導致肝損傷、肝癌甚至死亡。加強水污染治理是控制肝臟疾病發(fā)病率的重要手段之一[13]。

Sun等[14]通過對BALB/c小鼠腹腔注射微囊藻毒素LR，結(jié)果顯示SFN顯著提高了小鼠的存活率。與模型組比較，SFN預處理組Nrf2、醌氧化還原酶1(NQO1)和HO-1的mRNA及蛋白質(zhì)水平都顯著增加，證明SFN對Nrf2相關(guān)下游基因有影響。

Lu等[15]發(fā)現(xiàn)在小鼠體內(nèi)過表達Nrf2能對微囊藻毒素誘導急性肝毒性起到一定的保護作用。因此認為Nrf2的誘導是細胞防護微囊藻毒素誘導肝損傷的一種適應性機制。由此可推測SFN對Nrf2通路的激活與調(diào)控是其在微囊藻毒素誘導肝細胞損傷中發(fā)揮保護作用的主要原因。

2 SFN對藥物性肝損傷的保護作用

藥物性肝損傷是由藥物本身或其代謝產(chǎn)物或機體本身原因引起的肝損傷。CYP450參與了藥物在人體肝臟內(nèi)的幾乎所有氧化代謝反應[16]，是參與藥物Ⅰ相代謝的主要酶系。有些藥物本身就具有一定的肝毒性，而有一部分藥物是在經(jīng)酶催化后會轉(zhuǎn)化成肝毒性物質(zhì)，肝臟本身有一定的解毒能力，小劑量肝毒性藥物或藥物轉(zhuǎn)化物可通過與GSH結(jié)合解毒，但當其劑量過大、GSH耗竭而超過肝臟的解毒能力時，就會引起一系列肝損傷反應[17]。

2.1 對乙酰氨基酚(APAP)誘導的肝損傷 常見的止痛藥APAP，在治療劑量下無毒[18]，過量服用會引起嚴重的肝損傷，氧化應激與APAP誘導的毒性密切相關(guān)。HO-1是一種抗氧化防御酶，已被證明能保護氧化劑誘導的組織損傷。

Noh等[19]對小鼠在SFN(5 mg/kg)灌胃給藥30 min后腹腔注射APAP(300 mg/kg)，6 h后處死。APAP導致血漿AST和ALT水平升高、GSH耗竭、細胞凋亡和4-羥基壬醛形成。SFN預處理可顯著減輕肝損傷。此外，APAP暴露提高肝活性氧(ROS)水平，SFN完全預處理抑制了ROS的形成。結(jié)果表明：SFN通過HO-1誘導的抗氧化作用對APAP介導的肝毒性起保護作用。SFN作為HO-1誘導劑在體外和體內(nèi)對APAP肝毒性均有保護作用。通過SFN誘導原代肝細胞的預處理，促使Nrf2靶基因表達，特別是HO-1 mRNA和蛋白表達，抑制APAP誘導的GSH耗竭和脂質(zhì)過氧化。

2.2 異煙肼(INH)誘導的肝損傷 INH是臨床抗結(jié)核化療中應用最為廣泛且不可替代的一線藥物，但INH引起的肝臟毒性嚴重限制了其臨床應用。傳統(tǒng)觀點認為，INH的肝毒性與其在肝臟代謝過程中產(chǎn)生的強氧化活性產(chǎn)物及ROS所致氧化損傷有關(guān)。

張?zhí)熳g等[20]連續(xù)4周每日1次給小鼠灌胃INH(150 mg/kg)建立INH肝損傷模型，結(jié)果顯示：SFN預處理激活了肝臟Nrf2-ARE信號通路，Nrf2總蛋白與核蛋白水平均顯著增加，Nrf2下游靶基因NQO1、HO-1、谷氨酸半胱氨酸連接酶催化亞基的表達水平均顯著升高，小鼠臟器系數(shù)顯著降低，肝組織脂肪變性病變明顯減輕；SFN預處理可明顯抑制INH誘導的CYP2E1高表達，MDA水平升高及GSH活性的降低[21]。CYP2E1酶是CYP酶體系的一員，是藥物代謝的核心體系成員，主要分布于肝臟。SFN通過上調(diào)下游抗氧化基因的表達可能會減輕INH所致肝損傷，并提示Nrf2-ARE信號通路可作為臨床防治INH肝毒性的潛在靶標。

2.2 阿霉素(ADM)誘導的肝損傷 ADM常用于治療各種惡性腫瘤，在肝癌化療過程中，肝損傷是阿霉素的主要不良反應之一。ADM對正常細胞(心臟、肝臟、腎臟等細胞)的不良反應嚴重制約其臨床應用。ADM可使小鼠肝臟出現(xiàn)明顯的組織空泡，引起肝損傷。臨床上大劑量使用ADM，引起肝細胞功能障礙，通常表現(xiàn)為急性過程，多見既往有活動性肝炎等肝病患者。

紀倩等[22]通過連續(xù)4 d對小鼠腹腔注射ADM(20 mg/kg)建立肝損傷模型，SFN能明顯緩解阿霉素引起的體質(zhì)量減輕，降低阿霉素誘導的肝、心、腎指數(shù)升高。各預保護組能明顯緩解ADM致小鼠血清ALT、AST水平升高，明顯減輕肝組織損傷；預保護組和SFN干預組過氧化物酶體增殖物激活受體α mRNA顯著升高，核轉(zhuǎn)錄因子(NF-κB)mRNA顯著降低。結(jié)果表明，炎癥與氧化應激可能有復雜的相關(guān)性，激活NF-κB是觸發(fā)炎癥應答及伴發(fā)的氧化應激的主要信號通路[23]，SFN通過激活過氧化物酶體增殖物激活受體α能夠抑制 NF-κB信號，抑制炎癥反應，由此減輕氧化應激進而達到防治ADM誘導的急性肝損傷。

3 SFN對酒精性肝損傷的保護作用

乙醇進入體內(nèi)部分經(jīng)過 CYP2E1代謝，適度的飲酒一般不會對肝臟造成損害。但酗酒無度會引起酒精性肝損傷，其很大程度上與肝臟的氧化應激反應、炎癥反應有關(guān)。而長期酒精攝入過量還會造成肝臟代謝紊亂，脂肪在肝臟代謝障礙并堆積，引起肝臟脂質(zhì)變性，從而進一步造成酒精性脂肪肝。激活Nrf2-ARE通路并增加其下游相關(guān)基因的表達能發(fā)揮抗氧化作用[24]，從而減少酒精對肝臟的損傷。

李寶龍等[25]發(fā)現(xiàn)SFN能顯著減輕酒精對肝臟的損傷，且隨著濃度的增加，減輕效果顯著；與模型組(選用雄性C57BL16小鼠酒精灌胃，每12 h 1次，共給予3次)比較，SFN組血清甘油三酯和總膽固醇水平明顯降低；研究表明SFN可激活Nrf2的表達，使其下游谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶及GSH活性均升高；且SFN能明顯降低酒精刺激的固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白-1c的表達。提示SFN通過激活Nrf2增強抗氧化作用，同時通過抑制固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白-1c的機制來改善酒精所致的肝臟脂肪代謝異常。

有研究[26]發(fā)現(xiàn)中、高劑量SFN能夠明顯的保護酒精對GSH-Px活性的抑制作用，SFN對SOD活性的保護作用呈現(xiàn)劑量依賴性，使MDA產(chǎn)生減少。SFN能對酒精性肝損傷發(fā)揮保護作用，其主要作用機制與SFN提高了酒精代謝的關(guān)鍵酶SOD和GSH-Px活性有關(guān)[27]。

4 SFN對免疫性肝損傷的保護作用

免疫性肝損傷是肝臟內(nèi)免疫細胞被致病因子激活，肝組織內(nèi)大量炎癥細胞浸潤，產(chǎn)生免疫炎癥應答，導致免疫反應為基礎(chǔ)的肝損傷[28]。Lee等[29]對小鼠腹腔注射細菌內(nèi)毒素(LPS，15 mg/kg)建立免疫性肝損傷模型，結(jié)果顯示，SFN能夠劑量依賴性地降低血清ALT、AST活性。SFN高、中、低劑量組腫瘤浸潤淋巴細胞(TIL4)、髓樣分化因子(MyD88)、NF-κB P65蛋白均不同程度降低,且SFN高劑量組作用效果最明顯。TIL4、MyD88、NF-κB是Toll樣受體4(TLR4)/NF-κB所介導的信號通路中的重要蛋白，提示SFN的治療機制可能與調(diào)控TLR4所介導的信號通路有關(guān)。SFN減輕炎癥反應所帶來的肝損傷，可能通過抑制TLR4/NF-κB所介導的信號通路，從而使炎癥基因如TNFα和IL-6的表達減少[30]。

地塞米松對急性肝損傷有保護作用。陳盛[31]通過給Wistar大鼠腹腔注射亞致死量的LPS(50 μg/kg)+D-GaLN(300 mg/kg),構(gòu)建肝損傷模型，SFN干預組與地塞米松干預組均能使血清ALT、AST、TBil水平下降,兩組比較無顯著性差異。在IL-1β、TNFα、UGT1A1 RNA檢測結(jié)果中顯示，僅SFN干預組能降低IL-1β的生成；SFN干預組與地塞米松干預組均能降低TNFα mRNA的表達，且兩者均能增強UGT1A1 mRNA的表達，效果無顯著差異。在降低TNFα mRNA表達方面SFN強于地塞米松。提示在保護內(nèi)毒素急性肝損傷時SFN較地塞米松效果更好,具有良好的應用價值。

5 SFN對缺血再灌注肝損傷的保護作用

缺血后再灌注可能導致代謝和結(jié)構(gòu)性肝損傷，并可能繼發(fā)于創(chuàng)傷、膿毒癥、肝移植。缺血后再灌注機制復雜，部分機制與氧化應激損傷、炎癥因子釋放、微循環(huán)障礙及細胞凋亡等有關(guān)[32]。在肝臟缺血再灌注過程中，會產(chǎn)生大量氧自由基，導致脂質(zhì)過氧化反應，造成肝細胞腫脹、變性、壞死以及肝細胞凋亡。在大鼠肝部分缺血再灌注模型中，模型組大鼠肝臟缺血再灌注后發(fā)生了顯著的細胞凋亡現(xiàn)象，凋亡基因 Caspase-3 表達升高，抑制凋亡基因 bcl-2 蛋白表達減少，SFN組前者表達降低，而后者表達上調(diào)，明顯減輕肝細胞凋亡。

腎臟缺血再灌注損傷發(fā)生后,SFN會通過上調(diào)肝組織Nrf2下游基因SOD的表達,增強對ROS的清除作用,降低肝的過氧化損傷程度。何煒等[33]用Wistar大鼠建立腎缺血再灌注損傷模型并分為SFN 1組與SFN 2組，SFN 1組在夾閉左腎動脈后立即給予SFN,SFN 2組在腎缺血再灌注損傷大鼠模型恢復血液再灌注后給予SFN，SOD活性結(jié)果顯示SFN 1組活性高于SFN 2組，缺血后即刻給予SFN更能很好的降低氧化應激水平，減輕過氧化損傷程度,從而更好的保護肝臟。

6 小結(jié)

近年來，大量實驗性肝損傷研究證實，SFN對各種類型的實驗性肝損傷均有不同程度保護作用。綜合來看，SFN的保肝作用與其抗炎、抗氧化特性密不可分，主要表現(xiàn)為抑制炎癥細胞因子的釋放，減輕炎癥反應；清除自由基，抑制脂質(zhì)過氧化，提高機體抗氧化水平；抑制肝細胞凋亡等。但是關(guān)于SFN對肝病作用的臨床試驗相對較少。肝損傷作為常見疾病，嚴重危害人類的生命健康，一直備受關(guān)注。SFN作為一種天然的植物化學物在實驗性肝損傷治療方面效果顯著。闡明SFN的肝損傷保護作用機制，將為其在肝損傷方面的深入研究提供參考，也為今后開展相關(guān)的人群試驗提供了可靠的理論依據(jù)。

利益沖突聲明：所有作者均聲明不存在利益沖突。

作者貢獻聲明：李寶龍、馬欣雨負責課題設(shè)計，資料分析，撰寫論文，修改論文；趙佳鶴、徐敬婭、段婷婷參與收集資料；李寶龍、張春蕾負責擬定寫作思路，指導撰寫文章并最后定稿。