十字花科植物中异硫氰酸盐的抗癌活性研究

王园园，夏成凯,曹 银，汪电雷

（1.亳州职业技术学院，安徽 亳州 236800；2.安徽中医药大学，安徽 合肥 230031）

十字花科植物中异硫氰酸盐的抗癌活性研究

王园园1，2，夏成凯1,曹 银2，汪电雷2

（1.亳州职业技术学院，安徽 亳州 236800；2.安徽中医药大学，安徽 合肥 230031）

异硫氰酸盐（ITCs）是存在于十字花科植物中的一种具有防癌抗癌作用的有机硫化合物，ITCs种类繁多，抗癌活性有一定的差异，且不同的ITCs对不同肿瘤的抗癌活性不同.本文对十字花科植物中ITCs的结构进行介绍，并对抗癌作用机制进行综述，为ITCs的进一步开发应用提供参考.

十字花科植物；异硫氰酸盐；抗癌

异硫氰酸盐（ITCs）是十字花科植物的一种具有防癌抗癌作用的有机硫化合物，近年来受到营养学与预防医学界的高度重视.十字花科蔬菜主要包括西兰花、卷心菜、芥兰、花茎橄榄和孢子甘蓝等.十字花科蔬菜中的异硫氰酸盐对癌症具有明显的抑制作用[1].但ITCs种类繁多，抗癌活性有一定的差异，且不同的ITCs对不同的肿瘤抗癌活性不同.国内外学者虽已证实I T C s具有抗癌活性，但对其抗癌机制还较模糊.近年来，国内外学者越来越重视对异硫氰酸盐的研究.

1 异硫氰酸盐的结构

ITCs有多种，但饮食中常接触并通过实验证明具有抗癌作用的主要包括异硫氰酸稀丙酯(AITC)、苯基异硫氰酸盐(BITC)、苯乙基异硫氰酸盐(PEITC)和莱菔硫烷(SFN).四种结构图如下.

ITCs的结构虽不同，但对肿瘤细胞的抑制作用机理相同，只是抗癌效果有所差别，如莱菔硫烷（SFN）和甘油三芥酸酯（ER）都是十字花科植物中的异硫氰酸盐，都能诱导Ⅱ相酶活性的表达，增加人肝癌、结肠癌和肺癌细胞的MRP1的功能和表达来达到改善癌症的目的.实验发现，在A549肺癌细胞上，相同条件下SFN抗癌效果优于ER[2].

2 ITCs抗癌活性研究

2.1 ITCs对乳腺癌作用

YongJinMoon等[3]用PEITC对人乳腺癌细胞系MCF-7处理48小时后，发现P53，ATF-2，hsp-27，BRCA2，IL-2，P57和CYP19均增加了基因的表达，降低了细胞增殖，增加了肿瘤细胞的抑制作用，促进细胞凋亡.TakahiroNomuraPhD等[4]通过体外实验研究6-甲磺酰己基异硫氰酸酯对乳腺癌和黑素瘤细胞有显著的抑制作用.

2.2 ITCs对前列腺癌作用

Chung-RenJan等[5]通过实验研究用PEITC在人前列腺癌细胞PC3细胞株上进行细胞毒性实验以及诱导Ca2＋运动，从而发现42%的PEITC能够改变人前列腺癌细胞PC3细胞株上Ca2＋信号传导，同时降低细胞活性.通过此实验，发现PEITC对前列腺癌的抑制作用可能是由于PEITC增加了Ca2＋信号传导，从而引起细胞凋亡.

2.3 ITCs对肝癌作用

季宇彬等[6]通过实验研究西兰花中葡萄糖异硫氰酸盐(GS)诱导肝癌HepG-2细胞凋亡作用及其机制.用不同浓度G S处理肝癌 HepG-2细胞，通过SRB法、细胞形态学观察、流式细胞仪和激光共聚焦显微镜观察GS对HepG-2细胞的生长抑制作用及其对细胞凋亡的影响，结果发现GS可抑制HepG-2细胞的增殖，原因是GS能够诱导人肝癌细胞系HepG-2细胞凋亡，其机制与GS升高细胞内Ca2+浓度有关.Shu-JingWu等[7]用PEITC对人肝癌细胞上PLC/PRF/5基因进行检测，发现PEITC很快诱导人肝癌细胞上PLC/PRF/5基因的凋亡，从而抑制肝癌的发生.季宇彬等又通过实验观察ITCs对人肝癌细胞生长和细胞内甲胎蛋白变化的影响.结果ITCs能明显抑制HepG-2细胞增殖，细胞形态呈明显的良性分化，甲胎蛋白(AFP)合成及分泌量明显下降.为了进一步探讨机制，季宇彬等[8]通过实验探讨西兰花中ITCS诱导人肝癌细胞HepG-2凋亡过程的作用.所得结论是ITCS能够通过刺激HepG-2细胞内活性氧的产生，损伤线粒体，使其膜电位下降，引起HepG-2细胞凋亡.

2.4 ITCs对卵巢癌作用

杨艳婧等[9]通过体外毒性实验研究表明，ITCS能有效抑制卵巢癌细胞OVCAR-3的生长，且抑制率随药物浓度的增大而增大，随着药物浓度的增加，OVCAR-3细胞的形态变得很不规则，凋亡小体出现.K.S.Satyan等[10]用苯乙基异硫氰酸盐(PEITC)对OVCAR-3细胞的增殖、凋亡以及半光天冬酶的活性进行研究，分别用蛋白印迹和免疫印迹对相关基因进行检测.发现可以抑制细胞增殖测出IC50=23.2uM，同时促进半光天冬酶等相关基因的凋亡从而达到抑制卵巢癌的发生.为进一步探讨对卵巢癌的作用，RakeshK.Singh等[11]通过实验研究观察异硫氰酸己烷酯(7Me-IEITC)对卵巢癌的作用，使用P38MAP-k与caspase抑制药物毒性，7Me-IEITC可以有选择性的降低SKOV-3，OVCAR-3，BXPC-3和PC-3细胞活性IC50≤5uM.结果发现7Me-IEITC能够诱导人卵巢癌SKOV-3细胞周期阻滞在G2/M期.

2.5 I T C s对胃癌作用

邹翔等[12]通过实验研究西兰花中葡萄糖异硫氰酸盐(GS)诱导人胃腺癌SGC-7901细胞凋亡的作用及其可能机制.用不同质量浓度GS处理人胃腺癌SGC-7901细胞，通过SRB法、细胞形态学观察、流式细胞仪和激光共聚焦显微镜实验，观察GS对SGC-7901细胞的抑制率及对细胞凋亡和细胞周期的影响.发现1、10、100、1000μg/mL的GS作用于SGC-7901细胞72h后，抑制了SGC-7901细胞的增殖，其IC50为187.723μg/mL.300μg/mL的GS作用SGC-7901细胞24h后，细胞出现早期凋亡的形态，300、600、1200μg/mL的GS作用于SGC-7901细胞24h后，可见细胞凋亡率分别为(14.54±6.69)%、(10.11±6.25)%、(34.1213.29)%.其抑制癌细胞的机制可能是GS升高细胞内Ca2+的浓度而达到的.

2.6 ITCs对肺癌的作用

在临床上，肺癌被分为两种，小细胞肺癌和非小细胞肺癌.目前非小细胞肺癌占肺癌的80%以上，严重危害人们的健康.研究表明ITCS能够诱导人肺癌细胞上的非小细胞凋亡.Yu-FangKuang等[13]用葡糖异硫氰酸盐包括苯乙基异硫氰酸盐(PEITC)、苯基异硫氰酸盐(BITC)以及吲哚-3-甲醇都对人肺癌非小细胞上A549细胞产生凋亡，并发现抑制A549细胞生长呈浓度依赖性.分别用流式细胞仪和钙磷脂结合蛋白V检测表明低浓度（≤10uM）诱导细胞凋亡，在高浓度（25uM）时细胞发生坏死.同时用Westernblot技术检测到P53和P21蛋白显著增加，而不是Bax蛋白增加，可能与细胞凋亡有关.

综上所述，目前对ITCs的研究重点放在抗癌方面，适当剂量的ITCs对癌细胞有阻遏和抑制作用.最新研究报道日本营养学家通过试验验证，莱菔子素有治疗癌症和杀死白血细胞的效用，有望可以制成治疗癌症和白血病的保健食品[14].目前已经有相关保健食品上市，我们可以看到ITCs作为防癌抗癌的活性物质，在保健品药品领域有着极大的研究价值和应用空间.

〔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,武晓丹,邹翔,等.西兰花中葡萄糖异硫氰酸盐诱导HepG2细胞凋亡[J].中国天然药物,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,邹翔，等.西兰花中异硫氰酸盐诱导人肝癌细胞HepG-2凋亡作用及其机制的研究[J].中国中药杂志,2007,32(4):612-614.

〔9〕杨艳婧,张学武.西兰苔籽中异硫氰酸盐鉴定及诱导OVCAR-3细胞凋亡研究[J].安徽农业科学,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〕邹翔,郎朗,武晓丹，等.西兰花中葡萄糖异硫氰酸盐诱导人胃腺癌SGC-7901细胞凋亡的初步研究[J].中草药, 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,张小林,高艳.抗癌物质莱菔子素的最新研究进展[J].综述与专论,2006,9(3):7-9.

R961

A

1673-260 X（2013）10-0053-0 2

国家自然基金项目1项资助（81001592）；安徽省高等学校省级质量工程项目-省级药学特色专业建设