莱菔硫烷对肝损伤的保护作用及相关机制研究进展

马欣雨， 段婷婷， 徐敬娅， 赵佳鹤， 张春蕾， 李宝龙

1 黑龙江中医药大学 药物安全性评价中心， 哈尔滨 150040；2 黑龙江中医药大学 佳木斯学院， 黑龙江 佳木斯 154000

莱菔硫烷(sulforaphane，SFN) 是富含于十字花科植物的一类异硫氰酸盐[1]，在西兰花、卷心菜等蔬菜中含量较高[2-3]。研究[4-7]表明，SFN作为保护酶诱导物在抗肿瘤、抗氧化、清除自由基、抗炎抗菌等方面发挥着重要的调节作用。近年来大量研究证实，SFN可通过抗氧化应激、抑制炎症细胞因子释放、抑制肝细胞凋亡等机制，对化学性、药物性、酒精性以及肝缺血-再灌注等多种类型的实验性肝损伤发挥较好的防治作用。

1 SFN对化学性肝损伤的保护作用

1.1 四氯化碳(CCl4)诱导的肝损伤 CCl4诱导的肝损伤是常见的化学性肝损伤模型之一，其损伤机制为CCl4在肝脏经细胞色素P450(CYP450)代谢产生自由基从而引起膜系统发生链式脂质过氧化反应，造成肝超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)活性降低，脂质过氧化物增加，导致肝细胞及线粒体的脂质溶解，破坏肝细胞机能[8]。Baek等[9]通过对C57BL/6小鼠灌胃CCl44 g/kg复制肝损伤模型，结果显示CCl4模型组动物血清ALT水平显著升高，肝细胞出现明显的胶原沉积和脂肪变性，且有炎症和坏死，肝脏的纤维化程度明显。SFN有效阻止了ALT的升高，降低了肝细胞内的脂滴和坏死区的数量。与对照组(采用CCl4灌胃)相比，SFN组肝脏的醌还原酶活性明显较高，高剂量的SFN能显著增强肝脏中谷胱甘肽S-转移酶活性。ALT在肝组织中大量存在，可作为确定肝损伤的标志物，肝损伤后ALT由肝细胞入血，引起血清ALT升高。抗氧化剂、谷胱甘肽S-转移酶(GST)和醌还原酶(QR)等Ⅱ相酶的作用可以防止氧化应激，SFN可提高谷胱甘肽S-转移酶和醌还原酶的活性以减轻CCl4诱导的肝损伤。

1.2 镉诱导的肝损伤 SFN对镉诱导的肝损伤也有一定程度的改善作用。徐冬辉等[10]研究发现，各剂量氯化镉染毒组大鼠肝组织中还原型谷胱甘肽(GSH)水平、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性、SOD活性均下降，丙二醛(MDA)水平升高，高剂量染镉组(6 μmol/kg)大鼠肝组织中NF-E2相关因子2(Nrf2)、血红素加氧酶-1(HO-1)、γ-谷氨酰半胱氨酸合成酶(γ-GCS)mRNA 的表达水平均升高。与高剂量氯化镉染毒组比较，SFN干预组大鼠肝组织GSH水平、GSH-Px活性、SOD活性均升高，MDA水平下降，肝组织中Nrf2、HO-1和γ-GCS mRNA的表达水平升高。氧化应激是指体内氧自由基生成能力大于清除能力，SOD、GSH-Px和谷胱甘肽还原酶对氧自由基起到清除作用，谷胱甘肽还原酶可将氧化型谷胱甘肽变成GSH。Nrf2是氧化应激的重要调节因子，以胞浆蛋白伴侣分子-Nrf2-抗氧化反应元件(Keap1-Nrf2-ARE)信号通路介导抗氧化酶和Ⅱ相解毒酶基因的表达[11]，是细胞抗氧化的重要通路。HO-1是血红素代谢过程中的重要酶，主要应对肝肾细胞的氧化应激损伤，可通过Nrf2启动发挥抗氧化作用。γ-GCS是抗氧化应激的一种重要Ⅱ相解毒酶，在Nrf2的调控下, γ-GCS表达发生变化, 其转录和表达水平反映机体抗氧化能力。SFN对镉诱导的大鼠肝脏氧化损伤有一定拮抗作用。

1.3 微囊藻毒素诱导的肝损伤 微囊藻毒素是一种分布很广泛的肝毒素[12]，它能够强烈抑制蛋白磷酸酶的活性，还是强烈的肝脏肿瘤促进剂，已成为世界范围内的环境危害。长期饮用受微囊藻毒素污染的水可能会导致肝损伤、肝癌甚至死亡。加强水污染治理是控制肝脏疾病发病率的重要手段之一[13]。

Sun等[14]通过对BALB/c小鼠腹腔注射微囊藻毒素LR，结果显示SFN显著提高了小鼠的存活率。与模型组比较，SFN预处理组Nrf2、醌氧化还原酶1(NQO1)和HO-1的mRNA及蛋白质水平都显著增加，证明SFN对Nrf2相关下游基因有影响。

Lu等[15]发现在小鼠体内过表达Nrf2能对微囊藻毒素诱导急性肝毒性起到一定的保护作用。因此认为Nrf2的诱导是细胞防护微囊藻毒素诱导肝损伤的一种适应性机制。由此可推测SFN对Nrf2通路的激活与调控是其在微囊藻毒素诱导肝细胞损伤中发挥保护作用的主要原因。

2 SFN对药物性肝损伤的保护作用

药物性肝损伤是由药物本身或其代谢产物或机体本身原因引起的肝损伤。CYP450参与了药物在人体肝脏内的几乎所有氧化代谢反应[16]，是参与药物Ⅰ相代谢的主要酶系。有些药物本身就具有一定的肝毒性，而有一部分药物是在经酶催化后会转化成肝毒性物质，肝脏本身有一定的解毒能力，小剂量肝毒性药物或药物转化物可通过与GSH结合解毒，但当其剂量过大、GSH耗竭而超过肝脏的解毒能力时，就会引起一系列肝损伤反应[17]。

2.1 对乙酰氨基酚(APAP)诱导的肝损伤 常见的止痛药APAP，在治疗剂量下无毒[18]，过量服用会引起严重的肝损伤，氧化应激与APAP诱导的毒性密切相关。HO-1是一种抗氧化防御酶，已被证明能保护氧化剂诱导的组织损伤。

Noh等[19]对小鼠在SFN(5 mg/kg)灌胃给药30 min后腹腔注射APAP(300 mg/kg)，6 h后处死。APAP导致血浆AST和ALT水平升高、GSH耗竭、细胞凋亡和4-羟基壬醛形成。SFN预处理可显著减轻肝损伤。此外，APAP暴露提高肝活性氧(ROS)水平，SFN完全预处理抑制了ROS的形成。结果表明：SFN通过HO-1诱导的抗氧化作用对APAP介导的肝毒性起保护作用。SFN作为HO-1诱导剂在体外和体内对APAP肝毒性均有保护作用。通过SFN诱导原代肝细胞的预处理，促使Nrf2靶基因表达，特别是HO-1 mRNA和蛋白表达，抑制APAP诱导的GSH耗竭和脂质过氧化。

2.2 异烟肼(INH)诱导的肝损伤 INH是临床抗结核化疗中应用最为广泛且不可替代的一线药物，但INH引起的肝脏毒性严重限制了其临床应用。传统观点认为，INH的肝毒性与其在肝脏代谢过程中产生的强氧化活性产物及ROS所致氧化损伤有关。

张天译等[20]连续4周每日1次给小鼠灌胃INH(150 mg/kg)建立INH肝损伤模型，结果显示：SFN预处理激活了肝脏Nrf2-ARE信号通路，Nrf2总蛋白与核蛋白水平均显著增加，Nrf2下游靶基因NQO1、HO-1、谷氨酸半胱氨酸连接酶催化亚基的表达水平均显著升高，小鼠脏器系数显著降低，肝组织脂肪变性病变明显减轻；SFN预处理可明显抑制INH诱导的CYP2E1高表达，MDA水平升高及GSH活性的降低[21]。CYP2E1酶是CYP酶体系的一员，是药物代谢的核心体系成员，主要分布于肝脏。SFN通过上调下游抗氧化基因的表达可能会减轻INH所致肝损伤，并提示Nrf2-ARE信号通路可作为临床防治INH肝毒性的潜在靶标。

2.2 阿霉素(ADM)诱导的肝损伤 ADM常用于治疗各种恶性肿瘤，在肝癌化疗过程中，肝损伤是阿霉素的主要不良反应之一。ADM对正常细胞(心脏、肝脏、肾脏等细胞)的不良反应严重制约其临床应用。ADM可使小鼠肝脏出现明显的组织空泡，引起肝损伤。临床上大剂量使用ADM，引起肝细胞功能障碍，通常表现为急性过程，多见既往有活动性肝炎等肝病患者。

纪倩等[22]通过连续4 d对小鼠腹腔注射ADM(20 mg/kg)建立肝损伤模型，SFN能明显缓解阿霉素引起的体质量减轻，降低阿霉素诱导的肝、心、肾指数升高。各预保护组能明显缓解ADM致小鼠血清ALT、AST水平升高，明显减轻肝组织损伤；预保护组和SFN干预组过氧化物酶体增殖物激活受体α mRNA显著升高，核转录因子(NF-κB)mRNA显著降低。结果表明，炎症与氧化应激可能有复杂的相关性，激活NF-κB是触发炎症应答及伴发的氧化应激的主要信号通路[23]，SFN通过激活过氧化物酶体增殖物激活受体α能够抑制 NF-κB信号，抑制炎症反应，由此减轻氧化应激进而达到防治ADM诱导的急性肝损伤。

3 SFN对酒精性肝损伤的保护作用

乙醇进入体内部分经过 CYP2E1代谢，适度的饮酒一般不会对肝脏造成损害。但酗酒无度会引起酒精性肝损伤，其很大程度上与肝脏的氧化应激反应、炎症反应有关。而长期酒精摄入过量还会造成肝脏代谢紊乱，脂肪在肝脏代谢障碍并堆积，引起肝脏脂质变性，从而进一步造成酒精性脂肪肝。激活Nrf2-ARE通路并增加其下游相关基因的表达能发挥抗氧化作用[24]，从而减少酒精对肝脏的损伤。

李宝龙等[25]发现SFN能显著减轻酒精对肝脏的损伤，且随着浓度的增加，减轻效果显著；与模型组(选用雄性C57BL16小鼠酒精灌胃，每12 h 1次，共给予3次)比较，SFN组血清甘油三酯和总胆固醇水平明显降低；研究表明SFN可激活Nrf2的表达，使其下游谷胱甘肽S-转移酶及GSH活性均升高；且SFN能明显降低酒精刺激的固醇调节元件结合蛋白-1c的表达。提示SFN通过激活Nrf2增强抗氧化作用，同时通过抑制固醇调节元件结合蛋白-1c的机制来改善酒精所致的肝脏脂肪代谢异常。

有研究[26]发现中、高剂量SFN能够明显的保护酒精对GSH-Px活性的抑制作用，SFN对SOD活性的保护作用呈现剂量依赖性，使MDA产生减少。SFN能对酒精性肝损伤发挥保护作用，其主要作用机制与SFN提高了酒精代谢的关键酶SOD和GSH-Px活性有关[27]。

4 SFN对免疫性肝损伤的保护作用

免疫性肝损伤是肝脏内免疫细胞被致病因子激活，肝组织内大量炎症细胞浸润，产生免疫炎症应答，导致免疫反应为基础的肝损伤[28]。Lee等[29]对小鼠腹腔注射细菌内毒素(LPS，15 mg/kg)建立免疫性肝损伤模型，结果显示，SFN能够剂量依赖性地降低血清ALT、AST活性。SFN高、中、低剂量组肿瘤浸润淋巴细胞(TIL4)、髓样分化因子(MyD88)、NF-κB P65蛋白均不同程度降低,且SFN高剂量组作用效果最明显。TIL4、MyD88、NF-κB是Toll样受体4(TLR4)/NF-κB所介导的信号通路中的重要蛋白，提示SFN的治疗机制可能与调控TLR4所介导的信号通路有关。SFN减轻炎症反应所带来的肝损伤，可能通过抑制TLR4/NF-κB所介导的信号通路，从而使炎症基因如TNFα和IL-6的表达减少[30]。

地塞米松对急性肝损伤有保护作用。陈盛[31]通过给Wistar大鼠腹腔注射亚致死量的LPS(50 μg/kg)+D-GaLN(300 mg/kg),构建肝损伤模型，SFN干预组与地塞米松干预组均能使血清ALT、AST、TBil水平下降,两组比较无显著性差异。在IL-1β、TNFα、UGT1A1 RNA检测结果中显示，仅SFN干预组能降低IL-1β的生成；SFN干预组与地塞米松干预组均能降低TNFα mRNA的表达，且两者均能增强UGT1A1 mRNA的表达，效果无显著差异。在降低TNFα mRNA表达方面SFN强于地塞米松。提示在保护内毒素急性肝损伤时SFN较地塞米松效果更好,具有良好的应用价值。

5 SFN对缺血再灌注肝损伤的保护作用

缺血后再灌注可能导致代谢和结构性肝损伤，并可能继发于创伤、脓毒症、肝移植。缺血后再灌注机制复杂，部分机制与氧化应激损伤、炎症因子释放、微循环障碍及细胞凋亡等有关[32]。在肝脏缺血再灌注过程中，会产生大量氧自由基，导致脂质过氧化反应，造成肝细胞肿胀、变性、坏死以及肝细胞凋亡。在大鼠肝部分缺血再灌注模型中，模型组大鼠肝脏缺血再灌注后发生了显著的细胞凋亡现象，凋亡基因 Caspase-3 表达升高，抑制凋亡基因 bcl-2 蛋白表达减少，SFN组前者表达降低，而后者表达上调，明显减轻肝细胞凋亡。

肾脏缺血再灌注损伤发生后,SFN会通过上调肝组织Nrf2下游基因SOD的表达,增强对ROS的清除作用,降低肝的过氧化损伤程度。何炜等[33]用Wistar大鼠建立肾缺血再灌注损伤模型并分为SFN 1组与SFN 2组，SFN 1组在夹闭左肾动脉后立即给予SFN,SFN 2组在肾缺血再灌注损伤大鼠模型恢复血液再灌注后给予SFN，SOD活性结果显示SFN 1组活性高于SFN 2组，缺血后即刻给予SFN更能很好的降低氧化应激水平，减轻过氧化损伤程度,从而更好的保护肝脏。

6 小结

近年来，大量实验性肝损伤研究证实，SFN对各种类型的实验性肝损伤均有不同程度保护作用。综合来看，SFN的保肝作用与其抗炎、抗氧化特性密不可分，主要表现为抑制炎症细胞因子的释放，减轻炎症反应；清除自由基，抑制脂质过氧化，提高机体抗氧化水平；抑制肝细胞凋亡等。但是关于SFN对肝病作用的临床试验相对较少。肝损伤作为常见疾病，严重危害人类的生命健康，一直备受关注。SFN作为一种天然的植物化学物在实验性肝损伤治疗方面效果显著。阐明SFN的肝损伤保护作用机制，将为其在肝损伤方面的深入研究提供参考，也为今后开展相关的人群试验提供了可靠的理论依据。

利益冲突声明：所有作者均声明不存在利益冲突。

作者贡献声明：李宝龙、马欣雨负责课题设计，资料分析，撰写论文，修改论文；赵佳鹤、徐敬娅、段婷婷参与收集资料；李宝龙、张春蕾负责拟定写作思路，指导撰写文章并最后定稿。