十字花科蔬菜的抗癌作用

解鴻蕾，車文靜，蘇 越，潘皓雯，李 佳，劉 鵬*

（1.哈爾濱市疾病預(yù)防控制中心，黑龍江哈爾濱 150000；2.哈爾濱醫(yī)科大學(xué)中國(guó)疾病預(yù)防控制中心地方病控制中心碘缺乏病防治研究所，黑龍江哈爾濱 150081）

十字花科蔬菜是一類富含芥子油苷的雙子葉植物的總稱。全世界有上千種，現(xiàn)發(fā)現(xiàn)在我國(guó)生長(zhǎng)的有400 余種，90 多個(gè)屬[1]。十字花科的蔬菜是維生素C、維生素E 和類胡蘿卜素的主要來源。十字花科的蔬菜種類在我國(guó)主要分為以下幾類。甘藍(lán)類（椰菜和球莖甘藍(lán)等）、白菜類（小白菜、菜心和紅菜薹等）、芥菜類（葉芥菜、大頭菜等）、蘿卜類（白蘿卜、紅蘿卜等）和葉菜類（塌菜、烏菜一類等）[2]。十字花科蔬菜因種類豐富、口味獨(dú)特而成為營(yíng)養(yǎng)膳食的主要來源。最新研究表明，異硫氰酸鹽在十字花科蔬菜中主要以芥子油苷（Glucosinolate，GS）的形式存在[3]，據(jù)統(tǒng)計(jì)，在全世界的3 000多種十字花科蔬菜中，人們發(fā)現(xiàn)至少存在120 多種芥子油苷。多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，異硫氰酸鹽有抗癌、抗氧化的生物學(xué)作用[4]，在十字花科蔬菜中存在一類葡萄糖異硫氰酸酯，其代謝產(chǎn)物就是異硫氰酸鹽。食源性的抗癌產(chǎn)品的探究和研發(fā)已成為業(yè)界人士關(guān)注的重點(diǎn)，已有多次報(bào)道十字花科蔬菜具有抗癌作用[5]。

1 流行病學(xué)研究

流行病學(xué)調(diào)查結(jié)果顯示，在人類膳食攝入中，蔬菜和水果的攝入比例較高者比攝入量低的人群癌癥患病率下降一半左右。在中國(guó)居民日常飲食中，一直提倡大量食用蔬菜和水果，因?yàn)槭卟撕退梢越档腿梭w內(nèi)多種癌癥的發(fā)病率，尤其是最近報(bào)道了新鮮的蔬菜、水果的這種抗癌能力要高于風(fēng)干、冷凍等狀態(tài)，可以降低胃腸道癌、肺癌、口腔癌和喉癌等癌癥發(fā)生的概率、降低男性患腦卒中的風(fēng)險(xiǎn)。研究者一直以來都將重點(diǎn)放在十字花科蔬菜的抗癌的機(jī)制和效果上，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)十字花科蔬菜中含有一種葡萄異硫氰酸酯的代謝降解產(chǎn)物，即異硫氰酸酯，其具有明顯的抗癌功效。由于十字花科蔬菜中的硫葡糖苷能釋放出來一種特殊的味道，因此常見的十字花科蔬菜普遍具有特殊的氣味。在260 多項(xiàng)流行病學(xué)研究資料中，有92%的結(jié)果表明，大量食用十字花科蔬菜也可以降低癌癥的發(fā)病率，其中包括肺癌、乳腺癌、甲狀腺癌、胃癌、皮膚癌和腸癌等。研究表明[6]，十字花科蔬菜與膀胱癌的發(fā)病危險(xiǎn)性呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，其中以十字花科代表性的卷心菜最為顯著。ENGLE 等[7]病例對(duì)照研究顯示十字花科蔬菜中的β-胡蘿卜素可以降低卵巢癌的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)；NIJHOFF 等[8]報(bào)道抱子甘藍(lán)可以降低結(jié)腸癌的發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)；國(guó)外的專家組驗(yàn)證了蘿卜硫素也具有抗癌性，它也是十字花科蔬菜中存在的重要物質(zhì)[9]。研究表明，目前科研界公認(rèn)的抗癌效果最明顯的天然產(chǎn)物是蘿卜硫素，它是4-甲基硫氧丁基硫苷的降解產(chǎn)物，是抗癌能力最強(qiáng)、生物活性最活躍的一類異硫氰酸鹽，可以誘導(dǎo)Ⅱ型解毒酶，是表現(xiàn)最強(qiáng)的一類癌細(xì)胞誘導(dǎo)劑，進(jìn)而使致癌基因失去作用。它可以殺死并抑制癌細(xì)胞的代謝，提高機(jī)體的免疫力和抗氧化能力，關(guān)于這項(xiàng)研究的藥理學(xué)已被多個(gè)刊物刊登。為此，還有許多企業(yè)拓展抗癌保健品的研究，逐步把重點(diǎn)放在了如何開發(fā)十字花科蔬菜中蘿卜硫素，市場(chǎng)反響良好。

2 十字花科蔬菜的防癌機(jī)制

2.1 葡萄糖硫苷酶與癌癥

在十字花科蔬菜的細(xì)胞中存在一種能使硫代葡萄糖苷酶水解的酶，稱為黑芥子酶或葡萄糖硫苷酶，在一個(gè)完整的植物體細(xì)胞內(nèi)，酶與GS 不能接觸，只有當(dāng)十字花科蔬菜的組織在被破壞，如加工、咀嚼或植物降解時(shí)，這種水解酶才能釋放出來，與此同時(shí)GS 立即水解成腈、異硫氰酸鹽、硫氰酸鹽，如圖1所示。實(shí)驗(yàn)證實(shí)，葡萄糖異硫氰酸鹽的代謝產(chǎn)物可以抑制癌細(xì)胞的開啟，阻滯癌細(xì)胞的通路。而異硫氰酸鹽（Isothiocyanates，ITCs）是一種非常小的小分子物質(zhì)，在自然界植物中含量很多，特別是在十字花科蔬菜中含量最為豐富。目前已發(fā)現(xiàn)在科研實(shí)驗(yàn)中大約有30 多種ITCs 應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)中，大量存在于十字花科蔬菜中，并發(fā)現(xiàn)對(duì)于機(jī)體都具有不同程度的抗癌、抗氧化作用，人體內(nèi)也有異硫氰酸鹽的存在，通過膳食攝入十字花科蔬菜為主要獲得渠道。異硫氰酸鹽可阻斷機(jī)體癌細(xì)胞的開啟能力，提升細(xì)胞免疫力，增強(qiáng)抗癌、抗氧化、抗突變、抗炎和殺菌能力。ITCs 的抗炎作用主要表現(xiàn)在炎性疾病和心血管疾病等方面的預(yù)防作用。西蘭花中存在大量的異硫氰酸鹽——萊菔硫烷，動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究表明，它能明顯抑制幽門螺旋桿菌對(duì)大小裸鼠的感染。近年來，又逐步發(fā)現(xiàn)了ITCs 具有抗炎的生物學(xué)功能，發(fā)現(xiàn)了苯乙基異硫氰酸鹽（Phenyl Ethyl Isothiocyanates，PEITC）能降低脂多糖誘導(dǎo)的小鼠巨噬細(xì)胞發(fā)生炎癥，降低炎癥反應(yīng)因子的表達(dá)[10]。

圖1 芥子油苷前體水解為異硫氰酸鹽的過程

2.2 異硫氰酸鹽與癌癥

十字花科蔬菜中含有的異硫氰酸鹽是一種比較活躍的生物活性物質(zhì)，其具有潛在的防癌作用，目前已經(jīng)在體外和體內(nèi)致癌模型實(shí)驗(yàn)中得到充分驗(yàn)證。結(jié)果表明，從十字花科蔬菜中提取的生物活性成分在預(yù)防癌癥的啟動(dòng)和促進(jìn)階段都能起作用。尤其是最近幾年的臨床發(fā)現(xiàn)十字花科蔬菜中的生物活性物質(zhì)可以抗皮膚癌、卵巢癌、子宮內(nèi)膜癌、肺癌和肝癌等多種癌癥。異硫氰酸鹽在生物體內(nèi)存在的形式有很多種，在發(fā)現(xiàn)它的抗癌作用后，就開始人工合成異硫氰酸鹽。由于異硫氰酸鹽的結(jié)構(gòu)特殊，人工合成的結(jié)構(gòu)大致可以分為八大類，而天然植物中含有的異硫氰酸鹽多數(shù)與芥子油苷相關(guān)，因?yàn)榻孀佑蛙帐钱惲蚯杷猁}的前體物質(zhì)。芥子苷中最為普遍的是硫苷，目前已發(fā)現(xiàn)的硫苷有100 余種，約16%的硫苷存在于十字花科蔬菜中，由于側(cè)鏈R 基團(tuán)的不同，可以將硫苷分為脂肪族類、芳香族類和吲哚族類，不同的側(cè)鏈基團(tuán)也決定了其水解產(chǎn)物ITCs 的不同結(jié)構(gòu)。目前，在人們發(fā)現(xiàn)的100 多種飲食中常接觸并具有抗腫瘤作用的ITCs 主要分為五大類，分別是稀丙基異硫氰酸鹽（Allyl Isothiocyanates，AITC）、苯乙基異硫氰酸鹽（Phenethyl Isothiocyanates，PEITC）、苯基異硫氰酸鹽（Benzene Isothiocyanates，BITC）、吲哚-3-甲醇（Indole-3-methanol，I3C）和萊菔硫烷（Sulforaphane，SFN）等。研究結(jié)果表明[11]，十字花科蔬菜中抗癌功效最為顯著的原因是因?yàn)槠浜羞胚犷惖闹参锛に?，它是解毒功效最?qiáng)的一類，特別是對(duì)乳腺癌和大腸癌抑制效果明顯。十字花科蔬菜中的生物成分還有很多，如葉綠素、胡蘿卜素及葡萄酸鹽等，好多實(shí)驗(yàn)也驗(yàn)證了[12]它們也具有抗腫瘤、抑制癌細(xì)胞生長(zhǎng)、促使細(xì)胞凋亡的功效。許多十字花科蔬菜中都含有異硫氰酸鹽，這種營(yíng)養(yǎng)成分在卷心菜中含量最多。例如，人體內(nèi)肝臟是一種解毒器官，但其也存在一種酶，可以將進(jìn)入體內(nèi)的致癌物質(zhì)全部清除，而異硫氰酸鹽可以幫助該酶抑制致癌物質(zhì)的活化和生殖能力。此外，它還有消除自由基的抗氧化抗炎能力，能夠阻止癌細(xì)胞在生命前期的異常細(xì)胞中增殖。報(bào)道中也證實(shí)了十字花科蔬菜的抗結(jié)腸癌功效，每天進(jìn)食15 g 左右的十字花科蔬菜可以預(yù)防結(jié)腸癌的發(fā)生率，使結(jié)腸癌和直腸癌的患病危險(xiǎn)系數(shù)下降9%左右，研究報(bào)告同時(shí)也校正了總蔬菜的攝入量與機(jī)體抗癌功效的作用，得出了一致的結(jié)論——十字花科蔬菜本身具有單獨(dú)抗結(jié)腸癌發(fā)生的能力[13]。流行病學(xué)研究顯示，四唑鹽實(shí)驗(yàn)也證實(shí)ITCs 具有抑制女性卵巢癌細(xì)胞增殖的能力，并能誘導(dǎo)卵巢癌細(xì)胞因子全部凋亡[14]；每日攝入較多量的十字花科蔬菜還可以降低女性卵巢癌的發(fā)病率，并能同時(shí)提高患者的免疫力，能抵抗其他癌癥的發(fā)生能力，尤其是十字花科蔬菜中存在的β-胡蘿卜素能降低卵巢癌的發(fā)病率。在中國(guó)的大白菜中存在一種吲哚類的植物抗毒素物質(zhì)——蔓菁，實(shí)驗(yàn)證明[15]，蔓菁可以降低皮膚癌和乳腺癌的發(fā)生率。另外，異硫氰酸鹽可以通過干擾雌激素的代謝通路，間接抑制與雌激素相關(guān)的癌癥，如乳腺癌、卵巢癌和子宮內(nèi)膜癌等。研究報(bào)道[16]，十字花科蔬菜的攝入量與男性前列腺癌的危險(xiǎn)性相關(guān)，十字花科蔬菜攝入與前列腺癌發(fā)病率有直接的關(guān)系，結(jié)果顯示大量攝入十字花科蔬菜與男性前列腺癌危險(xiǎn)下降相關(guān)。在上海曾進(jìn)行過一次大規(guī)模的實(shí)驗(yàn)研究，抽取19 421 例男性標(biāo)本，評(píng)估成年男性尿中ITCs 總量及與肺癌的直接關(guān)系，測(cè)定了尿中異硫氰酸酯的濃度以及血樣中的谷胱谷肽-S-轉(zhuǎn)移酶M1，結(jié)果認(rèn)為，尿中檢出部分異硫氰酸酯的人群患肺癌的風(fēng)險(xiǎn)降低，這是首次在膳食中的異硫氰酸鹽降低人類肺癌發(fā)病率的直接證明。

2.3 防癌機(jī)制探討

有關(guān)十字花科蔬菜的抗癌機(jī)制主要從以下3 方面進(jìn)行闡述。①十字花科蔬菜的防癌作用體現(xiàn)在ITCs 可以提高解毒酶的能力，降低誘導(dǎo)癌的發(fā)生，抑制致癌劑的活化，使機(jī)體免受活性致癌物和氧化劑的損傷。另外，ITCs 可以上調(diào)解毒因子中的兩種產(chǎn)物，單功能誘導(dǎo)抗氧化因子和雙功能誘導(dǎo)抗氧化因子，這些功能均在基因調(diào)控區(qū)被發(fā)現(xiàn)。②十字花科蔬菜的抗癌作用體現(xiàn)在抑制致癌劑的活化方面，能夠抑制I 型還原酶的代謝活化能力[17]。異硫氰酸鹽對(duì)機(jī)體細(xì)胞氧化應(yīng)激的反應(yīng)是雙向的，因?yàn)镮TCs 本身就是一種特異性較強(qiáng)的氧化應(yīng)激因子，可以引起細(xì)胞內(nèi)谷胱甘肽的耗盡進(jìn)而誘導(dǎo)活性氧（Reactive Oxygen Species，ROS）的產(chǎn)生，增加細(xì)胞內(nèi)抗氧化蛋白的水平，保護(hù)了細(xì)胞免受氧化應(yīng)激因子的損傷。研究表明[18]，十字花科蔬菜不僅具有抑制I 型還原酶的代謝活化能力，還以其他形式存在于機(jī)體內(nèi)在抗癌、抗腫瘤方面發(fā)揮著重要的作用。③十字花科蔬菜中的ITCs 可以誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡和阻滯細(xì)胞周期，減少機(jī)體內(nèi)正常細(xì)胞向惡性階段轉(zhuǎn)化的細(xì)胞數(shù)量的總值，ITCs 抑制細(xì)胞增生的機(jī)制主要與誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡和阻滯細(xì)胞周期呈正相關(guān)，自1998年首次報(bào)道了BITC、PEITC和苯甲基異硫氰酸鹽（Benzyl Isothiocyanate,BICT）能誘導(dǎo)人子宮頸癌Hela 細(xì)胞凋亡后，關(guān)于腫瘤細(xì)胞凋亡的誘導(dǎo)劑是ITCs 的報(bào)道已被多次證實(shí)[19]。有些研究還報(bào)道了[20]異硫氰酸鹽可能會(huì)通過改變caspase-3蛋白通路的依賴性機(jī)制進(jìn)而達(dá)到誘導(dǎo)細(xì)胞衰亡的目的；異硫氰酸鹽還可引起機(jī)體內(nèi)特殊的Hela 細(xì)胞的凋亡并進(jìn)一步阻滯其細(xì)胞周期的發(fā)展，并首次公布了Hela 細(xì)胞凋亡的機(jī)制與細(xì)胞程序性系統(tǒng)性死亡中的一種蛋白質(zhì)水解酶息息相關(guān)。

3 結(jié)語

本文總結(jié)了近年來十字花科蔬菜的抗腫瘤能力，從流行病學(xué)概況到抗癌機(jī)制進(jìn)行了總結(jié)，結(jié)合臨床醫(yī)學(xué)從大量人群和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，十字花科蔬菜作為膳食中重要的一部分，它與人體內(nèi)許多癌癥發(fā)生的危險(xiǎn)性有關(guān)。膳食調(diào)查顯示，攝入十字花科蔬菜的機(jī)體抗氧化能力更強(qiáng)，腫瘤的發(fā)病率呈現(xiàn)下降趨勢(shì)。特別是富含異硫氰酸鹽的蔬菜可以增加許多解毒酶的活性，抑制致癌因子的活化代謝能力，進(jìn)而降低癌癥的發(fā)生率。未來從營(yíng)養(yǎng)學(xué)和經(jīng)濟(jì)學(xué)的角度考慮，研究新一代富含十字花科蔬菜的膳食保健產(chǎn)品，將會(huì)有廣闊的發(fā)展前景和應(yīng)用市場(chǎng)。但需要結(jié)合市場(chǎng)調(diào)查和科研研究作出總結(jié)調(diào)研，人們?cè)谕茝V時(shí)也應(yīng)進(jìn)一步發(fā)掘其代謝產(chǎn)物、生物利用率和主要活性成分的問題，已更好地利用十字花科蔬菜的水解代謝產(chǎn)物，依托十字花科蔬菜中特殊的抗癌物質(zhì)研發(fā)出具有抗癌、抗氧化能力的功能性保健品，在營(yíng)養(yǎng)學(xué)和健康生活中尋求平衡點(diǎn)，未來有廣闊的市場(chǎng)發(fā)展前景。