植物果蔬發酵物與癌癥的研究進展

吳彬彬，陳宏運，顏曉慶，劉春花，李曉青，梁巖（中國科學院深圳先進技術研究院食品安全與環境技術研究室，廣東深圳518055）

植物果蔬發酵物與癌癥的研究進展

吳彬彬，陳宏運，顏曉慶，劉春花，李曉青，梁巖*
（中國科學院深圳先進技術研究院食品安全與環境技術研究室，廣東深圳518055）

摘要：植物果蔬發酵液是由益生菌發酵而來的液體，自2005年以來，大量研究發現植物果蔬發酵液具有抗癌作用，對植物果蔬發酵液抗癌的研究進展及其可能的抗癌機制進行總結。

關鍵詞：植物果蔬發酵液；抗癌；機制；腸道菌群；免疫調節；抗氧化

癌癥是嚴重威脅患者生命的健康殺手，在各種致死疾病中名列前茅。根據世界衛生組織公布的統計數據，世界上有超過1億人身患癌癥，每年新增患者超過700萬，同時有超過500萬人的生命被癌癥無情的奪走。面對如此恐怖的數據，大量的科研工作者和臨床學者一直在探索癌癥預防和治療的方法，對癌癥的研究已經從醫學和生物學拓展到放射學、化學和營養學等方面。研究者已經意識到，癌癥不僅僅是醫學、生物學的研究領域，也是營養學的研究內容。早在1981年，英國學者R.Doll和R.Peto就已經在《癌癥的原因》中提出：“在因癌癥而死亡的美國人中，約有35%與膳食有關”。如今，隨著人們生活水平的不斷提高和保健意識的逐漸增強，消費者和癌癥患者對膳食的選擇更加細致，最大程度的通過飲食提高自己的身體健康水平。

進入21世紀后，一種名為植物果蔬發酵液的膳食飲品逐漸進入人們的視線。多項研究表明，其具有良好的癌癥預防和治療效果。植物果蔬發酵液也常稱為發酵型果汁飲料或酵素，是以一種或多種水果、蔬菜等為原材料，經過多種益生菌發酵而來的液體，含有豐富的維生素、礦物質和次生代謝產物等。植物果蔬發酵液起源于日本，已經具有幾十年的飲用歷史。最近趙金鳳等人通過使用植物果蔬發酵液灌胃大小鼠，發現對小鼠和大鼠分別進行急性和亞慢急性實驗時，小鼠最大耐受性達到人體推薦服用量的108倍，而大鼠長期灌胃后狀況良好，無中毒癥狀，組織器官無異常[1]，這些結果表明植物果蔬發酵液具有很好的安全性。自2005年以來，越來越多的文獻報道植物果蔬發酵液在抗癌中具有積極作用，本文即對植物果蔬發酵液抗癌相關研究進行了綜述。

1　植物果蔬發酵物的抗癌作用

1.1植物果蔬發酵液對肝癌的抑制作用

肝癌是惡性程度極高，預后極差的惡性腫瘤，全球因肝癌死亡人數占惡性腫瘤的第三位。在我國，肝癌的發病率極高，其死亡率位居第二，和胃癌、食道癌是三大常見惡性腫瘤。由于傳統抗腫瘤藥物副作用比較大，因此，通過膳食飲品預防和治療癌癥已成為人們關心的話題。李香云等對肝癌模型大鼠灌胃植物果蔬發酵液后，測定了大鼠血清中銅、鐵、鎂、磷、鎳和鋅等微量元素的含量，發現植物發酵液處理組的大鼠血清微量元素含量與對照組相比具有明顯差異，這為后續果蔬發酵液中微量元素抑瘤作用研究奠定了扎實的基礎[1]。盧明等[2]在細胞水平對植物果蔬發酵液的抑制癌癥作用進行了研究，其通過在人肝癌細胞系（SMMC-7721）培養基中添加植物果蔬發酵液，發現植物果蔬發酵液對SMMC-7721細胞的增殖作用呈劑量-效應負相關，細胞培養3 d后抑制作用隨著濃度的提高趨于明顯，并呈現劑量依賴性，16.6、33.3、66.6mL/（kg.d）的發酵液劑量對腫瘤細胞的抑制率分別達到25.7%、35.0%和49.1%。這表明植物果蔬發酵液對SMMC-7721細胞具有良好的抑制作用。此外，其課題組還進一步研究了植物果蔬發酵液對體內肝癌的抑制作用[3]，通過灌胃H22細胞株模型ICR小鼠，發現與對照組相比，實驗處理組小鼠的胸腺指數、脾指數均呈現升高趨勢，而瘤種均出現明顯下降（P<0.05），提示植物發酵液對肝癌具有良好的抑制作用，這種抑制作用可能與免疫系統密切相關。LIN等[4]研究了三七發酵液對肝癌的抑制作用，發現發酵液對Hep3B細胞具有良好的作用，500μg/m L劑量時，細胞存活率只有2.2%左右。其又進一步研究了發酵液對Hep3B細胞植入的SCIC小鼠的作用，發現小鼠瘤體積和瘤重與對照組相比，減少了近60%。

肝癌是我國的常見病和多發病，嚴重影響著人們的身體健康，植物果蔬發酵液的抗肝癌作用為廣大患者帶來了新的希望，通過添加膳食飲品植物發酵液可能成為預防和治療肝癌的新途徑。

1.2植物果蔬發酵液對S180肉瘤的抑制作用

S180肉瘤是科學研究中常用的一種腫瘤動物模型，是抗腫瘤實驗中理想的選擇。現在已有多篇關于植物果蔬發酵液抑制小鼠S180腫瘤的報道。盧明等通過對S180肉瘤小鼠灌胃植物果蔬發酵液，檢測了小鼠的NK細胞活性和脾淋巴細胞增殖能力以及腫瘤重量，結果發現當給予高劑量植物果蔬發酵液[66.6m L/ （kg·d）]后，小鼠NK細胞活性、脾淋巴細胞增殖能力均出現明顯增高（P<0.05），而瘤重則明顯降低（P<0.05）[5-6]，提示植物果蔬發酵液可能通過提高免疫功能發揮抗癌作用，這與H22細胞株模型實驗結果相似。LI等[7]研究了發酵諾麗液（fermented noniexudates，fNE）和不同提取組分（BuOH和EtAc）對C57BL/6J小鼠模型的抗腫瘤作用，在第0天腹腔注射5×105S180腫瘤細胞后，在第7天和14天分別接種fNE和BuOH和PBS并對小鼠存活狀態進行監測，結果發現75%（6/8只）注射fNE的S180小鼠存活，而PBS組在25 d內全部死亡。其課題組同時研究了fNE、BuOH和EtAc對癌癥的預防作用。當連續給予雌性小鼠4周5%的fNE、BuOH 和EtAc水溶液后，腹腔注射S180細胞，分別有75%飼喂fNE的小鼠、約60%飼喂BuOH的小鼠和50%飼喂EtAc的小鼠出現抗腫瘤作用，而對照組小鼠則在25 d內全部死亡。以上研究結果提示植物果蔬發酵液具有不僅對S180誘導腫瘤具有抑制作用，同時還對其具有預防作用。

1.3植物果蔬發酵物對人結腸癌細胞的抑制作用

結腸癌是常見的消化道惡性腫瘤，占胃腸道腫瘤的第二位。在西方國家，結腸癌是癌癥中引起發病率和導致死亡率的第三大疾病[8]。R.K.Cruz-Bravo等[9]研究了煮豆非消化部分發酵物（fermented nondigestible fraction of cooked bean，FNDF）對人結腸腺癌細胞HT29細胞的影響，發現FNDF呈現時間和劑量依賴性抑制HT29細胞，其LC50（lethal concentration 50）為13.63%。Stefanie Lux等[10]研究了堅果發酵上清（fermentation supernatant，FS）對HT29細胞的影響，發現當20%FS與HT29細胞共同孵育24 h后，榛果和杏仁FS能明顯降低HT29細胞數量（P＜0.01）；當20%FS與HT29細胞共同孵育72 h后，除開心果FS外，杏仁、夏威夷果、榛果和核桃FS均能明顯減低HT29細胞的數量（杏仁、榛果和核桃FS：P＜0.01；夏威夷果FS：P＜0.05）。此外，核桃FS與HT29細胞共培養15min后，能明顯降低HT29細胞中H2O2誘導的DNA損傷。另一份研究則發現SC-1（發酵大豆的水相）對HT29和ML-1等細胞具有抑制作用[11]。

1.4植物果蔬發酵物對其他癌癥/細胞的抑制作用

植物果蔬發酵液除了對上述幾種癌癥具有效果外，對其他癌癥也具有較好的抑制作用。Cheng Jeng Tai等[12]通過對發酵小麥胚芽提取物（fermented wheat germ extract，FWGE）進行研究，發現FWGE不僅對Hep3B細胞具有潛在抑制作用，還對HepG2和HepJ5細胞具有潛在抑制作用，其IC50分別為0.494和1.524mg/mL。Yu Fu等[13]研究發現發酵的人參制品能抑制ES2細胞（人卵巢透明細胞癌細胞）的生長，其IC50為0.75mg/mL。Fernanda LopesKinouchi等[14]對發酵大豆（fermented soy product，FEP）的抗腫瘤作用進行了研究，發現FEP具有良好的抗小鼠乳腺腺癌的作用。

2010年以來，對于植物果蔬發酵液抗癌的報道越來越多，研究發現多種發酵產品和/或其組分均具有一定的抗癌作用，這為預防和治療癌癥提供了新思路。

2　植物果蔬發酵液抗癌的可能機制

2.1提高免疫功能

癌癥患者的免疫系統常常受到抑制，導致免疫功能下降[15]。惡性腫瘤通常與有效的T淋巴細胞反應及增強的體液免疫反應的抑制有關。腫瘤細胞具有未分化的特質，連同逃避免疫細胞監視的能力以及對宿主免疫的直接抑制作用可能共同導致了機體抗腫瘤反應的不足[16-17]。因此，提高癌癥患者免疫功能有利于癌癥的預防和治療。植物果蔬發酵液在提高免疫系統中免疫因子和免疫細胞的數量方面具有良好的作用。T細胞是淋巴細胞的主要組分，它具有多種生物學功能，如直接殺傷靶細胞，輔助或抑制B細胞產生抗體以及產生細胞因子等，是身體中為抵御疾病感染、腫瘤形成的英勇斗士。研究發現雙歧桿菌發酵的果蔬發酵液能顯著增強T淋巴細胞的增殖能力，明顯增強細胞的免疫功能。此外，發酵菌株的細胞壁上還具有肽聚糖，它可能通過激活黏膜免疫細胞而增加局部免疫抗體，增強免疫能力[18]。動物實驗表明雙歧桿菌發酵的果蔬發酵液能夠顯著增強巨噬細胞吞噬功能，增加血清溶血素抗體水平和DTH程度[19]。植物果蔬發酵液還能提高非特異性免疫中發揮重要殺傷作用的NK細胞的活力，增強抗癌效果[6，20]。Li等研究發現注射fNE后，正常C57BL/6J小鼠完全出現腫瘤排斥，C57裸鼠部分出現腫瘤排除，而在NK細胞缺陷褐色鼠中未出現腫瘤排斥[21]，表明植物果蔬發酵液通過提高免疫功能發揮抑癌作用。

因此，植物果蔬發酵液增強免疫力的作用可能是多方面的。一方面，植物果蔬發酵液刺激T淋巴細胞的增殖，參與細胞免疫；另一方面，植物果蔬發酵液內的肽聚糖等能夠促進抗體的生產，參與到體液免疫。此外，植物果蔬發酵液里還含有豐富的抗癌物質，如酚類、萜類和類黃酮，發揮抗癌作用。所以，植物果蔬發酵液抑癌功能可能是多方面共同參與、相互協同的結果。

2.2抗氧化能力

細胞內氧化損傷能引起細胞和組織受損，這些氧化損傷主要由自由基和反應性氧類引起。在多種疾病的發生發展過程中，氧化應激都起著重要作用[22]。在癌癥形成過程中，反應性氧類和自由基增高[23]，他們不僅能攻擊細胞內溶物導致正常細胞惡化[24]，還能介導惡化的腫瘤組織細胞發生脂質過氧化反，進一步促進正常細胞惡化、加速腫瘤細胞增生和浸潤[25]。因此，增強抗氧化能力對預防和治療癌癥具有重要意義。有研究報道諾麗果汁發酵液具有抗氧化能力，其抗氧化作用主要來自于一些特殊物質單獨或協調的作用，如多酚類[26]。Eun Ju Yang等發現洋蔥發酵后能夠增加槲皮素的含量，其在DPPH實驗中具有極強的抗氧化能力[27]。Ramesh T等對人參發酵提取物（Fermented panax ginseng extract，GINST）在脂類過氧化和主要器官抗氧化方面的作用進行了研究。結果發現GINST能夠增強老鼠器官超氧化物歧化酶、過氧化氫酶和谷胱甘肽過氧化物酶等多種酶的活性，改善機體抗氧化能力，減小氧化壓力以及抑制由此引發的生理紊亂[28]。Kim D等對米麩發酵提取物 （Fermented rice bran extract，FBRE）的抗氧化功能進行了研究，發現與非發酵米麩相比，FBRE具有較高的自由酚含量，能夠抑制ROS的產生，上調脂肪細胞因子的表達[29-30]。此外，參與發酵的某些菌類也表現出一些抗氧化能力，如長雙歧桿菌（ATCC15708）和嗜酸乳桿菌（ATCC4356），這兩株活菌及其無細胞提取液對亞麻酸的過氧化抑制率可達28%～48%，對DPPH的清除率可達21%～52%[18]。因此，植物果蔬發酵液及其發酵菌的抗氧化能力可能是其抑制癌癥的機制之一。

2.3調節腸道菌群

人體胃腸道內生存著大量的微生物（高達1013～1014），這些微生物在營養吸收、黏膜免疫等方面具有重要作用，腸道菌群失衡與疾病的發生與發展具有密切相關。SwidsinskiA等通過檢測發現在結腸癌患者的黏膜中，90%的標本能檢測到高濃度的細菌[31]，Gabriel Cuevas-Ramos等也在結腸癌和腺瘤患者腸粘膜標本中檢測到大量的大腸桿菌，但在正常標本中未檢測到。他們進一步研究發現在結腸內定植含有pks島的大腸桿菌能導致零星結腸直腸癌的發展[32]。腸道菌群在抗癌免疫中發揮重要作用[33]，它可能通過誘導長期炎癥、產生活性代謝物和致癌物質誘導結腸癌的發生[34-35]。植物果蔬發酵液在調理腸道菌群方面具有積極作用。研究發現，雙歧桿菌發酵的果蔬發酵液對常見腸道致病菌具有抑制作用，并且強于普通果蔬汁，其中蘋果汁發酵液對傷寒沙門菌、志賀氏菌、乙型副傷寒沙門菌和金黃色葡萄球菌都具有抑制作用[18]。另一項研究亦發現連續8周每天飲用60mL植物發酵液能夠顯著增加腸內雙歧桿菌和乳酸菌的數量，并顯著降低產氣莢膜桿菌的數量，提示植物發酵液能有效的調節腸道菌群。

2.4其他作用

植物果蔬發酵液在血脂、血壓和激素等多方面也具有調節作用[36-37]，能夠使之保持在較正常水平。植物果蔬發酵液還能夠縮短排便時間、增加排便質量[38]。此外，植物果蔬發酵液還具有抗疲勞作用。因此，植物果蔬發酵液可能通過提高癌癥患者生活質量和心理狀態發揮抑癌作用。

3　植物果蔬發酵液抗癌研究進展

植物果蔬發酵液歷史悠久，已在日本飲用幾十年。其抑制癌癥作用已被消費者認可，也被科學研究所證實。然而已有科學研究大多數集中在體外細胞水平，體內實驗研究報道較少。由于植物果蔬發酵液成分復雜，種類不同，所以對其抗癌機理深層次的研究仍鮮有報道。因此，在后續研究中，植物果蔬發酵液抗癌的體內研究，特別是人體層面研究以及抗癌機理的進一步揭示可能成為主要的研究方向。

4　結語

植物果蔬發酵液是由益生菌發酵而來的液體。從研究報道來看，其可能主要通過提高免疫力、抗氧化能力和調節腸道菌群發揮抗癌作用。植物果蔬發酵液具有巨大的潛力和廣闊的前景以及西藥不可替代的優勢。然而，由于植物果蔬發酵液成分不明確和機體免疫、抗氧化過程的復雜性以及腸道菌的多樣性，使得相關研究還不夠深入。隨著分子生物學、分析化學和代謝組學等技術的發展，植物果蔬發酵液抗癌的機制將進一步被揭示，這將為癌癥的預防和治療提供更加詳實的科學參考，為廣大癌癥患者帶來健康福音。

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DOI：10.3969/j.issn.1005-6521.2015.22.048

收稿日期：2014-06-16

作者簡介：吳彬彬（1988—），男（漢），研究助理，碩士，研究方向：生物化學與分子生物學。

*通信作者：梁巖（1968—），女，博士，研究員，研究方向：微生物學、環境科學等。

Research Progress of Plant Fermentation Extracts（PFEs）and Anticancer M echanisms

WUBin-bin，CHENHong-yun，YANXiao-qing，LIUChun-hua，LIXiao-qing，LIANGYan*
（Laboratory for Food Safety and EnvironmentalTechnology，Shenzhen Institutesof Advanced Technology，Chinese Academy of Sciences，Shenzhen 518055，Guangdong，China）

Abstract：Plant fermentation extract（PFEs）are derived from fermented vegetablesor fruits.Since 2005，a number of studies have found that PEFs had anti-cancer effects.The anti-cancer effects of PFEs and the possibleanti-cancermechanismswere summarized.

Key words：plant fermentation extract；anticancer；mechanisms；gut flora；immunological regulation；antioxidant