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.哈爾濱市疾病預防控制中心，黑龍江哈爾濱 150000；2.哈爾濱醫科大學中國疾病預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，現發現在我國生長的有400 余種，90 多個屬[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主要分為以下幾類。甘藍類（椰菜和球莖甘藍等）、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、口味獨特而成為營養膳食的主要來源。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]，據統計，在全世界的3 000多種十字花科蔬菜中，人們發現至少存在120 多種芥子油苷。多項研究發現，異硫氰酸鹽有抗癌、抗氧化的生物學作用[4]，在十字花科蔬菜中存在一類葡萄糖異硫氰酸酯，其代謝產物就是異硫氰酸鹽。食源性的抗癌產品的探究和研發已成為業界人士關注的重點，已有多次報道十字花科蔬菜具有抗癌作用[5]。

1 流行病學研究

流行病學調查結果顯示，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。在中國居民日常飲食中，一直提倡大量食用蔬菜和水果，因為蔬菜和水果可以降低人體內多種癌癥的發病率，尤其是最近報道了新鮮的蔬菜、水果的這種抗癌能力要高于風干、冷凍等狀態，可以降低胃腸道癌、肺癌、口腔癌和喉癌等癌癥發生的概率、降低男性患腦卒中的風險。研究者一直以來都將重點放在十字花科蔬菜的抗癌的機制和效果上，陸續發現十字花科蔬菜中含有一種葡萄異硫氰酸酯的代謝降解產物，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 多項流行病學研究資料中，有92%的結果表明，大量食用十字花科蔬菜也可以降低癌癥的發病率，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病危險性呈負相關關系，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病風險；NIJHOFF 等[8]報道抱子甘藍可以降低結腸癌的發病風險；國外的專家組驗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[9]。研究表明，目前科研界公認的抗癌效果最明顯的天然產物是蘿卜硫素，它是4-甲基硫氧丁基硫苷的降解產物，是抗癌能力最強、生物活性最活躍的一類異硫氰酸鹽，可以誘導Ⅱ型解毒酶，是表現最強的一類癌細胞誘導劑，進而使致癌基因失去作用。它可以殺死并抑制癌細胞的代謝，提高機體的免疫力和抗氧化能力，關于這項研究的藥理學已被多個刊物刊登。為此，還有許多企業拓展抗癌保健品的研究，逐步把重點放在了如何開發十字花科蔬菜中蘿卜硫素，市場反響良好。

2 十字花科蔬菜的防癌機制

2.1 葡萄糖硫苷酶與癌癥

在十字花科蔬菜的細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，在一個完整的植物體細胞內，酶與GS 不能接觸，只有當十字花科蔬菜的組織在被破壞，如加工、咀嚼或植物降解時，這種水解酶才能釋放出來，與此同時GS 立即水解成腈、異硫氰酸鹽、硫氰酸鹽，如圖1所示。實驗證實，葡萄糖異硫氰酸鹽的代謝產物可以抑制癌細胞的開啟，阻滯癌細胞的通路。而異硫氰酸鹽（Isothiocyanates，ITCs）是一種非常小的小分子物質，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。目前已發現在科研實驗中大約有30 多種ITCs 應用于實驗中，大量存在于十字花科蔬菜中，并發現對于機體都具有不同程度的抗癌、抗氧化作用，人體內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體癌細胞的開啟能力，提升細胞免疫力，增強抗癌、抗氧化、抗突變、抗炎和殺菌能力。ITCs 的抗炎作用主要表現在炎性疾病和心血管疾病等方面的預防作用。西蘭花中存在大量的異硫氰酸鹽——萊菔硫烷，動物實驗研究表明，它能明顯抑制幽門螺旋桿菌對大小裸鼠的感染。近年來，又逐步發現了ITCs 具有抗炎的生物學功能，發現了苯乙基異硫氰酸鹽（Phenyl Ethyl Isothiocyanates，PEITC）能降低脂多糖誘導的小鼠巨噬細胞發生炎癥，降低炎癥反應因子的表達[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，其具有潛在的防癌作用，目前已經在體外和體內致癌模型實驗中得到充分驗證。結果表明，從十字花科蔬菜中提取的生物活性成分在預防癌癥的啟動和促進階段都能起作用。尤其是最近幾年的臨床發現十字花科蔬菜中的生物活性物質可以抗皮膚癌、卵巢癌、子宮內膜癌、肺癌和肝癌等多種癌癥。異硫氰酸鹽在生物體內存在的形式有很多種，在發現它的抗癌作用后，就開始人工合成異硫氰酸鹽。由于異硫氰酸鹽的結構特殊，人工合成的結構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與芥子油苷相關，因為芥子油苷是異硫氰酸鹽的前體物質。芥子苷中最為普遍的是硫苷，目前已發現的硫苷有100 余種，約16%的硫苷存在于十字花科蔬菜中，由于側鏈R 基團的不同，可以將硫苷分為脂肪族類、芳香族類和吲哚族類，不同的側鏈基團也決定了其水解產物ITCs 的不同結構。目前，在人們發現的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。研究結果表明[11]，十字花科蔬菜中抗癌功效最為顯著的原因是因為其含有吲哚類的植物激素，它是解毒功效最強的一類，特別是對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，好多實驗也驗證了[12]它們也具有抗腫瘤、抑制癌細胞生長、促使細胞凋亡的功效。許多十字花科蔬菜中都含有異硫氰酸鹽，這種營養成分在卷心菜中含量最多。例如，人體內肝臟是一種解毒器官，但其也存在一種酶，可以將進入體內的致癌物質全部清除，而異硫氰酸鹽可以幫助該酶抑制致癌物質的活化和生殖能力。此外，它還有消除自由基的抗氧化抗炎能力，能夠阻止癌細胞在生命前期的異常細胞中增殖。報道中也證實了十字花科蔬菜的抗結腸癌功效，每天進食15 g 左右的十字花科蔬菜可以預防結腸癌的發生率，使結腸癌和直腸癌的患病危險系數下降9%左右，研究報告同時也校正了總蔬菜的攝入量與機體抗癌功效的作用，得出了一致的結論——十字花科蔬菜本身具有單獨抗結腸癌發生的能力[13]。流行病學研究顯示，四唑鹽實驗也證實ITCs 具有抑制女性卵巢癌細胞增殖的能力，并能誘導卵巢癌細胞因子全部凋亡[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病率，并能同時提高患者的免疫力，能抵抗其他癌癥的發生能力，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病率。在中國的大白菜中存在一種吲哚類的植物抗毒素物質——蔓菁，實驗證明[15]，蔓菁可以降低皮膚癌和乳腺癌的發生率。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的癌癥，如乳腺癌、卵巢癌和子宮內膜癌等。研究報道[16]，十字花科蔬菜的攝入量與男性前列腺癌的危險性相關，十字花科蔬菜攝入與前列腺癌發病率有直接的關系，結果顯示大量攝入十字花科蔬菜與男性前列腺癌危險下降相關。在上海曾進行過一次大規模的實驗研究，抽取19 421 例男性標本，評估成年男性尿中ITCs 總量及與肺癌的直接關系，測定了尿中異硫氰酸酯的濃度以及血樣中的谷胱谷肽-S-轉移酶M1，結果認為，尿中檢出部分異硫氰酸酯的人群患肺癌的風險降低，這是首次在膳食中的異硫氰酸鹽降低人類肺癌發病率的直接證明。

2.3 防癌機制探討

有關十字花科蔬菜的抗癌機制主要從以下3 方面進行闡述。①十字花科蔬菜的防癌作用體現在ITCs 可以提高解毒酶的能力，降低誘導癌的發生，抑制致癌劑的活化，使機體免受活性致癌物和氧化劑的損傷。另外，ITCs 可以上調解毒因子中的兩種產物，單功能誘導抗氧化因子和雙功能誘導抗氧化因子，這些功能均在基因調控區被發現。②十字花科蔬菜的抗癌作用體現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]。異硫氰酸鹽對機體細胞氧化應激的反應是雙向的，因為ITCs 本身就是一種特異性較強的氧化應激因子，可以引起細胞內谷胱甘肽的耗盡進而誘導活性氧（Reactive Oxygen Species，ROS）的產生，增加細胞內抗氧化蛋白的水平，保護了細胞免受氧化應激因子的損傷。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體內在抗癌、抗腫瘤方面發揮著重要的作用。③十字花科蔬菜中的ITCs 可以誘導細胞凋亡和阻滯細胞周期，減少機體內正常細胞向惡性階段轉化的細胞數量的總值，ITCs 抑制細胞增生的機制主要與誘導癌細胞凋亡和阻滯細胞周期呈正相關，自1998年首次報道了BITC、PEITC和苯甲基異硫氰酸鹽（Benzyl Isothiocyanate,BICT）能誘導人子宮頸癌Hela 細胞凋亡后，關于腫瘤細胞凋亡的誘導劑是ITCs 的報道已被多次證實[19]。有些研究還報道了[20]異硫氰酸鹽可能會通過改變caspase-3蛋白通路的依賴性機制進而達到誘導細胞衰亡的目的；異硫氰酸鹽還可引起機體內特殊的Hela 細胞的凋亡并進一步阻滯其細胞周期的發展，并首次公布了Hela 細胞凋亡的機制與細胞程序性系統性死亡中的一種蛋白質水解酶息息相關。

3 結語

本文總結了近年來十字花科蔬菜的抗腫瘤能力，從流行病學概況到抗癌機制進行了總結，結合臨床醫學從大量人群和動物實驗發現，十字花科蔬菜作為膳食中重要的一部分，它與人體內許多癌癥發生的危險性有關。膳食調查顯示，攝入十字花科蔬菜的機體抗氧化能力更強，腫瘤的發病率呈現下降趨勢。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，進而降低癌癥的發生率。未來從營養學和經濟學的角度考慮，研究新一代富含十字花科蔬菜的膳食保健產品，將會有廣闊的發展前景和應用市場。但需要結合市場調查和科研研究作出總結調研，人們在推廣時也應進一步發掘其代謝產物、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物，依托十字花科蔬菜中特殊的抗癌物質研發出具有抗癌、抗氧化能力的功能性保健品，在營養學和健康生活中尋求平衡點，未來有廣闊的市場發展前景。