硫代葡萄糖苷及異硫氰酸酯的研究進(jìn)展

硫代葡萄糖苷及異硫氰酸酯的研究進(jìn)展

硫酸代代葡萄糖的結(jié)合物也被稱為硫酸代代葡萄糖（gls）。這是一種含有硫的二級(jí)植物代謝產(chǎn)物。廣泛分布于十字花科植物中，如西方菜、包子甘蘭、椰子、蘭花、冠狀動(dòng)脈粥樣硬化、綠草、錦緞、甘草、紅草、胡蘿卜和紅茶。大量流行病學(xué)研究報(bào)道十字花科蔬菜可以有效預(yù)防癌癥。長(zhǎng)期食用十字花科蕓苔屬的蔬菜可以顯著降低胃癌、直腸癌、結(jié)腸癌、乳腺癌、膀胱癌、前列腺癌和黑色素瘤的患病幾率硫代葡萄糖苷(GLs)在一種被稱為β-葡萄糖苷酶(俗稱黑芥子酶)的糖蛋白酶的催化下水解產(chǎn)生異硫氰酸酯(ITCs)。ITCs是最具活性的GLs水解產(chǎn)物之一GLs和ITCs還具有抗氧化、清肺作用。近年來,在大氣污染、吸煙和肺部慢性感染等誘因下,各種呼吸系統(tǒng)疾病的發(fā)病率大幅上升。生物學(xué)家證明ITCs能激活NRF2/ARE信號(hào)通路,增強(qiáng)組織細(xì)胞的抗氧化能力,對(duì)多種呼吸系統(tǒng)和肺部疾病有預(yù)防作用GLs是天然的抗氧化劑,能夠防止表皮皺紋生成,補(bǔ)充營(yíng)養(yǎng),清除自由基的侵襲,延緩衰老筆者歸納近十年來GLs及ITCs的科學(xué)論文,從其在植物體的分布、理化性質(zhì)、抗癌和抗氧化機(jī)制等方面全面系統(tǒng)闡述。為GLs及ITCs的合理利用、功能性保健產(chǎn)品開發(fā)和抗癌輔助藥物的研制提供全面的背景調(diào)研和依據(jù)。1gls組分的組成GLs廣泛存在于十字花科植物中,但日常蔬菜中含有的硫苷種類有限。其中蘿卜硫苷4-甲基亞砜基丁基硫代葡萄糖苷(Glucoraphanin)和3-甲基亞磺?；虼咸烟擒?Glucoilberin)占GLs總量的78%,剩下20%左右則主要由1-甲氧基-3-吲哚基甲基硫代葡萄糖苷(Neoglucobrassicin)、吲哚-3甲基硫代葡萄糖苷(Glucobrassicin)、4-甲氧基吲哚-3-甲基硫代葡萄糖苷(4-Methoxyglucobrassicin)組成西蘭花中的GLs主要以3-甲基亞磺酰基丙基和4-甲基亞磺?；』蜍諡橹?。羽衣甘藍(lán)、球芽甘藍(lán)、卷心菜中主要包含有2-丙稀基、3-丁稀基和2-羥基-3-丙稀基硫苷。有些卷心菜和球芽甘藍(lán)還含有3-甲基硫丙基和4-甲基硫丁基硫苷。中國(guó)白菜、小白菜、蘿卜和焦青甘藍(lán)的GLs主要成分是3-丁稀基和4-戊稀基硫苷GLs含量即使在同種植物中也會(huì)因器官、栽培方式和生長(zhǎng)環(huán)境的不同而產(chǎn)生差異。通常情況下,同種植物不同器官GLs的總量:種子>莖>葉>根。丙稀基硫苷、2-羥基-3-丁稀基硫苷含量:莖>葉片;4-戊稀基硫苷含量:葉片>莖;硫苷總量:莖>葉片光照、氣候和土壤條件對(duì)種子GLs含量也有影響。CISKA等2gls的性質(zhì)2.1gls晶體結(jié)構(gòu)Gadamer于1897提出葡萄糖硫苷的結(jié)構(gòu),但當(dāng)時(shí)結(jié)構(gòu)并不準(zhǔn)確,直到1956年,Ettlinger和Lundeen更正了之前的結(jié)構(gòu),并在次年成功實(shí)現(xiàn)了人工合成GLs。1970年,Marsh和Waser用X射線對(duì)GLs晶體進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)GLs都具有相同的基本結(jié)構(gòu)式硫苷由一個(gè)β-D-葡萄糖基,一個(gè)硫化肟基和一個(gè)可變側(cè)鏈R基組成。根據(jù)R基的不同可分為3類:1含直或支鏈烷基的脂肪族硫苷,側(cè)鏈來源于丙氨酸(Ala)、亮氨酸(Leu)、異亮氨酸(Ile)、甲硫氨酸(Met)、纈氨酸(Val);2含苯環(huán)的芳香族硫苷,源于脯氨酸(Phe)、酪氨酸(Tyr);3含吲哚環(huán)的吲哚族硫苷,主要來自色氨酸(Trp)2.2ph值對(duì)苯基烷基硫氰異酸酯烷基鏈長(zhǎng)度的影響GLs水解產(chǎn)生的ITCs具有一定刺激性氣味,易揮發(fā),易溶于乙醇、丙酮等有機(jī)溶劑中。ITCs在有機(jī)溶劑中相對(duì)穩(wěn)定;在水中,隨著pH值升高,穩(wěn)定性降低苯基烷基硫氰異酸酯的烷基鏈長(zhǎng)短對(duì)其抑瘤作用有顯著影響。當(dāng)烷基數(shù)在1~6之間時(shí),烷基鏈越長(zhǎng),抗癌活性越強(qiáng)。如:苯己基異硫氰酸酯的抗癌活性是苯甲基異硫氰酸酯的50~100倍研究發(fā)現(xiàn)側(cè)鏈R基帶有稀基功能團(tuán)的GLs具有明顯的抗氧化活性,如4-甲基硫基-3-丁稀基硫代葡萄糖苷和H3動(dòng)態(tài)活性化合物大量實(shí)驗(yàn)證明,ITCs具有預(yù)防和治療多種惡性腫瘤的功效。其中AITC、BITC、PEITC和SFN已被證明是最具活力的天然抗癌產(chǎn)物。PEITC和AITC對(duì)吸煙導(dǎo)致的肺癌和食道癌大鼠模型具有顯著抑制作用。BITC被證明能抑制前列腺癌、胰腺癌和乳腺癌細(xì)胞的生長(zhǎng)3.1pula誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡ITCs(BITC、PEITC、AITC)在多種細(xì)胞中都可以激活MAP激酶信號(hào)通路誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。包括人T細(xì)胞(Jurkat)、白血病細(xì)胞(HL-60)、胚胎腎細(xì)胞(293)、宮頸癌細(xì)胞(Hela)和纖維肉瘤細(xì)胞(HT1080)。ITCs可以調(diào)節(jié)代謝酶和細(xì)胞毒性3.2d-pcr擴(kuò)增轉(zhuǎn)導(dǎo)因子trt-1,pdk1磷酸化akt,pdk1磷酸化蛋白表達(dá)59%胰腺癌中PI3K/AKT信號(hào)通路會(huì)被激活。PI3K激活的結(jié)果是在質(zhì)膜產(chǎn)生第二信使PIP3與細(xì)胞內(nèi)含有PH結(jié)構(gòu)域的信號(hào)蛋白AKT和PDK1(phosphoinositidedependentkinase-1)結(jié)合,促使PDK1磷酸化AKT蛋白的308位的Thr和473位的Ser從而活化AKTNF-κB是一種轉(zhuǎn)錄因子,對(duì)細(xì)胞炎癥、免疫和增殖具有調(diào)節(jié)作用。Batra等3.3腫瘤細(xì)胞周期的調(diào)整Hasegawa等3.4caspase-3和caspase-8對(duì)caspase-1活性的激活I(lǐng)TCs誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡最先被Yu等PEITC和AITC可以通過誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡抑制白血病細(xì)胞(HL60)生長(zhǎng)。HL60在經(jīng)PEITC和AITC處理后,可迅速激活caspase-3/caspase-8的活性,但不影響caspase-1的活性。caspase-8抑制劑Z-IETD-fmk能阻斷細(xì)胞凋亡,而caspase-3和caspase-1抑制劑則不能,說明在HL60細(xì)胞中,ITCs誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡,caspase-8起關(guān)鍵作用,caspase-3只起到補(bǔ)充作用3.5增強(qiáng)肺癌作用聯(lián)合給藥能通過多種不同抗癌機(jī)制來殺死腫瘤細(xì)胞、增強(qiáng)抗癌作用。研究表明,ITCs是廣譜抗癌天然產(chǎn)物,能和多種抗癌藥物聯(lián)合使用增加抗癌療效,目前對(duì)ITCs的單獨(dú)和聯(lián)合用藥進(jìn)行了大量臨床研究4生成人組織自由基的激光世界衛(wèi)生組織(WHO)最新發(fā)布一份報(bào)告顯示,全球每年約有700萬(wàn)人死于空氣污染?？諝馕廴疽殉蔀樽畲蟮膯我画h(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)。我國(guó)的氣象數(shù)據(jù)顯示,2013年,霧霾波及25個(gè)省份,100多個(gè)大中型城市,全國(guó)平均霧霾天數(shù)達(dá)29.9d,創(chuàng)52年來之最。霧霾嚴(yán)重影響人們的身體健康。霧霾中的PM2.5進(jìn)入肺組織后不僅影響肺泡巨噬細(xì)胞的吞噬功能,而且會(huì)影響肺上皮細(xì)胞膜的通透性和流動(dòng)性,造成細(xì)胞內(nèi)容物漏出,導(dǎo)致細(xì)胞死亡。不但如此,PM2.5顆?？纱碳ぶ夤軆?nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生自由基。肺泡巨噬細(xì)胞通過吞噬顆粒物后釋放出大量的活性氧或自由基,引起肺組織病變,對(duì)組織細(xì)胞造成損傷,誘發(fā)哮喘、氣管炎、慢性阻滯性肺炎乃至肺癌4.1對(duì)機(jī)體的損害抗氧化劑能幫助捕獲和清除自由基,從而減少自由基對(duì)機(jī)體的損害。自由基在低濃度時(shí)是重要的信號(hào)分子,但高濃度自由基存在與心血管疾病、癌癥、肺部疾病、高血壓、神經(jīng)退行性疾病和自身免疫疾病都有相關(guān)性4.2ps對(duì)脂質(zhì)過氧化物的清除作用實(shí)驗(yàn)證明,ITCs的抗氧化能力高于GLs,ITCs對(duì)脂質(zhì)過氧化物的清除能力遠(yuǎn)強(qiáng)于GLs研究表明,PEITC和SFN聯(lián)用可抑制RAW264.7細(xì)胞中iNOS、COX-2、PGERiedl等4.3抗炎作用對(duì)其他疾病的影響Liu等5gls,—展望《神農(nóng)本草》和《本草綱目》記載:“上藥養(yǎng)命以應(yīng)天,無(wú)毒、多服、久服不傷人。欲輕身益氣,不老延年者,本上經(jīng)。”南朝名醫(yī)陶弘景說:“上品藥性,亦能遣疾。但勢(shì)力和厚,不為速效。歲月常服必獲大益?！比祟愂秤梦魈m花、蘿卜等十字花科蔬菜已有幾千年的歷史。食