十字花科植物蘿卜硫素生理功能及其產(chǎn)品應(yīng)用的研究進(jìn)展

孫奕良，李海燕, ，洪漢君，馬志敏，王秀麗，朱映紅，梅振武

（1.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部食物與營養(yǎng)發(fā)展研究所，北京 100081；2.成都市三禾田生物技術(shù)有限公司，四川成都 610041；3.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)，北京 100083）

蘿卜硫素（sulforaphane）是一種廣泛存在于十字花科蔬菜中的異硫氰酸酯類化合物，又稱萊菔硫烷，是由硫代葡萄糖苷在內(nèi)源性芥子酶作用下水解所得[1]。十字花科植物中栽培的蔬菜主要有兩個(gè)屬：一個(gè)是蕓薹屬，有100 種，我國栽培的有15 種，該屬多為重要蔬菜，如卷心菜、花椰菜、白菜、青菜、甘藍(lán)、瓢菜、芥菜、榨菜、雪里紅、大頭菜和蕪菁等；另一個(gè)是蘿卜屬，我國栽培約有10 種，如大青蘿卜、紅蘿卜、水蘿卜和心里美等[2]。

近年來的研究發(fā)現(xiàn)蘿卜硫素具有多種功效：抗菌、抗氧化、抗炎等；同時(shí)，蘿卜硫素是迄今為止十字花科蔬菜中抗癌效果最好、效力最強(qiáng)的天然活性物質(zhì)，它對乳腺癌、肝癌、結(jié)腸癌等有很好的抑制作用[3]。蘿卜硫素可以使癌細(xì)胞發(fā)生細(xì)胞凋亡和細(xì)胞阻滯，誘導(dǎo)人體內(nèi)的Ⅱ相解毒酶，同時(shí)抑制Ⅰ型酶的產(chǎn)生，最終通過多種酶體系排出致癌物和自由基等有害成分[4]。除此之外，近年來研究成果也證明了蘿卜硫素在急慢性神經(jīng)退行性病變、神經(jīng)發(fā)育疾病等神經(jīng)系統(tǒng)疾病的預(yù)防和輔助治療方面有巨大的應(yīng)用潛力。例如，阿爾茨海默癥（Alzheimer's Disease，AD）的發(fā)病原因極其復(fù)雜，β-淀粉樣蛋白（amyloid-β，Aβ）的形成與沉積是目前公認(rèn)的AD 的最主要的致病原因。給PS1V97L 轉(zhuǎn)基因AD 模型小鼠腹腔注射5 mg/kg蘿卜硫素4 個(gè)月，能夠顯著抑制Aβ的生成和聚集，氧化應(yīng)激和神經(jīng)炎癥等下游病理變化，達(dá)到預(yù)防癡呆的效果[5]。在未來的研究中，關(guān)注這些問題有助于蘿卜硫素應(yīng)用潛力的進(jìn)一步開發(fā)。本文就十字花科植物中的蘿卜硫素含量，穩(wěn)定性及影響因素，提取及純化條件，對氧化應(yīng)激細(xì)胞的保護(hù)機(jī)制和抗炎癥機(jī)制，抗癌作用，預(yù)防心理疾病、神經(jīng)性疾病等生理功能進(jìn)行了系統(tǒng)論述，同時(shí)對蘿卜硫素的產(chǎn)品開發(fā)情況進(jìn)行概述，為蘿卜硫素的功效特性及其產(chǎn)品的應(yīng)用研究提供理論和實(shí)踐依據(jù)。

1 蘿卜硫素的理化特性

1.1 十字花科植物中蘿卜硫素的含量

蘿卜硫素主要分布在十字花科蔬菜中，而不同處理?xiàng)l件下不同十字花科植物中的蘿卜硫素含量有所不同，如表1 所示。謝述瓊等[6]采用HPLC 法測定了常壓干燥下9 種十字花科蔬菜食用部位的蘿卜硫素含量，包括蕓薹屬：大白菜、小白菜、結(jié)球甘藍(lán)、青花椰菜、花椰菜和紫甘藍(lán)；蘿卜屬：白蘿卜和紅蘿卜。結(jié)果顯示，蕓薹屬中青花椰菜蘿卜硫素含量最高，為480 μg/g，花椰菜含量最低為35.2 μg/g；蘿卜屬中紅蘿卜的蘿卜硫素含量最高，為26.6 μg/g，白蘿卜含量最低，為19.8 μg/g，說明十字花科蔬菜蕓薹屬中蘿卜硫素的含量大于蘿卜屬。

表1 不同處理?xiàng)l件下十字花科蔬菜中蘿卜硫素的含量Table 1 Content of sulforaphane in cruciferous vegetables at different treatment condition

許明等[7]對國內(nèi)外32 份青花菜和12 份芥藍(lán)種質(zhì)資源的蘿卜硫素含量進(jìn)行比較研究，結(jié)果表明，青花菜種質(zhì)資源SV1808BL、FQ2、XL3 花球中的蘿卜硫素含量分別高達(dá)812.68、777.12、720.32 μg/g，芥藍(lán)種質(zhì)資源Cuifen、Cutiao、Minixiao 莖葉中的蘿卜硫素含量分別高達(dá)620.27、596.26、592.84 μg/g，與普通的推廣品蔬菜相比，具有絕對的優(yōu)勢。

西蘭花芽苗菜是硫代葡萄糖苷的豐富來源，它可以產(chǎn)生蘿卜硫素、谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶（GST）和其他細(xì)胞保護(hù)酶的誘導(dǎo)劑。研究表明，西蘭花種子和芽苗中的蘿卜硫苷含量是成熟西蘭花蔬菜的10～100倍[8-9]。西蘭花小花、葉、莖中蘿卜硫素含量分別為585、420 和229 μg/g，而冰箱冷凍7 d 后分別降為378、39 和97 μg/g，損失了14%～29%[10]，損失率較小。Sivakumar 等[11]分析了發(fā)芽3 d 和9 d 的意大利產(chǎn)18 種十字花科蔬菜蘿卜硫素含量，發(fā)現(xiàn)發(fā)芽3 d幼苗中蘿卜硫素含量最高，其最高的甘藍(lán)屬San martino幼苗蘿卜硫素含量為221 μg/g，在發(fā)芽第9 d降為153 μg/g，說明發(fā)芽對甘藍(lán)屬蔬菜中的蘿卜硫素含量有一定影響。

1.2 蘿卜硫素的穩(wěn)定性及影響因素

蘿卜硫素的穩(wěn)定性受熱和pH 的影響較大，加熱會導(dǎo)致硫代葡萄糖苷水解酶失活，從而影響蘿卜硫素的穩(wěn)定性。生食西蘭花中異硫氰酸鹽含量是煮熟西蘭花的3 倍[12]。煮沸和熱燙會對蘿卜硫素造成很大損失，但短時(shí)間蒸汽加熱和發(fā)酵有助于硫代葡萄糖苷向蘿卜硫素的生物轉(zhuǎn)化，而短時(shí)間微波處理比加熱和發(fā)酵更能促進(jìn)蘿卜硫素的形成，低溫冷凍則可有效避免硫代葡萄糖苷和蘿卜硫素的損失[13]。蘿卜硫素在堿性條件下迅速降解，在低pH 條件和低溫條件下比較穩(wěn)定。蘿卜硫素在大于60 ℃高溫條件下不穩(wěn)定，在pH2.2 條件下，60 ℃加熱6 h 后，蘿卜硫素的保留率仍可以達(dá)到95.10%，而pH6.0 的相同溫度時(shí)間條件下，蘿卜硫素的保留率僅為32.10%[14]。

1.3 蘿卜硫素的提取及純化

在對十字花科蔬菜及其種子中提取蘿卜硫素酶解條件的研究中，大部分研究者采用酶解法結(jié)合有機(jī)溶劑萃取的方式提取蘿卜硫素[15]。胡翠珍等[16]的研究表明，蘿卜硫素的最佳提取條件為：添加4.66 mmol VC和6 mmol/L EDTA，30 ℃下利用外源芥子酶酶解1 h。還有研究將蘿卜硫素的提取工藝設(shè)定為提取溫度60 ℃、提取時(shí)間12 min、料液比1:15、pH5.0[17]。陽暉等[18]發(fā)現(xiàn)胭脂蘿卜中提取蘿卜硫素的最優(yōu)酶解工藝為：酶解溫度31 ℃，內(nèi)源葡萄糖苷酶酶解時(shí)間7.7 h，pH5.6，VC 添加量0.24 mg/kg。陽暉等[19]的結(jié)果表明，提取溫度為26 ℃、液固比例為31:1、提取時(shí)間為2.9 h、超聲時(shí)間為29 min 時(shí)提取效果最佳。

蘿卜硫素純化方法有大孔樹脂吸附法、反向高效制備液相色譜法、柱層析法、反相高效制備液相色譜法、高速逆流色譜法等。蘿卜硫素在大孔樹脂上具有良好的吸附性能，因此大孔樹脂吸附法是較理想的蘿卜硫素純化方法。劉錫建等[20]通過SP850 樹脂吸附，乙醇溶液洗脫，得到純度為85%以上的蘿卜硫素。團(tuán)隊(duì)通過吸附熱力學(xué)及吸附動力學(xué)方法，表明SP850 吸附蘿卜硫素是一個(gè)放熱過程，降低溫度有利于蘿卜硫素吸附。柱層析法中的硅膠柱層析法因其精確度好、操作簡單且成本相對較低，運(yùn)用于蘿卜硫素純化處理。Liang 等[21]利用硅膠柱層析法，得到了90%以上純度的蘿卜硫素。反向高效制備液相色譜法可以得到較高純度的蘿卜硫素。西蘭花種子脫脂、酶解、提取后，可以通過反相高效液相色譜法分離純化蘿卜硫素，固定相通常以C18，流動相為丙酮/水、乙腈/水或甲醇/水等[22-23]。此外，高速逆流色譜法（HSCCC）具有樣品無損失、無污染、高效、快速和大制備量等優(yōu)點(diǎn)，因此是蘿卜硫素純化的有效方法。Liang 等[24]還利用高速逆流色譜法（HSCCC）分離純化蘿卜硫素，通過正己烷/乙酸乙酯/甲醇/水（1:5:1:5，v/v/v/v）的體系，得到純度為97%的蘿卜硫素。

2 蘿卜硫素的生物活性及其作用機(jī)理研究

2.1 蘿卜硫素的抗氧化活性及對氧化應(yīng)激細(xì)胞的保護(hù)機(jī)制

生物衰老的一個(gè)顯著特征是抗氧化防御機(jī)制的逐漸衰退，容易出現(xiàn)氧化應(yīng)激現(xiàn)象。細(xì)胞的氧化應(yīng)激現(xiàn)象是由于活性氧（Reactive oxygen species，ROS）/活性氮（Reactive nitrogen species，RNS）的產(chǎn)生與細(xì)胞抗氧化能力不平衡導(dǎo)致的[25]。當(dāng)ROS/RNS 的產(chǎn)生超出抗氧化系統(tǒng)的清除能力時(shí)，高濃度的ROS/RNS 與DNA、脂質(zhì)和蛋白質(zhì)等細(xì)胞分子反應(yīng)造成細(xì)胞損傷，導(dǎo)致細(xì)胞變性和凋亡[26]。此外，細(xì)胞對氧化應(yīng)激的保護(hù)主要受到核因子E2 相關(guān)因子2（nuclear factor erythroid 2-related factor 2，Nrf2）相關(guān)通路的調(diào)控。正常條件下，Nrf2 被Kelch 樣環(huán)氧氯丙烷相關(guān)蛋白1（Kelch-like-ECH-associated protein 1，Keap1）鎖定在細(xì)胞質(zhì)中；細(xì)胞處于氧化應(yīng)激狀態(tài)時(shí)，Keap1的半胱氨酸殘基被氧化或化學(xué)修飾后，Nrf2 從Keap1 中釋放出來，與位于細(xì)胞保護(hù)基因啟動子區(qū)域的抗氧化反應(yīng)元件結(jié)合，導(dǎo)致下游抗氧化基因轉(zhuǎn)錄[27]。

蘿卜硫素被證實(shí)可以在動物多個(gè)器官和組織部位產(chǎn)生抗氧化效果。蘿卜硫素具有較高的抗氧化活性和超氧陰離子自由基清除能力，卻并不是一種直接的抗氧化劑，而是通過激活核轉(zhuǎn)錄相關(guān)因子2/抗氧化反應(yīng)元件（Nuclear Factor Erythroid 2-related Factor 2/Antioxidant Response Element，Nrf2/ARE）信號通路，提高了Nrf2 與DNA 的結(jié)合并增加了啟動子活性，恢復(fù)過氧化還原酶6 重組蛋白（Peroxiredoxin，Prdx6）的表達(dá)水平，刺激機(jī)體提高谷胱甘肽的生成，間接起到抗氧化作用[28]。蘿卜硫素對氧化應(yīng)激可以通過降低Nrf2 啟動子初始15 個(gè)CpGs 的甲基化增強(qiáng)Nrf2 的轉(zhuǎn)錄。蘿卜硫素還可以通過化學(xué)修飾Keap1 的半胱氨酸殘基（主要是Cys151）阻止Keap1 和Nrf2 的結(jié)合，進(jìn)而阻斷Nrf2 的泛素化和降解，導(dǎo)致Nrf2 的積累和依賴Nrf2 調(diào)控的下游基因轉(zhuǎn)錄的增強(qiáng)[29]。

此外，蘿卜硫素增加了血紅素加氧酶-1（HO-1）的mRNA 和蛋白質(zhì)表達(dá)，從而降低了線粒體中活性氧（ROS）的水平[30]。在腎臟損傷模型中，蘿卜硫素可以減輕順鉑（又名順式-二氯二氨合鉑）誘導(dǎo)的腎功能障礙、結(jié)構(gòu)損傷、氧化/亞硝化應(yīng)激等作用[31]。Guerrero-beltran 等[32]發(fā)現(xiàn)蘿卜硫素減少順鉑誘導(dǎo)的線粒體突變，以及減輕細(xì)胞保護(hù)酶—醌氧化還原酶1和γ谷氨酰半胱氨酸連接酶活性損傷，有效地阻止順鉑誘導(dǎo)的活性氧增加，減輕腎毒性作用。

2.2 蘿卜硫素的抗炎癥作用機(jī)制

炎癥是人體對外來損傷所產(chǎn)生的一種防御性反應(yīng)，這種防御同樣會給人帶來很大的危害。炎癥的局部表現(xiàn)為紅、腫、熱、痛和功能障礙，有多種因素可以引起炎癥。越來越多的研究證明，蘿卜硫素有很好的抗炎癥特性。

NF-κB 編碼負(fù)責(zé)許多促炎細(xì)胞因子和趨化因子的轉(zhuǎn)錄，是蘿卜硫素調(diào)控炎癥反應(yīng)的重要途徑。哺乳動物的NF-κB 家族蛋白通常以同源或異源二聚體的形式存在，其中以p50/p65 異源二聚體最為常見。當(dāng)信號通路被激活時(shí)，在IκB 激酶（IKK）蛋白復(fù)合物的作用下，IκB 磷酸化并通過蛋白酶體降解，NF-κB 進(jìn)入細(xì)胞核與核內(nèi)DNA 的特異序列并轉(zhuǎn)錄多種炎癥介質(zhì)，如腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factorα，TNF-α）、白細(xì)胞介素-6（interleukin-6，IL-6）和白細(xì)胞介素-10（interleukin-10，IL-10）等。研究表明蘿卜硫素能夠通過對NF-κB 亞基或相關(guān)輔因子進(jìn)行直接、可逆和巰基依賴的修飾來抑制NF-κB 與核內(nèi)DNA的結(jié)合及其下游基因的表達(dá)，而不影響IκB 的降解和和NF-κB 核易位[5]。

蘿卜硫素可作用于抑制NF-κB 易位的原型抗炎機(jī)制，這是一種破壞細(xì)胞核炎癥信號的機(jī)制。在使用巨噬細(xì)胞（RAW264.7 細(xì)胞系）的研究中，LPS 誘導(dǎo)的炎癥用蘿卜硫素減弱，IC50 值抑制NO 釋放、TNF-α釋放、PGE2，分別產(chǎn)生為0.7、7.8 和1.4 μmol/L。蘿卜硫素的抗炎作用是通過阻止NF-κB 易位至細(xì)胞核來介導(dǎo)的，這會破壞細(xì)胞質(zhì)和血清中的促炎信號作用于細(xì)胞核[33-34]。

在暴露于體外循環(huán)心臟手術(shù)（extracorporeal circulation，CPB）中，蘿卜硫素預(yù)處理降低了循環(huán)單核細(xì)胞中p38 和NF-κB 的活化，并抑制循環(huán)白細(xì)胞中炎癥細(xì)胞因子的表達(dá)[35]。蘿卜硫素減輕了CPB 引起的急性腎小管壞死，但它不影響腎組織中炎癥信號或細(xì)胞因子的表達(dá)。表明蘿卜硫素通過使白細(xì)胞中的炎癥信號通路失活來保護(hù)腎臟免受CPB 損傷。

蘿卜硫素也可以通過控制免疫細(xì)胞的表型，減少促炎功能（M1）表型細(xì)胞，增加抗炎功能（M2）表型細(xì)胞，從而減輕神經(jīng)炎癥。蘿卜硫素通過增加了M2標(biāo)記物（IL-4、IL-10、Arg1 和YM-1），減少M(fèi)1 表型小膠質(zhì)細(xì)胞標(biāo)記物（Interleukin-1β，IL-1β），促進(jìn)了小膠質(zhì)細(xì)胞向M2 小膠質(zhì)細(xì)胞表型的轉(zhuǎn)化[36]。

蘿卜硫素也能夠有效地減輕由葡聚糖硫酸鈉誘導(dǎo)的腸道炎癥，其具體表現(xiàn)為減輕糞便形成和糞便出血的結(jié)腸癥狀。在腸道炎癥期間，通過病原體相關(guān)分子模式激活，單核細(xì)胞分化成特異性未成熟巨噬細(xì)胞，然后巨噬細(xì)胞分泌促炎細(xì)胞因子，加重炎癥反應(yīng)和屏障損傷[37]。蘿卜硫素通過IL-10/信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子3（Signal Transducers Trallscription 3，STAT3）信號介導(dǎo)的巨噬細(xì)胞表型從M1 轉(zhuǎn)變?yōu)镸2，有助于炎癥狀態(tài)的緩解。

3 蘿卜硫素的生理功能研究

3.1 蘿卜硫素的抗癌活性

癌癥已經(jīng)成為全球人類健康三大殺手之一，每兩例死亡病例中就有一例死于癌癥。據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國新發(fā)現(xiàn)的癌癥患者總數(shù)約為309 萬人，平均每日發(fā)現(xiàn)8474 例，所以防癌抗癌迫在眉睫[38]?？茖W(xué)研究表明，從十字花科植物中提取出的天然產(chǎn)物-蘿卜硫素是良好的腫瘤抑制天然原材料，每1 g西蘭花可萃取出蘿卜硫素500～2000 μg[39]。蘿卜硫素是目前少有的通過正常飲食攝入就能有效防治腫瘤的物質(zhì)，還可采用化學(xué)飲食添加的方法在十字花科食品中提取，從而實(shí)現(xiàn)癌癥的化學(xué)治療和食防的可行性和有效性，對機(jī)體無副作用，是一個(gè)全新的防癌成分[40]。

蘿卜硫素可以通過對細(xì)胞內(nèi)致癌前期過程的控制，引起癌細(xì)胞凋亡、靜胞效應(yīng)、控制癌細(xì)胞血管生成，有效防止和治愈腫瘤。在腫瘤發(fā)展階段，蘿卜硫素能夠阻斷腫瘤細(xì)胞周期，對腫瘤細(xì)胞的G1、S 期或G2/M 期具有阻滯作用，且能誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，啟動腫瘤細(xì)胞的自發(fā)程序性死亡，誘導(dǎo)自噬來抑制腫瘤的發(fā)展。在腫瘤惡化階段，蘿卜硫素能夠抑制血管生成，抑制惡性腫瘤的發(fā)生和轉(zhuǎn)移，因此對防止癌細(xì)胞擴(kuò)散具有積極影響。此外，蘿卜硫素能通過活化轉(zhuǎn)錄因子Nrf2、提高人體抗氧化能力和對生化產(chǎn)物的解毒能力，起到抑制腫瘤的功效。它能夠誘導(dǎo)人體內(nèi)的II 相解毒酶，控制I 型酶的生成，最后經(jīng)由各種酶系統(tǒng)清除致癌因子和自由基等有害成分，達(dá)到抗癌目的[41]。

有研究表明，蘿卜硫素是一種天然的組蛋白去乙酰化酶抑制劑[42]，它通過下調(diào)上游轉(zhuǎn)錄因子1（Upstream Transcription Factor1，USF1）抑制組蛋白脫乙酰基酶5（Recombinant Histone Deacetylase 5，HDAC5）轉(zhuǎn)錄，從而使乳腺癌細(xì)胞中的去甲基化酶1（Lysine Specific Demethylase 1，LSD1）蛋白失穩(wěn)[43]。

在肝癌細(xì)胞的相關(guān)探究中，Sato 等[44]使用異種移植模型評估了蘿卜硫素在體內(nèi)的抑制作用。研究發(fā)現(xiàn)，蘿卜硫素通過下調(diào)癌基因CCND1、CCNB1、CDK1、CDK2 和CCNB1 的表達(dá)，顯著抑制肝癌細(xì)胞增殖。此外，蘿卜硫素抑制人肝癌細(xì)胞系的增殖和血管生成，通過刺激肝癌細(xì)胞系中的Nrf2 信號級聯(lián)，從而刺激肝癌細(xì)胞以阻止其增殖。

蘿卜硫素能夠減弱非小細(xì)胞肺癌（Non-Small Cell Lung Cancer，NSCLC）中的表皮生長因子受體（Epithelial Growth Factor Receptor，EGFR）信號通路，具有潛在的抗轉(zhuǎn)移作用。Wang 等[45]研究發(fā)現(xiàn)，蘿卜硫素能夠顯著抑制非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞株H1299、95C 和95D 的細(xì)胞增殖。在低濃度（1～5 μmol/L）下，即可阻止相對高轉(zhuǎn)移潛能的95D 和H1299 細(xì)胞的遷移和侵襲，通過組蛋白修飾降低miR-616-5p 水平，使GSK3β/β連環(huán)蛋白信號通路失活，從而抑制上皮質(zhì)間轉(zhuǎn)化（Epithelial-Mesenchymal Transition，EMT）和肺癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移。

3.2 蘿卜硫素治療幽門螺旋桿菌感染

幽門螺桿菌（Helicobacter pylori，Hp）是一種繁殖在人體胃黏膜呈螺旋狀的微需氧革蘭陰性菌，其在感染對象中可導(dǎo)致慢性胃炎、胃潰瘍、十二指腸潰瘍、黏膜相關(guān)淋巴組織淋巴瘤和胃癌。目前普遍被認(rèn)可的Hp 感染治療方案是抗生素聯(lián)合質(zhì)子泵抑制劑。由于Hp 對抗生素的耐藥性問題日益突出，制藥行業(yè)對開發(fā)新型抗菌藥物的投入大幅下降，給Hp 感染的治療帶來一定困難[46]。

蘿卜硫素的抗氧化性是通過上調(diào)Nrf2 賴性抗氧化酶的表達(dá)來提高機(jī)體對氧化應(yīng)激和炎癥的保護(hù)作用，對抗氧化酶激活作用可持續(xù) 48～72 h。此外，蘿卜硫素能通過抑制炎癥介質(zhì)以及炎癥因子，起到保護(hù)胃黏膜的作用[47]。

在一項(xiàng)臨床試驗(yàn)中，對86 位感染了幽門螺桿菌的2 型糖尿病病人分別給予標(biāo)準(zhǔn)三聯(lián)療法（奧美拉唑20 mg，克拉霉素500 mg，阿莫西林1000 mg，2 次/d，持續(xù)14 d）、富含蘿卜硫素的西蘭花芽苗提取物（6 g/d，持續(xù)28 d），或二者聯(lián)用，三組的抑菌率分別為89.3%、56.0%以及91.7%，說明蘿卜硫素增強(qiáng)了標(biāo)準(zhǔn)三聯(lián)療法對幽門螺桿菌的清除作用[48]。綜上，蘿卜硫素對幽門螺桿菌具有較強(qiáng)清除作用。Fahey 等[49]將純化的幽門螺桿菌脲酶經(jīng)過蘿卜硫素處理后，發(fā)現(xiàn)其在280～340 nm 處的紫外吸收會發(fā)生變化，且蘿卜硫素的IT 基團(tuán)和脲酶的半胱氨酸硫醇之間形成二硫代氨基甲酸酯，使脲酶活性喪失，進(jìn)而減輕胃幽門螺桿菌感染的程度。

在當(dāng)前HP 感染率過半的社交環(huán)境下，許多人對四聯(lián)療法開始產(chǎn)生耐藥性，天然來源的營養(yǎng)素干預(yù)相比于藥物副作用就有了巨大優(yōu)勢。蘿卜硫素作為新食品原料的活性成分，憑借其安全無毒性及抗菌作用，在對抗HP 中有巨大應(yīng)用潛力。

3.3 蘿卜硫素清理肺部細(xì)菌

人體良好的肺功能主要通過清除壞死細(xì)胞和外來微生物來維持肺的清潔。然而，慢性阻塞性肺疾?。–OPD），包括慢性支氣管炎和肺氣腫會導(dǎo)致肺功能的進(jìn)行性下降，其主要原因是被稱作清道夫免疫細(xì)胞的巨噬細(xì)胞不能及時(shí)驅(qū)逐侵入的病菌，導(dǎo)致包括Nontypeable Haemophilus Influenzae（NTHI）菌株在內(nèi)的細(xì)菌感染[50]。

近年來，研究者認(rèn)為，蘿卜硫素能夠有效改善肺泡巨噬細(xì)胞的細(xì)菌吞噬和清除。研究證明蘿卜硫素通過肺泡巨噬細(xì)胞中Nrf2 依賴的MARCO 表達(dá)，完成Nrf2 的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的激活，允許Nrf2 進(jìn)入細(xì)胞核，啟動ARE 下游相關(guān)基因的表達(dá)，通過Nrf2/ARE通路對肺纖維化起到干預(yù)作用。此外，蘿卜硫素改善了暴露于慢性香煙煙霧的人體的肺部抗菌能力，特別是恢復(fù)了肺巨噬細(xì)胞清除肺中病菌的能力，減少了急性細(xì)菌感染[51]。

3.4 蘿卜硫素治療心理疾病

蘿卜硫素作為常見的抗氧化劑，具有神經(jīng)營養(yǎng)作用以及表觀遺傳調(diào)節(jié)作用等。近年來，越來越多的研究表明，SFN 在心理障礙的治療與預(yù)防中發(fā)揮重要作用，為心理疾病的治療與預(yù)防提供了新的思路。目前，廣泛的臨床評估結(jié)果表明，蘿卜硫素可誘導(dǎo)II 相解毒酶的活性，如SOD、血紅素氧合酶1 和醌氧化還原酶-1（QuinoneOxidoreductase-1，NQO1）等，同時(shí)能夠抑制有毒化合物I 相解毒酶，保護(hù)細(xì)胞免受氧化應(yīng)激、炎癥和DNA 損傷的基因的損傷，且能夠治療自閉癥譜系障礙[52]。

在一項(xiàng)安慰劑對照、雙盲、隨機(jī)臨床試驗(yàn)中，每天用蘿卜硫素治療4～18 周，可顯著改善大多數(shù)診斷為中度至重度自閉癥的年輕男性的異常行為和社交障礙[8]，治療潛力基于其在轉(zhuǎn)錄上調(diào)基因中的有效活性。這些基因調(diào)控有氧細(xì)胞，保護(hù)自身免受氧化應(yīng)激、炎癥、DNA 損傷親電試劑和輻射的影響。在少年和青春期飲食攝入蘿卜硫素可以預(yù)防慢性社交挫敗模型（chronic social defeated stress，CSDS）或脂多糖給藥后的抑郁樣行為。同時(shí)，在小鼠少年和青少年階段飲食攝入含0.1%蘿卜硫素的食物可以預(yù)防慢性社交失敗壓力后成年期的抑郁樣表型。此外，重性抑郁癥和雙相性精神障礙患者頂葉皮質(zhì)中Keap1和Nrf2 的蛋白表達(dá)低于對照組。這些發(fā)現(xiàn)表明，Keap1-Nrf2 系統(tǒng)在應(yīng)激彈性中起著關(guān)鍵作用，應(yīng)激彈性涉及情緒障礙的病理生理學(xué)[53]。

3.5 蘿卜硫素治療神經(jīng)退行性疾病

近年來，蘿卜硫素對中樞神經(jīng)系統(tǒng)的治療作用引發(fā)了學(xué)者們的關(guān)注。越來越多的研究指出，SFN可以通過減輕氧化應(yīng)激和神經(jīng)炎癥來預(yù)防及治療神經(jīng)退行性疾病，在精神障礙的形成發(fā)展中發(fā)揮著舉足輕重的作用[54]。

Jang 等[55]和Schepici 等[56]通過研究蘿卜硫素對神經(jīng)退行性疾病治療的影響，分析其對神經(jīng)退行性疾病治療的可能性，結(jié)果表明SFN 的抗炎活性會導(dǎo)致NF-κB 表達(dá)和IκB 磷酸化水平降低，環(huán)氧化酶、一氧化氮合酶、腫瘤壞死因子α（Tumor Necrosis Factor-α，TNF-α）、白細(xì)胞介素6（Interleukin-6，IL-6）等水平降低，進(jìn)而通過抑制紋狀體絲裂原激活蛋白激酶和NF-κB 通路，減少細(xì)胞凋亡，降低小膠質(zhì)細(xì)胞活化水平和促炎癥因子表達(dá)水平，從而改善動物模型小鼠神經(jīng)功能障礙。日本千葉大學(xué)醫(yī)院的動物實(shí)驗(yàn)和人群試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，青少年時(shí)期飲食中攝入蘿卜硫苷對精神分裂癥的認(rèn)知障礙有預(yù)防和治療作用，阻止高危人群成年后向精神分裂癥轉(zhuǎn)化[57]。加利福尼亞大學(xué)公開了一項(xiàng)臨床試驗(yàn)結(jié)果，蘿卜硫素使自閉癥患者對話增多、無意義發(fā)聲減少、更多眼神接觸、更平靜、重復(fù)行為和自傷行為減少[58]。除此之外，有臨床研究表明蘿卜硫素對于包括阿爾茨海默?。ˋD）[59]、帕金森?。≒D）[60]和多發(fā)性硬化癥（MS）[61]在內(nèi)的精神退行性疾病有積極作用，可作為一種新的治療方式。

3.6 蘿卜硫素治療新冠

2020 年新冠肺炎疫情爆發(fā)，全球陷入公共衛(wèi)生危機(jī)中，國內(nèi)外研究者開始尋找預(yù)防和治療COVID-19 的有效化合物和藥物，在此背景下，蘿卜硫素成為關(guān)注重點(diǎn)之一。有研究表明[62]，在體外試驗(yàn)中，蘿卜硫素能抑制6 種新冠病毒變種的復(fù)制，包括Delta（德爾塔）和Omicron（奧密克戎）變種，以及普通感冒的冠狀病毒；蘿卜硫素能使感染了新冠病毒的小鼠的病毒復(fù)制數(shù)量降低50%；蘿卜硫素能夠抑制IL-6 和IL-8 的表達(dá)，可顯著降低上呼吸道和肺部的病毒載量，并減少肺部病理損傷。因此，有效的抗病毒藥物仍然是預(yù)防和治療新冠肺炎的必要手段，蘿卜硫素（SFN）可能是一種很有前途的治療方法，成本更低、安全且易于商業(yè)化。

4 蘿卜硫素的相關(guān)產(chǎn)品開發(fā)

4.1 含蘿卜硫素的西蘭花芽飲料

有研究證明蘿卜硫素具有環(huán)境解毒劑的功效，且西蘭花芽苗菜的干預(yù)增強(qiáng)了一些空氣污染物的解毒作用[63]。此外，蘿卜硫素可以通過激活Keap1-Nrf 2細(xì)胞保護(hù)信號通路，防止內(nèi)源性風(fēng)險(xiǎn)因素，起到抗氧化、抗炎等作用[64]。蘿卜硫素能夠增強(qiáng)核轉(zhuǎn)錄因子Nrf2 的信號，激活效率比水飛薊素高18 倍，比白藜蘆醇高105 倍[65]，是目前可食用植物中效果最強(qiáng)的天然化學(xué)物質(zhì)，兼具安全性與有效性。中國啟東肝癌研究所與美國霍普金斯大學(xué)聯(lián)合進(jìn)行了安慰劑對照、隨機(jī)干預(yù)的臨床試驗(yàn)。291 名受試者連續(xù)84 天（12 周）飲用安慰劑飲料或西蘭花芽苗飲料，結(jié)果表明，富含蘿卜硫素的西蘭花飲料能快速、持續(xù)提升人體對致癌物苯和丙烯醛代謝產(chǎn)物的解毒能力[66]。

4.2 含蘿卜硫素的西蘭花芽粉

有研究將蘿卜硫素從濃縮的西蘭花芽液中提取出來制成西蘭花芽粉，結(jié)果表明，此蘿卜硫素的西蘭花芽粉降低了二型糖尿病失調(diào)患者的空腹血糖和糖化血紅蛋白（HbA1c），含有高濃度硫普羅寧的西蘭花芽粉能夠?qū)е卵逡葝u素濃度和HOMA-IR 顯著降低，并能改善對2 型糖尿病患者胰島素抵抗[67]。此外，研究者將西蘭花芽粉作為一種替代和補(bǔ)充標(biāo)準(zhǔn)三聯(lián)療法的產(chǎn)品，評價(jià)了其對幽門螺桿菌作用后的心血管危險(xiǎn)因素[48]，結(jié)果表明，STT+BSP 聯(lián)合組療法對幽門螺桿菌的清除率高達(dá)91.7%，比單純使用STT 療法高出1.6%，且接受BSP 本身治療的患者血清高敏C 反應(yīng)蛋白水平顯著降低。

4.3 含蘿卜硫素的卷心菜發(fā)酵泡菜

卷心菜含有蘿卜硫素的前體，蘿卜硫素是Nrf2最活躍的天然活化劑。發(fā)酵蔬菜含有許多乳酸桿菌，它們也是有效的Nrf2 激活劑[68]。來自卷心菜的泡菜含有幾種芥子油苷[69]，它們可以在植物本身或通過人體微生物群轉(zhuǎn)化為蘿卜硫素。在中歐國家，人們通常食用生的和發(fā)酵卷心菜，使得蘿卜硫素成為國家全民性的健康食品。此外，利用富含蘿卜硫素（一種天然存在的Nrf2 激活劑）的發(fā)酵泡菜，可以預(yù)防炎癥或慢性社交失敗應(yīng)激后小鼠的抑郁樣表型[63]。

5 結(jié)論與展望

卷心菜和西蘭花等十字花科植物中富含的蘿卜硫素具有多種營養(yǎng)特性，其產(chǎn)品在食品、保健品、生物醫(yī)藥領(lǐng)域展現(xiàn)出了良好的應(yīng)用前景。全球范圍內(nèi)，蘿卜硫素市場主要集中在美國、歐洲、中國等地區(qū)。其中北美是全球蘿卜硫素最大的消費(fèi)市場，我國是全球蘿卜硫素主要供應(yīng)地之一。因此，蘿卜硫素的市場價(jià)值越來越受到國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。根據(jù)360 Research Reports 發(fā)布的《2023-2028 年全球蘿卜硫素市場研究報(bào)告》[70]顯示，由于COVID-19 的影響，2021 年全球蘿卜硫素市場規(guī)模為1000 萬美元，預(yù)計(jì)到2028 年的規(guī)模為1800 萬美元，2022～2028 年預(yù)測期間的復(fù)合年增長率為8.0%。北美是最大的市場，占有超過50%的份額，其次是歐洲，占有超過25%的份額。

近些年來，國內(nèi)外側(cè)重于蘿卜硫素的提取純化以及臨床治療的研究，而本文重點(diǎn)敘述了蘿卜硫素的抑菌、抗氧化、抗炎癥、抗癌等功能性及其機(jī)制，為蘿卜硫素的應(yīng)用與科學(xué)研究提供借鑒和參考。作為植物提取物，蘿卜硫素生產(chǎn)成本低、安全性高、易于商業(yè)化，未來隨著研究不斷深入，蘿卜硫素有望成為預(yù)防和治療COVID－19 的有效手段之一，其應(yīng)用前景十分廣闊。

蘿卜硫素的穩(wěn)定性較低，包埋技術(shù)可以提高蘿卜硫素的穩(wěn)定性，可以利用豌豆分離蛋白、黃原膠等大分子多糖和蛋白質(zhì)成分建立包埋蘿卜硫素的穩(wěn)態(tài)化體系，并進(jìn)行體外消化實(shí)驗(yàn)和CaCo-2 小腸吸收轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)，掌握蘿卜硫素在體外模型中的消化和吸收情況，也可以對蘿卜硫素進(jìn)行分子修飾以提高其穩(wěn)定性。蘿卜硫素的前體物質(zhì)蘿卜硫苷有著很好的熱穩(wěn)定性，但無抗癌活性，已有報(bào)道指出人體腸道中含有的某些微生物具有酶解蘿卜硫苷的能力，因此可以通過小鼠模型對蘿卜硫苷進(jìn)行體內(nèi)實(shí)驗(yàn)研究。

總之，蘿卜硫素膳食補(bǔ)充劑有望預(yù)防或減緩癌癥、炎癥、神經(jīng)障礙癥等的發(fā)生，可用于開發(fā)抗癌、抗抑郁藥物、COVID－19 預(yù)防藥物等。未來，隨著研究不斷深入，蘿卜硫素有望成為醫(yī)藥、食品領(lǐng)域下一個(gè)藍(lán)海市場。