異硫氰酸鹽

異硫氰酸鹽 (ITC s)是一種小分子物質 , 在十字花科蔬菜中含量豐富。異硫氰酸鹽有很多種 ,尤其是人工合成的異硫氰酸鹽就更多了 ,人工合成異硫氰酸鹽的結構大概有八大類。而天然植物中含有的異硫氰酸鹽主要與它的前體物質 -芥子苷有關。以硫苷 (芥子苷的一種 )為例 , 根據其側鏈 R 的胺基酸來源不同 ,可以將硫甙分為脂肪族 (側鏈來源於蛋氨酸、丙氨酸 、纈氨酸、亮氨酸和異亮氨酸 ), 芳香族 (側鏈來源於酪氨酸和苯丙氨酸 )及吲哚族 (側鏈來源於色氨酸)硫苷. 不同的側鏈也決定了其水解產物ITC s的不同。

基本介紹

• 中文名：異硫氰酸鹽
• 外文名：Isothiocyanates
• 主要存在 ：十字花科蔬菜
• 作用：提高機體免疫、增強抗氧化等

定義

異硫氰酸鹽是對一類具有N=C=S結構的小分子化合物的總稱，目前己發現大約20多種ITCs都具有不同程度的抗癌作用，它大量存在於十字花科類植物中，人體內的異硫氰酸鹽主要是通過食入十字花科蔬菜獲得。

種類

現已發現有幾乎100種ITCs,但飲食中常接觸並具有抗腫瘤作用的ITCs主要包括:稀丙基異硫氰酸鹽(AITC)、苯基異硫氰酸鹽(BITC)、苯乙基異硫氰酸鹽(PEITC)和萊菔硫烷(SFN),結構見圖.花椰菜、花椰菜芽中主要含有SFN;芹菜中主要含有BITC;水芹中主要含有PEITC;中國大白菜種主要含有3-丁烯基,4-戊烯基ITCs。

性質

異硫氰酸鹽有多種類型，儘管基本結構類似，但有不同的有機群組連線氮組。不同植物可以產生不同異硫氰酸鹽，並且有時一種植物本身就存在多種類型。在高濃度時都對人體存在毒性，並可以導致嚴重眼睛刺激。

套用

異硫氰酸鹽可提高機體免疫能力、增強抗氧化、抗突變和抗癌能力。

異硫氰酸鹽的抗癌抗腫瘤作用研究

在美國,從30多年前就盛行研究關於十字花科蔬菜和癌症之間的關係。研究結果表明,十字花科蔬菜中含有的吲哚類(植物激素)具有對致癌物質的解毒功效，尤其對大腸癌和乳腺癌效果更好。十字花科的蔬菜,其共同的成分除了吲哚類外，還有葉綠素、胡蘿蔔素、異硫氰酸鹽及葡萄酸鹽等成分。這些成分也有抗癌的作用.許多十字花科蔬菜中都含有異硫氰酸鹽，這種成分在捲心菜中含量尤其多。肝臟中存在可將進入體內的致癌物質清除的酶，而異硫氰酸鹽可以幫助酶抑制致癌物質的活化，而且,它還有強大的消除自由基的抗氧化能力，能夠阻止癌症前期的異常細胞增殖。

英國《柳葉刀》雜誌報導,上海進行過18244例男性的較大規模研究,評估尿中ITCs總量、GST遺傳分型及肺癌的直接關係。研究結果認為：遺傳分型屬純合子GSIM-1陰性者，膳食中ITCs的保護作用比較顯著，相對危險度為0.36%，95%可信限為0.20~0.63；而GSTM-l及GSTT-l均屬陰性者ITCs的保護作用則特別顯著,相對危險度只有0.28,95%可信限為0.13~0.57。這是膳食中的ITCs可以降低人類肺癌發病率的首次直接證明。

異硫氰酸鹽是抑制癌細胞生長的快速誘導劑。植物中的葡萄糖異硫氛酸鹽經水解產生一系列水解產物具有生物活性的異硫氰酸鹽。在動物實驗中,異硫氰酸鹽選擇性地抑制動物組織腫瘤的發生,其作用機制與異硫氰酸鹽有效抑制細胞色素4P50酶代謝致癌物,增強Ⅱ相代謝酶的活性、抑制腫瘤細胞分化和誘發腫瘤細胞凋亡有直接相關。

研究發現,ITCs能誘導多種腫瘤細胞,如人前列腺癌細胞（PC-3和LNCaP)、胰腺腫瘤細胞(MIAPaCa-2、PNAC-1和BxPC-3)、人T細胞性白血病細胞、人結腸癌細胞Caco-2等發生細胞凋亡和細胞周期阻滯。Dong等的研究表明，10ktmol/L苯乙基異硫氰酸鹽（phenethyl isothiocyanate，PEITC)作用於人前列腺癌細胞Pc-3 24h,可使細胞周期阻滯於G2-M期,並能誘導細胞凋亡.進一步的研究提示，PEITC引起的PC -3細胞周期阻滯主要是由蛋白酶體介導的細胞周期依賴激酶1(cyclin-dependent kinase,Cdkl)和細胞分化周期25C(Cdc25C)蛋白的降解引起的。而PEITC誘導的PC-3細胞凋亡與抗凋亡蛋白Bcl-2和Bcl-xL水平下降(分別降低56%和44%)以及Drocaspase-3、procaspase-9、proeaspase-8的斷裂有關。目前認為ICTs對腫瘤細胞凋亡的誘導和引起的細胞周期阻滯與MAPK信號傳導途徑的主要激酶、抗凋亡蛋白、caspases系統、細胞周期蛋白等的作用都有關係.但研究發現不同ITCs可選擇性作用於不同的激酶(如ERK,JNK, P 38)：即使是對同一種激酶，各種ITCs的作用亦不完全相同。PEITC能持續活化JNKI，而3-苯丙基ITC和4-苯丁基ITC只短暫活化JNKI。正是由於這種差別導致了不同ICTs在腫瘤的預防中發揮不同的作用。

異硫氰酸鹽是對一類具有N=C=S結構的小分子化合物的總稱，目前己發現大約20多種ITCs都具有不同程度的抗癌作用。

ITCs的代謝和藥代動力學

ITCs進入人體後主要通過硫醚氨酸途徑(mercapturic acid pathway)代謝。進人人體內的ITCs首先在谷胱甘肽S-轉移酶(GST)的催化下，與谷胱甘肽(GSH)均結合,生成谷胱甘肽結合物,即GS-ITC，後者又依次在γ-谷氨酞轉肽酶(γ-GT)半脫氨酸甘氨酸酶(CG)、N-乙醯基轉移酶（NAT）的修飾作用下生成一系列ITC結合物，將其統稱為二硫代氨基甲酸酯(dihiocarbamates,DTCs)。人在攝入水田芥24h後,水解生成的苯乙基異硫氰酸鹽（phenethyl isothiocyanate，PEITC）大約有50%以N-乙醯半胱氨酸（NAC)一PEITC(NAC-PEITC)的形式存於尿中。NAC-PEITC在機體內的代謝終產物，其抗癌作用的研究已受到越來越多的關注。

對代謝酶的影響

無論是離體實驗還是整體實驗條件下,ITcs對Ⅱ相代謝酶的誘導作用都一直被認為是ITCs發揮抗癌作用的首要機制。

1 、 苯甲基異硫氰酸鹽

Nakamura等發現苯甲基異硫氰酸鹽（Benzyl isothiocyanate, BICT )能顯著誘導大鼠肝臟上皮細胞RL34 中的Ⅱ相代謝酶——GST的活性 , 同時Northern和Western印跡分析表明，BITC還能明顯誘導GSTP1的生成。存在於莖椰菜中的主要成分1-異硫氰酸根-甲磺醯基 -丁烷，即萊旅硫烷具有很明顯的Ⅱ相代謝酶誘導作用。

2 、 萊菔子素

萊菔子素(sulforaphane，SFN)是十字花科植物綠花椰菜中所含的一種植物化學物異硫氰酸鹽。日本營養學家福家洋子教授等通過試驗驗證：甘藍菜和菜花等十字花科植物中所含異硫氰酸酯衍生物萊菔子素有治療癌症和殺死白血細胞的效用。,這是第一次確認它有殺死白血病細胞的作用；萊菔子素存在於大量消費的十字花科蔬菜中，原料易得；是一種多功能酶誘導物，可在沒有明顯改變細胞色素合成的情況下，提高酶Ⅱ的相對含量。

SFN是一種Ⅱ 相酶的誘導劑 , 可預防許多化學致癌物誘導的DNA 損傷和多種腫瘤的發生異硫氰酸酯衍生物萊菔子素 (sulforaphane，簡稱SF) , 它是迄今為止蔬菜中發現的最強的抗癌成分 . 萊菔子素又稱“萊菔硫烷”易溶於水，相對分子量為177.3分子式 C₆H₁₁S₂NO結構式如圖:

異硫氰酸鹽的毒性作用

異硫氰酸鹽是一類具有防癌作用的植物化學物質,但在調節細胞氧化壓力時是一把雙刃劍.它不但可以激活許多抗氧化的酶或者非酶蛋白,防止發生氧化性緊張性刺激.還會直接烷基化或清除掉硫醇,損傷線粒體,提高氧化量,導致細胞緊張等作用.HL60細胞裸露在AITC/BITC2-10μmol/L條件下,那么細胞內線粒體就會發生快速和劑量依賴性的損傷,造成線粒體跨膜能力的喪失。