抗癌抗炎抗衰老，保脑保肝保平安，长寿的尽头竟然是西兰花？
1. 萝卜硫素简史
首先让我们把时间拨回1992年。当时的研究发现，食用蔬菜尤其是十字花科植物，可以降低癌症患病率，而具体机制未知。约翰霍普金斯大学医学院的Paul Talalay教授（1923-2019）调查发现十字花科蔬菜可以激活Ⅱ相反应中的解毒酶，从而中和致癌产物，降低患癌风险[1]。
同一年，Paul Talalay研究组真的从西兰花芽中分离鉴定了一种Ⅱ相解毒酶的激动剂——(R)-1-异硫氰酰-4-(甲基亚磺酰)丁烷，即萝卜硫素。文章声称萝卜硫素是迄今为止在食物成分中发现的抗癌效果最好的植物活性物质[2]。随着研究的不断深入，萝卜硫素也从实验室走向了大众视野中。1997年，Paul Talalay发现西兰花芽苗和种子中的萝卜硫苷(萝卜硫素前体物质)含量是成熟植物的10-100倍，更适合进行产业化[3]，并创立了Brassica Protection Products(BPP)公司来销售西兰花芽苗。
2013年，萝卜硫苷通过了美国FDA批准(GRAS认证)作为食品添加剂使用；2017年中国也批准了”西兰花种子提取物”作为新食品原料(卫食新进申字(2015)第0002号)用于食品和保健品中。
图1，追念Paul Talalay教授（1923-2019）
2. 萝卜硫素不在萝卜里
不过，一会萝卜，一会西兰花的，萝卜硫素为什么不在萝卜里呢……
萝卜硫素（Sulforaphane）又名莱菔硫烷，主要存在于西兰花和西兰花芽中；而萝卜子素（Sulforaphene）又名莱菔素，主要存在于萝卜和萝卜籽中。之所以命名如此相似，是因为二者的分子结构十分相似，只差了一个氢原子，正是这个氢原子决定了烷烃和烯烃不同的化学性质（图2）。按照辈分来讲，萝卜硫素确实是萝卜子素的小弟；不过在医学科研价值上，小弟却完爆了大哥。在美国国立卫生研究院PubMed数据库中搜索”Sulforaphane”能得到2,569条结果，而搜索 “Sulforaphene”则仅有65条。
图2，萝卜硫素和萝卜子素之间的差异[4]
3. 抗癌抗炎，神经保护
萝卜硫素一经”问世”，大量的研究成果便随之涌现。癌症的发生是一个十分复杂的过程，由若干个步骤组成，而萝卜硫素能以各种方式阻断不同的步骤，从而遏制细胞的癌变（如下图）。
图3，萝卜硫素的抗癌功效和机理[5]
萝卜硫素还为神经系统疾病的患者带来了福音。萝卜硫素在抗癌过程中所体现出的抗氧化、抗炎和抗凋亡作用，恰恰可以成为神经系统疾病的潜在治疗靶点。诸多体内和体外实验研究表明，萝卜硫素在神经退行性疾病如阿尔茨海默症、帕金森症、多发性硬化症，以及癫痫、自闭症等神经系统疾病中均能起到一定的神经保护作用[6-8]。
4. 抗衰老表现
抗癌和缓解神经系统疾病相当于间接延缓了衰老，而萝卜硫素的本领还不止如此，萝卜硫素具备直接延缓衰老的能力。2018年英国华威大学医学院在体外用萝卜硫素处理人类成纤维细胞，发现其能够降低葡萄糖代谢，表现出一种类似热量限制的活动，从而减少细胞蛋白质和DNA的氧化损伤，进而延缓人类MRC-5和BJ成纤维细胞的衰老进程[6]。
此外，2021年来自德国海德堡大学的研究者们利用秀丽隐杆线虫（C.elegans）动物模型研究了萝卜硫素的抗衰机制：经过严格的控制变量研究，以及分子遗传操作技术和生命周期评估，论文最终确定萝卜硫素通过调节TRA-1&DAF-16信号通路，进一步调节线虫迁移和摄食能力，从而延长了线虫健康寿命的8.9%[7]。
除了经典的细胞和动物实验，医学研究者们也将萝卜硫素提取物应用到了众多临床试验中来，且都具备了一定的成效，包括乳腺癌、孤独症、皮肤老化等诸多研究（如下图所示）。
图4，应用萝卜硫素的部分临床研究[8]
综上所述，在分子水平上，萝卜硫素能够高效调控转录因子Nrf2，后者是人体调控抗氧化和代谢解毒基因表达的核心转录因子。还能有效抑制NF-κB信号通路激活抗氧化和抗炎反应，进而达到抗衰效果 [5]。
在细胞层次，萝卜硫素通过激活Ⅱ相酶来保护细胞DNA免受损伤，并通过激活关键调控因子来调节细胞周期，诱导细胞周期阻滞，从而延长细胞生命。
在临床阶段，萝卜硫素针对癌症、皮肤老化、糖尿病、神经系统疾病等多项临床试验均表现出了积极影响，并且催生了一批专利技术（图5）。
图5，有关萝卜硫素的部分专利[8]
5. 还有什麽？
静息状态下，萝卜硫素的前体——萝卜硫苷贮存在西兰花细胞的液泡中。在细胞受到损伤时（如收割、感染、咀嚼），液泡会破裂并释放萝卜硫苷，此时定位在细胞质中的黑芥子酶负责将其切割并生成萝卜硫素和葡萄糖（图6）[9]。
图6，西兰花细胞的静息（左图）与受损（右图）状态[9]
因此，萝卜硫素的顺利转化很大程度上取决于黑芥子酶的活性。然而黑芥子酶的活性恰恰会随着温度的升高或pH的降低而降低，也就是说，高温烹饪以及胃酸消化西兰花的过程都会使得黑芥子酶活性降低，进而使萝卜硫素的吸收效果大打折扣。但好在天无绝人之路，即便缺少黑芥子酶的存在，我们的肠道菌群也可以自发地把萝卜硫苷转化为萝卜硫素参与血液循环[9,10]。
然而仅靠食用西兰花蔬菜能补充到的萝卜硫素是远远不够的，我们确实需要更高含量和转化率的萝卜硫素补剂[11]。最后，期待有更多的人能够因科学的发展而受益。
参考文献
[1] H J PROCHASKA，A B SANTAMARIA，P TALALAY. Rapid Detection of Inducers of Enzymes that Protect Against Carcinogens. Proceedings of the National Academy of Sciences – PNAS,1992,89(6):2394-2398.
[2] P T T C YUESHENG ZHANG. A major inducer of anticarcinogenic protective enzymes from
broccoli: Isolation and elucidation of structure. A major inducer of anticarcinogenic protective enzymes from,1992,89(6):2399-2403.
[3] J W Fahey，Y S Zhang，P Talalay. Broccoli sprouts: an exceptionally rich source of inducers of enzymes that protect against chemical carcinogens. Proceedings of the National Academy of Sciences – PNAS,1997,94(19):10367-10372.
[4] L Gao，Du F，J Wang，等. Examination of the differences between sulforaphane and sulforaphene in colon cancer: A study based on next-generation sequencing. Oncol Lett,2021,22(4):690.
[5] M Russo，C Spagnuolo，G L Russo，等. Nrf2 targeting by sulforaphane: A potential therapy for cancer treatment. Crit Rev Food Sci Nutr,2018,58(8):1391-1405.
[6] F Hariton，M Xue，N Rabbani，等. Sulforaphane Delays Fibroblast Senescence by Curbing Cellular Glucose Uptake, Increased Glycolysis, and Oxidative Damage. Oxidative Medicine and Cellular Longevity,2018,2018:1-16.
[7] H Ji，Z Qi，D Schrapel，等. Sulforaphane Targets TRA-1/GLI Upstream of DAF-16/FOXO to Promote C. elegans Longevity and Healthspan. Frontiers in Cell and Developmental Biology,2021,9.
[8] B Mangla，S Javed，M H Sultan，等. Sulforaphane: A review of its therapeutic potentials, advances in its nanodelivery, recent patents, and clinical trials. Phytotherapy Research,2021,35(10):5440-5458.
[9] R Santín-Márquez，A Alarcón-Aguilar，N E López-Diazguerrero，等. Sulforaphane – role in aging and neurodegeneration. GeroScience,2019,41(5):655-670.
[10] W Yuanfeng，L Chengzhi，Z Ligen，等. Approaches for enhancing the stability and formation of sulforaphane. Food Chemistry,2021,345:128771.
[11] C A Houghton. Sulforaphane: Its “Coming of Age” as a Clinically Relevant Nutraceutical in the Prevention and Treatment of Chronic Disease. Oxidative Medicine and Cellular Longevity,2019,2019:1-27.
