异硫氰酸盐（化学物质）

异硫氰酸盐

化学物质

异硫氰酸盐有很多种，尤其是人工合成的异硫氰酸盐就更多了，人工合成异硫氰酸盐的结构大概有八大类。而天然植物中含有的异硫氰酸盐主要与它的前体物质 -芥子苷有关。以芥子苷 (硫苷的一种 )为例，根据其侧链 R 的氨基酸来源不同，可以将硫甙分为脂肪族 (侧链来源于蛋氨酸、丙氨酸 、缬氨酸、亮氨酸和异亮氨酸 )，芳香族 (侧链来源于酪氨酸和苯丙氨酸 )及吲哚族 (侧链来源于色氨酸)硫苷，不同的侧链也决定了其水解产物ITC s的不同。

定义

异硫氰酸盐是对一类具有N=C=S结构的小分子化合物的总称，己发现大约20多种ITCs都具有不同程度的抗癌作用，它大量存在于十字花科类植物中，人体内的异硫氰酸盐主要是通过食入十字花科蔬菜获得。

种类

现已发现有几乎100种ITCs，但饮食中常接触并具有抗肿瘤作用的ITCs，主要包括稀丙基异硫氰酸盐(AITC)、苯基异硫氰酸盐(BITC)、苯乙基异硫氰酸盐(PEITC)和莱菔硫烷(SFN)。

结构见图1.西兰花、西兰花芽中主要含有SFN；芹菜中主要含有BITC；水芹中主要含有PEITC；中国大白菜种主要含有3-丁烯基，4-戊烯基ITCs。

性质

异硫氰酸盐有多种类型，尽管基本结构类似，但有不同的有机群组连接氮组。不同植物可以产生不同异硫氰酸盐，并且有时一种植物本身就存在多种类型。在高浓度时都对人体存在毒性，并可以导致严重眼睛刺激。

应用

异硫氰酸盐可提高机体免疫能力、增强抗氧化、抗突变和抗癌能力。

异硫氰酸盐的抗癌抗肿瘤作用研究

在美国，从30多年前就盛行研究关于十字花科蔬菜和癌症之间的关系。研究结果表明，十字花科蔬菜中含有的吲哚类(植物激素)具有对致癌物质的解毒功效，尤其对大肠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类外，还有叶绿素、胡萝卜素、异硫氰酸盐及葡萄酸盐等成分。这些成分也有抗癌的作用，许多十字花科蔬菜中都含有异硫氰酸盐，这种成分在卷心菜中含量尤其多。肝脏中存在可将进入体内的致癌物质清除的酶，而异硫氰酸盐可以帮助酶抑制致癌物质的活化，而且，它还有强大的消除自由基的抗氧化能力，能够阻止癌症前期的异常细胞增殖。

英国《柳叶刀》杂志报道，上海进行过18244例男性的较大规模研究，评估尿中ITCs总量、GST遗传分型及肺癌的直接关系。研究结果认为，遗传分型属纯合子GSIM-1阴性者，膳食中ITCs的保护作用比较显著，相对危险度为0.36%，95%可信限为0.20~0.63；而GSTM-l及GSTT-l均属阴性者ITCs的保护作用则特别显著，相对危险度只有0.28,95%可信限为0.13~0.57。这是膳食中的ITCs可以降低人类肺癌发病率的首次直接证明。

异硫氰酸盐是抑制癌细胞生长的快速诱导剂。植物中的葡萄糖异硫氛酸盐经水解产生一系列水解产物具有生物活性的异硫氰酸盐。在动物实验中，异硫氰酸盐选择性地抑制动物组织肿瘤的发生，其作用机制与异硫氰酸盐有效抑制细胞色素4P50酶代谢致癌物，增强Ⅱ相代谢酶的活性、抑制肿瘤细胞分化和诱发肿瘤细胞凋亡有直接相关。

研究发现，ITCs能诱导多种肿瘤细胞，如人前列腺癌细胞（PC-3和LNCaP)、胰腺肿瘤细胞(MIAPaCa-2、PNAC-1和BxPC-3)、人T细胞性白血病细胞、人结肠癌细胞Caco-2等发生细胞凋亡和细胞周期阻滞。Dong等的研究表明，10ktmol/L苯乙基异硫氰酸盐（phenethylisothiocyanate，PEITC)作用于人前列腺癌细胞Pc-324h，可使细胞周期阻滞于G2-M期，并能诱导细胞凋亡，进一步的研究提示，PEITC引起的PC-3细胞周期阻滞主要是由蛋白酶体介导的细胞周期依赖激酶1(cyclin-dependentkinase,Cdkl)和细胞分化周期25C(Cdc25C)蛋白的降解引起的。而PEITC诱导的PC-3细胞凋亡与抗凋亡蛋白Bcl-2和Bcl-xL水平下降(分别降低56%和44%)以及Drocaspase-3、procaspase-9、proeaspase-8的断裂有关。认为ICTs对肿瘤细胞凋亡的诱导和引起的细胞周期阻滞与MAPK信号传导途径的主要激酶、抗凋亡蛋白、caspases系统、细胞周期蛋白等的作用都有关系。但研究发现不同ITCs可选择性作用于不同的激酶(如ERK,JNK,P38)，即使是对同一种激酶，各种ITCs的作用亦不完全相同。PEITC能持续活化JNKI，而3-苯丙基ITC和4-苯丁基ITC只短暂活化JNKI。正是由于这种差别导致了不同ICTs在肿瘤的预防中发挥不同的作用。

异硫氰酸盐是对一类具有N=C=S结构的小分子化合物的总称，己发现大约20多种ITCs都具有不同程度的抗癌作用。

ITCs的代谢和药代动力学

ITCs进入人体后主要通过硫醚氨酸途径(mercapturicacidpathway)代谢。进人人体内的ITCs首先在谷胱甘肽S-转移酶(GST)的催化下，与谷胱甘肽(GSH)均结合,生成谷胱甘肽结合物,即GS-ITC，后者又依次在γ-谷氨酞转肽酶(γ-GT)半脱氨酸甘氨酸酶(CG)、N-乙酰基转移酶（NAT）的修饰作用下生成一系列ITC结合物，将其统称为二硫代氨基甲酸酯(dihiocarbamates,DTCs)。人在摄入水田芥24h后,水解生成的苯乙基异硫氰酸盐（phenethylisothiocyanate，PEITC）大约有50%以N-乙酰半胱氨酸（NAC)一PEITC(NAC-PEITC)的形式存于尿中。NAC-PEITC在机体内的代谢终产物，其抗癌作用的研究已受到越来越多的关注。

对代谢酶的影响

无论是离体实验还是整体实验条件下，ITcs对Ⅱ相代谢酶的诱导作用都一直被认为是ITCs发挥抗癌作用的首要机制。

1苯甲基异硫氰酸盐

Nakamura等发现苯甲基异硫氰酸盐（Benzylisothiocyanate,BICT)能显著诱导大鼠肝脏上皮细胞RL34中的Ⅱ相代谢酶——GST的活性,同时Northern和Western印迹分析表明，BITC还能明显诱导GSTP1的生成。存在于茎椰菜中的主要成分1-异硫氰酸根-甲磺酰基-丁烷，即莱旅硫烷具有很明显的Ⅱ相代谢酶诱导作用。

2莱菔子素

莱菔子素(sulforaphane，SFN)是十字花科植物绿花椰菜中所含的一种植物化学物异硫氰酸盐。日本营养学家福家洋子教授等通过试验验证，甘蓝菜和菜花等十字花科植物中所含异硫氰酸酯衍生物莱菔子素，有治疗癌症和杀死白血细胞的效用，这是第一次确认它有杀死白血病细胞的作用；莱菔子素存在于大量消费的十字花科蔬菜中，原料易得；是一种多功能酶诱导物，可在没有明显改变细胞色素合成的情况下，提高酶Ⅱ的相对含量。

SFN是一种Ⅱ相酶的诱导剂，可预防许多化学致癌物诱导的DNA损伤和多种肿瘤的发生异硫氰酸酯衍生物莱菔子素(sulforaphane，简称SF)，它是迄今为止蔬菜中发现的最强的抗癌成分，莱菔子素又称“莱菔硫烷”易溶于水，相对分子量为177.3分子式C6H11S2NO

结构式如图2:

异硫氰酸盐的毒性作用

异硫氰酸盐是一类具有防癌作用的植物化学物质，但在调节细胞氧化压力时是一把双刃剑。它不但可以激活许多抗氧化的酶或者非酶蛋白，防止发生氧化性紧张性刺激。还会直接烷基化或清除掉硫醇，损伤线粒体，提高氧化量，导致细胞紧张等作用。HL60细胞裸露在AITC/BITC2-10μmol/L条件下，那么细胞内线粒体就会发生快速和剂量依赖性的损伤，造成线粒体跨膜能力的丧失。

参考资料

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