莱菔硫烷(1-异硫氰酸酯-4-甲磺酰基丁烷)，又称“莱菔硫烷”，是一种异硫氰酸酯，由植物中芥子油苷经黑芥子酶水解而得。它是一种具有生物活性的亲电子化合物，可以共价修饰蛋白质和其他生物分子。
20世纪初，源于十字花科蔬菜的花椰菜首先生长在加利福尼亚，是美国最受欢迎的蔬菜之一。从二战到现在，美国是世界上最大的西兰花出口国。一般认为，西兰花是一种健康食品，富含维生素C、K、A、可溶性纤维等多种营养成分。有趣的是，人们在西兰花芽中发现了它有效的抗癌活性，与流行性疾病相关的实验结果表明，它能解毒人体内的致癌物质，降低癌症的发病率。例如，西兰花芽的提取物可以保护实验者免受紫外线辐射引起的皮肤癌。后来大量研究结果表明，西兰花芽中含量较高的生物活性物质异硫氰酸酯具有很强的生物学功能：很可能预防前列腺癌；在小鼠实验中，发现冻干西兰花溶液提取物中所含的异硫氰酸酯能抑制膀胱癌。抗氧化活性、降胆固醇和减肥功能。
虽然“西兰花抗癌”的文章在朋友圈广泛存在，但莱菔硫烷的抗癌机制是什么？哈尔滨商业大学生命科学与环境科学研发中心的研究人员在研究了西兰花中莱菔硫烷的抗癌机理(由于莱菔硫烷的产量较低)后发现，莱菔硫烷对肺癌、食道癌和癌前病变有明显的作用，其作用机制是诱导相(致癌因子解毒)酶的产生，进一步作用于机体自身的抗癌系统，调节代谢。发现莱菔硫烷的抗癌作用主要是通过阻断致癌物产生致癌作用所需的代谢途径，阻止致癌物或其代谢产物进入靶细胞，同时起到清除致癌物的作用。抑制癌细胞的分裂和生长，阻断循环通路；促进其他能杀死癌细胞的蛋白质的分泌，阻断致癌物质的诱癌作用。此外，莱菔硫烷可能在致癌物的引发中起作用，在癌症形成的早期引起基因突变。此外，还有一些抑制酶具有预防或抑制癌症、降解有毒物质的双重功能，从而起到抗癌的作用。同时，萝卜硫素还能抑制相酶的产生，如降低P450酶的水平或抑制其催化活性，从而影响活性致癌终产物的形成。通过破坏致癌物的活性中心或与内源性配体结合，使其迅速排出体外，从而发挥抗癌作用。
最近几篇与莱菔硫烷有关的科学文章为我们进一步揭开了它的神秘面纱。
Cancer Letters
萝卜硫素联合紫杉醇抑癌
密歇根大学的张涛教授最近在《癌症快报》上发表了一篇文章，揭示了莱菔硫烷和紫杉醇的联合抗癌机制。紫杉烷类如紫杉醇或多西紫杉醇是治疗乳腺癌的常用化疗药物。但这些化疗药物最大的问题是，在有效杀死分化的癌细胞的同时，一个副作用是会导致分化的肿瘤干细胞(表型CSC)增加，从而缩短治疗间隔，导致病情恶化。萝卜硫素是一种具有很强抗癌活性的天然产物，其前体硫代葡萄糖苷是十字花科植物特有的一类非常重要的次生代谢产物。之前的研究发现莱菔硫烷可以很好的杀死肿瘤干细胞。因此，在这项研究中，作者希望将紫杉烷化疗药物与莱菔硫烷联合使用，更有效地治疗癌症。首先，作者验证了莱菔硫烷能有效抑制紫杉烷诱导的乳腺癌细胞系中NF-kB介导的IL-6和IL-8表达增加(这被认为是促进肿瘤干细胞分化的原因)。然后，作者在乳腺癌细胞系和小鼠模型中证明，这两种天然产物的组合可以更好地长期抑制癌细胞的生长。其中一个最明显的表型是多西他赛联合用药的继发性肿瘤形成概率明显低于单独使用。
Chemical Communication
寻找萝卜硫素在癌症细胞中的新靶点
萝卜硫素是一种异硫氰酸酯的小分子，可以预防或抑制许多癌症的发展。它可以共价修饰蛋白质和其他生物分子。一般认为莱菔硫烷作为一种药物，可能影响许多靶点和信号通路。然而，其作用靶点和潜在的分子机制尚不清楚。作者的目的是利用定量竞争化学蛋白质组方法寻找萝卜硫素在两种乳腺癌细胞株中的作用靶标，并鉴定这些靶标与萝卜硫素的相对亲和力。
在已有文献报道的炔基标记的萝卜硫素探针的基础上，设计并合成了一种新的探针。这种探针的优点是大大降低了亲电弹头周围的空间位阻，亲油性接近萝卜硫素，会在一定程度上降低非特异性结合。接下来，作者用这两种探针分别处理MCF7和MDA-MB-231乳腺癌细胞，试图通过竞争性实验验证这两种探针的生物活性。最后，作者在MCF7和MDA-MB-231乳腺癌细胞中分别确定了129和121个高置信度靶标，其中56个是保守靶标。通过数据分析，在两个乳腺癌细胞系中发现了一些调节细胞增殖和凋亡的重要蛋白靶标，如NF-kb、STAT3、STK等。这些由化学蛋白质组学确定的靶标可以帮助人们更好地理解莱菔硫烷的作用机制。
Science Translational Medicine
萝卜硫素与二型糖尿病
瑞典隆德大学的Anders H. Rosengren教授发现了萝卜硫素和二型糖尿病的关系，萝卜硫素对糖尿病有很好的疗效。通过本课题组建立的研究疾病特征与药物特征关系的方法，我们找到了与二型糖尿病密切相关的基因对。在这种方法下，莱菔硫烷的药物特征是最显著的，也就是说，这种药物对疾病特征的影响是最显著的。因此，作者在细胞、小鼠和患者水平上探索了其对二型糖尿病的治疗作用。最后，作者发现萝卜硫素可以降低大鼠肝细胞的葡萄糖生成，增强大鼠对高脂或高糖饮食的糖耐量。在97名患有二型糖尿病的志愿者中，3名没有使用二甲双胍，其他人都服用了二甲双胍。此外，志愿者连续三个月每天服用高浓度萝卜硫素或安慰剂。最后，三名受试者能够在没有二甲双胍的情况下控制血糖水平。与安慰剂组相比，即使服用二甲双胍，对照组仍有良好的降糖效果。除了癌症之外，莱菔硫烷在未来可能被用作二型糖尿病的潜在药物。
Theriogenology
萝卜硫素与抗氧化机制和细胞凋亡
在特定浓度下，莱菔硫烷可以通过激活Nrf2信号通路触发一系列抗氧化酶，很可能中和ROS引起的氧化应激。本文主要探讨莱菔硫烷在卵巢颗粒细胞中诱导抗氧化和凋亡的潜在浓度。
从排卵前卵泡获得牛卵巢颗粒细胞，并用不同浓度的莱菔硫烷(0-80微米)培养。基于表型评价，选择了3个浓度进行进一步研究：2M(低)、10M(中)和20M(高)。结果表明，当莱菔硫烷的浓度大于15M时，它将具有很高的细胞毒性，细胞活性将大大降低。在用莱菔硫烷培养的卵巢颗粒细胞中，NRF2的表达增加了3-8倍，但在相同的处理条件下，kelch like ech相关蛋白1 (keap1)的表达下调或接近对照组的表达。与对照组相比，在用莱菔硫烷培养的细胞中，NRF2激活的下游基因(PRDX1、CAT、TXN1和SOD1)的表达高2-5倍。此外，在20M SFN中培养的细胞中，ROS聚集水平更高，这导致了高水平的脂肪滴聚集。与对照组相比，用2和10M莱菔硫烷培养的细胞线粒体活性基本不变。当浓度增加到20M时，线粒体活性会大大降低。结果表明，10M莱菔硫烷能激活Nrf2信号通路而不诱导细胞凋亡，有利于促进相抗氧化酶的产生。然而，高浓度的莱菔硫烷(20M)会引起过量的ROS，从而导致线粒体功能障碍，细胞压力，最终凋亡。
这篇文章有力地证明了萝卜硫素在卵巢颗粒细胞中的浓度依赖性抗氧化和凋亡作用。
PLoS one
潜在应用：与化疗结合提高抗癌疗效
莱菔硫烷在多种细胞系中的抗癌作用已引起广泛关注。此前有报道称莱菔硫烷在头颈癌中具有抗肿瘤增殖和放射增敏特性，但莱菔硫烷联合放射在胰腺癌中的作用尚不清楚。
在四个已建立的胰腺癌细胞系中，用莱菔硫烷和辐射处理后，通过流式细胞术和western blotting研究克隆的存活、细胞裂解后的细胞周期分布和DNA损伤。莱菔硫烷和辐射都表现出强烈的剂量依赖性存活率下降，诱导G2/M细胞周期停滞和H2AX蛋白表达增加，这表明DNA损伤。这种结果在两种处理的组合中更加明显，细胞周期的紊乱和DNA损伤比单一处理持续的时间更长。此外，莱菔硫烷还能引起DNA修复蛋白Ku70、Ku80和XRCC4的减少。证明莱菔硫烷和辐射联合处理对DNA损伤和生长抑制作用比单一处理更明显。萝卜缨在提高化疗疗效方面有很大潜力。
文章引用：
1.萝卜硫素通过杀死癌症干细胞增强紫杉烷类抗三阴性乳腺癌的抗癌活性。巨蟹座。2017 394:52-64.
2.乳腺癌细胞中基于竞争的定量化学蛋白质组学鉴定萝卜硫素的新靶谱。化学。Commun。2017, 53, 5182
3.Annika S. Axelsson等，“莱菔硫烷减少二型糖尿病患者肝脏葡萄糖生成并改善血糖控制”。科学翻译
4.Sohel MMH1。Konca Y等，“mTORC1通过抑制胆固醇向哺乳动物细胞溶酶体的运输来激活SREBP-2”。生殖学。2017, 15,17-26
5.Patrick Naumann，Jakob Liermann，等，“萝卜硫素通过扰乱胰腺癌细胞的细胞周期进程和增加DNA损伤来增强辐射效应”。公共科学图书馆一号。2017, 12, 1-13
6.JOON-KWANMOON等人，“西兰花(Brassica oleracea L .)芽中存在的萝卜硫素和相关化合物的分析和抗螺杆菌活性”。食品化学。2010, 58, 66726677