西兰花能抗癌,实锤还是谣言?

生物医疗 | 西兰花能抗癌,实锤还是谣言?

牟庆璇编译

作为朋友圈最受欢迎的话题之一,“普通时蔬能否抗癌”的确是一个值得考证和深究的问题。今天,我们的主角是“西兰花”。

西兰花是家庭餐盘的一方诸侯,它富含蛋白质和维生素以及对人体有利的各种微量元素,有助于增强免疫力和预防心脑血管疾病,一向被不明真相的群众誉为餐桌上的“抗癌冠军”。

作为十字花科的代表性食材,西蓝花对癌症是否真的有预防作用? 5月17号,《科学》杂志上发表的一篇研究论文,为西兰花的抗癌作用添加了新的证据。

(图源:JeepersMedia

美国哈佛医学院贝斯以色列女执事医疗中心癌症研究所主任保罗·潘多菲教授和他的团队发现了西兰花中的一个重要分子——吲哚-3-甲醇(I3C能够抑制癌症发展的相关通路。

这一重大科学发现似乎终于为以西兰花为代表的十字花科植物正名。这种吲哚类物质的确保证了十字花科蔬菜在抗癌路上能够起到一定作用。那么这个神奇的分子到底是如何与癌症斗争的呢?

(图源:scottobear)

细胞的守望者——抑癌基因

肿瘤是由环境因素和遗传因素相互作用所导致的一类疾病,肿瘤的发生与基因突变有关。这就不得不说到原癌基因和抑癌基因。

原癌基因(proto-oncogene)存在于生物正常细胞的基因组中。正常情况下,它处于低表达或不表达状态。但在某些条件下,如病毒感染、化学致癌物或辐射作用等,原癌基因被异常激活,转变为癌基因,诱导细胞发生癌变。这个时候就要抑癌基因大显身手了。

抑癌基因(tumor suppressor genes),也称肿瘤抑制基因,是一类存在于正常细胞内可抑制细胞生长并具有潜在抑癌作用的基因。它与原癌基因相互制约,维持正负调节信号的相对稳定。

下面的抗癌故事有三个主角,分别是细胞守望者PTEN、抗癌斗士I3C和蛋白拖油瓶WWP1。故事的剧情似乎略显老套:抗癌斗士牺牲自己抱住了蛋白拖油瓶,让细胞守望者脱离了后者的魔爪并坚定地踏上抑癌之路。

吲哚-3-甲醇(I3C)抗癌三部曲

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PTEN抗癌基因是关键

PTEN是研究最广泛、最有效的抑癌基因之一,它编码的磷酸酶可以抑制癌症通路的激活,从而控制细胞增殖、生长和代谢。

PTEN的抑癌功能依赖于二聚体形式的存在,细胞膜上二聚体的形成和聚集对PTEN功能的激活起着至关重要的作用。

但是PTEN在肿瘤细胞中表达水平很低。这样就有一个关键的疑问:如果将肿瘤细胞中PTEN活性恢复到正常水平,是否能够释放该基因的抑癌活性?保罗·潘多菲教授的研究就是主要关于如何激活PTEN的功能。

多泛素化在肿瘤发生中的作用

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PTEN抗癌功能受阻,WWP1是元凶

上文提到,PTEN要形成二聚体才能够发挥作用,但是在肿瘤细胞中,泛素连接酶E3-1(WWP1)具有与PTEN的超强结合力,这样PTEN被“泛素化”,不会再形成二聚体,抑癌功能也受到限制。

那WWP1蛋白不表达是否就会恢复PTEN的活性呢?经过研究,保罗·潘多菲教授的团队发现原癌基因MYC会正向调控WWP1的表达量,将其敲除后,WWP1的表达降低,从而减少PTEN的泛素化,让PTEN的抑癌功能能够正常执行。研究人员在人类前列腺癌细胞系中验证了MYC-WWP1-PTEN通路的正确性。

MYC-WWP1-PTEN通路虽然在实验中有良好的表现,但是在现实医疗条件下,将癌症病人细胞中的MYC基因逐一敲除极具风险和难度。寻找另一条激活PTEN功能的通路势在必行。

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WWP1与I3C结合,PTEN重返抑癌之路

研究人员对WWP1的结构模拟和生化分析确定了吲哚-3-甲醇(I3C)可能是抑制WWP1致癌作用的关键。与PTEN相比,WWP1更容易与I3C结合,这样就会使PTEN形成正确的二聚体而起到正常的抑癌作用。

也就是说,细胞里的I3C让PTEN远离WWP1的“魔爪”,从而保全了抑癌机制。抗癌斗士I3C来自哪里呢?作为一种天然存在的化合物,它的故乡正是西兰花等十字花科植物。

研究人员给高表达MYC的前列腺癌小鼠进行了I3C注射治疗,治疗持续一个月。实验结果表明,I3C的治疗效果不错,小鼠的肿瘤重量和大小明显降低。毫无疑问,这项研究为癌症治疗提供了新的靶点,尤其是对于PTEN水平较低的相关疾病来说,具有很好的应用前景。

什么是泛素化修饰

为什么WWP1能够将PTEN泛素化而使其不能形成正常的二聚体呢?

泛素化是指泛素(一类低分子量的蛋白质)分子在一系列特殊的酶作用下,将细胞内的蛋白质分类,从中选出靶蛋白分子,并对靶蛋白进行特异性修饰的过程。真核生物体内80%-85%的蛋白质是通过泛素化修饰而被降解。因此,与蛋白的转录合成一样,泛素-蛋白酶体降解也是调控蛋白表达水平的重要机制,参与了几乎所有生命过程。因此,PTEN和WWP1结合后,它被降解掉了,自然不会再发挥正常的功能。

萝卜硫苷

在吲哚-3-甲醇的抗癌功能被发现以前,萝卜硫苷是西兰花中研究最热门的抗癌物质。其实,吲哚-3-甲醇和萝卜硫苷都属于硫苷类物质

萝卜硫素由萝卜硫苷经黑芥子酶水解而成。但是它不稳定,而硫苷和黑芥子酶分别稳定的存在于植物组织细胞和液泡中,只有当植物组织被破坏时才能水解得到萝卜硫素。在咀嚼的时候,植物会释放硫苷和芥子酶,共同作用产生萝卜硫素。

(图源:xuehua.us)

萝卜硫素不但具有很强的抗癌活力,还具有很强的抗氧化能力,是目前公认的具有防癌、抗癌和美容效果的天然产物之一。英国食品研究机构的研究人员认为,萝卜硫素可以激发人体的自我抗癌机制。除此之外,萝卜硫素还具有治疗肥胖降血糖和舒缓身心的功能。

西兰花怎么吃才能抗癌?

看到这里,你是否想着要多吃一些西兰花来压压惊呢?

正如该研究第一作者李博士所说:“如果想通过吃西兰花来抗癌,你必须每天吃6磅(约2.72kg)左右,而且是生吃哟!”所以,还是从日常生活做起吧,多多运动,合理膳食,保持好心情,比每天吃6磅的西蓝花要舒服的多。

当然,不止于西兰花,花椰菜、卷心菜、大白菜、小白菜、羽衣甘蓝和球芽甘蓝都是常见的十字花科蔬菜。从好吃和换着花样吃的角度来讲,其实同样不必死盯着西兰花不放。

参考文献:Reactivation of PTEN tumor suppressor for cancer treatment through inhibition of a MYC-WWP1 inhibitory pathway.