大蒜有機硫化合物及抗癌作用機制范文

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【摘要】大蒜是一種常用的調味品，也是一種古老的醫藥植物，它含有獨特的具有生物活性的有機硫化物，包括水溶性和脂溶性兩類。已發現有機硫化合物具有抗誘變和抗腫瘤作用。這些有機硫化物可阻滯細胞周期，誘導腫瘤細胞凋亡,抑制DNA加合物的形成以清除自由基、調整P-糖蛋白引起的多耐藥性等。

【關鍵詞】大蒜；有機硫化合物；抗癌作用

【Abstract】Garlicisbothawideuseasseasoningandanantiquityasmedicine．Itcontainsmanykindsoforganosufidecompounds（OSCs）includingwater-solubleandoil-soluble.ScientistshavediscoveredthatantimutagenesisandanticarcinogenesiseffectsofOSCsfromgarlicconstituentsreceivedconsiderableattention.OSCscanleadtocellcyclearrest,inductionofapoptosis,inhibitionofDNAadductformationandfree-radicalscavenging,modulationofP-glycoprotein-mediatedmultidrugresistance.

【Keywords】garlic；organosuifidecompounds；anticarcinogenicaction

大蒜（garlic）又名胡蒜、葫、獨蒜、獨頭蒜，為百合科蔥屬植物蒜（AlliumSativumL.）的鱗莖。我國傳統醫學認為大蒜具有行滯氣、暖脾胃、消癥積、解毒、殺蟲的功能〖1〗。自20世紀80年代以來，科學家發現大蒜有眾多的藥用性質，特別是其含有的有機硫化合物（OSCs）具有抗誘變及抗癌效果，受到了廣泛的關注。流行病學研究已經證明，大蒜及其制劑能夠減少前列腺、結腸、咽喉及胃癌的發生率。其化學預防效果已通過許多動物研究證實〖4，6〗。本文對大蒜的主要成分及抗腫瘤機制作一概述。〖BT1〗1大蒜的化學成分

新鮮大蒜含有水、碳水化合物、蛋白質、纖維和脂肪，以及33種含硫化合物，17種氨基酸，鍺（14μg/100g），鈣（50～90μg/100g），銅（0.02～0.03μg/100g），鐵（2.8～3.9μg/100g），鉀（100～120μg/100g），鎂（43～77μg/100g），鉻（0.3～0.5mg/100g），錳（0.2～0.6mg/100g），硼（0.3～0.6mg/100g），鋇（0.2～1mg/100g），鋁（0.5～1mg/100g），鈉（10～22mg/100g），磷（390～460mg/100g），鋅（1.8～3.1mg/100g），硒（15～35μg/100g），維生素B1（0.25mg/100g），維生素B2（0.08mg/100g），維生素C（5mg/100g），煙酸（0.5mg/100g），視黃醛（15μg/100g），能量（39～140cal/100gwetwt.）〖2〗ㄓ謝蚧銜鎰碳爸饕煞紙峁辜?，圖2）。Fig.1ChemicalreactionsinnrocessedGarlicandgeneration

2.1組滯細胞周期大量實驗證據表明，許多抗癌藥物對細胞周期有特異的阻斷作用，這種作用受多種調控基因精細而又復雜的相互調控，這些基因最終是通過其表達的蛋白來實現對細胞增殖表型的直接調節細胞周期機制破壞會導致腫瘤的產生〖6〗。Milner等〖7〗發現用DADS處理人類結腸癌細胞HCT-15后，導致細胞停滯在G2/M期，伴隨G1期和S期細胞減少。這種變化在DADS處理HCT-15細胞4h后即很明顯。另外，經DADS處理的細胞也導致了Cdk1激酶活性的降低。Milner等〖8〗也研究了DADS阻斷細胞周期與蛋白激酶C（PKC）、鈣2+/鈣調蛋白依賴性蛋白激酶II（CAMKII）或細胞外信號調節激酶（ERK1/2）的變化的關系。發現同對照組比較，DADS引起G2/M期雙胸腺嘧啶核苷同步的HCT-15細胞的阻斷與ERKs活性增強有關，但對PKC和CAMKII的活性無影響。另外，Robert等〖9〗研究了在培養基及腸上皮細胞中DADS對人結腸癌細胞的作用，均發現了在G2/M期阻斷的HT-29細胞。袁靜萍等〖10〗報道了DADS對人胃癌MGC803細胞G2/M期的阻滯作用，認為DADS對體外人胃癌MGC803細胞的生長抑制作用是通過G2/M期阻滯，抑制細胞分裂來完成的。DADS誘導MGC803細胞G2/M期阻滯的分子基礎可能是降低Cdc25C磷酸酶的蛋白水平，使CDK1復合物不能活化有關。CDK1蛋白水平不受DADS的影響。

Li等〖11〗報道了以無毒劑量的阿藿烯處理PtK2細胞，導致在細胞G2/M期阻斷，并且在有絲分裂期的細胞有近似兩倍的增長。阿藿烯引起的有絲分裂阻斷伴隨著細胞分裂間期及有絲分裂期的微管網的減少，并呈劑量依賴性。并在體外抑制微管蛋白組合。DanhuaXiao等〖12〗報道了SAMC阻斷SW-480和HT-29人結腸癌細胞及NIH3T3纖維原細胞的G2/M期，認為SAMC的巰基直接影響微管蛋白的解聚作用。

2.2誘導細胞凋亡細胞凋亡（apoptosis）又稱細胞程序性死亡，是在凋亡誘導因子作用下，由固定“自殺”程序來啟動的細胞內部發生的程序性解體。細胞接受外界死亡信號后經過一系列信號傳導、基因改變、酶激活等復雜過程啟動細胞自殺程序。細胞凋亡是基因編程控制的死亡〖13〗。細胞凋亡主要有兩種途徑，即死亡受體途徑（細胞表面）和線粒體（細胞內）途徑，而兩條途徑都必須有天冬氨酸特異性半胱氨酸蛋白酶（caspases）的活化才能誘導細胞核和細胞質內相關的底物降解引發細胞凋亡〖14〗。DADS、DAS、SAC、SAMC、蒜素以及阿藿烯均可誘導細胞凋亡。

Sundaram等〖15〗曾報道油溶性的有機硫化合物，DAS、DADS及D

ATS抑制犬乳腺腫瘤細胞的生長比水溶性有機硫化物，S-烯丙基半胱氨酸，S-乙基半胱氨酸，S-丙基半胱氨酸更有效。類似地，對于人類結腸癌細胞，證明油溶性的DADS具有更強的潛在細胞凋亡作用比低分子量的水溶性化合物S-烯丙基半胱氨酸〖16〗。認為油溶性和水溶性有機硫化物的不同作用效果是由于其親脂性的不同，也可能是其對細胞膜的通透性差異所致〖17〗。目前報道的DADS細胞凋亡相關機制有：上調bax基因蛋白，下調Bcl-2基因蛋白和Bcl-XL基因蛋白，釋放細胞色素c，激活caspase-3和caspase-9基因，增加的細胞內自由鈣，caspase-3和PARP基因分裂等〖4〗。如譚暉等〖18〗探討DADS誘導人白血病HL260細胞凋亡，發現DADS能抑制HL260細胞的生長，認為DADS有誘導人白血病HL260細胞凋亡的作用，其機制與Bcl22/Bax比例下降有關。另外，謝熠等〖19〗最近研究了DADS對白血病HL260細胞株VEGFmRNA的表達及VEGF蛋白分泌的作用，結果表明DADS能下調HL260細胞VEGFmRNA的表達及VEGF蛋白的分泌，其下調HL260細胞VEGFmRNA的表達及VEGF蛋白的分泌效果與濃度相關，認為DADS可能通過抑制VEGFmRNA的表達及VEGF蛋白的分泌發揮抗白血病效應。

Xiao等〖20〗比較了PC-3和DU145人前列腺癌細胞通過DAS、DADS和DATS誘導凋亡的差異。兩種細胞系都對DATS誘導的凋亡敏感相對DAS和DADS。DATS在PC-3細胞誘導的凋亡與Bcl-2基因蛋白水平降低、Bcl-2超磷酸化導致Bcl-2/Bax比例下降及procaspase-9和-3的分裂有關。Hong等〖17〗用DAS、DADS處理非小細胞肺癌H460后，可顯著升高野生型P53蛋白、Bax蛋白表達，降低Bc1-2蛋白表達，并誘導H460細胞凋亡。表明DAS、DADS可能通過調節與凋亡相關的基因來誘導凋亡。

Antlsperger等〖21〗用阿霍烯處理白血病HL260細胞，發現阿霍烯能活化JNK、p38以及ERK1/2等有絲分裂原激活蛋白酶（MAPKs）；而進一步的實驗證明，JNK及p38的活化不參與阿霍烯誘導的HL260細胞的凋亡，但用ERK1/2的阻斷劑將ERK1/2阻斷后能明顯地促進阿霍烯誘導的凋亡。

Xiao等〖12〗在研究SAMC引起成纖維細胞NIH3T3凋亡的機制中發現，SAMC能引起持續而快速的JNK活性增強。而用JNK通道選擇性抑制劑SP600125只能抑制SAMC引起凋亡的早期階段（24h），而對晚期階段（48h后）不起作用，證明SAMC在引起成纖維細胞凋亡中發揮著重要的作用。Dirsch等〖22〗發現，大蒜素通過第二信使cAMP的作用，引起細胞凋亡始動基因fas及凋亡促進基因Bax表達增加，并使凋亡抑制基因Bcl-2的表達減少，從而提高細胞凋亡率，誘導細胞凋亡。SAMC和SAC均能增加前列腺癌細胞中還原型谷胱甘肽（GSH，為一種鳥氨酸脫羧酶抑制劑）的濃度，可抑制鳥氨酸脫羧酶的活性，阻止多胺形成，從而誘導細胞凋亡〖23〗。Yellin等〖24〗用SAC預處理細胞，然后將細胞暴露于順鉑。證明SAC能降低細胞的GSH水平，從而增強順鉑的細胞毒效應。

2.3抑制DNA加合物的形成DNA加合物的形成是化學物質致突變、致癌進程中的一個重要起始事件,是將化學致癌和癌癥發生發展聯系起來的一個分子橋梁。Yu等〖25〗在體外研究DADS和DATS在DNA結合性質的抄錄過程中的作用中，發現當DADS和DATS能夠通過環氧化物形成的氧化劑二甲基過氧化酮產生活性，并有力地抑制細胞核RNA的合成，當用二甲基過氧化酮活化3H標記的17-β-雌二醇時，DADS和DATS能夠阻止3H-17-β-雌二醇與DNA結合。這種DADS和DATS的預防性效果通過肝微粒體證實，并進一步用32P標記后分析，指示有機硫化合物預防效果發生在腫瘤初期和促進期。另外Hageman等〖26〗報道了，在體外的人外周血淋巴細胞中，經加工大蒜的水提取物和SAC，抑制了B（a）P-DNA加合物的形成。

2.4其他大蒜含硫化合物抗腫瘤的其他機制還包括清除清除自由基〖27〗、調整P-糖蛋白引起的多耐藥性〖28〗及對癌細胞的生長抑制和誘導分化作用〖29，30〗等。綜上所述，大蒜中的有機硫化合物有明顯的抗腫瘤作用，且大量研究表明，其抗腫瘤效果不受種類、組織、致癌因子的限制。目前，抗癌研究中所用實驗材料基本為癌細胞或動物癌變模型，因此下一步的工作重點是設計更好的實驗方法，確定治療劑量等相關參數，以及建立合理檢測這些烯丙基硫化物及其代謝物的方法，開發出適合使用的保健品或藥物制劑等。大蒜作為一種安全的食物，與其他化療藥物相比，毒副作用小，是一種極具前景的腫瘤化學預防劑，深入研究其作用的分子機制，具有十分重要的理論意義和廣泛的應用前景。

【參考文獻】

1劉東梅，安學明.大蒜中有機含硫化合物的藥理活性研究概況.中華臨床醫學研究雜志，2005，11（6）：2365-2366.

2AugustiKT.Therapeuticvaluesofonionandgarlic.IndianJournalofExperimentalBiology,1996,34（7）:634-640.

3李千紅，丁曉雯.大蒜抗癌機理研究進展.中國調味品，2002，9：14-18.

4XinjiangWu,FekaduKassie,VolkerMersch-Sundermann.Inductionofapoptosisintumorcellsbynaturallyoccurringsulfur-containingcompounds.MutationResearch,2005,589（2）:81-102.

5AnnaHerman-Antosiewicz,ShivendraV.Singh,SignaltransductionpathwaysleadingtocellcyclearrestandapoptosisinductionincancercellsbyAlliumvegebr-derivedorganosulfurcompounds:areview.MutationResearch,2004,555（1-2）:121-131.

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6袁靜萍.大蒜烯丙基硫化物的抗癌機制.國外醫學·生理、病理科學與臨床分冊，2002，22（6）：556-558.

7KnowlesLM,MilnerJA.Depressedp34cdc2kinaseactivityandG2/MphasearrestinducedbydiallyldisulfideinHCT-15cells,NutrCancer,1998,30（3）:169-174.

8KnowlesLM,MilnerJA.DiallyldisulfideinducesERKphosphorylationandaltersgeneexpressionprofilesinhumancolontumorcells.JNutr,2003,133（9）:2901-2906.

9RobertV,MouilleB,MayeurC,etal.Effectsofthegarliccompounddiallyldisulfideonthemetabolism,adherenceandcellcycleofHT-29coloncarcinomacells:evidenceofsensitiveandresistantsub-populations.Carcinogenesis,2001,22（8）:1155-1161.

10袁靜萍，凌暉，張孟賢,等.二烯丙基二硫對人胃癌MGC803細胞G2/M期的阻滯作用.中國藥理學通報，2003，19（10）：1147-1151.

11LiM,CiuJR,YeY,etal.AntitumoractivityofZ-ajoene,anaturalcompoundpurifiedfromgarlic:antimitoticandmicrotubule-interactionproperties.Carcinogenesis,2002，23（4）:573-579.

12DanhuaXiao,JohnT.Pinto,Jae-WonSoh,etal.Inductionofapoptosisbythegarlic-derivedcompoundS-allylmercaptocysteine（SAMC）isassociatedwithmicrotubuledepolymerizationandc-JunNH2-terminalkinase1activation.CancerRes,2003,63（20）:6825-6837.

13趙曉平.細胞凋亡研究進展.陰山學刊，2006，20（2）：33-35.

14向姝霖，蘇琦.烯丙基硫化物抗腫瘤進展.國外醫學·腫瘤學分冊，2004，31（10）：736-738.

15SundaramSG,MilnerJA,Impactoforganosulfurcompoundsingarliconcaninemammarytumorcellsinculture,CancerLett,1993,74（1-2）:85-90.

16SundaramSG,MilnerJA,Diallyldisulfideinducesapoptosisofhumancolontumorcells,Carcinogenesis,1996,17（4）:669-673.

17HongYS,HamYA,ChoiJH,etal.EffectsofallysulfurcompoundsandgarlicextractonexpressionsofBcl22,Bax,andp53innonsmallcelllungcancercelllines.ExpMol,2000,32（3）:127-134.

18譚暉，蘇琦，羅招陽,等.二烯丙基二硫誘導人白血病HL260細胞凋亡及機制.中國藥理學通報，2004，20（8）：879-883.

19謝熠，范自力，姚晨姣,等.二烯丙基二硫化物對HL260白血病細胞株VEGF表達及分泌的影響.中國實驗血液學雜志，2006，14（2）：212-216.

20XiaoD,ChoiS,JohnsonDE,etal.Diallyltrisulfide-inducedapoptosisinhumanprostatecancercellsismediatedbyactivationofc-JunN-terminalkinaseandextracellular-signalregulatedkinase-mediatedphosphorylationofBcl-2.Oncogene,2004,23（33）:5594-5606.

21AntlspergerDS,DirschVM,FerreiraD,etal.Ajoene2inducedcelldeathinhumanpromyeloleukemiccellsdoesnotrequireJNKbutisamplifiedbytheinhibitionofERK.Oncogene,2003,22（4）:582-589.

22DirschVM,GerbesAL,VollmarAM.Ajoene,acompoundofgarlic,inducesapoptosisinhumanpromyeloleukemiccells,accompaniedbygenerationofreactiveoxygenspeciesandactivationofnuclearfactorkappaB.MolPharmacol,1998,53（3）:402-407．

23KwonKB,YooSJ,RyuDG,etal.Inductionofapoptosisbydiallyldisulfidethroughactivationofcaspase-3inhumanleukemiaHL-60cells,BiochemPharmacol,2002,63（1）:41-47.

24YellinSA,DavidsonBJ,PintoJT,etal,Relationshipofglutathioneandglutathione-S-trans-ferasetocisplatinsensitivityinhumanheadandnecksquamouscarcinomacelllines,CancerLett,1994,85（2）:223-232.

25YuFL,BenderW,FangQ,etal,PreventionofchemicalcarcinogenDNAbindingandinhibitionofnuclearRNApolymeraseactivitybyorganosulfurcompoundsasthepossiblemechanismsfortheiranticancerinitiationandproliferationeffects,CancerDetect.Prev,2003,27（5）:370-379.

26HagemanGJ,VanHerwijnenMH,SchildermanPA,etal.ReducingeffectsofgarlicconstituentsonDNAadductformationinhumanlymphocytesinvitro,NutrCancer,1997,27（2）:177-185.

27FanelliSL,CastroGD,deToranzoEG,etal.Mechanismsofthepreventivepropertiesofsomegarliccomponentsinthecarbontetrachloride-promotedoxidativestress.Diallylsulfide;diallyldisulfide;allylmercaptanandallylmethylsulfide.ResCommunMolPatholPharmacol,1998,102（2）:163-174.

28NabekuraT,KamiyamaS,KitagawaS.EffectsofdietarychemopreventivephytochemicalsonP-glycoproteinfunction,BiochemBiophysResCommun,2005,327（3）:866-870.

29武明花，唐黎，李利平,等.二烯丙基二硫對HL-60細胞的生長抑制和誘導分化作用.中華血液學雜志,2004，25（5）：300-302.

30凌暉，張良運，梁曉秋,等.二烯丙基二硫誘導人胃癌MGC803細胞的分化.世界華人消化雜志，2005，13（3）：294-298.新晨