流行病學調查顯示,經常吃西蘭花、捲心菜、花椰菜等十字花科蔬菜,可在一定程度上預防癌症,這可能是因為該科蔬菜多含吲哚-3-甲醇(I3C)。但I3C很不穩定,會在體內快速轉化為多種代謝物。因此,急需探明I3C是如何在體內轉化為抗癌分子的。2021年8月13日,南京大學譚仁祥團隊National Science Review 線上發表題為“Post-ingestion conversion of dietary indoles into anticancer agents ”的研究論文,該研究提出 I3C 在攝入後依次轉化為抗癌劑 DIM 和 LTr1,後者在小鼠模型中的多種癌細胞系和多種腫瘤中更有效。I3C 形成和轉化所透過的甲醛釋放、CO2 釋放和吲哚募集途徑被確定為非酶促但依賴於 pH 值。這項工作更新了對 I3C 消耗優點的理解,並將 LTr1 確定為候選藥物。總之,該工作發現了LTr1可能具有藥用價值;提出並驗證了生物體內反應流變道的概念;建立了相關實驗方法,從而揭示了I3C家族分子的內源性合成途徑及胃腸道轉化過程,使人們對十字花科蔬菜(富含I3C)的重要性有了新的認識。
十字花科蔬菜的攝入量與總死亡率的風險呈負相關,因此推測其有助於長壽 。大多數十字花科植物生物合成吲哚硫代葡萄糖苷,其分解產物 indole-3-carbinol (I3C) 在植物生長、發育和化學防禦中發揮重要作用。作為一種植物來源的小分子,I3C 調節哺乳動物的一些生物過程,特別是在多種模型中發揮抗癌作用。然而,I3C 可以在體內快速代謝,並且在攝入後 1 小時內無法在血漿中檢測到。
已鑑定的體內 I3C 代謝物包括吲哚-3-甲醛 (I3A)、吲哚-3-羧酸 (I3CA)、吲哚 [3,2b] 咔唑 (ICZ)、3,3'-二吲哚甲烷 (DIM) 和 2-(吲哚-3-基甲基)-3,3'-二吲哚甲烷(LTr1)。作為主要的 I3C 代謝物,DIM 已被開發為具有抗癌潛力的商業化營養品的關鍵成分。LTr1 也被報道為一些海洋細菌的次級代謝產物,如 Psychrobacter sp。在這項工作中,LTr1 在不同的小鼠模型和細胞系中顯示出優於 DIM 的抗腫瘤功效。
I3C 是化學不穩定的,在含水酸性介質和微生物培養中形成結構多樣的化合物。哺乳動物分泌胃液,它們的胃腸道含有多種微生物,其中一些會代謝外源性物質,例如營養物質和藥物。但是關於胃腸道中的 I3C 轉化以及這種轉化對 I3C 攝入導致的癌症預防的貢獻知之甚少。
在這裡,該研究提出 I3C 在攝入後依次轉化為抗癌劑 DIM 和 LTr1,後者在小鼠模型中的多種癌細胞系和多種腫瘤中更有效。 I3C 形成和轉化所透過的甲醛釋放、CO2 釋放和吲哚募集途徑被確定為非酶促但依賴於 pH 值,因此被胃酸和產酸腸道細菌(如嗜酸乳桿菌)加速。這項工作揭示了食用 I3C 或釋放 I3C 的飲食對健康有益或醫學意義,並更新了有關 I3C 及其代謝物(如 LTr1 和 DIM)的體內化學和生物功能的知識。
總之,該工作發現了LTr1可能具有藥用價值;提出並驗證了生物體內反應流變道的概念;建立了相關實驗方法,從而揭示了I3C家族分子的內源性合成途徑及胃腸道轉化過程,使人們對十字花科蔬菜(富含I3C)的重要性有了新的認識。