近年来癌症的发生率有逐年上升的趋势，癌症已严重影响人类的健康，人们正在寻找预防和治疗癌症的新药，而同时由于很多抗癌药物的合成条件太苛刻而无法进行工业化生产，萝卜硫素(Sulforaphane)的现状就是属于这种情况，萝卜硫素是自然界存在的抗氧化、防癌、抗癌能力最强的展硫氰酸酯化合物。其广泛存在于十字花科蔬菜中。萝卜硫素（1-异硫氰基-4-甲亚磺酰基丁烷）的分子式为：C₆H₁₁S₂NO

    萝卜硫素是一种多功能酶诱导物，可诱导机体产生Ⅱ型解毒酶一谷光甘肽转移酶（GST）和醌还原酶（QR），此酶能中和可疑致癌物质，防止致癌物质破坏健康细胞内的遗传因子，从而起到抗癌作用^【1】。通过基因芯片技术，约翰·霍普金斯大学Bloomberg公共卫生学院的研究人员识别出机体赋予萝卜硫素预防癌症、消除细胞中毒素能力的基因和酶的蓝图。到目前为止，有关萝卜硫素的抗癌作用研究主要集中在其激活Ⅱ相酶、抑制细胞色素P-450的活性及抑制DNA与化学致癌物加成物生成等方面^【2-4】，有关其对癌细胞的增殖抑制、细胞周期、细胞凋亡的研究较少，作用机理尚不清楚^【5，6】。美国从上世纪50年代就开始研究萝卜硫素的性质及其生产方法，而我国尚无相关报道，故我国应该加强研究这种天然的、具有很强防治癌症效果的物质，使之实现工业化，更早地为癌症者以及白血病患者带来福音。

 

    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萝卜硫素有治疗癌症和杀死白血病细胞的效用，这是第一次确认它有杀死白血病细胞的作用^【7】；萝卜硫素存在于大量消费的十字花科蔬菜中，原料易得；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。1992年，塔拉雷的实验室宣布，发现一种诱发phase2酵素的超强物质，叫做萝卜硫素，萝卜硫素是一种从花椰菜中提取出来的化学物质，具有抗癌作用。他随即以暴露在致癌物质之下的老鼠为研究对象，展开萝卜硫素的相关研究。研究结果确实令惊叹。在接受萝卜硫素的老鼠当中，原本有乳房肿瘤的老鼠数目，大幅减少了百分之六十。更甚者是在罹患癌症的老鼠方面，肿瘤的大小也缩小了百分之七十五。鉴于以上原因，从十字花科植物中提取或者用化学法合成萝卜硫素，研制和生产保健食品具有深远意义。

    萝卜硫素只是众多具有抗癌活性的异硫氰酸酯衍生物中的一种，现发现一种异硫氰酸酯化合物，无论是天然的还是人工合成的，既能直接抑制基因起动子/5-UTR区CpG DNA的甲基化，又能直接抑制组蛋白脱乙酰基酶（histone deacethylases，HADC）的活性，有选择性地促进组蛋白乙酰化和甲基化，进而使癌细胞中被异常关闭的一些具有重要功能的基因恢复表达，发挥其正常功能，使癌细胞的恶性增殖得以控制，从而能有效地抑制包括结肠癌，胃癌，肺癌，前列腺癌，肝癌，结肠癌，黑色素瘤和神经母细胞瘤等移种人体肿瘤细胞生长。与已知的DNA甲基化抑制剂及天然或是人工合成的组蛋白脱乙酰基酶抑制剂相比较，该系列化合物是独一无二的双重抑制剂，且具有抗癌作用强，毒副作用低，生物学性质稳定，可用于治疗和预防各种恶性肿瘤，由此可见对异硫氰酸酯类化合物及其衍生物进行深入的研究具有十分重要的意义。

 

    异硫氰酸脂类化合物（Isothiocyanates）是含水量有异硫氰酸基的一系列化合物，由于其含有-NGS这个活性基团而在有机化学中显行尤为重要，被广泛应用于共轭化学和杂环化学中，异硫氰酸酯化合物及其衍生物是合成农用化学品和医用药物的重要中间体，可用于合成多种类型的杂环化合物，而这些杂环化合物大多数具有生物活性，而且可运用到许多方面，如农药上用作抗菌、杀虫剂、除草剂等；在医药上用于抗菌消炎以及癌症等疾病的治疗。

    异硫氰酸酯化合物及其衍生物具有很强的生物活性^【8-12】，而且现在已有很多方法用来合成该系列的化合物^【13-15】，有关它们的研究一直引起化学、生物技术工作者的广泛关注，目前，异硫氰酸酯的制备方法还存在着许多不足之处，如：合成工艺复杂，产物的收率低，成本较高；或者使用有毒或环境影响大的反应试剂等等。因此，探索新的异硫氰酸酯的制备方法及应用已引起许多有机化学工作者的重视。

流行病学研究表明，多食蔬菜和水果可阻止或减慢癌症和心血管疾病的发生，在众多含有抗癌活性成分的蔬菜中，十字花科蔬菜防癌、抗癌能力最强^【50-52】，十字花科蔬菜中的芥子苷可由葡糖硫苷酶酶解成吲哚、腈、异硫氰酸酯和萝卜硫素^【53】。萝卜硫素由于其很强的防癌、抗癌作用已成为众多研究者的研究热点^{【54，55】}。

    Talalay等^【56】通过大量的萝卜硫素实验证明：萝卜硫素以其独特的解毒方法消除身体内的化学致癌物质的侵害，对胰腺癌、结肠癌、乳腺癌、肺癌和前列腺癌等表现出良好的抗癌活性；Jackson等^【57】通过给裸鼠注射癌细胞后，然后每天给其喂食15nmol的萝卜硫素，喂食萝卜硫素13d后，发现最后接受喂食萝卜硫素的实验组的瘤重与对照组相比下降了60%。可见，能够工业化生产萝卜硫素将是人类与癌症抗争史上的伟大进步。

 

     大量体外试验证明萝卜硫素具有优良的抗癌功能，但就其抗癌机理来说尚无定论，目前广泛认同的解释是异硫氰酸酯涉及致癌因子的代谢^{【57，59】}，大多数研究者认为，萝卜硫素是通过对致癌物的代谢调控机制作用。约翰·霍普金斯大学Bloomberg公共卫生学院的研究人员通过基因芯片技术，分析了转录因子Nrf2（核因子E2 p45相关因子2；Nuclear factor E2 p45-related factor 2）的下游基因组目标基因，科学家们早先就知道这些下游目标基因在应答抗癌化合物如萝卜硫素等时被激活。转录因子Nrf2作为对抗癌药物的应答，会打开细胞内的一些基因，科学家科早先就知道这些下游目标基因在应答，会打开细胞内的一些基因和通路，这些基因产物有助于消灭机体中的抗癌物质。普遍认同的抗癌机制如下：

    1） 抑制Ⅰ型酶和Ⅱ型酶

    抑制Ⅰ型酶和Ⅱ型酶参与化学致癌物的代谢，Ⅰ型酶使化学致癌物活化为亲电子物，Ⅱ型酶将亲电子物转达化为低毒而易于排泄的物质，萝卜硫素能完全抑制Ⅰ型酶（如细胞包素P₄₅₀）^【57】并且诱导Ⅱ型角毒酶（如谷胱甘肽转移酶、醌还原酶、环氧化物水解酶）^【61】的表达，萝卜硫素不直接和自由基或活性氧物质发生反应，而是在诱导Ⅱ型酶后发挥它的抗氧化作用。因此，是一种间接抗氧化物质，不同于直接抗氧化物质的是，在萝卜硫素已经不存在的情况下，它的间接抗氧作用仍能持续几天，分子生物学研究表明萝卜硫素是通过Ⅱ型酶基因上游共同抗氧化/亲电子刺激Ⅱ型酶基因的转录^【62】。

    2） 抑制环氧化酶-2而抑制肿瘤

    抑制环氧化酶-2是花生四烯酸代谢过程中重要的限速酶，肿瘤组织中抑制环氧化酶-2表达增强，在结肠，直肠腺瘤及腺癌、胃癌、胰腺癌等多种癌症中，环氧化酶-2蛋白水平较正常组织升高^【63】，可见，抑制环氧化酶-2表达上调与肿瘤的发生密切相关，抑制环氧化酶-2已成为抗肿瘤的重要靶点，而萝卜硫素可下调鼠巨噬细胞抑制环氧化酶-2的表达，其抑制作用发生在转录水平^【64】。

    3） 萝卜硫素其它抑制机制

由于萝卜硫素的亲脂特性，抑制磷脂和其它脂类物质的生物合成也是萝卜硫素诱导细胞生长停止和凋亡的一个重要机制^【65】，stoner等^【66】发现，萝卜硫素对N—亚硝基苯甲胺诱导的食管肿瘤的抑制作用与抑制致癌物质与DNA的结合，促进N—甲基鸟嘌呤和O—甲基鸟嘌呤的形成有关。

 

    萝卜硫素具有很强的抑制Ⅰ型酶和诱导Ⅱ型解毒酶——谷光甘转移酶和醌还原酶，从而消除化学致癌物的侵害。因此被认为具有很强的抗癌功能^{【58，67】}。葡糖莱菔子甙（芥子苷的一种）经黑芥子硫苷酶酶解或酸水解后，产生萝卜硫素，它是至令为止蔬菜中发现的最强的抗癌成分，萝卜硫素是一种多功能诱导物，可诱导机体产生Ⅱ型解毒酶，此酶能中和可疑致癌物质，防止致癌物质破坏健康细胞内的遗传因子，从而起到抗癌作用。

大量试验证明，萝卜硫素对食道癌、肺癌、结肠癌、乳腺癌、肝癌及大肠癌等有很好的防治效果。通过给初生6d小雌鼠喂食萝卜硫素证明：萝卜硫素能够在动物机体的各个组织器官内诱导产生Ⅱ型解毒酶，并经过上述机制对机体产生作用，从而消除化学致癌物的侵害^【7】。

    萝卜硫素最独特之外是它有很多种不同的方法来对抗癌症。正如我们已经提到的，它可以增加phase 2酵素的量。这些酵素有点像是保护身体的地方警力。它们把制造麻烦的致癌物质抓起来，赶出身体外。光是这一点，就是寻找萝卜硫素的强有力理由了。但法国科学家最近还发现另一个好理由，他们在实验室的人类大肠癌细胞研究当中发现，萝卜硫素还可以导致异常细胞的细胞周期中止和凋亡。这两种情况都有助於压制肿瘤的发展。

而藉由激发phase 2酵素，萝卜硫素还能够对抗氧化。塔拉雷最近发现，这些酵素有间接抗氧化剂的作用，它们还能够激发麸氨基硫的产物，也就是主要的抗氧化物，并增加能够产生抗氧化物的另类酵素。也因为它们是酵素，不会在过程中被利用，所以和传统的抗氧化剂停留在体内一小时相比，这酵素待在身体里的时间要长得多。不仅萝卜硫素，其结构类似物也具有这种功能。