蘿卜硫素在神經(jīng)系統(tǒng)疾病領(lǐng)域的研究進(jìn)展

宋小葉，龐心怡，陸穎健*

（南京財經(jīng)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 南京 210023）

蘿卜硫素又稱萊菔硫烷，是源于十字花科植物的一種異硫氰酸酯，是目前公認(rèn)的防癌抗癌效果最好的天然產(chǎn)物之一，其在抗炎、抗氧化、抗癌、肥胖和糖尿病等方面的生物活性功能和應(yīng)用潛力已被廣泛研究[1-4]。神經(jīng)系統(tǒng)疾病嚴(yán)重?fù)p害患者身心健康，對這類疾病的預(yù)防或治療藥物以及干預(yù)手段研究一直受到廣泛關(guān)注。但由于神經(jīng)系統(tǒng)疾病成因復(fù)雜，對其發(fā)病機理的研究和有效藥物的研發(fā)難度很大，一些科學(xué)家試圖通過功能性天然產(chǎn)物來預(yù)防或緩解神經(jīng)系統(tǒng)疾病[5]。近年來，越來越多的研究表明蘿卜硫素在神經(jīng)系統(tǒng)疾病防治領(lǐng)域能夠發(fā)揮良好作用，基于此，本綜述介紹蘿卜硫素的來源、生物合成途徑及代謝，概述蘿卜硫素的神經(jīng)保護(hù)作用機制及近年的研究成果，并對未來蘿卜硫素的研究方向提出展望。

1 食品中蘿卜硫素的來源、生物合成途徑及代謝

1.1 蘿卜硫素的性質(zhì)及主要來源

蘿卜硫素（圖1）即1-異硫氰酸-4-甲磺?；⊥椋肿邮綖镃6H11S2NO，摩爾質(zhì)量為177.28 g/mol，常溫下為黃色或無色液體，不溶于水，但易溶于甲醇、二甲基亞砜、二氯甲烷、乙腈等有機溶劑，在高溫和堿性條件下易分解，熔點在58.6～91.2 ℃之間[6-7]。蘿卜硫素是蘿卜硫苷（即4-甲基亞磺酰丁基硫苷，分子式C12H22NO10S3）的水解產(chǎn)物。蘿卜硫苷是十字花科植物中的主要硫代葡萄糖苷之一，廣泛存在于十字花科植物中，在西蘭花（尤其是種子和幼苗）、卷心菜、羽衣甘藍(lán)等蕓薹屬植物中含量最為豐富[8]。

圖1 蘿卜硫素的化學(xué)結(jié)構(gòu)式Fig.1 Chemical structural formula of sulforaphane

1.2 蘿卜硫素的生物合成

硫代葡萄糖苷簡稱硫苷，是一個氨基酸衍生的次級代謝產(chǎn)物家族，其特征是存在相同的基本結(jié)構(gòu)：硫化肟基團(tuán)、β-D-葡萄糖基以及α-氨基酸衍生的R側(cè)鏈[9]。根據(jù)側(cè)鏈R基團(tuán)的結(jié)構(gòu)特征氨基酸的來源不同，硫代葡萄糖苷又可以分成脂肪族硫苷、芳香族硫苷和吲哚族硫苷三大類。其中，脂肪族側(cè)鏈來源于甲硫氨酸、丙氨酸、纈氨酸亮氨酸和異亮氨酸，芳香族側(cè)鏈來源于酪氨酸和苯丙氨酸，吲哚族側(cè)鏈來源于色氨酸[10-11]。蘿卜硫苷是一種以甲硫氨酸為起始底物的脂肪族硫苷，其生物合成途徑包括3 個階段：1）通過氨基酸脫氨作用延長側(cè)鏈；2）形成硫代葡萄糖苷核心結(jié)構(gòu)；3）側(cè)鏈的次級修飾，最終得到具有生物活性的硫代葡萄糖苷產(chǎn)物[12]。正常情況下，硫代葡萄糖苷和黑芥子酶分別穩(wěn)定存在于植物組織的細(xì)胞和液泡中；當(dāng)植物體受到切割、咀嚼等機械作用或處于微生物感染等應(yīng)激條件下時，細(xì)胞破裂，二者接觸發(fā)生水解反應(yīng)，釋放出D-葡萄糖分子和硫代天冬氨酸異羥肟酸-O-磺酸鹽，后者是一種不穩(wěn)定的苷元，會自發(fā)重排形成異硫氰酸酯形式的蘿卜硫素[13]。蔬菜熱加工的過程會使植物中的內(nèi)源性黑芥子酶變性，減少硫代葡萄糖苷向蘿卜硫素的轉(zhuǎn)化[14-15]。然而，哺乳動物的腸道中存在一些能夠水解硫代葡萄糖苷的微生物，可以將消化道中的硫代葡萄糖苷轉(zhuǎn)化為異硫氰酸酯以供人體吸收利用[16]。

1.3 蘿卜硫素的吸收與代謝

異硫氰酸酯基團(tuán)使蘿卜硫素表現(xiàn)出易與親核試劑相互作用的親電性質(zhì)，特別是易與蛋白質(zhì)的半胱氨酸殘基結(jié)合。蘿卜硫素的親脂性及其較小的分子質(zhì)量使其可以通過被動運輸?shù)姆绞奖荒c上皮細(xì)胞吸收，進(jìn)而進(jìn)入組織細(xì)胞[17]。蘿卜硫素在細(xì)胞內(nèi)一般通過巰基酸途徑代謝，進(jìn)行進(jìn)一步生物轉(zhuǎn)化。蘿卜硫素在谷胱甘肽轉(zhuǎn)移酶（glutathione-S-transferase，GST）的催化下與谷胱甘肽（glutathione，GSH）快速結(jié)合形成共軛產(chǎn)物，維持細(xì)胞內(nèi)外蘿卜硫素的濃度差，促進(jìn)蘿卜硫素的被動運輸；然后在γ-谷氨酰轉(zhuǎn)移酶、半胱氨酸甘氨酸酶和N-乙?；D(zhuǎn)移酶催化的連續(xù)裂解反應(yīng)后生成蘿卜硫素-N-乙酰半胱氨酸（sulforaphane-N-acetylcysteine，SFN-NAC），然后進(jìn)入血液循環(huán)（圖2）[8]。

圖2 蘿卜硫素的代謝途徑[8]Fig.2 Metabolic pathway of sulforaphane[8]

藥代動力學(xué)研究顯示，大鼠靜脈注射蘿卜硫素后，血漿中蘿卜硫素的濃度開始時下降較快，持續(xù)4 h后下降速率逐漸放慢，半衰期約為3 h[18]。對于人體代謝的研究也有類似的結(jié)果，攝入西蘭花汁1.5 h內(nèi)蘿卜硫素被迅速吸收，達(dá)到最大血漿濃度后迅速下降，在3 h左右下降到峰值濃度的50%，8 h左右下降到峰值濃度的10%～15%，之后在8～24 h之間基本保持穩(wěn)定，但多次攝入西蘭花后血漿中蘿卜硫素的最高水平并無顯著差異，表明蘿卜硫素在人體內(nèi)缺乏積累效果[19]。蘿卜硫素可以穿透血腦屏障。腹腔注射15 min時蘿卜硫素在小鼠紋狀體和中腦腹的分布達(dá)到最高水平，并在60 min后仍然可以被檢測到，2 h后基本消失[20]。蘿卜硫素代謝產(chǎn)物則可以在大腦中存在更長時間，小鼠灌胃蘿卜硫素后，在其大腦組織中可檢測到蘿卜硫素代謝物，2 h后代謝物濃度最高，且呈劑量-效應(yīng)關(guān)系[21]。

2 蘿卜硫素神經(jīng)保護(hù)的作用機制

2.1 氧化應(yīng)激相關(guān)的作用機制

氧化應(yīng)激是由于活性氧（reactive oxygen species，ROS）/活性氮（reactive nitrogen species，RNS）的產(chǎn)生與細(xì)胞抗氧化能力不平衡導(dǎo)致的[22]。正常情況下，抗氧化系統(tǒng)可以清除代謝產(chǎn)生的ROS/RNS，適度水平的ROS/RNS促進(jìn)神經(jīng)元的發(fā)育和生理功能的實現(xiàn)；而當(dāng)ROS/RNS的產(chǎn)生超出抗氧化系統(tǒng)的清除能力時，高濃度的ROS/RNS會與細(xì)胞DNA、脂質(zhì)和蛋白質(zhì)等反應(yīng)造成細(xì)胞損傷，還可以調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)信號通路，導(dǎo)致細(xì)胞變性和凋亡[23]。此外，ROS/RNS還可以激活促炎通路，進(jìn)一步造成細(xì)胞氧化環(huán)境的惡化[24]。大腦耗氧量高、多不飽和脂肪酸含量高、抗氧化防御能力低，因此容易受到氧化應(yīng)激的傷害[25]。許多神經(jīng)系統(tǒng)疾病的發(fā)生都與氧化應(yīng)激相關(guān)。

細(xì)胞對抗氧化應(yīng)激的機制由抗氧化酶系統(tǒng)和非酶促抗氧化劑兩部分構(gòu)成?？寡趸赴ǔ趸锲缁福╯uperoxide dismutase，SOD）、GST、谷胱甘肽還原酶（glutathione reductase，GR）、谷胱甘肽過氧化物酶（glutathione peroxidase，GP）、NAD(P)H-醌氧化還原酶1（NAD(P)H-quinone oxidoreductase 1，NQO1）、硫氧還蛋白還原酶（thioredoxin reductase，TR）、血紅素氧化酶1（heme oxygenase 1，HO1）等。GSH是最重要的內(nèi)源性非酶促抗氧化劑，有還原型（GSH）和氧化型（glutathione disulfide，GSSH）兩種存在形式，氧化應(yīng)激狀態(tài)下GSH被氧化為GSSH以保護(hù)蛋白質(zhì)等細(xì)胞分子，在消耗NADPH的條件下GR可以催化GSSH還原為GSH以維持細(xì)胞氧化還原穩(wěn)態(tài)的平衡。這些抗氧化酶和非酶促抗氧化劑都受到核因子E2相關(guān)因子2（nuclear factor erythroid 2-related factor 2，Nrf2）相關(guān)通路的調(diào)控。Kelch樣環(huán)氧氯丙烷相關(guān)蛋白1（Kelch-like-ECHassociated protein 1，Keap1）是Nrf2的關(guān)鍵阻遏因子，含有幾個對氧化還原敏感的半胱氨酸殘基（Cys151、Cys273和Cys288），在Nrf2信號通路調(diào)控中發(fā)揮關(guān)鍵作用。在正常條件下，Nrf2被Keap1鎖定在細(xì)胞質(zhì)中，并與泛素連接酶E3復(fù)合物結(jié)合，Nrf2被泛素化并通過蛋白酶體降解，Keap1循環(huán)再生；暴露于氧化應(yīng)激狀態(tài)時，Keap1的半胱氨酸殘基被氧化或化學(xué)修飾后，Nrf2從Keap1中釋放出來[26-27]。Nrf2易位到細(xì)胞核，與小Maf（small Maf，sMAf）蛋白結(jié)合形成異二聚體后，與許多細(xì)胞保護(hù)基因啟動子區(qū)域的抗氧化反應(yīng)元件（antioxidant responsive element，ARE）結(jié)合，激活一系列下游抗氧化基因的轉(zhuǎn)錄。蘿卜硫素可以通過降低Nrf2啟動子初始15 個CpGs的甲基化增強Nrf2的轉(zhuǎn)錄[28]。蘿卜硫素還可以通過化學(xué)修飾Keap1的半胱氨酸殘基（主要是Cys151）阻止Keap1和Nrf2的結(jié)合，進(jìn)而阻斷Nrf2的泛素化和降解，導(dǎo)致Nrf2的積累和依賴Nrf2調(diào)控的下游基因轉(zhuǎn)錄的增強[26]。此外，Nrf2在對抗炎癥方面也發(fā)揮著關(guān)鍵作用。核轉(zhuǎn)錄因子-κB（transcription factor nuclear factor-κB，NF-κB）可以促進(jìn)炎癥基因的表達(dá)，Nrf2具有拮抗NF-κB的能力，可以減輕炎癥反應(yīng)，從而減少機體免疫反應(yīng)的損害[29]。

2.2 炎癥相關(guān)的作用機制

神經(jīng)炎癥是由多種原因（創(chuàng)傷、缺氧、中毒、感染等）引發(fā)的中樞和周圍神經(jīng)系統(tǒng)的炎癥，可以導(dǎo)致神經(jīng)元的變性及退化，是阿爾茨海默?。ˋlzheimer’s disease，AD）、帕金森病、中風(fēng)等多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病和神經(jīng)損傷的重要病理過程，因此抑制和降低炎癥水平對于神經(jīng)系統(tǒng)疾病的預(yù)防和治療都有著重要意義[30]。NF-κB調(diào)節(jié)許多促炎細(xì)胞因子和趨化因子的轉(zhuǎn)錄，是蘿卜硫素調(diào)控炎癥反應(yīng)的重要途徑。哺乳動物的NF-κB家族包括p65（RelA）、c-Rel、RelB、p50/p105（NF-κB1）和p52/p100（NF-κB2），這些蛋白通常以同源或異源二聚體的形式存在，其中以p50/p65異源二聚體最為常見[31-32]。與Nrf2類似，在大多數(shù)正常細(xì)胞中，NF-κB二聚體與NF-κB抑制蛋白（inhibitor-κ binding protein，IκB）在細(xì)胞質(zhì)中結(jié)合形成復(fù)合物；當(dāng)信號通路被激活時，在IκB激酶（IκB kinase，IKK）的作用下，IκB磷酸化并通過蛋白酶體降解，NF-κB進(jìn)入細(xì)胞核與核內(nèi)DNA的特異序列并轉(zhuǎn)錄多種炎癥介質(zhì)，如腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor α，TNF-α）、白細(xì)胞介素（interleukin，IL）-6和IL-10等[33]。雖然具體作用靶點尚不明確，但有研究表明蘿卜硫素能夠通過對NF-κB亞基或相關(guān)輔因子進(jìn)行直接、可逆和巰基依賴的修飾來抑制NF-κB與核內(nèi)DNA的結(jié)合及其下游基因的表達(dá)，而不影響IκB的降解和NF-κB核易位[34]。小膠質(zhì)細(xì)胞是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中固有的免疫細(xì)胞，有M1（促炎功能）和M2（抗炎功能）兩種表型，在神經(jīng)退行性疾病中M2型可轉(zhuǎn)化為M1型，釋放炎癥介質(zhì)，引起神經(jīng)元損傷[35]。Qin Sisi等[36]的研究表明蘿卜硫素可以通過下調(diào)BV-2小膠質(zhì)細(xì)胞中的絲裂原活化蛋白激酶/NF-κB信號通路來減輕脂多糖誘導(dǎo)的促炎反應(yīng)，從而間接抑制小膠質(zhì)細(xì)胞介導(dǎo)的神經(jīng)元損傷。

3 蘿卜硫素在神經(jīng)系統(tǒng)疾病中的作用

3.1 阿爾茨海默病

AD是一種慢性神經(jīng)退行性疾病，是65 歲以上老年人罹患老年失智的最主要原因。根據(jù)國際阿爾茨海默病協(xié)會2021年發(fā)布的報告，目前全世界有超過5 500萬的AD患者，且這個數(shù)字在逐年增加，估計還有75%的AD病者未被診斷出來，預(yù)計到2030年AD患者數(shù)量將增加到7 800萬[37]。2020年，我國60 歲及以上的老年人中有1 507萬 例癡呆患者，超過全世界的1/5，其中AD患者有983萬 例[38]。2019年導(dǎo)致我國居民死亡的疾病中，AD已經(jīng)上升到第5位[38]。AD不僅影響患者的生命健康和生活質(zhì)量，增加家庭和社會的負(fù)擔(dān)，也意味著巨大的經(jīng)濟(jì)支出。2021年，美國在AD和其他癡呆癥上的支出達(dá)到3 550億 美元，預(yù)計到2050年，這項花費將達(dá)到1.1萬億 美元[39]。因此，尋找減緩、治療或預(yù)防AD的方法成為一項迫切需求。

AD的發(fā)病原因極其復(fù)雜，盡管全世界的研究者在不斷努力，但其具體發(fā)病機制尚不明確。有關(guān)AD的發(fā)病機制目前主要有β淀粉樣蛋白（amyloid β-protein，Aβ）的形成與沉積、Tau蛋白的過度磷酸化、載脂蛋白E（ApoE）ε4等位基因、炎癥及氧化應(yīng)激、線粒體功能障礙等多種假說[40-41]。大量與AD病理進(jìn)程相關(guān)的信號通路也在不斷地研究當(dāng)中，但各通路之間的聯(lián)系和共同的調(diào)控靶點仍有待進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)[42]。近年來的研究強調(diào)了小分子RNA（microRNAs，miRNAs）在AD發(fā)病中的作用，它們可能通過與β-位點淀粉樣前體蛋白切割酶（β-site amyloid precursor protein cleaving enzyme 1，BACE1）相互作用或影響炎癥反應(yīng)參與AD的發(fā)展，且具有成為生物標(biāo)志物的潛力[43]。遺傳學(xué)相關(guān)的研究是一個新的熱點，全基因組關(guān)聯(lián)研究已經(jīng)確定了許多AD的風(fēng)險位點，蛋白質(zhì)組關(guān)聯(lián)研究也確定了多種與AD有因果關(guān)系的基因，為AD的防治提供了新的思路和靶點[44-46]。因巨大的臨床和社會需求，許多機構(gòu)致力于抗AD藥物研發(fā)。但由于發(fā)病機制不明，研發(fā)難度較大，目前獲批上市的藥物僅能達(dá)到減緩癥狀發(fā)展，維持患者認(rèn)知能力的效果，不能從根本上治療AD[47]。許多研究者又將研究方向轉(zhuǎn)向了天然產(chǎn)物，蘿卜硫素因其優(yōu)秀的生理生化活性受到許多研究者的關(guān)注。近年來，國內(nèi)外的許多研究表明蘿卜硫素對AD有潛在的預(yù)防和治療效果（表1）。

表1 蘿卜硫素對AD的作用Table 1 Effect of sulforaphane on Alzheimer’s disease

認(rèn)知障礙和情緒改變是AD最主要的癥狀表現(xiàn)。Wang Wei等[48]的研究表明，對于腦室注射Aβ的SD大鼠，每天腹腔注射蘿卜硫素5 mg/kgmb，持續(xù)7 d，可以降低炎癥因子和氧化應(yīng)激參數(shù)，保護(hù)血清素能系統(tǒng)，減輕大鼠的記憶損傷和抑郁樣行為。腹腔注射蘿卜硫素10 mg/kgmb，持續(xù)30 d后，APP/PS1雙轉(zhuǎn)基因AD模型小鼠的焦慮情緒有所改善，恐懼記憶得到一定恢復(fù)，海馬和腦皮質(zhì)中SOD及丙二醛（malondialdehyde，MDA）的表達(dá)水平均顯著升高，可見AD癥狀的改善與抗氧化應(yīng)激有關(guān)[49]。

Aβ 的形成與沉積是目前公認(rèn)的AD 主要致病原因。給PS1V97L轉(zhuǎn)基因AD 模型小鼠腹腔注射5 mg/（kgmb·d）蘿卜硫素4 個月，能夠顯著抑制Aβ的生成和聚集，也緩解了Tau蛋白過度磷酸化、氧化應(yīng)激和神經(jīng)炎癥等下游病理變化，達(dá)到了預(yù)防癡呆的效果[50]。蘿卜硫素灌胃AD模型小鼠也能起到保護(hù)大腦免受Aβ傷害和改善認(rèn)知的作用[51]。大腦中的Aβ是由β-分泌酶和γ-分泌酶連續(xù)裂解淀粉樣前體蛋白（amyloid precursor protein，APP）形成的[52]。BACE1是β-分泌酶的主要形式，是APP產(chǎn)生Aβ的限速酶，在AD患者的大腦中APP表達(dá)水平和活性都異常升高[53]?；趧恿W(xué)和計算的研究表明，蘿卜硫素對BACE1有較高的親和力，可以通過范德華力與BACE1活性結(jié)合位點以外的位置相互作用，具有選擇性和非競爭性的BACE1抑制活性，比白藜蘆醇和槲皮素等陽性對照的抑制活性高6 倍[54]。p75神經(jīng)營養(yǎng)因子受體（p75 neurotrophin receptor，p75NTR）在預(yù)防Aβ 累積中發(fā)揮重要作用，持續(xù)5 個月灌胃25 mg/（kgmb·d）蘿卜硫素，可以上調(diào)APP/PS1雙轉(zhuǎn)基因AD小鼠p75NTR的表達(dá)，減少小鼠腦部Aβ的沉積并改善小鼠的認(rèn)知狀況，這可能是通過降低組蛋白去乙?；?和3的表達(dá)實現(xiàn)的[55]。熱休克蛋白（heat shock protein，HSP）的一個伴侶蛋白——HSP70 C端相互作用蛋白（C terminus of HSP70-interacting protein，CHIP），參與多種AD相關(guān)蛋白的泛素化和降解，灌胃蘿卜硫素可上調(diào)三重轉(zhuǎn)基因AD小鼠模型（triple transgenic mouse model of AD，3×Tg-AD）CHIP的表達(dá)，并降低Aβ和Tau蛋白的積累，改善小鼠記憶障礙[56]。

糖尿病相關(guān)的氧化應(yīng)激也是AD發(fā)生的高危因素之一。2型糖尿病患者中AD的發(fā)生率明顯高于正常人群，盡管具體分子機制尚不明確，但許多研究結(jié)果表明2型糖尿病與AD等神經(jīng)退行性疾病的促進(jìn)相關(guān)[57]。蘿卜硫素同樣可以預(yù)防2型糖尿病導(dǎo)致的認(rèn)知缺陷和AD樣病理損害。腹腔注射1 mg/（kgmb·d）蘿卜硫素持續(xù)28 d可改善db/db轉(zhuǎn)基因2型糖尿病小鼠的學(xué)習(xí)和記憶能力，并減少小鼠海馬中Aβ寡聚物和淀粉樣斑塊的形成以及Tau蛋白在Ser396和Thr231位點的磷酸化水平，而這些變化與蘿卜硫素增加Nrf2的核易位和下游抗氧化保護(hù)酶血紅素氧合酶1（heme oxygenase 1，HO-1）和NQO1的表達(dá)，降低了小鼠大腦中ROS/RNS的水平[58]。在高糖誘導(dǎo)的大鼠海馬神經(jīng)元和鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的1型糖尿病小鼠模型中，蘿卜硫素也能抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和線粒體的損傷，減少海馬神經(jīng)元的凋亡，其機制可能與蘿卜硫素通過Trx-1靶蛋白抑制CHOP-Bax/Bcl-2、Jun激酶和胱天蛋白酶（Caspase）12信號通路有關(guān)[59]。

3.2 自閉癥譜系障礙

自閉癥譜系障礙（autism spectrum disorder，ASD）為一種以社交溝通障礙、發(fā)育遲緩、社交功能缺陷和重復(fù)行為為特征的神經(jīng)發(fā)育疾病[60]。美國疾病控制與預(yù)防中心2021年發(fā)表的研究結(jié)果顯示，基于2018年的數(shù)據(jù)，美國大約每44 名兒童中就有1 人被診斷為ASD，其中男童的發(fā)病率（1/27）是女童（1/116）的4.2 倍[61]。我國兒童的ASD患病率約為1%并有上升趨勢[62]。ASD會從多方面影響患者的身心健康，35.2%的ASD兒童有智力殘疾（智力商數(shù)＜70）[61]，ASD患者更容易出現(xiàn)焦慮、抑郁和注意力缺陷多動障礙等心理問題，肥胖、睡眠紊亂和慢性腸胃疾病等健康問題的發(fā)生率也高于正常人群。ASD不僅影響患者的身體健康和正常發(fā)育，也造成巨大的經(jīng)濟(jì)和社會負(fù)擔(dān)。大量ASD患者成年后無法從事獨立工作，收入遠(yuǎn)低于貧困水平[63]。ASD患者的照護(hù)費用也是一項巨大支出，2015年，美國ASD患者的護(hù)理費用達(dá)到2 683億 美元，預(yù)計到2025年將上升到4 608億 美元[64]。平均而言，ASD兒童和青少年的醫(yī)療支出是未患ASD青少年的4.1～6.2 倍[65]。

絕大多數(shù)的ASD都與遺傳有關(guān)，環(huán)境因素也會對ASD的發(fā)展有一定的影響[60]。ASD的識別和診斷本質(zhì)上是基于行為評估，目前還沒有明確的ASD的生物標(biāo)志物和醫(yī)學(xué)診斷措施[60,66]。阿立哌唑和利培酮是目前美國食品和藥物管理局批準(zhǔn)的兩種治療ASD的藥物，雖然這些藥物可能會一定程度上緩解易怒和攻擊性行為，但可能帶來肥胖、糖尿病、運動障礙等嚴(yán)重的副作用[67-68]。臨床上使用的藥物通常是用來干預(yù)嚴(yán)重影響日常生活的抑郁或攻擊性行為等癥狀，而不是針對ASD本身。這導(dǎo)致許多人轉(zhuǎn)向補充和替代醫(yī)學(xué)，如使用膳食補充劑、特殊飲食、身心練習(xí)等方法[69]。

盡管ASD被定義為一種行為障礙，但ASD患者體內(nèi)的生物化學(xué)變化往往有相似之處，如ROS等自由基含量升高導(dǎo)致氧化應(yīng)激和線粒體功能障礙等。蘿卜硫素是具有良好抗氧化應(yīng)激效果的天然產(chǎn)物，其在ASD治療中的作用受到廣泛關(guān)注。Nadeem等[70]研究表明，蘿卜硫素處理ASD模型BTBR小鼠能改善其ASD樣癥狀，促進(jìn)其社會互動，這可能是通過激活Nrf2從而抑制輔助性T細(xì)胞17（T helper 17，Th17）相關(guān)信號通路，降低Th17免疫應(yīng)答和中性粒細(xì)胞/小腦的氧化應(yīng)激參數(shù)，上調(diào)中性粒細(xì)胞/小腦的酶抗氧化防御（SOD、GP和GR的表達(dá)和活性）來實現(xiàn)的。在一項安慰劑對照、雙盲、隨機試驗中，中度至重度ASD的年輕男性（13～27 歲）口服從西蘭花芽中提取的蘿卜硫素（50～150 μmol/d）18 周后，受試者在社會交往、異常行為和語言交流等方面有顯著改善，在停用蘿卜硫素后，所有量表的總評分均向治療前水平變化，且蘿卜硫素對受試者無明顯毒害作用和副作用[71]。在隨后3 年的跟蹤研究中，許多受試者仍在堅持服用蘿卜硫素補充劑，他們的照護(hù)者認(rèn)為蘿卜硫素對一些癥狀的緩解具有積極影響，這表明在膳食中補充蘿卜硫素有助于ASD癥狀的干預(yù)[67]。在另一項臨床試驗中，蘿卜硫素作為利培酮的輔助劑改善了ASD患兒煩躁和多動癥狀，也顯示了蘿卜硫素在ASD輔助藥物治療中的安全性和有效性[72]。

由于ASD相關(guān)生物標(biāo)志物尚不明確，蘿卜硫素影響ASD患者生物標(biāo)志物的研究也是近年相關(guān)研究熱點之一。Liu Hua等[73]的研究結(jié)果顯示，ASD患者口服蘿卜硫素后外周血單個紅細(xì)胞中細(xì)胞保護(hù)酶（NQO1、HO-1、AKR1C1）和熱休克蛋白（HSP27、HSP70）mRNA水平升高，促炎標(biāo)志物（IL-6、IL-1β、環(huán)氧化酶2（cyclooxygenase 2，COX-2）和TNF-α）的mRNA水平下降。Bent等[74]的開放標(biāo)簽研究表明，蘿卜硫素干預(yù)有助于ASD兒童的癥狀改善，并發(fā)現(xiàn)了77 種與癥狀變化相關(guān)的尿代謝物，這些代謝物集中在氧化應(yīng)激、氨基酸/腸道微生物群、神經(jīng)遞質(zhì)、激素和鞘磷脂代謝的途徑中，表明尿代謝組學(xué)分析是確定ASD治療作用機制中可能涉及途徑的有效工具。在另一項為期15 周的隨機平行雙盲安慰劑對照臨床試驗中，與安慰劑組相比，服用蘿卜硫素的ASD兒童異常行為檢查表和社會反應(yīng)量表-2評分有所改善，且在GSH氧化還原狀態(tài)、線粒體呼吸、炎癥標(biāo)志物和HSP等生物標(biāo)志物水平上有顯著變化，無嚴(yán)重副作用[75]。這些生物標(biāo)志物的發(fā)現(xiàn)有利于ASD的診斷和治療，也對蘿卜硫素在ASD防治中的進(jìn)一步研究有重要意義。

3.3 腦卒中

腦卒中俗稱中風(fēng)，是由供應(yīng)大腦的血管阻塞或出血引起的一種急性腦血管疾病，分為缺血性腦卒中和出血性腦卒中，其中缺血性腦卒中的發(fā)生率高于出血性[76]。腦卒中是世界第二大死亡原因，我國腦卒中的終生發(fā)病風(fēng)險位居全球首位，高達(dá)39.9%，2018年我國居民中腦卒中的致死率超過20%[77-78]。1990—2019年，全球腦卒中發(fā)病率增加了70.0%，死亡率增加了43.0%，流行率增加了102.0%，傷殘調(diào)整壽命年延長了143.0%[79]。腦卒中較高的發(fā)病率和死亡率嚴(yán)重威脅人體健康和生存質(zhì)量的同時，也增加了社會支出。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)估計，2017年全球腦卒中相關(guān)直接和間接支出總額超過8 910億 美元，約占全球生產(chǎn)總值的1.12%[80]。

缺血性腦卒中最常見的發(fā)病方式是由于血管阻塞，缺氧和營養(yǎng)供應(yīng)不足導(dǎo)致受影響區(qū)域的腦組織損傷，以及隨之而來的炎癥和免疫反應(yīng)等。目前缺血性腦卒的有效治療手段主要是溶栓，但由于溶栓的主要作用僅是保護(hù)或恢復(fù)腦血流，而不能直接影響神經(jīng)細(xì)胞死亡相關(guān)的機制，治療效果有限且并不適用于所有患者，因此需要尋找更多有效的治療方法[76,81]。許多研究表明氧化應(yīng)激在腦卒中的病理進(jìn)程中發(fā)揮著重要作用，對抗氧化應(yīng)激可能是預(yù)防和減少腦卒中導(dǎo)致的神經(jīng)損傷和病變的有效靶點，蘿卜硫素在這一方面也有著巨大的應(yīng)用潛力[82]。Alfieri等[83]的研究表明，在大腦中動脈阻塞處理前1 h，對SD大鼠進(jìn)行腹腔注射蘿卜硫素（5 mg/kgmb）預(yù)處理，有利于減輕缺血性卒中導(dǎo)致的血腦屏障破壞、病變進(jìn)展和神經(jīng)功能缺損，這與蘿卜硫素介導(dǎo)的Nrf2的預(yù)激活及其下游目標(biāo)HO-1在梗塞周圍區(qū)域血管周圍星形膠質(zhì)細(xì)胞和梗塞核心的腦內(nèi)皮細(xì)胞中的表達(dá)增加有關(guān)。通過預(yù)激活腦血管中的Nrf2防御通路預(yù)防腦卒中血腦屏障破壞和神經(jīng)功能障礙，或成為一種新的治療思路。

缺血性腦卒中治療后血流的恢復(fù)可以引發(fā)一系列炎癥和氧化應(yīng)激反應(yīng)，導(dǎo)致缺血受損的腦組織情況進(jìn)一步惡化，被稱為缺血再灌注損傷，在這一階段的神經(jīng)保護(hù)作用同樣值得關(guān)注。研究顯示，缺血再灌注處理前1 h腹腔注射蘿卜硫素（5 mg/kgmb）大鼠的組織病理學(xué)評分和炎癥標(biāo)志物水平顯著低于對照組，表明蘿卜硫素預(yù)處理是減輕缺血再灌注對腦組織損傷的有效方法[84]。體外實驗的結(jié)果也表明蘿卜硫素可以通過Nrf2通路顯著降低小鼠腦微血管內(nèi)皮細(xì)胞中缺氧再充氧誘導(dǎo)的自由基的產(chǎn)生[85]。蘿卜硫素的保護(hù)作用也與炎癥通路有關(guān)。腹腔注射蘿卜硫素（5、10 mg/kgmb）可以顯著減少大鼠的腦梗死體積，改善神經(jīng)系統(tǒng)評分，可能的機制是蘿卜硫素通過抑制NLRP3炎癥小體的激活和裂解Caspase-1的下調(diào)，降低IL-1β和IL-18水平[86]。

4 結(jié)語

近年來，蘿卜硫素對神經(jīng)系統(tǒng)的保護(hù)作用已受到許多研究者的關(guān)注，研究成果也證明了蘿卜硫素在急慢性神經(jīng)退行性病變和神經(jīng)發(fā)育疾病等神經(jīng)系統(tǒng)疾病的預(yù)防和輔助治療方面有巨大的應(yīng)用潛力。但目前的研究仍存在一些局限，如大部分動物實驗采用腹腔注射而非口服的方式，無法較好模擬人類膳食攝入的情況；攝入劑量和頻率對治療效果的影響也缺少相關(guān)的實驗支持；缺乏對可能的毒副作用的研究等。在未來的研究中，關(guān)注這些問題有助于食品中蘿卜硫素的進(jìn)一步開發(fā)。另外，蘿卜硫素神經(jīng)保護(hù)作用機理方面也有待更深入的研究。除經(jīng)典的Nrf2通路外，蘿卜硫素能否通過其他通路發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用，其具體作用靶點和作用機制需要進(jìn)一步明確。