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评估西兰花种子和芽苗提取物对当前吸烟者的烟草致癌物解毒作用的随机交叉试验

发表于:2022-06-13   作者:超级管理员   来源:本站   点击量:270

原文: Bauman J E ,  CH  Hsu,  Centuori S , et al. Abstract LB221: Randomized crossover trial evaluating detoxication of tobacco carcinogens by broccoli seed and sprout extract in heavy smokers[C]// Proceedings: AACR Annual Meeting 2021; April 10-15, 2021 and May 17-21, 2021; Philadelphia, PA. 2021.

翻译:

评估西兰花种子和芽苗提取物对当前吸烟者的烟草致癌物解毒作用的随机交叉试验

摘要:食用富含异硫氰酸酯萝卜硫苷的十字花科蔬菜与降低烟草相关癌症的风险有关。萝卜硫苷水解释放萝卜硫素,可有效诱导细胞保护II期酶。萝卜硫素降低了4NQO癌变模型中口腔癌的发生率。在中国启东市的居民中,西兰花种子和芽苗提取物(BSSE)增加了对空气污染物苯和丙烯醛的解毒作用,这也存在于烟草烟雾中。这项随机、交叉试验评估了BSSE Avmacol®对健康吸烟者烟草致癌物的解毒作用。参与者接受了2周的低剂量和高剂量BSSE治疗(每日148µmol及296µmol萝卜硫苷),间隔2周洗脱,随机分为低-高和高-低序列。主要终点是苯的解毒,通过尿中巯基酸SPMA的排泄来测量。次要终点包括生物利用度、丙烯醛和巴豆醛的解毒、GST基因型的调节和毒性。49名参与者参与了研究,其中包括26名(53%)女性,平均每天使用20支香烟。低剂量和高剂量BSSE的平均生物利用度分别为11%和10%。高剂量BSSE显著上调尿中苯巯基酸(p = 0.04)、丙烯醛(p < 0.01)和巴豆醛(p = 0.02)的排泄量,与GST基因型无关。保留率和依从性较高,导致研究早期完成。综上所述,BSSE显著上调了当前吸烟者对烟草致癌物苯、丙烯醛和巴豆醛的解毒作用。

 

关键词:萝卜硫素、萝卜硫苷、解毒、烟草致癌物、临床试验、西兰花种子和芽苗提取物、吸烟者

 

1. 引言

习惯性吸烟是人乳头瘤病毒(HPV)阴性头颈部鳞状细胞癌(HNSCC)的主要危险因素[1]。对烟草相关的 HNSCC 进行根治性治疗后的长期生存率受到上呼吸消化道内第二原发肿瘤 (SPT) 发展的惊人影响,包括肺癌、食道癌或头颈癌,每年发病率为 3-6% [2-5]。事实上,SPTs是早期HNSCC治疗后死亡的主要原因[6,7]。虽然戒烟降低了SPTs的发生率,但在5年内没有观察到风险的降低,风险也永远不会恢复到基线[4,8]。尽管HNSCC的诊断代表了一个可教育的时机,而且大多数患者表示对戒烟感兴趣,但大约50-70%的当前吸烟者在诊断后继续吸烟[9-11]。此外,在30-50%试图戒烟的人中,即使有戒烟证据的支持,大多数人也会复吸[12-14]。还需要采取更多的初级和二级预防战略。

1953 年,当Slaughter及其同事首次描述上皮区域癌化或指标肿瘤周围大体正常粘膜内的多中心组织学异常时,提出了HNSCC化学预防的可能性[15]。由于长期接触烟草和其他环境致癌物,这种所谓的“固定粘膜”会在整个上呼吸道产生SPTs。当流行病学研究发现HNSCC和SPTs风险的降低与富含水果和蔬菜的饮食有关[16-20],第一个化学预防策略侧重于衍生微量营养素(如维生素A)的药理学剂量。临床前模型支持类维生素A、合成维生素A类似物、作为口腔环境癌变的调节剂[21,22]。事实上,在两项具有里程碑意义的HNSCC化学预防研究中[23,24],高剂量异维甲酸逆转了口腔癌前病变(OPLs)并预防了STPs。然而,毒性使常规使用不可行,SPTs发生率在停止治疗后3年内恢复到基线水平。在一项随访试验中,低剂量异维甲酸耐受性良好,但不能预防[25]。针对烟草相关HNSCC和SPTs的有效、可耐受的化学预防剂是一种尚未满足的全球需求。

HNSCC和SPTs的风险降低与食用十字花科蔬菜的芸苔科有关,如西兰花、羽衣甘蓝和卷心菜[16-20]。异硫氰酸酯是由硫代葡萄糖苷衍生的应激反应植物化学物质,可有效诱导细胞保护II期酶[26],增强烟草烟雾[27,28]中的苯、醛和多环芳烃的解毒作用。植物化学物质萝卜硫素(SFN)是当其前体萝卜硫苷(GR)被在食物制备或咀嚼过程中释放的植物黑芥子酶水解时产生的,负责西兰花提取物 80%的II期酶诱导。 SFN破坏了Kelch样ECH相关蛋白1 (KEAP1)对核因子(红细胞衍生2)样 2 (NRF2) 转录因子的抑制,使NRF2易位至细胞核并结合抗氧化反应元件(AREs)在靶基因的启动子区域,包括解毒化学致癌物的酶,如NAD(P)H醌氧化还原酶 1 (NQO1) [30,31]。未成熟的西兰花来源,例如西兰花种子和芽苗,GR浓度高,使西兰花种子和芽苗提取物(BSSE)成为烟草相关癌症化学预防的候选者[29,32]。

我们已经发现,SFN降低了4NQO诱导的小鼠HNSCC的发生率和大小,并且富含SFN的BSSE上调了健康志愿者口腔黏膜中的NQO1基因转录本[33]。在人体研究中,各种BSSE配方都具有良好的耐受性[31,33-36]。值得注意的是,同时含有 GR 和 SFN 的 BSSE 可持续地增加了空气污染物苯和丙烯醛的解毒作用,这些污染物也存在于烟草烟雾中[37],推动了这里报告的临床试验:一项随机、交叉试验,评估两剂BSSE对健康的现有吸烟者烟草致癌物的解毒作用。

 

2. 参与者和方法

2.1参与者

这项单中心研究在亚利桑那大学癌症预防诊所(Tucson,AZ,USA)进行,并由美国国家癌症研究所(NCI)癌症预防部门通过癌症预防代理开发项目:早期临床研究(HHSN2612012000311)赞助。该方案得到了NCI中央机构审查委员会的批准,并按照《赫尔辛基宣言和良好临床实践》执行。所有参与者均提供了书面的知情同意书。该研究已在clinicaltrials.gov(NCT03402230)注册。主要纳入标准包括:男性或女性年龄≥18岁;目前吸烟≥20包年,自我报告吸烟,目前平均每天≥10支;卡诺夫斯基表现状态≥70%;器官和骨髓功能良好。主要的排除标准包括:过去2年内有浸润性癌症病史;经常使用超生理剂量的类固醇;不受控制的并发疾病。

该试验是根据开放标签、随机、交叉设计进行的,评估两剂BSSE对其他健康、当前重度吸烟者烟草致癌物的解毒作用。参与者被随机分配到低-高或高-低剂量序列,并作为他们自己的对照。主要目的是确定BSSE是否增加了苯的解毒作用,通过尿中苯的巯基酸,S-苯基巯基酸(SPMA)的排泄变化来测量。次要目标包括:确定BSSE是否增加了丙烯醛和巴豆醛的解毒,通过尿中各自巯基酸、3-羟基丙基巯基醛(3-HPMA)(3-HPMA)和3-羟基-1-甲基丙基巯基醛(3-HMPMA)的排泄变化来测量;通过尿SFN代谢物测定BSSE Avmacol®的生物利用度;确定BSSE是否上调NRF2靶基因包括NQO1的口腔表达;评估有效SFN剂量、烟草致癌物解毒和NRF2靶基因的口腔表达之间的剂量-反应关系;并根据NCI不良事件通用术语标准(CTCAE)4.0版,描述低剂量和高剂量BSSE的毒性。探索目的是确定谷胱甘肽s-转移酶(GST)等位基因GSTM1和GSTT1是否是烟草致癌物解毒的重要遗传调节因子。我们计划积累61名符合条件的参与者来开始干预。在同一人群的化学预防研究([38]和NCT02348203)中观察到,预期流失率≤33%,我们预计至少有41名参与者具有可评估的终点数据。最小可评估样本量为41,总体显著性水平为5%,至少有80%的能力检测到0.50标准差(SD),与类似研究中观察到的效应量为0.45 SD一致[39]。

 

2.2 研究药物和治疗计划

BSSE作为商业化的营养食品Avmacol®交付,由Nutramax Laboratories, Inc.按照良好生产规范(GMP)标准生产。原始Avmacol®配方由富含GR的西兰花种子提取物、用于芥子酶来源的冷冻西兰花芽苗、抗坏血酸和用于片剂形成的惰性辅料(羧甲基纤维素、二氧化硅和微晶纤维素)组成。生产规范要求每片含有至少13 mg GR,并有足够的黑芥子酶活性,以产生至少5 mg SFN。Avmacol®(RD0416-
03,制造于2016年4月)在整个研究中使用;每片含16 mg(37 µmol) GR,转换为SFN 6 mg(34 µmol)。在整个研究过程中,稳定性测试每6个月进行一次,并确认效力,表明在室温下的保质期超过60个月。

在2×2交叉设计中,每个参与者分别接受低剂量和高剂量的BSSE治疗,包括每天4片和8片Avmacol®片(148µmol vs. 296µmol GR)。每个干预期为2周,间隔2周洗脱期,以减轻结转效应。随机化是低-高剂量与高-低剂量的顺序,如图1所示。

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图1:研究计划

估计转化率为35%,由于共同递送的黑芥子酶和人体肠道微生物组中的β-硫葡糖苷酶的活性,低剂量与高剂量估计约为50与100 µmol SFN生物可利用[40]。每天晚上服用BSSE。从大约下午 6:00 开始到早上 6:00的通宵尿液,在研究期间收集了4次:在第一次BSSE剂量之前的每个治疗期的基线;在每个治疗期的最后一个晚上BSSE剂量之后。参与者自行将尿液收集到装有抗坏血酸的不透明罐中,并将罐带到当天早上的预约地点,在那里测量体积并将两份10毫升的等分试样在-80摄氏度下冷冻。 通过细胞刷收集口腔细胞,并在每个治疗期的基线和结束时由训练有素的协调员将其放入1-mL冷冻管中的RNALater,然后立即冷冻并如前所述在-80摄氏度下储存[41]。

 

2.3 生物标志物分析

2.3.1 致癌物代谢物

苯、丙烯醛和巴豆醛的尿硫醇酸通过以前在吸烟者群体中使用的灵敏和特异的液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)测定法进行定量,稍作修改[42,43]。简而言之,对于SPMA,将一小份尿液与内标(SPMA-d5)混合,并在LC-MS/MS分析之前通过固相萃取进行萃取。对于3-HPMA和3-HMPMA,在LC-MS/MS分析之前,将一份尿液与内标(分别为3-HPMA-d3、3-HMPMA-13C3-15N)和一份乙酸铵混合。LC MS/MS分析在带有Surveyor HPLC系统的Therm TSQ Quantum Ultra 三重四极杆质谱仪上进行。使用由乙酸铵和甲醇组成的流动相和Synergi MAX RP色谱柱对分析物进行色谱分离,并在负ESI模式下检测,并使用以下质量转换进行多反应监测:3-HPMA (220 > 91)、3-HMPMA (234 > 105)、3-HPMA-d3 (223 > 91)、3-HMPMA-13C3-15N (238 > 105)、SPMA (238 > 109) 和SPMA-d5 (243 > 114)。3-HPMA和HMPMA的校准曲线在0.07-150 nmol/mL的尿液浓度范围内呈线性。SPMA的校准曲线在0.2-420 pmol/mL的尿液浓度范围内呈线性。尿中致癌物代谢物水平通过肌酐测定试剂盒(Diazyme实验室)测定的尿肌酐浓度进行标准化。从单个参与者收集的所有基线和干预后样本在同一批次中一起分析。

2.3.2 SFN代谢物

GR到SFN的平均转换计算为GR剂量作为夜间尿液中总SFN代谢物排泄的百分比,并在摩尔等量的基础上进行归一化。在10-µL注射后,对匹配的基线和治疗结束后的尿液样本进行SFN、SFN-Cys(299>114)、SFN-GSH(485>179)、SFN-CG(356>114)和SFN-NAC(341.1>114)的重复分析。仪器检测和LC-MS/MS条件与之前使用的相同[44,45]。SFN代谢物被归一化为尿肌酐,以解释收集时间和体积的变化,如前所述的[37]。

2.3.3 Buccal细胞mRNA

使用Quick-RNAMiniPrepPlus(Zymo研究公司,欧文,加州,美国)从存储的冷冻瓶中分离总mRNA。mRNA浓度通过纳米Drop分光光度计(赛默飞世尔科学公司,沃尔思豪,MA,美国)进行定量,并通过Qubit荧光定量进行验证,如前所述的[41]。口腔mRNA由Nan®面板定制分析,添加额外的NRF2依赖和不依赖的靶基因,包括:AKR1B10、AKR1C1、CAT、CEACAM1、DEFB、FCER2、GCLC、GCLM、HMOX1、HSPA4、HSPB1、LYVE1、MIF、NFE2L2、NQO1、PPIA、SLC7A11、SMPD1、SOD2和TRAF6。根据质量和可用性,使用纯化的100-300ng的mRNA进行nanostring分析。简单地说,样本与人类PanCancerIO360面板的基因表达代码集和定制面板加基因峰值(纳米串技术,西雅图,华盛顿州,美国)在65◦C下杂交19小时。使用高灵敏度设置,在自动n计数器准备站上进一步纯化并将杂交探针与光学墨盒结合,并在n计数器数字分析仪上以最大分辨率(555FOV)进行扫描。将每个样本中每个基因的原始计数导入nSolver分析软件,通过评估内置的阳性对照、结合密度评估和以上背景的探针数量来评估总体检测性能。批校准用于协调在不同运行中产生的数据,以面板标准作为参考。背景阈值法采用平均+2标准差。使用nCounter高级分析的归一化模块,对阳性对照的几何平均值和管家基因进行了归一化处理。所有进一步的分析均使用log2转换的归一化表达式值。

2.3.4 GSTM1和GSTT1基因型

从基线门诊就诊时收集的循环血液淋巴细胞中分离出基因组DNA。GSTM1和GSTT1采用上述的标准方法进行基因分型[46]。引物从Eurofifs订购,使用荧光团,使用毛细管电泳系统进行可视化,并使用PCR扩增遗传物质[46,47]。样品被稀释1/50,然后在3730DNA测序仪(应用生物系统公司)上运行。生成的.fsa文件使用基因标记(软遗传学)进行可视化。对釉原蛋白未扩增的样本没有进行评分,而是再次重新扩增。在274bp处出现超过10Krfu的峰值为GSTM1阳性,在456bp处出现超过10Krfu的峰值为GSTT1阳性。含釉原蛋白扩增阳性的缺失峰被评定为零。

 

2.4 统计分析

对于SFN和烟草致癌物硫醇酸尿排泄的变化,将浓度归一化为肌酐,然后由于高右偏进行对数转换。低剂量和高剂量BSSE后的变化是独立确定的。后浓度和前浓度之间的几何平均值与相关的95%CI的比值来自对数正态回归。计算斯皮尔曼相关系数,以评估通过尿SFN代谢物测量的有效SFN剂量与致癌物解毒之间的相关性。使用每个参与者的log2(表达的倍数变化)和log2(肌酐巨大化SFN代谢物浓度的倍数变化)之间的皮尔逊相关性,计算与有效SFN剂量相关的基因转录本的口腔表达变化。通过使用聚类分析器对与有效SFN剂量最正正相关或最负相关的前30个基因进行过度表达分析,来评估功能富集。背景被设置为在定制的纳米串面板中探测的770个基因。拟合线性混合效应模型,以确定有效SFN剂量、致癌物解毒和NRF2靶基因转录本的变化之间是否存在剂量-反应关系。为了探讨GSTM1和GSTT1基因型是否与解毒相关,我们采用了双侧、双样本t检验。Bonferroni校正用于校正多重比较。McNemar试验用于比较低剂量和高剂量治疗之间每种特定AE的频率。所有的统计分析均采用SAS9.4软件包。

 

3. 结果

3.1研究的人群

如试验报告统一标准(图2)所示,从2018年1月至2019年11月,共有49名参与者被登记。112名潜在参与者接受了电话筛查;58人没有进行筛查,最常见的原因包括烟草史不足(n=21),不感兴趣/拒绝(n=20),取消或不参加筛查(n=7),目前没有吸烟(n=5)。54名参与者中有5名在筛查访问中被取消资格,原因是无法参加所有预定的研究访问(n=2)、未受控制的高血压(n=1)、未获得生物样本的同意(n=1)和临床显著的丙氨酸转移酶(ALT)值(n=1)。由于高保留和依从性,试验提前完成;49名参与者中有48人完成了所有的研究治疗和生物标本收集,并对主要终点进行了评估。

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图2:ONSORT图

表1:基线特征

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所有49名入组参与者的基线特征见表1。49名参与者中有26名(53%)为女性,中位年龄为57岁,中位烟草接触量为36包年,中位每天使用20支香烟。试验队列的种族和民族组成与亚利桑那州的吸烟人口相平行,那里的西班牙裔的吸烟率低于非西班牙裔白人[48]。

 

3.2 研究终点

3.2.1 生物利用度

参与者在BSSE的低剂量和高剂量治疗中都表现出SFN代谢物的显著增加。 SFN代谢物的中位基线尿排泄在第1期为0.009 µmol/mg Cr(四分位距(IQR):0.01, 0.03),在第2期为0.03 µmol/mg Cr(IQR:0.02, 0.04)(p = 0.02,表明具有统计学意义但可忽略不计的遗留效应)。在低剂量暴露期间,SFN代谢物的几何平均值从0.03 (0.02, 0.05) 增加到13.3 (7.9, 22.6) µmol/mg Cr,代表后:前比为267.9 (264.7, 826.0; p < 0.0001)。在较高剂量暴露期间,SFN代谢物的几何平均值从0.03 (0.02, 0.04) 增加到26.09 (16.2, 42.0) µmol/mg Cr,代表后:前比为 990.0 (592.2, 1655.1; p < 0.0001)。夜间收集尿液的中位持续时间为11小时(范围5.8-13.7h)。BSSE在前11小时的平均生物利用度,通过夜间尿液中总SFN代谢物除以总给药GR剂量,按摩尔当量标准化,低剂量治疗为11%(范围0.04-59%;SD11%),高剂量治疗为10%(范围0.1-46%;SD10%)。观察到SFN代谢物的剂量(低与高)和尿排泄之间的剂量反应关系(p < 0.01),该模型源自具有随机截距的线性混合效应模型,该模型在调整期间效应后解释了受试者内的相关性。

3.2.2 致癌物解毒

表2概述了三种特定烟草致癌物的解毒产物在尿液排泄中的变化。高剂量的BSSE显著上调当前重度吸烟者对苯、丙烯醛和巴豆醛的解毒作用。低剂量BSSE显著上调苯的解毒作用,而丙烯醛和巴豆醛则没有上调作用。

表2:致癌物代谢物的尿排泄

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苯的巯基尿酸 (SPMA) 的中位基线尿排泄量在第1期为8.1 pmol/mg Cr (IQR 4.8, 13.6),在第 2期为8.0 pmol/mg Cr (IQR 4.4, 11.6)(p = 0.35,表明无结转效应)。在高剂量BSSE期间,SPMA的几何平均值从7.6 (6.2, 9.4) 增加到9.1 (7.3, 11.3) pmol/mg Cr,代表后:前比为1.2 (1.0, 1.4; p = 0.04)。3-HPMA的几何平均值从9934.5 (8008.0, 12,324.4) 增加到11,032.1 (9161.1, 13,285.2) pmol/mg Cr,代表后:前比例为1.3 (1.1, 1.5; p < 0.01)。3-HMPMA的几何平均值从10,808.6 (8947.3, 13057.0) 增加到12,795.1 (10,922.9, 14,988.1) pmol/mg Cr,代表后:前比为1.2 (1.0, 1.4; p = 0.02)。在高剂量BSSE治疗期间,SFN的有效剂量与苯 (rho = 0.21)、丙烯醛 (rho = 0.15) 和乙醛 (rho = 0.16) 的解毒作用呈适度正相关。

3.2.3 颊细胞基因表达

治疗后的基因表达表现出显著的变异性。为了进一步探索这一点,我们根据基因与有效SFN剂量的皮尔逊相关性对基因进行了排序(补充表S1)。NRF2依赖基因NQO1和GCLM的相关系数分别为0.38和0.34,在所有770个基因中排名第一和第二。利用基因本体论(GO)生物过程(BP)对与有效SFN剂量呈正相关的前30个基因进行功能富集评估。虽然经过多次测试调整后的富集p值不显著,但排名最高的生物过程是“细胞氨基酸代谢过程”(GO:0006520)、“有机氮化合物代谢过程”(GO:1901564)、“细胞应激反应”(GO:0033554)和“白细胞凋亡过程”(GO:0071887)(补充表S2)。

3.2.4 GSTT1和GSTM1基因型

我们评估了与NRF2解毒途径相关的两个GST等位基因GSTM1和GSTT1,GSTT与高剂量BSSE的主要终点的关联。48名参与者中有25名(52%)GSTM1呈阳性。48名参与者中有40人(84%)GSTT1呈阳性。GSTT1阴性与阳性的参与者相比,SPMA的基线排泄显著减少(p=0.02)。这两种等位基因均与3-HPMA或3-HMPMA的基线排泄无关。苯、丙烯醛或巴豆醛解毒作用的上调与基因型无关。

3.2.5 SPMA解毒的线性回归分析

仅在较高剂量期间对对数转换的SPMA的变化进行探索性线性回归分析,以确定与致癌物解毒最密切相关的变量。首先,评估包括年龄、性别、种族、种族、体重指数、GST基因型和颊侧基因表达变化在内的变量与SPMA变化的单变量关联。然后将未调整p值<0.01的变量包括在调整后的分析中(补充表 S3)。 与苯解毒最密切相关的变量是层粘连蛋白-5γ-2 (LAMC2; p < 0.001)、干扰素诱导的跨膜蛋白 1 (IFITM1; p = 0.018) 和glypican 4 (GPC4; p = 0.027)。

3.2.6 安全性和毒性

表3通过低剂量或高剂量暴露总结了由方案治疗引起的不良事件(AE)。49 名参与者中有29名(59%)报告了至少一种轻度1级或2级AE;所有29 (100%)人都注意到胃肠道AE。未报告3级或更高级别的AE。最常见的AE是不符合 CTCAE标准的稀便(24%)或腹泻(22%),均为1级。49名参与者中有10名(20%) 经历了通常与稀便或腹泻相关的轻度腹痛或痉挛更高的剂量暴露;4例AE为1 级,6例为2级。在大剂量治疗期间轻度腹痛和腹泻的发生率显著增加(分别为 p < 0.01和0.02);这些预期的AE已在先前的研究中观察到,并且可能归因于BSSE补充剂的高纤维含量[31,33-36]。然而,没有参与者因治疗相关的AE退出研究。一名随机分配到高低剂量序列的参与者在经历无关的心肌梗塞后在清除期退出研究。

表3:治疗相关紧急不良事件

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4. 讨论

上呼吸道癌症,包括HPV阴性的HNSCC,与长期暴露于环境致癌物有关,主要是那些存在于烟草烟雾中的致癌物,包括苯、醛和多环芳烃。由此产生的上皮区域癌变表现为HNSCC指数治疗后的高发病率和经常致命的SPTs。即使成功了,戒烟也只能部分地降低SPT的风险。尽管对HNSCC有50年的合理化学预防努力的历史,但没有发现任何药物足够安全和有效,可以成为治疗的标准。目前的临床试验有三个关键发现:首先,SFN可以预防口腔癌变4NQO模型中的HNSCC,这是一种对人类HPV阴性HNSCC具有高分子保真度的临床前模型[49]。第二,SFN在健康志愿者的口腔上皮细胞中具有生物活性,上调NRF2靶基因[33]。最后,每天摄入600 umol GR和40 umol SFN的不同BSSE制剂,在12周的干预期内,对室外空气污染物苯和丙烯醛(烟草烟雾中也有)有持续的解毒作用[37]。

这项随机交叉临床试验的关键发现是,BSSE Avmacol®,由GR和活性黑莓酶组成,在健康的吸烟者中,在2周的暴露期中,当给予较高剂量时,可上调烟草致癌物质苯、丙烯醛和巴豆醛的解毒作用。尽管该试验人群的平均生物利用度约为单剂量8片正式生物利用度研究中描述的一半[40],但SFN暴露足以产生生物活性。

较高的8片BSSE剂量,含有296 µmol GR,在第一个11小时内平均生物利用度为30 µmol SFN,更有效;然而,没有观察到SFN有效剂量和解毒反应之间的正式剂量-反应关系。解释可能是双重的。首先,启东空气污染研究中使用的BSSE产品同时含有GR和SFN,后者70-80%的生物利用度为SFN代谢物,并支持较低四分位数的剂量[37]。Avmacol®联合给药GR和黑芥子酶,但是仍然需要GR到SFN的原位转化,从而导致有效SFN剂量的更高变异性。第二,与启东市研究所有参与者暴露的室外空气污染物的浓度相同,由于呼吸同一区域的空气,当前试验是在不同的致癌物暴露情况下进行的,具体取决于个体参与者每天吸烟的品牌和数量。值得注意的是,在一项启东市空气污染的随访研究中,评价三种BSSE剂量(原始剂量为600 µmol GR和40 µmol SFN;一半剂量;五分之一剂量),其中只有原始剂量对应的24 h尿量中值为24.6 µmol SFN代谢物与安慰剂对照显著不同[50]。在目前对吸烟者的研究中,SFN代谢物和致癌物质暴露的个体间较高的差异可能掩盖了预期的剂量-反应关系。

在绿色化学预防中,使用植物或其简单提取物作为防癌剂,一个经常和重要的问题是,是否可以通过正常饮食达到具有生物活性的保护性植物化学物质。市场阶段西兰花的GR含量变化很大,主要取决于基因型,但田间位置、年份、干旱条件和病害压力等环境条件也有影响[51,52]。对巴尔的摩地区超市购买的31个新鲜的、未煮的市集阶段西兰花头(Brassica oleracea var. italica)进行研究,其平均GR含量为每克0.4 µmol (0.005 ~ 1.1µmol)[53]。平均而言,大约28盎司的市售西兰花的GR含量和本研究使用的高剂量Avmacol®差不多。因为西兰花芽苗含有成熟植物10-100倍的GR,且具有丰富的黑芥子酶活性来源,其消耗可能更实用[32]。

SFN代谢物和口腔细胞中基因表达变化之间的相关性也发现了很高的个体间可变性。口腔细胞是研究烟草吸烟者中据称的化学预防剂生物效应的替代上皮组织[41]。尽管如此,这项探索性分析发现,参与细胞氨基酸和有机氮化合物代谢、细胞对应激刺激的反应和内在凋亡的基因的过度表达与有效的SFN剂量相关。细胞保护抗氧化反应的上调,包括解毒酶如NQO1和GCLM,是SFN的一种依赖于NRF2的机制,表明该分析方法的相关性。在临床前模型中,SFN还通过抑制NF-kB来减少慢性炎症,并通过表观遗传机制增强内在细胞凋亡[54,55]。有趣的是,多变量分析还发现了IFITM1的口腔表达变化,一种具有抗增殖和抗炎功能的干扰素诱导蛋白,与苯解毒显著相关[56,57]。这些探索性的发现与SFN可能通过NRF2依赖和不依赖的机制来对抗癌变过程中出现的解毒、炎症和凋亡失调的假设相一致。

在之前的研究中,包括启东空气污染研究,GSTT1而不是GSTM1基因型影响基线苯代谢。特别是,与GSTT1等位基因阳性的参与者相比,GSTT1等位基因阴性的参与者的SPMA基线排泄明显减少。然而,研究治疗对苯解毒反应的上调与GST多态性无关。有趣的是,一个类似的试验评估异硫氰酸酯2-苯基异硫氰酸酯(PEITC)苯和丙烯醛解毒在吸烟者发现单或双缺失多态性GSTT1和GSTM1不成比例地受益于治疗[39],这种效应可能是可见的,因为有82名参与者。由于GSTT1和GSTM1的缺失多态性与HNSCC风险增加相关,并与烟草暴露相互作用[58],因此使用异硫氰酸酯的化学预防可能对双阴性个体最有益。

在之前的各种BSSE试验中观察到,毒性主要是胃肠道毒性,表现为1级稀便或腹泻,并伴有轻度、痉挛性腹痛。这些AEs在高剂量治疗中更常见,预计是由于纤维含量,但并不妨碍依从性。事实上,与我们之前在同一人群中([38]和NCT02348203)进行的研究相反,我们只观察到3%对33%的脱落率。因此,高保留率和依从性导致49名参与者提前完成试验,而不是61名。

虽然该试验代表了美国亚利桑那州的吸烟人口,但该研究队列主要是西班牙裔和非西班牙裔白人。这是一个公认的限制,尽管不太可能改变机械性的概念证明。这项随机、安慰剂对照的随访研究将在多个中心进行,以捕捉北美的种族和民族多样性,从而产生更具代表性和一般化的结果。

 

5. 结论

本研究增加了越来越多的文献,表明异硫氰酸酯的消费,集中在十字花科蔬菜的芸苔属植物中,增强了环境致癌物质的解毒,包括苯和丙烯醛,这些物质在空气污染和烟草烟雾中很常见。此处和其他研究中观察到的低毒性和高依从性提高了对环境致癌作用的可耐受、长期化学预防策略的承诺。未来的研究将促进商业膳食补充剂的提供,包括这里研究的BSSE Avmacol®,具有可预测浓度,可接受的生物利用度,按照GMP标准生产,以及在环境温度下的长保质期;这与不切实际的种植、收获和生产3天的西兰花芽提取物形成对比,这些已不再用于临床试验。在高危人群中,逐步开发抗烟草相关致癌是必要的。一项多中心、随机、安慰剂对照试验现在计划在其他健康、重度吸烟者中评估12周内高剂量BSSE对苯和丙烯醛解毒的可持续性(NCT05121051)。


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