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西兰花芽苗饮料快速且持久的对空气污染物的脱毒作用:一项在中国的随机临床实验的结果

发表于:2019-01-07   作者:Patricia A.Egner等   来源:Cancer Prev Res(Phila)   点击量:

导语:
中国工业扩张过程中化石燃料消耗量的增长导致了污染排放物的急剧增加。这些排放物包含微粒物质。大量证据表明微粒物质中最有害的是细颗粒的微粒物质(粒子空气动力学的直径< 2.5 μm; PM2.5),它们能被吸入肺部深处。之前,中国城市只有较大的微粒子物质-PM10-被常规检测且报道。最近在欧洲的一项大型研究指出微粒物质是肺癌诱发的因素,不论粒子尺寸大小。重金属、致癌的多环芳烃和挥发性有机物,如苯和醛类,吸附于这些吸入微粒上,随着它们的解吸附,可能成为导致肺癌的危险因素。为了衡量西兰花芽苗饮料可能存在的提高人体对空气污染物的解毒作用,我们在中国启东进行了一项安慰剂对照、随机干预的试验。研究参与者招募于中国江苏省和合镇,实验从2011年十月中旬进行至2012年一月上旬。参与者连续84天(12周)饮用安慰剂饮料或西兰花芽苗饮料。临床试验结果表明富含萝卜硫苷、萝卜硫素的西兰花饮料能快速和持续地提升人体对苯(一种已知的人类致癌物质)和丙烯醛代谢产物的解毒能力,该效应能持续12周之久。
 

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癌症预防研究: 西兰花芽苗饮料快速且持久的对空气污染物的脱毒作用:一项在中国的随机临床实验的结果
国际癌症研究中心(IARC)最近已经对空气污染和空气污染中的致癌微粒物质进行分类。中国现在是世界最大的人为空气污染排放源,户外空气污染程度世界最高。中国的长江三角洲区域,包括我们研究地点启东在内,是中国经济发展最快速的区域。在这一区域,工业化扩张带来的空气污染能多日遮蔽地平线,冬季尤为严重。中国工业、运输业和住房扩张过程中化石燃料消耗量的增长导致了污染排放物的急剧增加。仅占中国2%面积的长江三角州区域,温室气体排放超过了全国的15%。这些排放物包含微粒物质。大量证据表明微粒物质中最有害的是细颗粒的微粒物质(粒子空气动力学的直径< 2.5 μm;PM2.5),它们能被吸入肺部深处。之前,中国城市只有较大的微粒子物质-PM10,被常规检测且报道。最近在欧洲的一项大型研究指出微粒物质是肺癌诱发的因素,不论粒子尺寸大小。重金属、致癌的多环芳烃和挥发性有机物,如苯和醛类,吸附于这些吸入微粒上,随着它们的解吸附,可能成为导致肺癌的危险因素。启东位于长江三角洲口的东北端,正迅速从孤立的农村社区转变为工业化制造中心。经济的发展也导致了启东地区环境的恶化。我们先前就发现不吸烟的启东人尿液中多环芳烃的生物标记物菲四酚是不吸烟的明尼苏达州双子城区域居民的5倍,间接地反映了启东地区空气质量的恶化。巯基尿酸形成于苯[S-苯巯基尿酸(SPMA)],丙烯醛[3-羟基丙基巯基尿酸(3-HPMA)],和巴豆醛[3-羟基-1-甲基丙基巯基尿酸(HMPMA)]的新陈代谢,可作为人体内空气污染暴露物的检测指标。我们发现启东人的巯基尿酸水平也实质上高于新加坡的不抽烟居民。重金属、致癌的多环芳烃和挥发性有机物等空气污染物除了来自于煤、石油燃烧、工业区和道路车辆;吸烟也是一个苯、丙烯醛和巴豆醛的重要暴露源,这可以从停止吸烟前后人体巯基尿酸分泌的差异看出。同时,我们也观察到在启东的吸烟者尿液中巴豆醛和丙烯醛的排泄率是非吸烟者的2-3倍。
 

为了衡量西兰花芽苗饮料可能存在的提高人体对空气污染物的解毒作用,我们在中国启东进行了一项安慰剂对照、随机干预的试验。研究参与者招募于中国江苏省启东和合镇。所有参与者签署书面的知情同意书。该协议由约翰斯霍普金斯布隆伯格公共卫生学院的机构审查委员会(巴尔的摩,马里兰州),匹兹堡大学(匹兹堡,宾西法利亚州),明尼苏达大学(明尼阿波利斯,明尼苏达州)与启东肝癌研究所批准,注册于ClinicalTrials.gov(NCT 01437501)。实验从2011年十月中旬进行至2012年一月上旬。参与者连续84天(12周)饮用安慰剂饮料或西兰花芽苗饮料。西兰花中的主要活性成分萝卜硫素,在动物实验中被证明是一种有效的抗癌剂,其作用主要通过诱导产生包括GSTs在内的脱毒酶。西兰花芽苗饮料的安全性已被多个Ⅰ期临床实验确证。这次试验使用一种混合饮料,其成分萝卜硫素(40 ?mol)和其生物前体萝卜硫苷(600 ?mol)。临床试验发现富含萝卜硫苷、萝卜硫素的西兰花饮料能快速和持续地提升人体对苯(一种已知的人类致癌物质)和丙烯醛代谢产物的解毒能力。研究表明持续性效应能持续到研究的12周。类似的结果在我们先前小型短期的交叉试验中被证实,每天饮用富含萝卜硫苷或萝卜硫素的西兰花饮料都会增强这些分析物在第7天(实验终点)的排泄。
 
 

介绍
国际癌症研究中心(IARC)最近已经对空气污染和空气污染中的致癌微粒物质进行分类。中国是现在世界最大的人为空气污染排放源,户外空气污染程度世界最高。中国的长江三角洲区域,包括我们研究地点启东在内,是中国经济发展最快速的区域。在这一区域,工业化扩张带来的空气污染在许多天遮蔽了地平线,尤其是冬季那几个月。中国工业、运输业和住房使用化石燃料的增长已经导致了排放物的急剧增加。面积仅占中国 2%的长江三角州区域,排放温室气体超过了全国的15%。这些排放物包括微粒物质。大量证据表明微粒物质中最有害的是细颗粒的微粒物质(粒子空气动力学的直径< 2.5 μm; PM2.5),它们能被吸入深肺。之前,中国城市只有较大的微粒子物质,PM10,被常规检测且报道。最近在欧洲的一项大型研究指出微粒物质是肺癌诱发的因素,不论粒子尺寸大小。重金属、致癌的多环芳烃和挥发性有机物,如苯和醛类,吸附于这些吸入微粒上,随着它们的解吸附,可能成为导致肺癌的危险因素。
 

我们先前已经报告不吸烟的启东人尿液中多环芳烃的生物标记物菲四酚是不吸烟的明尼苏达州双子城区域居民的5倍,可能反映了这2个区域空气质量的不同。启东位于长江三角洲口的东北端,正迅速从孤立的农村社区转变为工业化制造中心。巯基尿酸形成于苯[S-苯巯基尿酸(SPMA)],丙烯醛[3-羟基丙基巯基尿酸(3-HPMA)],和巴豆醛[3-羟基-1-甲基丙基巯基尿酸(HMPMA)]的新陈代谢。这些启东人的巯基尿酸水平也实质上高于新加坡的不抽烟居民。虽然其他来源,包括煤和石油燃烧、来自工业区的蒸发和加油站也被注意到,但在美国主要的苯暴露来自道路移动源排放物。吸烟也是一个苯、丙烯醛和巴豆醛的重要暴露源,这个结论基于在停止吸烟前后它们的巯基尿酸分析及其他数据。我们也观察到在启东的吸烟者尿液中巴豆醛和丙烯醛的排泄率是非吸烟者的2-3倍。
 

巯基尿酸是谷胱甘肽结合醛类后的脱毒产物;以苯为例,其初级代谢物苯氧化物结合谷胱甘肽后脱水产生SPMA。它们能通过无酶催化反应或谷胱甘肽S-转移酶催化反应形成。这些生物标志物在人体健康的研究中扮演了多种看上去矛盾的角色。通常,它们作为内部剂量指标和环境或职业暴露的生理整合检测,已应用于研究人群中一系列相关的不良健康效应。工作场所空气中苯的检测和SPMA的尿排泄之间的剂量-反应关系已被报道。这些生物标志物可能被用于药效检测,在随机临床试验中评估增强致癌物解毒的干预措施的影响。
 

为了衡量西兰花芽苗饮料可能存在的提高人体对空气污染物的解毒作用,我们在中国进行了一项安慰剂对照、随机干预的实验。一种西兰花中的活性成分,萝卜硫素,在动物实验中是一种有效的抗癌剂,其作用部分通过诱导包括GSTs在内的脱毒酶产生。西兰花芽苗饮料的安全性已被多个Ⅰ期临床实验确证。与先前的临床实验不同,这次实验使用一种混合饮料,其成分已知,为萝卜硫素(40 ?mol)和它的生物前体萝卜硫苷(600 ?mol)。因此,这项研究的主要目标是确定(i)什么程度的每日西兰花芽苗饮料消化量能提高暴露于过度环境水平人群的普遍毒性空气污染物脱毒作用的初始速率和(ii)这种保护反应是否能在每日剂量下持续12周。
 

材料和方法
研究设计和参与者
无重大慢性病史的健康成年人被随机分入安慰剂对照试验中,以评估富含西兰花芽苗提取的萝卜硫苷和萝卜硫素饮料的药代动力学和药理学。研究参与者招募于中国江苏省He-He镇的Qing Jia、Ji Zi和Jiang Lou村。在2011年9月的6天里,共有1205人在当地诊所进行了筛选。所有参与者签署书面的知情同意书。该协议由约翰斯霍普金斯布隆伯格公共卫生学院的机构审查委员会(巴尔的摩,MD),匹兹堡大学(匹兹堡,PA),明尼苏达大学(明尼阿波利斯,MN)与启东肝癌研究所批准,注册于ClinicalTrials.gov(NCT 01437501)。病史、体格检查、肝常规和肾功能试验被用于筛选人群(年龄21~65岁),采用与我们以前在这个地区干预时相同描述的方法。近一半(539)的筛选人群符合条件,其初始300人使用了一个固定的随机化方案,块大小为10。总共291名被选中的参与者在研究的第一天回到诊所提供了干预实验的知情同意书并留下身份证号码。总体而言,共有男性62名(21%)和女性229名(79%),中位年龄为53岁(范围,21~65岁)。尽管这是一个严格控制饮食的干预,但在实验中参与者没有受到饮食限制。
 

实验从2011年十月中旬进行至2012年一月上旬。参与者连续84天(12周)饮用安慰剂饮料或西兰花芽苗饮料。参与者于每个晚上的16:30至18:00之间在10个当地指定地点中的1个会见当地医生和研究人员以分配干预饮料。通过目视观察饮用和测定萝卜硫素代谢物的尿排泄确定人群的依从性(见下文)。安慰剂和西兰花芽苗饮料每个下午用散装粉末新鲜制备并带到He-He镇分配。为了控制pH值,抗坏血酸在尿液收集容器分发至参与者前马上加入到容器中,并完成消化饮料后的第1、7、14、28、42、56、70和84天的夜间和白天(各约12小时)的尿液样本收集。此外,收集在第一次消化饮料的前一天(第0天)的12小时通宵尿液。一旦收集,测定尿量、制备等分试样并运往启东肝癌研究所立即存储于-20℃。血液样本收集于研究的第0、28、56和84天。所有收集到的样品测定血清丙氨酸氨基转移酶活性。从每个血清和尿液样品的等分试样在研究结束时用冷藏船运到巴尔的摩,血清样品立即转移到临床实验室(Hagerstown医学实验室,Hagerstown,MD)进行综合血液化学分析。
 

空气污染生物标志物
研究期间启东地区PM10水平数据由启东环境监测站提供。上海地区PM10水平从上海环境监测中心和上海环境保护局获取。所有的巯基尿酸水平由先前描述的同位素稀释质谱法定量。尿肌酐由黑格斯敦医学实验室测定。
 

尿液中萝卜硫苷和萝卜硫素
尿中萝卜硫苷和萝卜硫素代谢物的测定用同位素稀释质谱法,其先前已被Egner和同事报道(28)。正离子模式电喷雾串联质谱(ESI-MS/MS)使用Thermo-Finnigan TSQ高级三重四极杆质谱仪连接Thermo-Finnigan Accela UPLC和HTC Pal自动进样器进行(ThermoElectron公司)。分析样品的色谱分离在1.9-?m 100 × 1 mm2 Thermo Hypersil Gold column上进行,柱温40℃。
 

基因分型和SNP分析
基因组DNA从血清用Qiagen QIAamp迷你血分离试剂盒分离获得。GSTM1GSTT1基因型依照先前所描述的方法(21)用实时PCR确证。NRF2 rSNP- 617的引物和探针序列如下:正向引物序列CAGTGGGCCCTGCCTAG;反向引物序列TCAGGGTGACTGCGAACAC ;探针1 带红色荧光基团TGGACAGCGCCGGCAG;探针2 带绿色荧光基团 TGTGGACAGCTCCGGCAG(ABI公司)。
 

统计分析
分析包括4部分:(i)在使用西兰花芽苗饮料前(即,第0天)比较治疗组空气污染物的生物标志物的基线水平,(ii)饮料对尿中空气污染物排泄的持续性效应的比较(第1至84天),(iii)空气污染物排泄的基因型比较,及(iv)个体水平的萝卜硫素代谢物从尿中排泄的描述。
 

为了比较安慰剂组与治疗组的基线,对每个生物标志物的几何平均值进行了2样本T检验。为了描述治疗的急性和持续性效应,对每个生物标志物单独进行对数线性混合效应(随机截距和斜率)模型拟合。在这种背景下,独立变量为分配治疗(以安慰剂作为参考),几周的时间(从1天到84天)与分配治疗和时间之间的相互作用。具体来说,模型的形式如下:
 

其中ab服从二元正态分布,平均值等于0,其对应于个体间差异的截距(第1天的水平)和斜率(改变每周)的方差分量,与残差(e)统计独立;残差(e)也服从正态分布,其方差对应于整个访问期间生物标志物的个体差异。参数α0解释为安慰剂组在第1天的平均生物标志物水平,α1描述了由第1天治疗产生的生物标志物水平的差异(急性效应)。参数β0是安慰剂组生物标志物水平的每周平均变化,β1是治疗效应的斜率(持续性效应)。
 

对苯而言,一部分(14%)尿液样本低于检测限(即,<0.125 pmol/mL)。因为这些观察值由不同尿肌酐浓度(毫克/毫升)进行标准化而来,导致左截尾值也不同。为了适当地将左截尾观察值归并入混合效应模型,我们使用SAS中柔性非线性混合模型设计了最大似然法。,左截尾值对最大似然函数的贡献通过累积分布函数确定,而非左截尾值的贡献通过概率密度函数确定。
 

通过比较不同基因型的排泄,每天计算不同基因型的各种空气污染物的几何平均值和四分位数(IQR),用于建立不同基因型–治疗的层模型,并以图形显示。作为整体水平的一个总结,计算每个个体从第1至84天的几何平均值。Wilcoxon秩和检验比较不同基因型组间个体水平的差异。
 

萝卜硫素的药代动力学由排泄物中萝卜硫素含量经对数转换后再进行线性回归拟合表述。回归方程的斜率描述了每周平均变化。符号秩检验比较平均每周变化是否与0%有显著差异(28)。统计显著性评估在a?0.05水平。所有分析均使用SAS 9.2进行(SAS Institute)。
 

实验结果
依从性、数据采集完整性和耐受性
 
 
图 1. 干预实验图
 
如图1所示,300名参与者随机分为2个干预组;在此之后不久9名参与者拒绝参与实验。从性别、年龄和体重指数来看,干预组之间没有显著性差异(P>0.05)(表1)。24名退出者中,13名在安慰剂组,11名在西兰花芽苗饮料组。291名参与者中,267名(92%)完成了试验:53%饮用了所有分配的饮料,而其余的消耗了至少80到84份分配的饮料。本文报道了10个1级不良事件;所有都发生在实验的第一周,其中4名(2.8%)参与者饮用安慰剂,6名(4.1%)饮用西兰花芽苗饮料。难以接受的味道和胃部轻度不适是常见的抱怨。一名分配给西兰花饮料的参与者轻度呕吐。剩下14名退出者中的大部分离开研究的原因是为了监督饮料消费而每天见面带来的不便。早期的试验中西兰花饮料使用西兰花提取物加入水或50:50的水:芒果汁混合物中的配方,改用Sensory Spectrum提供的水:菠萝汁:酸橙汁配方(29)后,西兰花饮料的耐受性大大提高。此外,在267例完成试验参与者应有的4539个尿液样本中只有18个未收集到(0.3%);血液样本收集了99.8%。干预的最后一天收集的血液样本无异常临床化学值。
 
 表1 筛选人群人口分布[ %(n)或四分位数(IQR)]和登记参与者的处理 
 
空气污染物生物标志物基线水平
所有研究参与者在第一次饮用饮料前于早晨收集的12小时通宵尿液样本,被测定了其SPMA、3-HPMA和HMPMA水平。这些分析物作为在环境暴露条件下污染物内部剂量的生物标志物。因为3种生物标志物表现出很强的偏度(SPMA、3-HPMA和HMPMA分别为7.2、6.9和6.4),所以全部分析结果进行对数转化,从而分别减少了-0.2、0.7和1.4的偏度。表2按处理组安排分别给出了第0天的几何平均值与四分位数。分入安慰剂组和西兰花芽苗饮料组参与者的生物标志物水平无显着差异。
 
 
在中国挥发性有机化合物的空气浓度没有常规监测,也不作为本研究的一部分进行。然而,在研究时,包括上海和启东在内的很多中国城市每日跟踪记录PM10浓度。图2A给出了在研究期间,上海中部和启东的日平均PM10浓度。启东的日平均PM10浓度是启东肝癌研究所0.5公里内的2个启东监测点的平均值。在84天内,上海和启东地区每天波动的高度一致性突出了长江三角洲地区的区域性污染。启东的暴露始终略高于上海。此外,监测点之间的PM10水平的季节性增长率是一致的(2% /周)。
 

在12周的干预期间从每个参与者收集8个过夜12小时尿液样本,以同位素稀释质谱法量化其中苯、丙烯醛和巴豆醛对应巯基尿酸的尿排泄。在混合模型的基础上,估计第1天安慰剂组的SPMA排泄为0.818 pmol /mg 肌酐[ 95%可信区间(CI),0.725-0.922 ]。如图2B所示,那些接受西兰花芽苗饮料的参与者在第1天的排泄高于安慰剂组60.6%(95% CI,+35.8%到+89.8%;P<0.001),这个效应一直持续。安慰剂组每周平均变化为+1.7%(95% CI,+0.7%到+ 2.6%),这与西兰花芽苗饮料的每周平均变化(+2.5%;95% CI,+1.6%到+ 3.5%)是相似的(P = 0.204)。同样,如图2C所示,西兰花芽苗饮料组第1天的3-HPMA尿排泄(95% CI,+5%到+43.4%;P = 0.010)比安慰剂组高+22.7%,平均水平为3548 pmol /mg 肌酐(95% CI,3173-3968)。其尿排泄随着时间的推移持续保持显著较高的水平,每组每周小幅增长1.7%(每组间周变化差异的P值= 0.877)。最后,安慰剂组第1天HMPMA的尿排泄为1412pmol /mg 肌酐,和西兰花芽苗饮料组实际上是相同的(P = 0.531)。
 

将分析范围限制在完成了试验的211名妇女,得到了相同的结果。这211名妇女都是非吸烟者。在这一亚组分析中,西兰花芽苗组相对安慰剂组的苯、丙烯醛和巴豆醛对应巯基尿酸排泄的增加分别为+ 54.7%(+27.2%到+88.1%)、 +21.7%(+1.8%到+45.5%)和+2.0%(-13.7%到+20.4%)。
 

Effect of GST genotypes and Nrf2 rSNP-617 onbiomarker levels
GST基因型和Nrf2 rSNP-617对生物标志物水平的影响
 
 
众所周知,GSTT1等位基因的缺失会减少职业暴露条件下药物排泄;GSTM1基因的作用尚不确定。完成了这项研究的267名参与者以2个现有的GST等位基因进行基因分型。GSTT1(41.9%)和GSTM1(52.1%)的空白基因型的分布,符合我们先前在这一人群中的测定结果。如图3A所示,在第0天,带有GSTT1基因者相对未带有者的SPMA排泄显着提高了59%(P<0.01)。在安慰剂组,GSTT1基因型者在每一个评估时间点上都有> 50%的SPMA排泄的增加。在治疗组,有或无GSTT1基因型者可以看到类似而有区别的作用,但作用从更高的基线值开始,反映了干预的效果。因此,尽管GSTT1基因型是苯代谢的重要调控者,西兰花饮料-诱导效应引起SPMA排泄增多的影响似乎独立于GSTT1的状态。相反,在图3B所示,在第0日和整个实验过程中,GSTM1等位基因的存在与否对过夜间的药物排泄率没有影响(第0天;P = 0.501)。此外,不论GSTM1基因型如何,在所有的时间点治疗效果都明显。
 

抗氧化反应元件具有功能多态性,如转录因子NRF2启动子的-617,该处A取代C。已知Nrf2调节包括GSTs在内基因的表达,参与毒物和致癌物的解毒。一个包括267名完成试验参与者的探索性分析中,123人带有C等位基因纯合子(C/C),115人带有杂合子(C / A)和29人带有A/A。这种单核苷酸多态性(A/A或A/C对于C/C)对SPMA排泄的基线无显著影响(第0天;P = 0.203)。此外,安慰剂组在干预期间没有看到变化。实验的第1到84天个体几何平均值水平的中位数(四分位数)以pmol /mg 肌酐表示,对C/C为0.750(0.461-1.140),对C/A或A /A为0.860(0.443-1.119)(P = 0.896)。然而,西兰花饮料治疗组对苯的代谢与排泄有显著的效应,显示在这个条件下NRF2对萝卜硫素的效应有潜在的和部分的作用。中位数(四分位数)水平以pmol /mg 肌酐表示,对C/C为1.104(0.797-1.519),对C/A或A/A为1.352(0.938-1.833)(P = 0.029)。
 

萝卜硫素的药代动力学
 
 
图4 第1、42和84天的萝卜硫素及其代谢物的尿排泄(SF-半胱氨酸和SF-巯基尿酸),以同位素稀释质谱法从随机的西兰花芽苗饮料组参与者中测定。
 
以同位素稀释质谱法测定第1、42和84天中连续12小时收集的尿液中排出的谷胱甘肽衍生萝卜硫素结合物的水平,如图4所示。SF-N-乙酰半胱氨酸(80%–81%),SF-半胱氨酸(12%–14%)和游离的萝卜硫素(5–7%)是主要的尿代谢产物;其他谷胱甘肽衍生结合物SF-谷胱甘肽和SF-半胱氨酰甘氨酸所占比例<1%,如前所见。个体尿代谢物的分布在干预过程中没有变化。即使设计了混合萝卜硫苷和萝卜硫素的配方以延长每剂量的生物半衰期,大部分萝卜硫素代谢产物在每剂量给药的第一个12小时后被排泄,24小时总排泄量的比例从72%增加到82%到84%在第1至42至84天。24小时排泄的萝卜硫素代谢产物水平的中位数从54增加到56至62μmol。这排泄量占每日给药剂量(600μmol 萝卜硫苷+ 40 μmol 萝卜硫素)的8.4%、8.8%和9.7%。为了总结萝卜硫素代谢产物随时间的组内变化,线性拟合每个个体的数据。这136个个体特异性斜率的中位数,以百分比变化表示为+10.1%(IQR:- 13.7% 到+ 43.9%)。这个平均变化显著大于0(符号秩检验:P = 0.01)。萝卜硫素尿代谢物重复测量的组内相关系数为0.35。
 

所有被分配到安慰剂组的萝卜硫素尿代谢物含量低于1μmol/mg肌酐,除了第42天的6个人和第84天的4个人。这些参与者中最高值为14μmol/mg肌酐每24小时。这些检测范围内的飘移可能反映出西兰花的消化。这些飘移是在研究的后半段期间从局部域获得,参与者在实验全程中没有受到饮食限制。
 

讨论
临床实验中随机抽取饮用富含萝卜硫苷、萝卜硫素西兰花饮料的参与者,发现其对苯(一种已知的人类致癌物质)和丙烯醛代谢产物的解毒能力得到快速和持续地提升,持续性效应延续了研究进程的12周。这和我们先前小型短期的交叉试验结果一致,每天饮用富含萝卜硫苷或萝卜硫素的西兰花饮料都会增强这些分析物在第7天(实验终点)的排泄。选择一个合适的剂量在以食物为基础的干预实验中尤其困难。在交叉试验中我们发现,萝卜硫素起始剂量为150 μmol时,检测到尿排泄的萝卜硫素等价物为104 μmol;萝卜硫苷起始剂量为800 μmol时,检测到尿排泄的萝卜硫素等价物为32 μmol。两次干预实验导致SPMA和丙烯醛对应巯基尿酸的排泄可比地增长,显示剂量-反应关系已经达饱和。目前实验中,使用40 μmol萝卜硫素和600 μmol萝卜硫苷的混合,我们观察到第一次服用剂量的24小时后(第1天)排泄萝卜硫素等价物的中位数为54 μmol。两次研究中,SPMA和丙烯醛对应巯基尿酸代谢物的排泄增加量在第7天左右的值几乎相同。这两次实验的剂量水平有效地确定了萝卜硫苷、萝卜硫素和两者组合的最大耐受剂量。它们反映的摄入量水平远超过典型西兰花消费者。因此,我们未来应努力评估较低剂量的效果。具有更一致生物利用度的配方也需要进行研究。在最初的7天交叉研究中,我们发现研究参与者体内的萝卜硫苷经水解、吸收与谷胱甘肽结合后,转化率在2%到50%之间。在目前的研究中,萝卜硫素等价物产率在6.4%~48.9%之间,配方中包含少量的萝卜硫素。萝卜硫素富集饮料公认能相对萝卜硫苷富集饮料提供一个更高、更持续的萝卜硫素水平。转换效率可能和每个参与者的肠道菌群组成相关。有趣的是,萝卜硫苷生物利用度在84天内的增加可能是因为肠道菌群组成的改变。
 

萝卜硫素对苯代谢的作用和多种其它保护作用的机理目前尚不清楚。尽管如此,激活Nrf2细胞保护信号通路还是萝卜硫素的主要作用方式。在小鼠试验中,Nrf2信号的破坏消除了萝卜硫素在癌症化学预防中的作用。在这项研究中,GSTT1 基因型对SPMA的排泄率有显著影响,但这种影响似乎独立于西兰花饮料干预。目前,还不知道GSTT1是不是人Nrf2的转录靶标。西兰花增强的苯解毒作用的诱导因素本质尚未解决。丙烯醛主要通过GSTP1的催化作用与谷胱甘肽结合。在人GSTP1基因的等位变异已知会影响丙烯醛结合率。相反,人GSTs对巴豆醛的选择性活性最低,这也许可以解释西兰花芽苗饮料对HMPMA的排泄没有调节作用。
 

萝卜硫素富集的西兰花芽苗制剂可诱导受试者上呼吸道Nrf2调控的基因表达和降低柴油机尾气颗粒引起的鼻过敏性反应。在小鼠中,Nrf2的破坏增强了对气道炎症反应的敏感性和柴油车尾气颗粒引起的DNA损伤。此外,许多吸附在空气污染物颗粒的金属和有机分子的急性毒性或致癌性已被分别证明对于Nrf2破坏小鼠有增加。我们的发现进一步支持了Nrf2信号可能是萝卜硫素的重要靶标。在接受西兰花饮料治疗后,Nrf2基因启动子近端(-617)的功能多态性影响SPMA排泄率。
 

室外空气污染与一系列不良健康结果相关,包括心肺死亡、慢性阻塞性肺疾病及肺癌入院率增加,并加剧慢性呼吸道疾病伴随肺功能下降。2010年全球疾病负担研究列出慢性阻塞性肺疾病已是中国第三大死因。颗粒物的两个来源,环境空气和室内空气,都仅列在膳食风险水平、高血压和烟草烟雾以下。烟草烟雾是中国伤残调整生命年的主要危险因素。显然,尽可能控制环境和室内空气污染必须成为公共政策的优先顺序。事实上,美国空气质量明显改善,在一定程度上来自于通过公共政策努力控制空气污染,空气质量改善也与寿命的改善相关。
 

自1972年以来,启东以人群为基础进行癌症登记。在过去的40年中,启东人中国肺癌年龄标准化发病率翻了3倍,在这段时间启东人均烟草销售增加了5倍。在启东,甚至在中国的许多农村地区,大多数男性为吸烟者(60%),而女性大多是非吸烟者(<1%)。尽管吸烟不是一个排除标准,在我们的研究中登记的211名女性参与者没有一个是吸烟者。鉴于吸烟和肺癌之间存在几十年的滞后,从50年代到80年代及之后吸烟的增加和可能导致启东人在1972年后的发生肺癌。目前启东女性的中国肺癌年龄标准化发病率从2000年开始已增加了一倍。这不太可能与二手烟有关,因为女性肺癌的拐点在地区经济发展十多年后开始出现。这种增长是否反映了增加暴露于室外或室内空气污染物现在还不明确的,但它肯定是一个不断升级的公共卫生问题和评估以人群为基础的化学预防方法的潜在机会。
 

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