富含萝卜硫苷的西兰花汤对循环小细胞外囊泡中Nrf2调控基因丰度的影响：一项初步饮食干预研究

《Molecular Nutrition & Food Research》：Effect of Glucoraphanin on the Abundance of Nrf2 Regulated Genes Within Circulating Small Extracellular Vesicles: A Pilot Dietary Intervention

本研究通过随机交叉试验，探讨摄入富含萝卜硫苷（GRN）的西兰花汤是否通过诱导循环小细胞外囊泡（sEVs）携带核因子E2相关因子2（Nrf2）调控的抗氧化基因，介导其对远端组织的保护作用。尽管尿液检测证实萝卜硫苷（SF）被有效吸收，但sEVs中Nrf2靶基因（如AKR1C3、SOD1等）的丰度未发生显著变化，提示SF的全身效应可能通过sEVs的蛋白质组或其他机制实现，为膳食生物活性物质的跨组织通讯机制提供了新视角。

　　

1 引言

流行病学研究表明，富含十字花科蔬菜（尤其是西兰花）的饮食可降低年龄相关慢性疾病（如癌症、心血管疾病和炎症性疾病）的风险。西兰花富含4-甲基亚磺酰丁基硫苷（GRN），其在组织破损时被黑芥子酶水解为异硫氰酸酯萝卜硫素（SF）。SF可通过激活转录因子Nrf2，诱导抗氧化基因表达，但SF在体内代谢迅速，血浆峰值浓度（C_max）常低于1 μM，且24小时内即被清除，难以直接解释其对远端组织（如前列腺或乳腺）的保护作用。

细胞外囊泡（EVs）是脂质双分子层包裹的纳米级颗粒，可分为小细胞外囊泡（sEVs）和大细胞外囊泡（LEVs）。它们携带蛋白质、RNA等生物活性物质，在组织间通讯中发挥关键作用，且其分子内容物稳定性高，不受营养状态影响。研究表明，膳食成分（如碳水化合物、脂肪、多酚）可调节EVs的生物发生和遗传 cargo。本研究假设SF在肝脏首过代谢期间诱导产生的sEVs可能携带Nrf2调控基因，并将其转运至外周组织，从而介导西兰花的全身益处。

2 实验部分

2.1 研究设计

GLOBE研究是一项单中心、随机、单盲、两阶段交叉试验，在奥克兰大学Liggins研究所的临床研究单元（CRU）开展。

2.2 受试者

纳入9名健康非吸烟者（年龄>55岁，BMI 18.5–30 kg/m²），排除有消化系统疾病或近期服用特定药物者。

2.3 饮食干预

干预组摄入含452 μmol GRN的西兰花汤（myrosinase已失活），对照组摄入无GRN的蔬菜汤。两种汤能量匹配，但营养成分存在差异（如干预组蛋白质和纤维更高，对照组钠含量更高）。

2.4 样本采集

在摄入汤剂后的0、30、60、120、180、240、360、480分钟及24、48小时采集血样；尿液按时间分段收集（0–2、2–4、…、24–48小时）。

2.5 sEVs分离与表征

血浆经尺寸排阻色谱（SEC）分离sEVs，通过纳米颗粒追踪分析（NTA）、蛋白定量（BCA法）、Western blot（检测CD9、CD63等标志物）和透射电镜（TEM）验证sEVs的形态和纯度。

2.6 基因表达分析

从sEVs中提取RNA，通过预扩增和RT-qPCR检测24个Nrf2调控基因的表达，以几何平均法标准化内参基因（如GAPDH）。

3 结果

3.1 萝卜硫苷药代动力学

仅在干预组尿液中检测到SF，48小时累计排泄量为2.7 ± 0.75 μmol，且鉴定出SF-半胱氨酸（SF-Cys）和SF-N-乙酰半胱氨酸（SF-NAC）代谢物。

3.2 sEVs表征

NTA和BCA显示sEVs主要富集于SEC的F2–F5组分。Western blot证实sEVs标志物（CD9、CD63）表达，但样本中混杂白蛋白等污染物。TEM显示sEVs呈球形，粒径67–138 nm。

3.3 Nrf2基因表达

24个基因中仅5个（AKR1C3、SOD1、GSTP1、GPX1、CD36）可稳定检测（Ct值<40）。线性混合模型分析表明，干预组与对照组在sEVs的Nrf2基因丰度上无显著差异。sEVs颗粒浓度随时间变化（p < 0.05），但可能与餐后脂质反应有关，而非SF特异性作用。

4 讨论

本研究首次在人体中探讨GRN摄入对循环sEVs中Nrf2基因的影响。尽管SF被有效吸收（与既往研究一致），但sEVs的基因 cargo 未发生改变。可能原因包括：

1. 1.
   基因检测局限性：仅分析24个基因，且多数未达到检测阈值；
2. 2.
   sEVs cargo 的复杂性：SF的效应可能通过蛋白质而非mRNA介导；
3. 3.
   饮食混杂因素：两汤营养成分差异（如钠、碳水化合物）可能影响GRN代谢或sEVs释放。
   未来需结合转录组学、蛋白质学技术，并优化sEVs分离方法，以揭示SF的全身作用机制。

5 结论

摄入GRN-rich西兰花汤可促进SF排泄，但未显著改变循环sEVs中Nrf2调控基因的丰度。SF的健康益处可能通过sEVs的其他分子 cargo 或直接组织积累实现，需进一步探索其跨组织通讯机制。