《食品科学》：河北农业大学王向红教授等：萝卜硫素对结肠癌细胞侵袭和转移的影响|河北农业大学|王向红|萝卜硫素对结肠癌细胞侵袭和转移的影响|蛋白|食品科学

结肠癌是全球第三大常见癌症，作为一种恶性肿瘤，其在世界范围内的发病率和死亡率均处于较高水平。大多数结肠癌可归因于生活方式和衰老，饮食习惯和肠道微生物群也与结肠癌的发生有关。尽管诊断和治疗技术已取得重大进展，但癌症转移仍然是导致死亡的主要原因。调控Wnt/

-catenin信号通路的活性和上皮间质转化（EMT）过程对抑制结肠癌细胞侵袭和转移具有重要意义。

众多研究表明，增加蔬菜的摄入量有助于降低患癌症风险，这主要归因于蔬菜中富含植物化学化合物。萝卜硫素（SFN）是一种膳食异硫氰酸盐，广泛存在于西兰花、花椰菜、卷心菜、萝卜、芥末和其他十字花科植物中。药理学研究揭示SFN具有抗肿瘤、抗氧化、抗炎和免疫调节效果，能够改善胃癌、结肠癌和卵巢癌等病症，是十字花科蔬菜中抗癌活性最强的成分之一。

河北农业大学食品科技学院的马宇彤、焦英帅、王向红*等选取HCT 116结肠癌细胞作为细胞模型，着重分析SFN对HCT 116结肠癌细胞增殖、凋亡、侵袭和转移所产生的作用效果，并深入探讨其调控Wnt/

-catenin信号通路的活性以及EMT方面的相关分子机制，明晰其对结肠癌细胞侵袭和转移的抑制作用，以期为结肠癌的防治提供新的理论依据和可能的干预策略。

SFN对HCT 116结肠癌细胞活力的影响

SFN的结构式如图1a所示。采用CCK-8实验对不同浓度的SFN作用于HCT 116细胞增殖的影响进行评估，并确定半抑制浓度（IC50为）。由图1b、c可知，SFN和5-FU对HCT 116细胞活力的影响显著，能够显著抑制HCT 116细胞的增殖，且抑制作用呈现剂量依赖性。SFN作用HCT 116细胞24 h的IC50为6.44 μg/mL，5-FU作用HCT 116细胞24 h的IC50为168.40 μg/mL。如图1d所示，在作用24 h时SFNL、SFNM、SFNH和5-FU组的细胞活力分别为（84.69±6.94）%、（69.41±1.63）%、（32.78±0.44）%、（46.20±1.44）%；在48 h时SFNL、SFNM、SFNH和5-FU组的细胞活力分别为（80.98±6.27）%、（64.04±1.60）%、（23.37±4.08）%、（13.89±0.26）%；在相同时间点，与对照组相比，不同剂量的SFN能够明显抑制HCT 116细胞的增殖（

＜0.001、

＜0.000 1），抑制效果随着浓度的增加而增强；各剂量组的抑制效果随着药物作用时间的延长而增强。综上所述，SFN对HCT 116细胞增殖的抑制作用具有剂量依赖性和时间依赖性。

SFN对HCT 116细胞凋亡的影响

2.1 细胞形态学分析

如图2所示，对照组的HCT 116细胞整体形态正常，细胞排列紧密。而在不同浓度的SFN干预处理下，原本紧密生长的细胞变得松散，细胞数量明显减少，死亡并漂浮的HCT 116细胞增多，同时细胞体积出现皱缩现象，表明经过SFN和5-FU处理后，细胞出现凋亡现象，其形态发生改变。

2.2 SFN和5-FU作用后HCT 116细胞的凋亡情况

如图3所示，对照、SFNL、SFNM、SFNH和5-FU组的细胞凋亡率分别为（6.79±0.71）%、（9.05±1.09）%、（13.77±0.83）%、（26.44±1.52）%、（21.59±1.28）%。HCT 116细胞的凋亡率随着SFN质量浓度的增加而升高，除SFNL组外其余药物组的凋亡率与对照组相比具有明显差异（

＜0.000 1），由此可知，SFN能显著诱导HCT 116细胞凋亡，呈剂量依赖效应，且SFN诱导HCT 116细胞凋亡的能力能达到5-FU的水平。

2.3 凋亡相关蛋白表达水平分析

为了进一步探究SFN抑制癌细胞凋亡的机制，对相关蛋白表达进行了分析。采用Western Blot法检测凋亡相关蛋白的表达，结果如图4所示。经过不同质量浓度的SFN处理后，HCT 116细胞中促凋亡蛋白（Bax）和半胱天冬蛋白酶-3（Caspase-3）的相对蛋白表达水平均明显增加，而抗凋亡蛋白（Bcl-2）的表达水平明显下降，证明SFN能够诱导结肠癌HCT 116细胞凋亡。

SFN对HCT 116细胞侵袭和迁移的影响

3.1 Transwell侵袭实验结果

如图5所示，对照组的侵袭细胞数量最高，不同浓度SFN处理组的侵袭细胞数量明显减少。对照、SFNL、SFNM、SFNH和5-FU组的侵袭细胞数量分别为153±8、137±7、88±11、71±17、75±5；由此可知，SFN能够显著降低癌细胞的侵袭性，且抑制效果呈剂量依赖性，表明SFN具有抑制癌细胞侵袭的能力，能够限制癌细胞转移至其他组织，减少癌细胞扩散。除SFNL组外，其余组的侵袭细胞数量与对照组相比具有明显差异（

＜0.000 1）。

3.2 Transwell迁移实验结果

如图6所示，与对照组相比，经24 h SFN处理后HCT 116细胞的迁移能力发生明显变化。对照、SFNL、SFNM、SFNH和5-FU组的迁移细胞数量分别为240±14、226±6、208±11、162±5、150±9。随着SFN质量浓度的增加，其对迁移的抑制能力逐渐增强，其迁移抑制能力能够达到5-FU组的水平。上述结果表明，SFN能够有效抑制结肠癌HCT 116细胞的迁移，阻止癌细胞扩散到组织中，抑制癌细胞转移。

3.3 细胞划痕实验结果

如图7所示，对照组的划痕区域中迁移的HCT 116细胞数量最多，且划痕区域面积显著缩小。对照、SFNL、SFNM、SFNH和5-FU组的细胞迁移率分别为（27.3±3.1）%、（21.8±1.1）%、（8.3±0.9）%、（3.8±0.4）%、（8.5±1.5）%。与对照组相比，各SFN处理组的迁移率随着SFN质量浓度的增加而降低，这表明SFN对HCT 116细胞的伤口具有明显的修复能力，呈剂量依赖性，其修复效果能达到5-FU的水平。

EMT过程中的相关蛋白表达

鉴于SFN对HCT 116细胞侵袭和迁移的抑制作用，通过Western blot检测EMT标志物的表达水平分析SFN处理对HCT 116细胞EMT的影响。EMT相关蛋白免疫印迹结果如图8a所示。如图8b所示，与对照组相比，SFNH组和SFNM组的E-cadherin表达量显著上调（

＜0.05、

＜0.001）。如图8c～f所示，与对照组相比，N-cadherin、Vimentin、Snail和MMP-9的蛋白表达量（除SNFL组的MMP-9蛋白表达量）均明显下调（

＜0.05、

＜0.001、

＜0.000 1）。上述结果表明，SFN可能通过调节EMT相关蛋白的表达水平阻碍细胞的EMT过程，从而有效抑制癌细胞的侵袭和转移。

Wnt/

-catenin信号通路相关蛋白表达

Wnt/

-catenin信号通路和EMT之间的关系如图9a所示。在正常的上皮细胞和非肿瘤细胞中，

-catenin通常与E-cadherin结合，并主要定位于细胞膜。当EMT发生，E-cadherin的表达降低，

-catenin会从细胞膜解离，转移到细胞质和细胞核中。在细胞核内，

-catenin作为转录共激活因子，能够增强EMT相关基因（如

）的表达，从而抑制癌细胞的EMT过程发生。采用Western blot法检测不同质量浓度SFN作用HCT 116细胞24 h后Wnt/

-catenin信号通路相关蛋白的表达水平。如图9b～e所示，SFN处理24 h后，HCT 116细胞中

-catenin及其下游效应蛋白cyclin D1和c-myc的相对表达量均明显降低，证明SFN能够抑制癌细胞Wnt/

-catenin信号通路的激活。

结肠癌作为一种常见消化道恶性肿瘤，严重危及人类健康，具有侵袭性强、易转移的特点。结肠癌的治疗方法主要采用放疗、化疗、手术、免疫治疗或靶向治疗。然而这些治疗方法主要用于晚期结肠癌。近年来，饮食干预作为一种无副作用的有效策略引起越来越多的关注。源自十字花科蔬菜的SFN作为膳食补充剂，在癌症预防方面已展现出一定的应用前景。有研究表明，SFN在人乳腺癌细胞中可上调miR-145，精准抑制信号转导及转录激活因子3信号通路，有效诱导癌细胞凋亡并抑制其增殖。SFN还可通过影响Wnt/

-catenin信号通路抑制肺腺癌A549细胞的侵袭和迁移，以及抑制Y79细胞增殖并诱导其凋亡。本研究通过CCK-8细胞增殖实验、细胞凋亡实验、Transwell侵袭和迁移实验、细胞划痕实验，证实SFN可以抑制HCT 116细胞的增殖、侵袭和转移，促进HCT 116细胞凋亡，进而抑制HCT 116细胞的恶性生物学行为。细胞凋亡作为细胞程序性死亡的一种重要形式，涉及一系列复杂的分子机制，而其中Bcl-2和Bax蛋白发挥着关键作用。Bcl-2和Bax蛋白通过调节线粒体膜的通透性，影响细胞色素c的释放，从而间接调控Caspase-3的激活，促进细胞凋亡。本研究结果显示，SFN干预可降低Bcl-2蛋白的表达，上调Bax和Caspase-3的表达，进一步证实SFN能够促进HCT 116细胞凋亡。在结肠癌转移过程中，细胞凋亡也起到关键作用。

EMT参与癌症的发生发展，可促进肿瘤细胞的迁移和侵袭。E-cadherin、N-cadherin、Vimentin、Snail和MMP-9蛋白与细胞EMT过程密切相关，E-cadherin具有维持细胞间黏附的作用；N-cadherin蛋白含量在上皮癌细胞中的水平相对较高，随着EMT的发生，N-cadherin蛋白的表达量增加，加速癌症的进展；Vimentin是一种中间丝蛋白，其表达增强是细胞发生EMT的重要标志；Snail在胚胎发生和肿瘤进展过程中控制EMT进程；MMP-9能够促进肿瘤细胞向基底膜位置浸润和侵袭，进而促进肿瘤细胞的迁移。本研究结果表明，SFN干预通过上调E-cadherin的表达，下调N-cadherin、Vimentin、Snail和MMP-9蛋白的表达，抑制HCT 116细胞EMT过程。

异常激活的Wnt/

-catenin信号通路在结肠癌细胞的增殖和扩散中扮演着关键角色，该信号传导途径是一个由众多蛋白质相互作用构成的复杂网络，

-catenin蛋白在细胞核中的积累可能会诱发肿瘤的形成。本研究表明SFN作用后HCT 116细胞中

-catenin的核内定位明显减少，其下游靶蛋白c-myc和cyclin D1的表达也显著下调，这表明SFN可能通过抑制Wnt/

-catenin信号通路的激活，进而阻断其对促侵袭和转移相关基因的转录调控。

结论

本研究结果表明，SFN处理可抑制HCT 116结肠癌细胞增殖，促进细胞凋亡，SFN处理也可以抑制结肠癌细胞的侵袭和转移，且其药理作用能够达到阳性药物5-FU的水平。进一步研究发现，SFN能够上调促凋亡蛋白Bax及Caspase-3的表达水平，下调抗凋亡蛋白Bcl-2的表达水平，从而促进HCT 116细胞的凋亡；此外，SFN能够上调E-cadherin的表达，下调N-cadherin、Vimentin、Snail、MMP-9表达，从而抑制癌细胞的EMT过程；另外，SFN可以降低

-catenin蛋白及下游效应蛋白cyclin D1和c-myc的表达，抑制Wnt/

-catenin信号通路的异常激活。综上所述，SFN可以抑制HCT 116细胞的EMT过程，减少癌细胞的侵袭和转移，其作用机制可能是通过抑制Wnt/

-catenin信号通路的激活。本研究结果揭示了Wnt/

-catenin信号通路和EMT在结肠癌发生发展中的关键作用，明确了SFN的潜在作用靶点，可为后续SFN的开发应用提供理论依据。

作者简介

通信作者：

王向红，河北农业大学二级教授，博士生导师，河北农业大学第八届学术委员会副主任委员，中国食品科学技术学会第二届青年工作委员会委员，河北省食品安全学会副理事长，河北省农业产业技术体系果蔬加工岗位专家，2007年毕业于天津科技大学食品科学专业，获工学博士学位，内蒙古蒙牛集团/东北农业大学博士后，美国佛罗里达州立大学访问学者，国家自然基金、国家重点研发计划、科技部领军人才、教育部学位中心评审专家。近年来主持及主研国家自然基金面上项目、区域联合基金重点项目、国家“十四五”“十三五”重点研发计划、国家公益性行业科研专项以及河北省科技支撑项目等20余项课题的研究工作，获得河北省科技进步二等奖1 项、技术发明二等奖1 项，河北省山区创业二等奖1 项，授权国际发明专利2 项，国家发明专利10 项，以第一作者/通讯作者在国内外学术期刊发表论文200余篇，其中SCI收录75 篇，EI收录21 篇。指导培养博士生10 名，硕士生60 名。

第一作者：

马宇彤，女，河北农业大学食品科技学院，食品科学与工程专业硕士，研究方向为食品营养与安全。

本文《萝卜硫素对结肠癌细胞侵袭和转移的影响》来源于《食品科学》2025年46卷第14期187-196页，作者：马宇彤，焦英帅，柳书玉，吴俊杰，于文龙，王向红*。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20241128-197。点击下方阅读原文即可查看文章相关信息。

实习编辑：梁雯菁；责任编辑：张睿梅。点击下方阅读原文即可查看全文。图片来源于文章原文及摄图网

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