黑芥子苷钾盐

中文名：黑芥子苷钾盐
英文名: Sinigrin

中文别名: 黑芥子苷; 芥子苷; 芥子黑苷; 芥子黑糖苷；黑芥子苷钾盐水合物
英文别名: 2-Propenyl glucosinolate; Allyl glucosinolate potassium; Sinigrine
Cas 号: 3952-98-5
产品编码：BP1311
分子式: C10H17NO9S2
分子量: 397.4
来源: 油菜籽(菜粕)等

纯度: 30%, 50%, 90%, 95%, 99%
分析方法: HPLC-DAD or/and HPLC-ELSD
鉴定方法: 质谱（Mass）, 核磁（NMR）
包装: 按客户需求包装。
可以满足克级至公斤级以上大量需求，详情请咨询。

本公司除了提供对照品级别的高纯度黑芥子苷钾盐外，还大量提供10%~90%纯度和含量的高品质黑芥子苷钾盐，满足客户对于保健品，化妆品等的需求。

References:

1, Sinigrin, a major glucosinolate from cruciferous vegetables restrains non-enzymatic glycation of albumin.

Int J Biol Macromol. 2016 Feb;83:410-5.

Abstract:

Sinigrin is a major component of cruciferous vegetables such as cabbage, Brussels sprout, mustard greens and broccoli. The present study demonstrates the protective effects of sinigrin against the non-enzymatic glycation of albumin and lens crystallin based on fluorescence spectroscopy, circular dichroism and molecular interaction studies. Sinigrin was found to be a potent inhibitor for both the early (Amadori product) and advanced glycation end products (AGEs). In addition, the in vitro glycation studies of lens crystallin demonstrated the strong antiglycation activity of sinigrin. Computational studies using molecular docking approach revealed the interaction pattern of sinigrin with BSA and the binding affinity of sinigrin was found to be greater than the other potent natural inhibitors of glycation such as quercetin, apigenin, and curcumin.

KEYWORDS:

Advanced glycation end products; Albumin; Sinigrin

2, Sinigrin and Its Therapeutic Benefits

Molecules. 2016 Mar 29;21(4):416. 

Abstract:

Sinigrin (allyl-glucosinolate or 2-propenyl-glucosinolate) is a natural aliphatic glucosinolate present in plants of the Brassicaceae family, such as broccoli and brussels sprouts, and the seeds of Brassica nigra (mustard seeds) which contain high amounts of sinigrin. Since ancient times, mustard has been used by mankind for its culinary, as well as medicinal, properties. It has been systematically described and evaluated in the classical Ayurvedic texts. Studies conducted on the pharmacological activities of sinigrin have revealed anti-cancer, antibacterial, antifungal, antioxidant, anti-inflammatory, wound healing properties and biofumigation. This current review will bring concise information about the known therapeutic activities of sinigrin. However, the information on known biological activities is very limited and, hence, further studies still need to be conducted and its molecular mechanisms also need to be explored. This review on the therapeutic benefits of sinigrin can summarize current knowledge about this unique phytocompounds.

KEYWORDS:

Brassicaceae family; anticancer; glucosinolates; mustard; myrosinase; sinigrin

黑芥子苷钾盐的HPLC图谱

黑芥子苷钾盐的核磁图谱

储存条件：短期保存 2~8℃，长期保存 -20 ~ -80℃

引言/概述

天然产物作为药物发现的重要宝库，在人类疾病防治史上扮演着不可替代的角色。其中，硫代葡萄糖苷作为一类广泛存在于十字花科植物中的特征性次生代谢产物，因其独特的化学结构和多样的生物活性而备受关注。黑芥子苷钾盐，化学名称为烯丙基硫代葡萄糖苷钾盐，是硫代葡萄糖苷家族中研究最为深入的成员之一。其CAS号为3952-98-5，分子式为C₁₀H₁₆KNO₉S₂。黑芥子苷本身是植物防御体系的一部分，当植物组织受损时，在芥子酶的作用下可水解生成具有辛辣味的异硫氰酸酯（如烯丙基异硫氰酸酯，即芥子油），这是十字花科蔬菜（如芥菜、西兰花、卷心菜）风味与保健功效的重要化学基础。

近年来，大量流行病学与临床前研究表明，富含黑芥子苷的蔬菜摄入与多种慢性疾病（特别是癌症）的风险降低显著相关。黑芥子苷及其水解产物已被证实具有广泛的药理活性，包括但不限于抗癌、抗菌、抗真菌、抗炎、抗氧化以及调节脂质代谢等作用。这些活性使其在肿瘤、炎症性疾病（如结肠炎、关节炎）以及代谢综合征（如肥胖、非酒精性脂肪肝病）等研究领域展现出巨大的潜力。本文旨在系统综述黑芥子苷钾盐的化学特性、植物来源、药理活性、分子作用机制、成药性评价及其临床应用前景，以期为该天然产物的深入研究和开发提供全面的科学参考。

化学结构与理化性质

黑芥子苷钾盐是一种由β-D-硫代葡萄糖基、磺化肟基以及烯丙基侧链组成的阴离子型化合物，其钾盐形式提高了水溶性和稳定性。其分子量为359.3780 g/mol。从结构上看，其核心是一个由硫原子连接葡萄糖基和磺化肟基的骨架（-S-C(=NOSO₃⁻)-），侧链为烯丙基（-CH₂-CH=CH₂）。这种独特的结构是其生物活性的基础，尤其是在酶解后释放活性分子的关键。

在理化性质方面，黑芥子苷钾盐表现出典型的亲水性特征。其计算脂水分配系数（LogP）为-1.1901，表明其亲水性极强，不易溶于脂质介质。拓扑极性表面积（TPSA）高达166.110 Ų，这与其分子中含有多个极性基团（如磺酸根、羟基）密切相关。高TPSA值进一步印证了其强大的亲水特性。其水溶性极佳，计算值约为34.8515 mg/mL，这有利于其在生物体内的溶解和分布。然而，这种强亲水性也限制了其跨膜转运能力，特别是对血脑屏障的穿透性预测为“低”，提示其在中枢神经系统直接发挥作用的可能性较小。在安全性初步评价中，数据显示其对hERG钾通道无抑制活性（hERG抑制：否），表明其潜在的心脏毒性风险较低。Ames试验结果为0.9，提示在标准测试条件下无明显的致突变性，为其安全性提供了初步支持。

植物来源与提取方法

黑芥子苷钾盐主要富集于十字花科植物中，是这类植物的标志性成分。其含量因植物种类、部位、生长阶段及环境条件而异。富含黑芥子苷的常见植物包括：黑芥菜、芥菜、辣根、西兰花、卷心菜、羽衣甘蓝、抱子甘蓝等。其中，黑芥菜籽和辣根根茎中含量尤为丰富。

从植物材料中提取黑芥子苷钾盐，需考虑其水溶性和对热、pH的敏感性。传统的提取方法主要基于溶剂萃取：
1. 热水/沸水提取：利用其高水溶性，采用热水浸提。此法简单，但可能因高温激活内源芥子酶而导致苷键水解，需通过预灭酶（如沸甲醇处理）来防止。
2. 有机溶剂-水混合提取：常用甲醇-水或乙醇-水体系。甲醇-水（如70%）提取效率高，能较好地抑制酶活并提取多种极性成分。乙醇-水体系更符合绿色提取理念。
3. 超声波辅助提取或微波辅助提取：这些现代技术能显著缩短提取时间、提高提取效率，通过物理效应破坏细胞壁，促进目标成分溶出。

提取后的粗提物通常需要进一步纯化以获得高纯度的黑芥子苷钾盐。纯化技术包括：
- 柱层析法：采用离子交换树脂（如DEAE-Sephadex A-25）是经典且有效的方法，利用黑芥子苷的阴离子特性进行特异性吸附和洗脱。也可使用反相C18硅胶柱进行分离。
- 制备型高效液相色谱法：对于获得高纯度标准品，制备型HPLC是最为精准的方法，通常使用反相柱，以水-甲醇或水-乙腈（含少量缓冲盐）为流动相。

提取与纯化过程的关键在于全程控制pH（偏中性至弱碱性）和温度（低温），并有效抑制芥子酶活性，以避免目标物的降解。

药理活性研究

大量体外和体内研究证实，黑芥子苷钾盐及其酶解产物具有广泛的药理活性。

1. 抗癌活性：这是其最受关注的活性。研究表明，黑芥子苷及其水解产物能抑制多种癌细胞的增殖，包括结肠癌、乳腺癌、前列腺癌、肺癌、膀胱癌等。其作用表现为诱导细胞周期阻滞（如G2/M期）、触发线粒体途径的细胞凋亡、激活自噬以及抑制癌细胞的迁移和侵袭。在化学预防模型中，它能通过诱导II相解毒酶（如谷胱甘肽S-转移酶、醌氧化还原酶）来促进致癌物的解毒和排出。

2. 抗炎活性：黑芥子苷在多种急慢性炎症模型中显示出显著的抗炎效果。例如，在葡聚糖硫酸钠诱导的小鼠结肠炎模型中，黑芥子苷能减轻结肠组织损伤、降低疾病活动指数、抑制促炎细胞因子的过度产生。在角叉菜胶诱导的大鼠足爪水肿模型中，它也表现出抗水肿作用。

3. 抗菌与抗真菌活性：黑芥子苷本身抗菌作用较弱，但其酶解产物——异硫氰酸酯（特别是烯丙基异硫氰酸酯）具有广谱且较强的抗菌、抗真菌活性。它能破坏微生物的细胞膜完整性，干扰其能量代谢，对包括大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、李斯特菌以及多种真菌如白色念珠菌等均有抑制作用。

4. 抗氧化活性：黑芥子苷及其代谢产物能直接清除自由基（如DPPH自由基、ABTS⁺自由基），并增强机体抗氧化防御系统，如上调超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶的活性，减少脂质过氧化产物丙二醛的生成。

5. 调节脂质代谢与抗肥胖活性：近年研究发现，黑芥子苷能抑制前脂肪细胞的分化，减少脂肪生成相关转录因子（如PPARγ、C/EBPα）的表达。在饮食诱导的肥胖动物模型中，补充黑芥子苷能减轻体重增加、改善脂肪肝、降低血清甘油三酯和胆固醇水平，其机制与激活AMPK信号通路、促进脂肪酸氧化有关。

6. 其他活性：还有研究报道其具有神经保护、抗糖尿病、抗血小板聚集等潜在活性。

作用机制与分子靶点

黑芥子苷钾盐的生物活性，尤其是其核心的抗炎与抗癌作用，涉及复杂的分子网络和多个关键靶点。其作用机制可分为直接作用和间接作用：间接作用主要依赖于其被肠道菌群或植物中的芥子酶水解后生成的活性分子（如异硫氰酸酯）来发挥；而黑芥子苷本身也可能直接调控某些信号通路。

在抗炎作用方面，其机制核心在于调控核因子κB（NF-κB）和信号转导与转录激活因子3（STAT3）等关键炎症信号通路。具体涉及以下靶点：
- NFKB1 (NF-κB p50)：黑芥子苷及其代谢产物能抑制IκBα的降解，阻止NF-κB p50/p65二聚体向核内转移，从而下调一系列促炎基因的表达。
- TNF (肿瘤坏死因子-α) 和 IL-6 (白细胞介素-6)：能显著抑制脂多糖等刺激下巨噬细胞产生TNF-α和IL-6。
- PTGS2 (COX-2) 和 NOS2 (iNOS)：通过抑制NF-κB等通路，下调诱导型环氧合酶（COX-2）和诱导型一氧化氮合酶（iNOS）的表达，减少前列腺素E2和一氧化氮等炎症介质的过量生成。
- STAT3：抑制STAT3的磷酸化激活，阻断其下游促炎和促生存基因的转录。
- CASP1 (Caspase-1)：通过影响NLRP3炎症小体活性，抑制Caspase-1的活化，进而减少白细胞介素-1β和IL-18的成熟与释放。
- TRPV1 和 TRPA1：作为瞬时受体电位通道的调节剂，其水解产物能激活或脱敏这些伤害性感受通道，参与调节神经源性炎症和疼痛感知。

在抗癌作用中，除了上述抗炎相关的NF-κB和STAT3通路（两者在肿瘤微环境和癌细胞存活中均发挥重要作用）被抑制外，还涉及：
- 细胞凋亡通路：上调促凋亡蛋白（如Bax、Bak），下调抗凋亡蛋白（如Bcl-2、Bcl-xL），激活Caspase-3、-8、-9级联反应。
- 细胞周期调控：通过调节Cyclin B1、CDK1、p21等蛋白表达，诱导细胞周期停滞。
- Keap1-Nrf2-ARE通路：其水解产物是经典的Nrf2激活剂，能修饰Keap1蛋白的半胱氨酸残基，使Nrf2解离并入核，启动抗氧化反应元件（ARE）驱动的II相解毒酶和抗氧化酶基因的表达，这是其化学预防作用的核心机制。
- 组蛋白去乙酰化酶抑制：有研究表明，其代谢产物能抑制HDAC活性，导致组蛋白高度乙酰化，从而激活特定肿瘤抑制基因的表达。

成药性评价与药代动力学

基于其理化性质，黑芥子苷钾盐的成药性呈现出鲜明的特点与挑战。

优势：
- 安全性基础良好：天然存在于日常饮食中，长期食用历史表明其安全性较高。临床前数据显示其急性毒性低，无hERG抑制和致突变风险（Ames阴性）。
- 水溶性极佳：有利于制成口服液、注射液等多种剂型，生物利用度中的溶解环节障碍小。
- 明确的活性与多靶点作用：对多种慢性疾病具有潜在疗效，多靶点特性可能带来协同治疗优势。

挑战：
- 口服生物利用度可能较低：强亲水性（高TPSA，低LogP）导致其被动跨膜吸收差。它可能主要通过肠道中的主动转运体（如葡萄糖转运体）被部分吸收。大部分口服剂量的黑芥子苷可能到达结肠，被肠道菌群酶解。
- 代谢与转化复杂：口服后，其命运高度依赖肠道环境。在胃和小肠，若与含芥子酶的食物同服或经肠道细菌酶作用，会迅速水解为异硫氰酸酯。异硫氰酸酯吸收迅速，在体内经谷胱甘肽结合代谢（芥子油氨酸途径），最终以N-乙酰半胱氨酸结合物（如烯丙基硫醇尿酸）的形式从尿中排出。若黑芥子苷以完整形式吸收，其药代动力学研究较少，预计分布容积小，主要分布于血液和细胞外液，难以透过血脑屏障。
- 化学稳定性：在酸性环境或芥子酶存在下不稳定，这给制剂工艺（如肠溶包衣）和储存条件提出了要求。
- 剂量效应关系：作为饮食成分，其药理剂量远高于日常膳食摄入量，高剂量下的长期安全性需系统评估。

目前，关于纯品黑芥子苷钾盐在人体内的系统药代动力学研究非常有限，其ADME（吸收、分布、代谢、排泄）特性仍需通过规范的临床前及临床研究来阐明。

临床应用前景与展望

黑芥子苷钾盐的临床应用开发正处于从膳食补充剂向潜在治疗药物过渡的研究阶段。

当前应用与研究方向：
1. 癌症化学预防与辅助治疗：作为功能性食品成分或膳食补充剂，用于高危人群的癌症预防。其与常规化疗/放疗联用，增强疗效、减轻副作用的潜力正在被探索。
2. 炎症性肠病：由于其口服后能靶向递送至结肠，并在肠道局部被细菌酶解为抗炎活性物质，因此对于溃疡性结肠炎、克罗恩病等具有独特的局部治疗优势。开发结肠靶向递送系统（如pH依赖或酶触发型微丸、纳米粒）是提高其疗效的热点。
3. 代谢性疾病：在肥胖、非酒精性脂肪肝病、2型糖尿病等代谢性疾病的干预研究中显示出调节糖脂代谢的潜力，可能成为新型的天然代谢调节剂。
4. 局部外用制剂：利用其水解产物的抗菌抗炎特性，开发用于皮肤感染、痤疮或肌肉关节炎症的外用凝胶、乳膏或贴剂。

未来展望与挑战：
- 结构修饰与衍生物开发：针对其亲水性强、稳定性差的缺点，通过化学合成其前药或稳定衍生物，改善其药代动力学性质，提高生物利用度和靶向性。
- 递送系统创新：利用纳米技术（如脂质体、聚合物纳米粒）、微胶囊化技术或生物偶联技术，实现黑芥子苷的保护性包裹、控释和靶向递送，特别是针对肿瘤或特定炎症部位。
- 作用机制深度解析：利用系统生物学、多组学技术和化学蛋白质组学，全面绘制其作用网络，发现新的分子靶点和生物标志物，为精准应用奠定基础。
- 临床转化研究：推动设计良好、规模适当的临床试验，评估其在特定疾病（如结肠炎、代谢综合征相关疾病）中的有效性和安全性，获取关键的人体数据。
- 协同作用研究：探索黑芥子苷与其他天然产物或现有药物的联合应用，发挥多途径协同治疗效应。

结语

黑芥子苷钾盐作为十字花科植物馈赠的天然活性分子，凭借其广泛的药理活性、多靶点作用机制和良好的安全性基础，已成为天然产物药理学研究中的一个明星化合物。从抗癌、抗炎到调节代谢，其展现出的治疗潜力令人瞩目。然而，其强亲水性导致的药代动力学局限性和化学不稳定性，是将其从膳食成分成功转化为治疗药物所必须克服的关键科学挑战。未来，通过跨学科合作，结合现代药物化学、药剂学、系统生物学和临床医学的研究手段，深度解析其复杂的作用网络，并创新药物递送策略，有望充分释放黑芥子苷钾盐的临床应用价值，为预防和治疗肿瘤、炎症性及代谢性等重大慢性疾病提供新的天然药物选择或膳食干预策略。