image: 在胃肠道中，十字花科蔬菜释放的吲哚-3-甲醇（I3C）可转化成DIM和LTr1。I3C转化涉及3-亚甲基吲哚（3MI）的形成、甲醛释放、二氧化碳游离等步骤，甲醛在大肠中可与吲哚耦合生成I3C和DIM。I3C, indole-3-carbinol; I3A, indole-3-carbaldehyde; I3CA, indole-3-carboxylic acid; DIM, 3,3'-diindolylmethane; LTr1, 2-(indol-3-ylmethyl)-3,3'-diindolylmethane; 3MI, 3-methyleneindolium; IS-1 and IS-2, intermediate salts 1 and 2, respectively; WMR, Wagner-Meerwein rearrangement. view more
Credit: ©《中国科学》杂志社
近日，《国家科学评论》杂志在线发表了谭仁祥教授团队的研究成果。流调表明：经常食用西兰花、卷心菜、花椰菜等十字花科蔬菜可防癌，且认为此与其富含的吲哚-3-甲醇（I3C）密切相关。但I3C很不稳定，在体内快速代谢成多种代谢物，急需探明I3C在体内通过哪些途径变成了什么样的功效物质。该团队发现，I3C在小鼠胃肠道中变成了两个重要的抗癌物质¾3,3'-二吲哚甲烷（DIM）和2-（吲哚-3-基甲基）-3,3'-二吲哚甲烷（LTr1）。DIM是系列上市保健品的主要成分，也是进入临床试验的抗肿瘤候选新药。出乎意料的是：LTr1在多个肿瘤细胞系和小鼠模型上的抗癌效果均超DIM！于是，该团队系统研究了I3C等相关吲哚化合物的体内转化和形成过程，一个长期未解难题。
面对该挑战，该团队根据化学反应规律，提出了生物体内可能存在反应流变道（reaction flux derailing，缩写为RFD）的可能性，随后设计系列实验，用多个实验验证了反应变道的概念。采用反应流变道策略，直接在I3C转化体系中添加带标记的I3C类似物，诱使I3C的代谢反应途径“变道”，以捕获I3C代谢途径中的中间体，从而揭示了：（1）从I3C到DIM、再到LTr1的转化途径；（2）内源性吲哚（色氨酸分解物）和甲醛（甲醇、肌酸和叶酸的常见代谢物）耦合产生I3C和DIM的机制；（3）以上转化过程的决定因素（胃酸、肠道菌、消化道的酸碱梯度等）。基于这些发现，谭仁祥团队得出的结论是：在上消化道，I3C可通过脱甲醛（主要）和二氧化碳释放（次要）途径生成DIM，随后DIM再与3-亚甲基吲哚（3MI）发生Michael加成反应，形成LTr1；在大肠，甲醛与一分子或两分子吲哚耦联，分别生成内源性的I3C和DIM。
综上所述，该工作发现了LTr1的成药倾向性；提出并验证了生物体内反应流变道的概念，建立了相关实验方法，从而揭示了I3C家族分子的内源性合成途径及胃肠道转化过程，使人们对十字花科蔬菜（富含I3C）的重要性有了新的认识。
研究详情请见原文：
Post-ingestion conversion of dietary indoles into anticancer agents
https://doi.org/10.1093/nsr/nwab144
Journal
National Science Review