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为探究十字花科与伞形科蔬菜对杂环胺（如 PhIP）代谢的影响，研究人员开展随机交叉试验，让 25 名参与者摄入四种餐食并分析尿代谢组。发现两类蔬菜可改变代谢物谱，Cru+Api 组影响 133 种代谢物，提示其在结肠癌预防中的作用。
结肠癌作为全球第三大常见癌症，其发生受遗传和环境因素共同影响。大量研究表明，富含烤炸红肉的饮食因含有高浓度杂环胺（HAA，如 2 - 氨基 - 1 - 甲基 - 6 - 苯基咪唑 [4,5-b] 吡啶，PhIP），会显著增加结肠癌风险，而蔬菜水果的摄入则可能通过调控多种致癌相关通路发挥保护作用。然而，十字花科蔬菜（如西兰花、卷心菜）和伞形科蔬菜（如芹菜、欧防风）在伴随 HAA 暴露时对人体代谢组的影响，以及两者联合摄入是否具有协同或相加效应，此前尚未明确。为填补这一研究空白，美国明尼苏达大学的研究人员开展了相关研究，其成果发表在《Food Research International》。该研究通过代谢组学方法，深入解析了两类蔬菜在 HAA 代谢调控中的作用，为揭示蔬菜预防结肠癌的潜在机制提供了新视角。
研究人员采用随机交叉试验设计，招募 25 名健康参与者（12 男 13 女，平均年龄 28.88 岁），让参与者依次完成四个阶段的试验，每个阶段结束时摄入四种不同测试餐食之一：全熟汉堡（对照组）、对照组 + 十字花科蔬菜（Cru）、对照组 + 伞形科蔬菜（Api）、对照组 + 两类蔬菜混合（Cru+Api）。在每个阶段第 7 天收集 0-12 小时和 12-24 小时的尿液样本，采用超高效液相色谱 - 串联质谱（UPLC-MS/MS）技术进行非靶向代谢组学分析，共鉴定出 660 种尿代谢物，并通过多元统计分析（主成分分析、偏最小二乘判别分析等）和随机森林分析筛选关键代谢物及通路。
代谢组学概览与关键代谢物特征
研究发现，Cru 组、Api 组和 Cru+Api 组分别诱导 90、36 和 133 种代谢物变化。十字花科蔬菜显著富集 S - 甲基半胱氨酸、S - 甲基半胱氨酸亚砜、N - 乙酰脯氨酸及萝卜硫素相关化合物等，显示出对异生物代谢和氨基酸代谢的强烈影响；伞形科蔬菜主要升高甘露醇 / 山梨醇，对异生物代谢物的影响较弱。随机森林分析筛选出前 30 个关键代谢物，主要涉及异生物化合物（如硫酸酯、巯基尿酸）、氨基酸代谢（如 N - 乙酰半胱氨酸）和辅酶维生素（如抗坏血酸）。
蔬菜特异性膳食标记物与代谢通路富集
伞形科蔬菜的特征性标记物为甘露醇 / 山梨醇，而十字花科蔬菜则以 S - 甲基半胱氨酸、S - 甲基半胱氨酸亚砜和萝卜硫素相关代谢物为标志。通路分析显示，十字花科及混合蔬菜组显著富集异生物代谢和氨基酸代谢通路，伞形科蔬菜则呈现独特的通路分布。值得注意的是，所有蔬菜组均诱导核苷酸衍生代谢物变化，如黄嘌呤、尿囊酸水平升高，提示可能涉及表观遗传修饰，如 DNA 甲基化模式改变。
表观遗传与解毒机制的潜在关联
研究观察到，十字花科蔬菜可降低炎症相关代谢物犬尿氨酸和吡啶甲酸水平，提示其抗炎潜力。核苷酸代谢物如 7 - 甲基鸟嘌呤、1 - 甲基腺嘌呤的变化，可能与表观遗传调控相关，尽管其具体机制（如是否涉及组蛋白修饰或 RNA 甲基化）尚需进一步验证。此外，十字花科蔬菜诱导的硫酸化代谢物（如咖啡酸硫酸酯）和谷胱甘肽共轭产物（如 S-(3 - 羟丙基) 巯基尿酸）增加，表明其通过 Ⅱ 相代谢增强解毒功能，而伞形科蔬菜对 CYP1A 酶的抑制作用可能与其代谢特征相关。
研究通过尿代谢组学揭示，十字花科和伞形科蔬菜可通过调节异生物代谢和核苷酸代谢，发挥潜在的结肠癌预防作用。十字花科蔬菜主要通过增强解毒酶活性（如 UGTs、GSTs）和诱导硫代谢产物发挥作用，伞形科蔬菜则通过抑制 CYP1A 酶活性及调节碳水化合物代谢（如甘露醇）产生影响，两者联合摄入可产生更广泛的代谢调节效应。核苷酸代谢物的变化提示表观遗传机制可能参与其中，为饮食 - 基因互作研究提供了新靶点。尽管研究未直接检测到 PhIP 代谢物，但其对异生物代谢通路的富集间接支持了蔬菜对 HAA 解毒的促进作用。该研究为蔬菜摄入的生物标志物开发及膳食防癌策略提供了科学依据，未来需进一步验证代谢物与癌症风险的因果关系，并探索表观遗传修饰的具体分子机制。
