染料木黃酮生物活性及抗病機(jī)理的研究進(jìn)展

曲妍妍，張永忠，2，*

(1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院應(yīng)用化學(xué)系，黑龍江哈爾濱150030; 2.教育部大豆生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江哈爾濱150030)

染料木黃酮生物活性及抗病機(jī)理的研究進(jìn)展

曲妍妍1，張永忠1，2，*

(1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)理學(xué)院應(yīng)用化學(xué)系，黑龍江哈爾濱150030; 2.教育部大豆生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，黑龍江哈爾濱150030)

染料木黃酮是苷元形式的大豆異黃酮，具有多種生物學(xué)活性。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)、臨床研究及流行病學(xué)調(diào)查表明，染料木黃酮對(duì)白血病、病毒感染、腫瘤等具有防治作用，并具有防輻射及預(yù)防骨質(zhì)疏松的功能。它的抑制細(xì)胞免疫和體液免疫以及調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡等作用也日益受到重視。本文簡(jiǎn)述了染料木黃酮的生物活性及抗白血病、抗病毒感染、抗腫瘤、抗輻射及預(yù)防骨質(zhì)疏松的機(jī)理。

染料木黃酮，白血病，病毒感染，抗腫瘤，抗輻射，骨質(zhì)疏松

大豆異黃酮是大豆生長(zhǎng)過(guò)程中形成的一類(lèi)次生代謝產(chǎn)物。大豆中天然存在的異黃酮共有12種，可以分為3類(lèi)，即黃豆苷類(lèi)(Daidzin groups)、染料木苷類(lèi)(Genistingroups)、黃豆黃素苷類(lèi) (Glycitin groups)，每類(lèi)以游離型(苷元)、葡萄糖苷型、乙?；咸烟擒招?、丙二?；咸烟擒招偷?種形式存在［1］。目前國(guó)內(nèi)在大豆異黃酮研究中所用名詞術(shù)語(yǔ)比較混亂，不夠規(guī)范和嚴(yán)肅。表現(xiàn)為一個(gè)英文名詞(如genistein)被譯成多個(gè)中文名詞，而有時(shí)又將兩個(gè)英文名詞譯成同一個(gè)中文名詞。本論文關(guān)于大豆異黃酮的名詞術(shù)語(yǔ)依據(jù)于文獻(xiàn)［2］，如將genistein譯成染料木黃酮［2］。這是因?yàn)間enistein是大豆異黃酮苷元，從化學(xué)結(jié)構(gòu)上看是黃酮類(lèi)化合物，化學(xué)名稱(chēng)為5，7，4'－三羥基異黃酮。因最初發(fā)現(xiàn)存在于染料木屬(Genista)植物中，所以最初譯成染料木因(科學(xué)出版社1961年出版的《英漢化學(xué)化工詞匯》)或染料木素。金雀花屬(Cytisus scoparius)植物中也發(fā)現(xiàn)了genistein，所以有人將genistein譯成了金雀異黃素。科學(xué)出版社2000年出版的《英漢化學(xué)化工詞匯》(第4版)以全國(guó)科學(xué)技術(shù)名詞審定委員會(huì)已公布的化學(xué)化工標(biāo)準(zhǔn)名詞為依據(jù)，將genistein校譯成染料木黃酮。各種大豆中異黃酮總含量約為1200～4216μg/g，以異黃酮葡萄糖苷和丙二酰基異黃酮葡萄糖苷為主要形式，共占異黃酮總量的95%～98%，而游離型異黃酮(苷元)的含量很低。染料木黃酮是一種主要存在于豆科植物中生物合成的抗微生物毒素的前體，是大豆異黃酮復(fù)合物中最簡(jiǎn)單的一種，但染料木黃酮是12種大豆異黃酮中的一種主要活性因子，是大豆異黃酮產(chǎn)品中最有效的功能成分，具有多種生理功能。它是一種有效的抗氧化劑，一種有效的蛋白酪氨酸激活酶抑制劑，一種植物雌激素。國(guó)外在研究大豆異黃酮的生理活性時(shí)，應(yīng)用的原料不是大豆異黃酮粉(染料木黃酮含量極少的一種混合物)，而是采用具有明確化學(xué)結(jié)構(gòu)的染料木黃酮。染料木黃酮在動(dòng)物細(xì)胞中具有廣泛藥理學(xué)功效，它的多種生物活性已在過(guò)去10年中被3600余篇文獻(xiàn)所報(bào)道，大多數(shù)的研究都集中在染料木黃酮作為一種酪氨酸蛋白激酶(TPK)抑制劑的藥理學(xué)活性上，包括化學(xué)防癌、預(yù)防白血病的活性，以及抗輻射和抗病毒感染的活性。通過(guò)流行病學(xué)和動(dòng)物模型研究發(fā)現(xiàn)，膳食中攝入的染料木黃酮具有許多對(duì)人體健康有益作用的生物活性成分，可以預(yù)防甚至治療許多疾病，包括乳腺癌、前列腺癌、白血病和病毒感染等［3］。本文對(duì)有關(guān)染料木黃酮的生物活性進(jìn)行綜述，并簡(jiǎn)述染料木黃酮治療各種疾病的作用機(jī)制。

1 染料木黃酮的化學(xué)結(jié)構(gòu)、抗氧化活性及其代謝產(chǎn)物

任何物質(zhì)的宏觀性質(zhì)主要是由其內(nèi)在的結(jié)構(gòu)決定的。同樣，染料木黃酮和黃豆苷元之所以被稱(chēng)為植物雌激素，是因?yàn)槠浣Y(jié)構(gòu)與哺乳動(dòng)物內(nèi)源雌激素——雌二醇結(jié)構(gòu)相似，具有活性基團(tuán)——二酚羥基，其中7，4'兩個(gè)羥基間的距離幾乎等于17β－雌二醇上3，17位羥基間的距離。正是由于這種特殊的結(jié)構(gòu)，能夠與雌激素靶細(xì)胞結(jié)合而呈現(xiàn)出一定的雌激素功能。染料木黃酮和17β－雌二醇化學(xué)結(jié)構(gòu)如下:

圖1 染料木黃酮(genistein)

圖2 17 β－雌二醇(Estradiol)

Lamartiniere C A報(bào)道，與17 β－雌二醇相比，異黃酮類(lèi)化合物的雙環(huán)結(jié)構(gòu)及每個(gè)芳環(huán)上至少有一個(gè)羥基，這對(duì)于發(fā)揮活性是必不可少的，尤其是4'－OH直接與受體結(jié)合，結(jié)構(gòu)特異性高，決定著與雌激素受體親和力的大?。?］。Song TT等人以大鼠子宮增重法(uterine weight method)對(duì)雌性B6D2F老鼠進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)已烯雌酚、黃豆黃素、染料木黃酮和黃豆苷元的相對(duì)雌激素作用強(qiáng)度為105、3、1和0.26。17β－雌二醇，乙烯雌酚，染料木黃酮、黃豆苷元和大豆黃素對(duì)子宮雌激素受體的相對(duì)結(jié)合強(qiáng)度為100%、95%、0.49%、0.027%和0.028%［5］。由此可以發(fā)現(xiàn)在植物雌激素中，羥基的位置與個(gè)數(shù)決定了其活性的高低。Adams NR也指出植物雌激素必須具有能夠與此激素受體相結(jié)合的結(jié)構(gòu)，而雙羥基結(jié)構(gòu)正是與雌激素受體結(jié)合的主要部位，對(duì)于其發(fā)揮雌激素作用是非常重要的［6］。

不同結(jié)構(gòu)的異黃酮抗氧化能力也是有差異的［7－8］。Corinna E.R等人對(duì)染料木黃酮、黃豆苷元、雞豆黃素和芒柄花黃素及其代謝產(chǎn)物體外抗氧化研究發(fā)現(xiàn)，染料木黃酮的抗氧化能力最強(qiáng)，而芒柄花黃素最低。并總結(jié)分析得出，染料木黃酮的活性之所以比黃豆黃素和櫻黃素(prunetin)高是由于它的A環(huán)上有5，7－兩個(gè)羥基，黃豆苷元少一個(gè)5位羥基，櫻黃素的7位是甲氧基。染料木黃酮和大豆黃素(daidzein)代謝產(chǎn)物在A環(huán)或B環(huán)有雙羥基結(jié)構(gòu)，且抗氧化能力均比原物質(zhì)高，因此可以確定這種特殊結(jié)構(gòu)可以增強(qiáng)物質(zhì)的抗氧化能力。通過(guò)比較大豆黃素和6－OH大豆黃素，染料木黃酮和雞豆黃素，芒柄花黃素和黃豆苷元，櫻黃素和染料木黃酮的抗氧化能力，發(fā)現(xiàn)前者的能力均高于后者，因此可以確定是由于它們分別由一個(gè)相應(yīng)碳原子上的羥基被甲氧基取代所造成的。由于雞豆黃素比芒柄花黃素多一個(gè)5－OH，所以雞豆黃素比芒柄花黃素的抗氧化能力略高［9］。

大豆異黃酮多以其各種葡萄糖苷的形式存在，這些葡萄糖苷只有在體內(nèi)經(jīng)水解作用形成苷元的形式，才具有較強(qiáng)的生理作用。Toru Izumi等［10］研究表明:在人體中，大豆異黃酮苷元的吸收速度與吸收量都比其糖苷形式大得多。大豆異黃酮的苷元包括染料木黃酮(genistein)、黃豆苷元(daidzein)和黃豆黃素(glycitein，主要存在于大豆胚芽中)，其中染料木黃酮的活性最高。在未加工的植物體中，異黃酮主要以糖苷形式存在，被人和動(dòng)物攝入體內(nèi)后，在腸道細(xì)菌、微生物的β－2－葡萄糖苷酶或β－2－半乳糖苷酶的作用下，轉(zhuǎn)化為具有生物活性的苷元，即轉(zhuǎn)變成游離形式。這些分解產(chǎn)物一部分進(jìn)入腸壁組織，另一部分尚未分解的異黃酮苷隨糞便一起排出。被吸收的異黃酮通過(guò)血管被運(yùn)送到肝臟中，并且在肝臟中迅速合成，合成的主要是葡萄糖醛酸。在腸道不含上述細(xì)菌的動(dòng)物體內(nèi)，其血液和膽汁中均不存在大豆異黃酮。因此，如果使用抗生素，則會(huì)使身體中的異黃酮含量缺乏。例如:染料木黃酮的代謝半衰期是8.4 h，因此，每天食用2～3次，能使異黃酮的血液濃度維持穩(wěn)定。

膳食大豆異黃酮的主要來(lái)源是大豆產(chǎn)品。1g大豆粉含近800μg大豆黃素和超過(guò)500μg的染料木黃酮(主要是糖苷類(lèi));1g大豆蛋白含近150μg的大豆黃素和250μg的染料木黃酮。精制的大豆產(chǎn)品，如枸櫞酸鉍和醬油所含染料木黃酮的水平比豆腐的含量低，豆腐是亞洲膳食中大豆異黃酮的主要來(lái)源。大豆異黃酮的攝入水平可以通過(guò)尿液排泄物來(lái)測(cè)定，那些常吃富含大豆食品的成年人，他們的尿酚含量比那些很少吃大豆產(chǎn)品的多近100倍［11］。

2 染料木黃酮的抗白血病活性［12］

Raynal等研究發(fā)現(xiàn)，染料木黃酮能夠抑制人類(lèi)和鼠類(lèi)白血病細(xì)胞株生長(zhǎng)。他們采用的是克隆原分析法，這是一種最主要的評(píng)估體外抗腫瘤制劑活性的方法。染料木黃酮降低白血病細(xì)胞株的集落生成能力在評(píng)估其抗腫瘤活性方面是非常重要的。

該研究還發(fā)現(xiàn)，染料木黃酮誘導(dǎo)了骨髓和淋巴白血病細(xì)胞株對(duì)時(shí)間和劑量依從性效應(yīng)。在1～20μmol·L－1時(shí)不生成白血病細(xì)胞集落，這個(gè)濃度在富含大豆的飲食所提供的染料木黃酮血漿濃度范圍內(nèi)。有趣的是，低濃度(2μmol·L－1)染料木黃酮處理24h后也能引起集落生成率降低10%。已有報(bào)道說(shuō)染料木黃酮對(duì)腫瘤細(xì)胞來(lái)說(shuō)是細(xì)胞毒性制劑而對(duì)正常細(xì)胞則不是。另外，染料木黃酮對(duì)病人沒(méi)有遺傳毒性。

他們還發(fā)現(xiàn)染料木黃酮對(duì)腫瘤抑制基因的復(fù)活作用，該基因被白血病細(xì)胞株中的啟動(dòng)子超甲基化作用所抑制。染料木黃酮(1～20μmol·L－1)誘導(dǎo)了沉寂的腫瘤抑制基因(人細(xì)胞中p57KIP2和鼠細(xì)胞中p15CDKN2B)的再表達(dá)。在經(jīng)染料木黃酮處理后，這些基因的可變cDNA的擴(kuò)增可能是由異黃酮在不同靶物質(zhì)上的多效性作用引起的。染料木黃酮作用于食管鱗狀細(xì)胞癌細(xì)胞，使幾個(gè)腫瘤抑制基因重新表達(dá)，這些基因之前均被變體DNA甲基化所抑制。染料木黃酮對(duì)腫瘤抑制基因的復(fù)活和脫甲基作用說(shuō)明了這些制劑的部分抗白血病活性與它后生的作用有關(guān)。它對(duì)靶物質(zhì)的作用，就像抑制酪氨酸激酶的活性，可能也對(duì)其抗白血病功效有貢獻(xiàn)。例如，酪氨酸激酶抑制劑有抗腫瘤活性并被臨床驗(yàn)證。

3 染料木黃酮抑制沙粒病毒感染［13］

沙粒病毒屬有包膜病毒家族，能夠引起人類(lèi)出血熱綜合癥。染料木黃酮是一種酪氨酸激酶抑制劑，能夠抑制一些病毒，例如猿猴病毒40(SV40)的侵染［14－16］。在細(xì)胞被病毒感染前用染料木黃酮處理1h后，觀察到PICV(伯欽特沙粒病毒)核酸及其糖蛋白表達(dá)量相對(duì)于未處理細(xì)胞是減少的，這也許會(huì)對(duì)病毒感染起到抑制作用或者減少病毒的復(fù)制。染料木黃酮處理細(xì)胞不能改變Vero細(xì)胞的TfR(鐵傳遞蛋白受體)的水平。噬菌斑測(cè)定分析顯示，用染料木黃酮處理過(guò)的PICV感染的Vero細(xì)胞中的病毒濃度比未處理的或用DMSO處理的降低90%。辛德比斯病毒的濃度并不受染料木黃酮處理的影響［17］。此外，用臺(tái)盼藍(lán)染色法未觀察到用100μmol·L－1染料木黃酮處理的Vero細(xì)胞具有毒性。

接下來(lái)研究了在Vero細(xì)胞受感染后注入染料木黃酮是否有抑制感染的作用。觀察到當(dāng)細(xì)胞剛開(kāi)始受到藥物處理與感染后接受藥物處理比較，病毒濃度就下降了66.5%，當(dāng)細(xì)胞受感染前用染料木黃酮處理30min后病毒濃度下降了56.9%，當(dāng)細(xì)胞受感染前用染料木黃酮處理8h后病毒濃度下降了33.6%，當(dāng)感染48h后在培養(yǎng)基中加入染料木黃酮時(shí)，病毒產(chǎn)率下降了73%。這些數(shù)據(jù)表明在被病毒感染后用染料木黃酮處理細(xì)胞可以抑制病毒的侵入?？偠灾还苁侵盎蛑笥萌玖夏军S酮處理細(xì)胞均可以減少PICV病毒感染的發(fā)生。

為了進(jìn)一步證明染料木黃酮的處理對(duì)PICV感染的細(xì)胞的影響，研究了染料木黃酮對(duì)兩種轉(zhuǎn)錄因子的影響，其中一個(gè)牽涉到PICV的感染過(guò)程，另一個(gè)作用于整體的酪氨酸使其磷酸化。分析受感染的Vero細(xì)胞全細(xì)胞提取物，染料木黃酮處理過(guò)的受感染細(xì)胞和未處理過(guò)的受感染細(xì)胞相比，磷酸酪氨酸的總體水平也減少了。有趣的是，磷酸化的細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶(p42和p44MAPK)沒(méi)有被染料木黃酮處理所抑制;相反還出現(xiàn)了增長(zhǎng)的現(xiàn)象。

為了證明染料木黃酮是否抑制了LASV(Old World沙粒病毒)的侵入，利用了復(fù)制缺陷型LASVMLV逆轉(zhuǎn)錄病毒的假模標(biāo)本系統(tǒng)。標(biāo)記基因在假模標(biāo)本轉(zhuǎn)導(dǎo)的Vero細(xì)胞中的表達(dá)受到染料木黃酮?jiǎng)┝坎煌囊种?。然而，LASV－MLV的轉(zhuǎn)導(dǎo)卻不因0.1% DMSO(染料木黃酮的載體)的處理而受到影響，這說(shuō)明抑制作用是由藥物引起的而不是載體。總之，以上結(jié)果顯示LASV的侵入需要酪氨酸激酶活性。

PICV侵染培養(yǎng)的細(xì)胞誘導(dǎo)ATF－2磷酸化作用對(duì)染料木黃酮是敏感的。PICV在CREB(cAMP效應(yīng)元件連接)過(guò)程中的侵染結(jié)果為轉(zhuǎn)錄因子CREB在DNA上與cAMP反應(yīng)元件結(jié)合。這一蛋白存在于由PICV侵染誘導(dǎo)的細(xì)胞信號(hào)網(wǎng)絡(luò)中［18］。染料木黃酮處理后絲氨酸磷酸化作用的減弱可能與上游活性物質(zhì)減少或染料木黃酮介導(dǎo)的上游信號(hào)媒介物質(zhì)的酪氨酸磷酸化作用受到抑制有關(guān)。ERK(細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶)1處理和ERK2磷酸化用是隨著染料木黃酮的處理而增強(qiáng)的，而侵染是其它染料木黃酮介導(dǎo)的激活ERK路徑效應(yīng)的結(jié)果。然而，ERK磷酸化作用的增強(qiáng)證明了由染料木黃酮介導(dǎo)的激酶抑制作用有相當(dāng)大的特異性。

4 染料木黃酮的抗腫瘤作用［19-20］

對(duì)癌細(xì)胞周期進(jìn)展的控制是控制腫瘤生長(zhǎng)的有效策略，就像對(duì)人類(lèi)癌細(xì)胞的分子分析揭示了細(xì)胞周期調(diào)節(jié)器在多數(shù)正常的惡性腫瘤中是非常容易發(fā)生突變的。體外研究結(jié)果顯示了用染料木黃酮處理雄激素敏感的(LNCaP)細(xì)胞可以讓其在細(xì)胞周期的G1期停止，這說(shuō)明染料木黃酮可能抑制細(xì)胞周期循環(huán)。在染料木黃酮處理后的LNCaP細(xì)胞中未找到任何顯著的編程性細(xì)胞死亡誘導(dǎo)作用。染料木黃酮處理后細(xì)胞周期調(diào)節(jié)蛋白表達(dá)量的減少預(yù)示著這些細(xì)胞失控的細(xì)胞周期被破壞。染料木黃酮誘導(dǎo)的G1期停止是通過(guò)p21/CIP1表達(dá)的上調(diào)介導(dǎo)的，已報(bào)道染料木黃酮能使鼠的成纖維細(xì)胞、黑色素瘤細(xì)胞［21］、前列腺癌(LNCaP)細(xì)胞［22］在細(xì)胞周期的G0－G1停止。

用染料木黃酮處理雄激素不敏感(DuPro)細(xì)胞導(dǎo)致G2－M期細(xì)胞周期停止，并且在染料木黃酮濃度為25μmol·L－1時(shí)凋亡細(xì)胞數(shù)量顯著增加。染料木黃酮能夠誘導(dǎo)乳腺細(xì)胞、胃細(xì)胞、人類(lèi)黑素瘤細(xì)胞［23］、PC3前列腺癌細(xì)胞和肺癌細(xì)胞在細(xì)胞周期的G2－M期停止。染料木黃酮處理雄性激素不敏感的PC3細(xì)胞使其在G2－M期停止并改變了兩種細(xì)胞周期調(diào)節(jié)蛋白的表達(dá)，即細(xì)胞周期調(diào)節(jié)蛋白B1表達(dá)量的顯著減少伴隨著p21WAF1表達(dá)量的增加。細(xì)胞周期調(diào)節(jié)蛋白B1/CDK1復(fù)合物對(duì)細(xì)胞有絲分裂是必需的，所以，B1表達(dá)量的減少能夠?qū)е翯2－M期的停止。

染料木黃酮能夠上調(diào)某些基因mRNA的表達(dá)，例如，乳腺癌中的BRCA1基因，食管鱗狀上皮細(xì)胞癌中的p16INK4a、RARb和MGMT28。劑量式染料木黃酮處理能夠增加前列腺癌細(xì)胞株中腫瘤抑制基因p16和p21的mRNA和蛋白質(zhì)的表達(dá)。在分析p16和p21啟動(dòng)子的CpG島甲基化狀態(tài)后，研究了這一通過(guò)后生途徑的誘導(dǎo)機(jī)制。DNA甲基化分析發(fā)現(xiàn)兩種細(xì)胞株中未經(jīng)過(guò)任何染料木黃酮處理時(shí)，p21啟動(dòng)子也出現(xiàn)了缺失。然而，p16在染料木黃酮處理后，在DuPro細(xì)胞中完全甲基化。p21WAF1啟動(dòng)子在多數(shù)人類(lèi)癌細(xì)胞中均未被甲基化［24］。在人類(lèi)肺癌細(xì)胞、結(jié)腸癌細(xì)胞和用deacitabine處理后的急性髓細(xì)胞樣白血病細(xì)胞株中均發(fā)現(xiàn)了未甲基化的 p21 WAF1啟動(dòng)子誘導(dǎo)的p21WAF1的表達(dá)［25－26］。此外，Shin22報(bào)道了p21基因在胃癌細(xì)胞中未被甲基化，這證實(shí)了甲基化不是其鈍化的機(jī)制。已發(fā)現(xiàn)p16基因啟動(dòng)子在LNCaP細(xì)胞中未被甲基化而在DuPro細(xì)胞中完全甲基化。p21(LNCaP和 DuPro)和 p16 (LNCaP)CpG島甲基化的缺失說(shuō)明甲基化不是這些細(xì)胞株中染料木黃酮誘導(dǎo)表達(dá)的機(jī)制。芯片分析染色質(zhì)重塑途徑為前列腺癌中染料木黃酮的作用機(jī)制。劑量式染料木黃酮處理LNCaP、DuPro和RWPE細(xì)胞導(dǎo)致其轉(zhuǎn)錄起始位點(diǎn)組蛋白 H3、H4和H3dimethK4乙?；脑黾?。在任何細(xì)胞株中均未發(fā)現(xiàn)p16和p21啟動(dòng)子組蛋白修飾的抑制。誘導(dǎo)p16和p21基因表達(dá)的是活性染色質(zhì)修飾的強(qiáng)化而不是抑制組蛋白修飾的缺失。

為了進(jìn)一步證明芯片數(shù)據(jù)的結(jié)果，用熒光定量PCR檢測(cè)了HAT、p300、CREBBP、PCAF和HAT1的表達(dá)。結(jié)果證明了染料木黃酮對(duì)所有的HAT的表達(dá)有上調(diào)作用，這樣也許能促進(jìn)催化轉(zhuǎn)錄激活作用的組蛋白的乙?；?jù)此觀點(diǎn)，組蛋白超乙酰化和超乙?；谥掳┳饔弥兴坪醵际侵匾?，組蛋白超乙酰化能夠誘導(dǎo)基因表達(dá)也許是高纖維飲食具有抗癌作用的機(jī)理。核小體組蛋白乙?；姆€(wěn)定狀態(tài)已經(jīng)由HAT和HDAC競(jìng)爭(zhēng)的動(dòng)態(tài)平衡建立了。大體來(lái)說(shuō)，組蛋白賴(lài)氨酸殘基的超乙酰化能促進(jìn)轉(zhuǎn)錄激活作用，而脫乙酰基作用則使轉(zhuǎn)錄沉沒(méi)［27－28］。近期的研究發(fā)現(xiàn)，許多轉(zhuǎn)錄激活因子有HAT活性，這支持了組蛋白乙酰化與轉(zhuǎn)錄激活作用有關(guān)這一觀點(diǎn)。

舉例來(lái)說(shuō)，染料木黃酮能夠抑制人類(lèi)前列腺癌細(xì)胞運(yùn)動(dòng)性。Endoglin是一種重要的前列腺癌細(xì)胞運(yùn)動(dòng)性抑制基因，在前列腺癌發(fā)病時(shí)其表達(dá)是缺失的。因此確定endoglin的缺失是否對(duì)染料木黃酮的功效有影響是很重要的，Clarissa S.Craft首次發(fā)現(xiàn)了染料木黃酮通過(guò)激活endoglin伴隨信號(hào)途徑補(bǔ)償了endoglin缺陷。實(shí)際上，endoglin激活了Smad1轉(zhuǎn)錄子的活性。這依次表現(xiàn)出需要ALK2，即激酶感受態(tài)ALK2。同時(shí)也發(fā)現(xiàn)endoglin抑制前列腺癌細(xì)胞活力通過(guò)一種機(jī)制，其包含類(lèi)型 I TGFβ超家族受體ALK2和Smad1［29］。因此，目前鑒定ALK2－Smad1依賴(lài)性激活作用是正確的，該活性屬于Smad1轉(zhuǎn)錄子活性，是通過(guò)染料木黃酮補(bǔ)償?shù)娜毕菪蚭ndoglin結(jié)合的機(jī)制。除此之外，染料木黃酮在某些途徑上的作用具有一定的特異性。特別是，染料木黃酮降低的是前列腺癌細(xì)胞的侵入而不是細(xì)胞的生存能力［30］。雖然人為改變endoglin表達(dá)能夠影響細(xì)胞活力，但卻不能影響其繁殖能力。最后，目前的研究表明，細(xì)胞繁殖能力受到密切關(guān)注，與其它相關(guān)條件相比，繁殖能力在實(shí)驗(yàn)條件下不會(huì)變化。概括來(lái)說(shuō)，染料木黃酮能夠誘導(dǎo)低endoglin前列腺癌細(xì)胞變異成低活力的高endoglin表型。這是由于染料木黃酮介導(dǎo)的Smad1激活作用，該作用依靠了具有激酶活性的ALK2。因?yàn)閑ndoglin在前列腺癌發(fā)病過(guò)程中是缺失的，貢獻(xiàn)給它的遷移表型，當(dāng)前的研究支持一種觀點(diǎn)，即擁有低endoglin前列腺癌細(xì)胞表達(dá)的個(gè)體可能從染料木黃酮治療上獲得更大的益處。這些發(fā)現(xiàn)有助于解釋正在進(jìn)行中的第二階段的染料木黃酮在前列腺癌和其它癌癥中的分子功效的研究。

5 染料木黃酮抗輻射損傷的作用

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，染料木黃酮對(duì)UV所致?lián)p傷有防護(hù)作用。Moore［31］等研究了染料木黃酮對(duì)急性UVB照射所致人造皮膚損傷的防護(hù)作用。在照射前1h，分別給予人造皮膚10、20、50mmol·L－3染料木黃酮處理，然后分別給予20MJ·cm－2或60MJ·cm－2的照射，免疫組織化學(xué)分析法檢測(cè)照射后6h和12h皮膚內(nèi)增殖細(xì)胞核抗原和嘧啶二聚體的含量。結(jié)果顯示，與空白對(duì)照組相比較，無(wú)論是給予20MJ·cm－2還是60MJ·cm－2劑量的照射，染料木黃酮處理組的嘧啶二聚體含量比對(duì)照組都明顯降低，并且隨著濃度的增加，嘧啶二聚體的含量降低越多;而增殖細(xì)胞核抗原的數(shù)量則隨著染料木黃酮濃度的增加而增加，在空白對(duì)照組只觀察到極少的增殖細(xì)胞核抗原。提示染料木黃酮可以減輕輻射所致的DNA損傷，促進(jìn)受損細(xì)胞的增殖修復(fù)。

8－羥基脫氧鳥(niǎo)嘌呤(8－OH－dG)是鳥(niǎo)嘌呤的氧化產(chǎn)物，可導(dǎo)致DNA難以修復(fù)的GC和TA易位，是輻射誘導(dǎo)癌變和突變的重要基礎(chǔ)。研究表明，UVB照射可使裸鼠皮膚和內(nèi)臟的 H2O2、脂質(zhì)過(guò)氧化物(MDA)和8－OH－dG的水平較未照射組升高了2～3倍，給予100mmol·L－1的染料木黃酮溶液(乙醇與丙烯乙二醇混合的體積分?jǐn)?shù)為1∶1)涂抹，可降低H2O2和8－OH－dG的含量約50%，降低MDA的含量30%～50%［32］。Kruk等［33］的實(shí)驗(yàn)也觀察到培養(yǎng)液中加入0.5mmol·L－1的染料木黃酮可有效地抑制羥自由基所致的脫氧核糖的降解，與對(duì)照組相比，可減少20%～60%的脫氧核糖降解。環(huán)氧化酶－2 (cyclooxygenase，Cox－2)是炎癥過(guò)程中前列腺素(PG)合成的限速酶，是“快速反應(yīng)基因”的表達(dá)產(chǎn)物，在細(xì)胞受到刺激后大量表達(dá)。近年來(lái)大量研究表明，Cox－2的表達(dá)與腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，一些抑制Cox－2表達(dá)的藥物可以預(yù)防腫瘤的發(fā)生。染料木黃酮可以下調(diào)受照細(xì)胞Cox－2的mRNA異常表達(dá)，體外培養(yǎng)角質(zhì)生成細(xì)胞的Cox－2的表達(dá)量在受照后較對(duì)照組升高3.3倍，加入染料木黃酮共培養(yǎng)后，其表達(dá)明顯降低，僅為對(duì)照組的2.4倍。Wei等［34］的研究表明，染料木黃酮可以有效地阻止人體和裸鼠皮膚因UV損傷而誘發(fā)的光損傷和分子變異，對(duì)UV照射小鼠引起的皮膚癌和皮膚老化有直接的抑制作用，尤其在慢性實(shí)驗(yàn)中(每周2次，每次0.3kJ·m－2)，局部應(yīng)用染料木黃酮涂抹可以降低光致腫瘤的發(fā)生率近90%。

染料木黃酮還可以明顯抑制UV照射誘發(fā)的皮膚炎癥反應(yīng)。小鼠涂抹20mmol·L－1的染料木黃酮，可降低其受照射后的皮膚炎癥反應(yīng)強(qiáng)度和減弱輻射引起的遲發(fā)型超敏反應(yīng)(CHS)抑制，小鼠受照射后48h，染料木黃酮組的背脊中央皮褶厚度增加0.071～0.126mm，而對(duì)照組則平均增加了0.91mm;對(duì)照組CHS反應(yīng)降低64%，染料木黃酮組僅降低了13%。染料木黃酮對(duì)UV和其他因素協(xié)同誘導(dǎo)的損傷也具有防護(hù)作用。臨床上常用補(bǔ)骨脂素加UVA(PUVA)治療白癜風(fēng)等皮膚病，長(zhǎng)期使用則會(huì)增加患鱗狀細(xì)胞癌及惡性黑色素瘤的風(fēng)險(xiǎn)。Shyong［35］觀察發(fā)現(xiàn)，染料木黃酮可顯著降低PUVA誘發(fā)的小鼠炎癥反應(yīng)，減少皮膚紅斑面積和潰瘍的形成;組織學(xué)檢查顯示，局部涂抹染料木黃酮可使照后72h增殖細(xì)胞核抗原的數(shù)量由空白對(duì)照組的29%回升到40.7%，基本達(dá)到正常組的水平，同時(shí)還可完全抑制PUVA引起的細(xì)胞內(nèi)多ADP聚合酶(PARP)降解產(chǎn)物及半胱天冬酶(caspase－3)活性的升高。

6 染料木黃酮對(duì)骨質(zhì)疏松的預(yù)防作用

雌激素是女性的重要生殖激素，絕經(jīng)期或絕經(jīng)期后婦女體內(nèi)雌激素水平降低，對(duì)成骨細(xì)胞的刺激減弱，使骨形成和骨吸收的平衡失調(diào)，骨吸收大于骨平衡，骨質(zhì)逐漸丟失，骨密度減小，這是老年婦女易發(fā)生骨質(zhì)疏松的重要病因。婦女絕經(jīng)后適當(dāng)補(bǔ)充雌激素，可預(yù)防骨質(zhì)疏松的發(fā)生。大豆異黃酮是一類(lèi)典型的植物雌激素，主要存在于大豆及其制品中。有報(bào)道證實(shí)亞洲骨質(zhì)疏松相關(guān)骨病的發(fā)病率低于大多數(shù)西方人群，許多學(xué)者認(rèn)為這與亞洲人群攝入豆制品多于西方有關(guān)［36－37］。

關(guān)于GEN對(duì)于成骨細(xì)胞的作用機(jī)制目前有多種解釋?zhuān)渲斜容^公認(rèn)的說(shuō)法是類(lèi)雌激素作用。因?yàn)镚EN的結(jié)構(gòu)與雌激素非常相似，可以與成骨細(xì)胞上雌激素受體結(jié)合而發(fā)揮功效，雌激素是影響骨代謝的重要物質(zhì)，對(duì)成骨細(xì)胞增殖、編碼骨基質(zhì)蛋白、激素受體、轉(zhuǎn)錄因子基因的表達(dá)基細(xì)胞因子等有直接作用。

ALP是成骨細(xì)胞主要功能活性酶，富含于胞漿中，在分化早期，ALP的活性反映了成骨細(xì)胞的成骨活性，ALP可水解有機(jī)磷酸釋放出無(wú)機(jī)磷，相對(duì)增加局部無(wú)機(jī)磷濃度，用于羥磷灰石的形成，促進(jìn)礦化過(guò)程，是骨形成的特異性酶。成骨細(xì)胞加藥培養(yǎng)72h后測(cè)定其胞漿內(nèi)的ALP活性，與對(duì)照組比較，各劑量組GEN都可增高成骨細(xì)胞的ALP活性，結(jié)果具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P＜0.05)。同時(shí)隨著GEN濃度的升高，ALP的數(shù)值也越高，具有一定的相關(guān)趨勢(shì)(P＜0.05)。說(shuō)明10－8mol·L－1至10－5mol·L－1濃度的GEN可促進(jìn)成骨細(xì)胞分化，并與GEN劑量相關(guān)。

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Research progress on biological activity and prevention disease mechanism of genistein

QU Yan－yan1，ZHANG Yong－zhong1，2，*
(1.College of Science，Northeast Agricultural University，Haerbin 150030，China; 2.Key Laboratory of Soy biological of Ministry of Education，Haerbin，150030，China)

Genistein is an isoflavone in the aglucone form.It has varieties of biological activity.The animal experiments，clinical researches and epidemiological investigations indicated that genistein has the effect for prevention and treatment of leukemia，viral infection，tumor，radiation protection and bone rarefaction precaution. Genistein is able to inhibit cellular and humoral immunity and regulate cell apoptosis.The biological activity of genistein and the mechanism of leukemia，viral infection，tumor and radiation prevention were reported.

genistein;leukemia;viral infection;tumor prevention;radiation protection;bone rarefaction

TS201.2

A

1002－0306(2010)08－0364－06

2009－03－12 *通訊聯(lián)系人

曲妍妍(1984－)，女，碩士研究生，研究方向:食品化學(xué)。

國(guó)家863課題(2008AA10Z331)。