肉桂酸衍生物抗乳腺癌作用分子機制研究進展

陳麗君，李 遠(綜述)，李 磊(審校)

(南京醫(yī)科大學公共衛(wèi)生學院 1衛(wèi)生檢驗學系 2營養(yǎng)與食品衛(wèi)生學系， 南京 211166)

乳腺癌是女性最常見的惡性腫瘤之一[1]，常規(guī)治療手段(手術及化/放療)不能取得較為滿意的效果；目前許多新型乳腺癌化療藥物問世，但存在較大的毒性反應，患者的生存率亦不理想。人們希望從天然食品原料中尋找生物活性物質以干預細胞的癌變進程，進而達到防治癌癥的目的。

肉桂酸(cinnamic acid，CiA)及其衍生物(cinnamic acid derivatives，CADs)是一類廣泛分布于食品中的多酚類化合物[2-3]，具有多種生物活性，可抑制多種腫瘤細胞的生長、分化，降低抗癌藥物不良反應[4-6]。目前，關于CADs對乳腺癌的作用及機制的研究尚未見較為系統(tǒng)的報道，現就CADs調控乳腺癌細胞增殖、凋亡等作用及分子機制方面的研究進展予以綜述，為進一步認識、評估膳食植物化學物的生物學效應提供依據。

1 CADs抑制乳腺癌細胞增殖的作用及機制

1.1CADs抑制乳腺癌細胞增殖 腫瘤是機體細胞異常增殖所形成的新生物，其主要特征就是無限增殖[7-8]。CADs對包括乳腺癌在內的多種腫瘤細胞都具有抑制增殖的作用。Bailly等[7]用牛蒡根提取物作用于人乳腺癌MCF-7細胞后發(fā)現，牛蒡根提取物可抑制MCF-7細胞的增殖，進一步通過高分辨率電噴霧質譜檢測發(fā)現，牛蒡根提取物中的咖啡酸、綠原酸等是抗腫瘤細胞增殖的主要成分。Sun等[9]用20.0～60.0 μmol/L的白楊提取物[含有咖啡酸苯乙酯(caffeic acid phenethyl ester，CAPE)等活性成分]處理人乳腺癌MDA-MB-231細胞，同時口服白楊提取物90 mg/(kg·d)處理MDA-MB-231細胞裸鼠移植瘤模型發(fā)現，白楊提取物在體內外均可抑制MDA-MB-231細胞的增殖。

2 CADs在誘導乳腺癌細胞凋亡中的作用及機制

除了細胞異常增殖外，細胞凋亡受抑制在腫瘤發(fā)生、發(fā)展過程中也發(fā)揮著重要作用[12]。因此，對腫瘤的治療不應僅局限在抑制腫瘤細胞增殖方面，亦應重視腫瘤細胞凋亡。研究表明，CADs可作用于一系列的凋亡相關基因，并通信號轉導系統(tǒng)誘導腫瘤細胞凋亡[11-13]。Serafim等[11]分別用0、25、50及75 μmol/L的咖啡酸、CiA和CAHE處理MCF-7、MDA-MB-231和HS578T細胞1、3及7 d發(fā)現，3種CADs均可通過激活p53信號通路促進乳腺癌細胞凋亡。Mileo等[12]用富含綠原酸的朝鮮薊提取物處理MDA-MB-231細胞發(fā)現，綠原酸可通過線粒體途徑和死亡受體途徑誘導細胞凋亡。Bailly等[7]用0.05～10 μmol/L MC提取物(富含CADs)處理MCF-7和MDA-MB-231細胞發(fā)現，提取物可通過抑制核因子κB(nuclear factor-κB，NF-κB)的活性促進MCF-7和MDA-MB-231細胞凋亡。Wu等[4]用CAPE處理MCF-7和MDA-231細胞也發(fā)現，CAPE通過抑制NF-κB的活性而誘導細胞凋亡。Moon等[13]研究發(fā)現，用迷迭香酸處理MCF-7細胞可阻斷NF-κB抑制因子的磷酸化而阻止NF-κB的激活，進而下調其下游靶分子——細胞凋亡蛋白抑制因子1(inhibitor of apoptosis protein-1，IAP-1)、IAP-2 和X連鎖凋亡抑制蛋白的表達水平，進而增強腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)介導的細胞凋亡?？梢?，NF-κB信號通路在CADs誘導乳腺癌細胞凋亡中發(fā)揮了重要作用。

3 CADs在抑制乳腺癌細胞血管形成中的作用及機制

腫瘤的生長離不開新生血管的形成，血管生成在多種腫瘤(包括乳腺癌)的生長、增殖、轉移和侵襲過程中都發(fā)揮著重要作用[14-15]。腫瘤血管形成包括腫瘤細胞分泌、誘導多種血管生成因子，激活基質蛋白酶系統(tǒng)，促進內皮細胞增殖等[15-17]?？刂颇[瘤血管生成可阻滯腫瘤的發(fā)展，因此抗腫瘤血管生成藥物可用于腫瘤治療，控制腫瘤的生長和轉移是重要的抗癌策略。

近年來有少量研究發(fā)現，CADs可抑制乳腺癌細胞的血管形成[18-19]。Messerli等[18]用新西蘭蜂膠、巴西綠蜂膠和巴西紅蜂膠作用于包括乳腺癌細胞在內的多種人類腫瘤細胞發(fā)現，蜂膠中含有的CADs(主要為CAPE)可顯著抑制腫瘤細胞的血管形成能力。Wu等[4]用CAPE處理MDA-MB-231細胞發(fā)現，CAPE可劑量依賴性地抑制MDA-MB-231細胞血管內皮生長因子的表達水平；共培養(yǎng)小管形成實驗發(fā)現，CAPE處理可顯著抑制臍靜脈內皮細胞形成毛細血管樣小管。唐泓波[19]在肝特異性胰島素樣生長因子1(insulin-like growth factor-1，IGF-1)基因缺失小鼠體內建立穩(wěn)定的原發(fā)性乳腺癌模型發(fā)現，IGF-1可通過促進缺氧誘導因子的表達，刺激內皮細胞的遷移和形態(tài)分化，誘導腫瘤細胞生成新生血管。以上研究表明，CADs對乳腺癌細胞的新生血管能力有抑制作用，但其具體的分子作用機制仍需進一步研究。

4 CADs在調節(jié)乳腺癌腫瘤炎性微環(huán)境中的作用及機制

腫瘤生長的特殊微環(huán)境對腫瘤細胞的生物學行為有影響[13, 20]。腫瘤微環(huán)境中常存在慢性炎癥，這種炎癥能持久誘導細胞增殖、趨化炎性細胞聚集，并通過釋放細胞及趨化因子，如白細胞介素6(interleukin-6，IL-6)、IL-8、TNF-α、表皮生長因子、轉化生長因子β、轉錄激活因子3及花生酸類物質等一起組成新的腫瘤炎性微環(huán)境，其在腫瘤增殖、侵襲、黏附、血管生成及腫瘤在放、化療抵抗過程中發(fā)揮重要作用[16, 21-24]。近年來，關于腫瘤炎性微環(huán)境的研究已成為熱點，并越來越的受到重視。

CADs能夠調控乳腺癌的炎性反應[23]。Gierach等[5]對咖啡攝入量與乳腺癌患病風險進行大型人群健康隊列研究發(fā)現，含有咖啡因、咖啡酸等活性物質的咖啡可下調乳腺腫瘤的炎性反應。Chen等[25]用CAPE處理MDA-MB-231細胞發(fā)現，CAPE可通過抑制NF-κB的活性，下調IL-6、IL-8及單核細胞趨化蛋白1的表達水平，抑制MDA-MB-231細胞的炎性反應。Scheckel等[23]用迷迭香酸處理惡性轉化乳腺上皮細胞株發(fā)現，迷迭香酸可以拮抗12-O-十四烷酰佛波醋酸酯-13乙酸鹽對環(huán)加氧酶2蛋白表達的刺激作用，降低乳腺腫瘤的炎性反應。以上研究表明，CADs可抑制乳腺癌細胞的炎性反應，推測其可通過調控乳腺腫瘤的炎性微環(huán)境，進而在乳腺癌細胞增殖、侵襲、黏附及血管生成過程中發(fā)揮重要作用，這一過程的具體分子作用機制仍需進一步深入研究。

5CADs在調節(jié)乳腺癌腫瘤干細胞特性中的作用及機制

干細胞是具有自我更新、無限增殖及多向分化能力的細胞群體[26]。近年來腫瘤干細胞的概念引起了學術界的廣泛關注，并成為腫瘤研究的熱點[17, 27-29]。研究表明，少量的乳腺癌干細胞(breast cancer stem cells，BCSCs)就可發(fā)展為乳腺癌，這為乳腺癌的治療靶點提供了新線索[28]。常規(guī)治療乳腺癌的方法(手術和放、化療)不能清除腫瘤干細胞，因而增加了腫瘤復發(fā)風險。因此，尋找靶向作用于BCSCs的膳食植物分子對乳腺癌的輔助治療具有重要意義。

Choi等[20]從MDA-MB-231細胞中分離出BCSCs后用CAPE處理發(fā)現，CAPE可顯著下調BCSCs的自我更新能力、軟瓊脂細胞集落形成數及CD44+/CD24-細胞比例，提示CAPE具有抑制BCSCs表型的功能。Dai等[28]用富含CADs的石榴提取物處理小鼠BCSCs細胞發(fā)現，提取物可通過阻滯細胞周期于G0/G1、提高胱天蛋白酶3活力等抑制干細胞增殖，并促進其凋亡，最終抑制小鼠乳腺腫瘤細胞的干細胞特性。推測CADs對BCSCs特性具有抑制作用。結合腫瘤干細胞特性在腫瘤發(fā)生、發(fā)展、轉移、侵襲及耐藥中的作用，深入探討CADs對其的影響將為揭示CiA及其衍生物抗腫瘤作用的分子機制提供新線索。

6 結語和展望

乳腺癌是女性最常見的惡性腫瘤，其發(fā)病率近年來呈不斷上升的趨勢[10, 30]。據國家癌癥中心和衛(wèi)生部2012年公布的乳腺癌發(fā)病數據顯示：全國腫瘤登記地區(qū)乳腺癌發(fā)病率位居女性惡性腫瘤首位[30]。雖然近年來研究發(fā)現，CADs在調控乳腺癌增殖、凋亡、血管生成、腫瘤微環(huán)境和腫瘤干細胞特性等方面發(fā)揮重要作用[1,7,11,20,28]，但其具體的分子機制尚不十分清楚。隨著分子生物學技術、基因組學、蛋白組學及表觀遺傳調控的發(fā)展，必將加速對CADs抗乳腺癌作用分子機制的深入研究，進一步明確CADs作用于乳腺癌細胞的信號通路和相關靶分子，以便提供有價值的生物標志和治療靶標，為CADs抗乳腺癌機制提供新的有價值的線索。

[1] Armania N,Yazan LS,Ismail IS,etal.Dillenia Suffruticosa Extract Inhibits Proliferation of Human Breast Cancer Cell Lines (MCF-7 and MDA-MB-231) via Induction of G2/M Arrest and Apoptosis[J].Molecules,2013,18(11):13320-13339.

[2] Omene CO,Wu J,Frenkel K.Caffeic Acid Phenethyl Ester(CAPE)derived from propolis,a honeybee product,inhibits growth of breast cancer stem cells[J].Invest New Drugs,2012,30(4):1279-1288.

[3] Jung BI,Kim MS,Kim HA,etal.Caffeic acid phenethyl ester,a component of beehive propolis,is a novel selective estrogen receptor modulator[J].Phytother Res,2010,24(2):295-300.

[4] Wu J,Omene C,Karkoszka J,etal.Caffeic acid phenethyl ester (CAPE),derived from a honeybee product propolis,exhibits a diversity of anti-tumor effects in pre-clinical models of human breast cancer[J].Cancer Lett,2011,308(1):43-53.

[5] Gierach GL,Freedman ND,Andaya A,etal.Coffee intake and breast cancer risk in the NIH-AARP diet and health study cohort[J].Int J Cancer,2012,131(2):452-460.

[6] Oleaga C,Ciudad CJ,Noé V,etal.Coffee polyphenols change the expression of STAT5B and ATF-2 modifying cyclin D1 levels in cancer cells[J].Oxid Med Cell Longev,2012,2012:390385.

[7] Bailly F,Toillon RA,Tomavo O,etal.Antiproliferative and apoptotic effects of the oxidative dimerization product of methyl caffeate on human breast cancer cells[J].Bioorg Med Chem Lett,2013,23(2):574-578.

[8] Becchetti A,Munaron L,Arcangeli A.The role of ion channels and transporters in cell proliferation and cancer[J].Front Physiol,2013,4:312.

[9] Sun LP,Chen AL,Hung HC,etal.Chrysin:a histone deacetylase 8 inhibitor with anticancer activity and a suitable candidate for the standardization of Chinese propolis[J].J Agric Food Chem,2012,60(47):11748-11758.

[11] Serafim TL,Carvalho FS,Marques MP,etal.Lipophilic caffeic and ferulic acid derivatives presenting cytotoxicity against human breast cancer cells[J].Chem Res Toxicol,2011,24(5):763-774.

[12] Mileo AM,Di Venere D,Linsalata V,etal.Artichoke polyphenols induce apoptosis and decrease the invasive potential of the human breast cancer cell line MDA-MB231[J].J Cell Physiol,2012,227(9):3301-3309.

[13] Moon DO,Kim MO,Lee JD,etal.Rosmarinic acid sensitizes cell death through suppression of TNF-alpha-induced NF-kappaB activation and ROS generation in human leukemia U937 cells[J].Cancer Lett,2010,288(2):183-191.

[14] Karagiannis GS,Saraon P,Jarvi KA,etal.Proteomic signatures of angiogenesis in androgen-independent prostate cancer[J].Prostate,2014,74(3):260-72.

[15] Lin W,Zheng L,Zhuang Q,etal.Spica prunellae promotes cancer cell apoptosis,inhibits cell proliferation and tumor angiogenesis in a mouse model of colorectal cancer via suppression of stat3 pathway[J].BMC Complement Altern Med,2013,13(1):144.

[16] Wang Z,Si X,Xu A,etal.Activation of STAT3 in Human Gastric Cancer Cells via Interleukin (IL)-6-Type Cytokine Signaling Correlates with Clinical Implications[J].PLoS One,2013,8(10):e75788.

[17] Zhou W,Wang G,Guo S.Regulation of angiogenesis via Notch signaling in breast cancer and cancer stem cells[J].Biochim Biophys Acta,2013,1836(2):304-320.

[18] Messerli SM,Ahn MR,Kunimasa K,etal.Artepillin C (ARC) in Brazilian green propolis selectively blocks oncogenic PAK1 signaling and suppresses the growth of NF tumors in mice[J].Phytother Res,2009,23(3):423-427.

[19] 唐泓波.應用肝臟特異性胰島素樣生長因子-Ⅰ基因缺失小鼠研究乳腺癌的發(fā)病機制[D].武漢,華中科技大學:2009.

[20] Choi YK,Cho SG,Woo SM,etal.Saussurea lappa Clarke-Derived Costunolide Prevents TNFα-Induced Breast Cancer Cell Migration and Invasion by Inhibiting NF-kappa B Activity[J].Evid Based Complement Alternat Med,2013,2013:936257.

[21] García-Quiroz J,Rivas-Suárez M,García-Becerra R,etal.Calcitriol reduces thrombospondin-1 and increases vascular endothelial growth factor in breast cancer cells:Implications for tumor angiogenesis[J].J Steroid Biochem Mol Biol,2013.

[22] He G,Dhar D,Nakagawa H,etal.Identification of liver cancer progenitors whose malignant progression depends on autocrine IL-6 signaling[J].Cell,2013,155(2):384-396.

[23] Scheckel KA,Degner SC,Romagnolo DF.Rosmarinic acid antagonizes activator protein-1-dependent activation of cyclooxygenase-2 expression in human cancer and nonmalignant cell lines[J].J Nutr,2008,138(11):2098-2105.

[24] Zhang H,Fan J,Wang J,etal.Fluorescence Discrimination of Cancer from Inflammation by Molecular Response to COX-2 Enzymes[J].J Am Chem Soc,2013,135(46):17469-17475.

[25] Chen YC,Sosnoski DM,Gandhi UH,etal.Selenium modifies the osteoblast inflammatory stress response to bone metastatic breast cancer[J].Carcinogenesis,2009,30(11):1941-1948.

[26] Lonardo E,Cioffi M,Sancho P,etal.Metformin targets the metabolic achilles heel of human pancreatic cancer stem cells[J].PLoS One,2013,8(10):e76518.

[27] Guha M,Srinivasan S,Ruthel G,etal.Mitochondrial retrograde signaling induces epithelial-mesenchymal transition and generates breast cancer stem cells[J].Oncogene,2013.

[28] Dai Z,Nair V,Khan M,etal.Pomegranate extract inhibits the proliferation and viability of MMTV-Wnt-1 mouse mammary cancer stem cells in vitro[J].Oncol Rep,2010,24(4):1087-1091.

[29] Singh JK,Sim?es BM,Clarke RB,etal.Targeting IL-8 signalling to inhibit breast cancer stem cell activity[J].Expert Opin Ther Targets,2013,17(11):1235-1241.

[30] Murphy RA,Schairer C,Gierach GL,etal.Beyond breast cancer:mammographic features and mortality risk in a population of healthy women[J].PLoS One,2013,8(10):e78722.