異黃酮類植物雌激素在肺癌治療中的研究進展?

李世杰 余想遠

【摘要】肺癌是最常見的惡性腫瘤之一，嚴重威脅人類的健康。肺癌的發(fā)病率和死亡率呈現(xiàn)逐年升高的趨勢，引起了醫(yī)學(xué)界和學(xué)術(shù)界的日益關(guān)注。傳統(tǒng)的治療很難提高肺癌患者的生存率和預(yù)后質(zhì)量。異黃酮類是一類植物雌激素，研究表明其具有預(yù)防和抑制哺乳動物腫瘤發(fā)生的作用。本文以異黃酮類植物雌激素在肺癌治療中的機制研究為切入點，通過對異黃酮類植物雌激素介導(dǎo)的信號通路進行綜述。

【關(guān)鍵詞】異黃酮類植物雌激素;肺癌;信號通路

基金項目：廣西高校中青年教師科研基礎(chǔ)能力提升項目（2019KY0545）

1 ?引言

植物雌激素是天然的雌激素受體拮抗劑，根據(jù)其結(jié)構(gòu)類型主要為黃酮類（包括黃酮、異黃酮、黃酮醇、二氫黃酮、查耳酮等，其中以異黃酮類為主），木脂素類，香豆素類及其它類型等。其分子結(jié)構(gòu)與17β-雌二醇相似，可與雌激素受體（estrogen receptor，ER）以低親和度結(jié)合發(fā)揮雙向調(diào)節(jié)作用，具有預(yù)防和抑制哺乳動物腫瘤發(fā)生的作用。近年來研究發(fā)現(xiàn)，正常肺組織極少表達ER，而肺癌組織中ER呈高水平表達， 給予雌激素能明顯促進肺癌細胞增殖，而雌激素受體拮抗劑則能明顯抑制肺癌細胞增殖，提示雌激素受體拮抗劑可能在抑制肺癌發(fā)生發(fā)展中具有重要作用。肺癌是一種侵襲性和異質(zhì)性疾病，盡管外科、放射治療和化療策略取得了一定進展，但其長期存活率仍然很低，其5年生存率僅為16%。本文主要綜述了異黃酮類植物雌激素抑制肺癌細胞的作用機制，以期為中藥治療肺癌的研究提供思路和理論依據(jù)。

2 參與調(diào)節(jié)肺癌細胞的信號通路

2.1 NF-κB信號通路

NF-κB信號是誘導(dǎo)炎癥的一條可能途徑。NF-κB信號誘導(dǎo)免疫因子的產(chǎn)生，免疫細胞的募集，促進肺癌的生長，由此認為NF-κB信號的激活與肺癌的侵襲性有關(guān)。富含大豆苷元的大豆異黃酮已被證明是有效的抗炎化合物，并且在肺癌中誘導(dǎo)NF-κB失活。大豆異黃酮可降低肺癌細胞產(chǎn)生的促炎細胞因子，從而降低肺癌細胞的增殖，同時，富含大豆苷元的大豆異黃酮在體內(nèi)外均能降低p65-NF-κB的表達水平。

研究表明，NF-κB和COX-2信號通路在癌細胞生長、腫瘤血管生成和侵襲中發(fā)揮重要作用，染料木黃酮誘導(dǎo)A549細胞凋亡部分依賴于對NF-κB/COX-2信號通路的抑制。這些通路的激活可能介導(dǎo)血管生成，導(dǎo)致癌細胞加速生長。

2.2 PI3K/Akt/HIF-1信號通路

MAPK和PI3K/AKT信號通路在細胞膜受體信號轉(zhuǎn)導(dǎo)中起重要作用，調(diào)節(jié)細胞凋亡、細胞生長和多種基因的表達。目前的研究已經(jīng)證實，兩條通路相互依賴，并且它們可以相互激活或抑制。Zhang J等人的研究表明，染料木黃酮對A549肺癌細胞的作用呈劑量和時間依賴性地降低細胞存活率，并誘導(dǎo)細胞凋亡。染料木黃酮處理A549細胞后，與線粒體凋亡途徑有關(guān)的ROS形成、caspase-3活化、細胞色素c漏出和Bax、AIF蛋白表達水平顯著增加。此外，染料木黃酮顯著下調(diào)磷脂酰肌醇-4，5-二磷酸3-激酶/蛋白激酶B/缺氧誘導(dǎo)因子-1α（HIF-1α）和核因子-κB（NF-κB）/環(huán)氧合酶-2（COX-2）信號通路。

Zhang Z等人的研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)染料木黃酮處理，可以通過同時激活凋亡和自噬來增強電離輻射誘導(dǎo)的NSCLC細胞死亡，Bcl-xL通過與Beclin-1結(jié)合來抑制Beclin-1介導(dǎo)的自噬。有趣的是，染料木黃酮通過同時刺激凋亡和自噬來增強NSCLC細胞的放射敏感性。染料木黃酮通過AKT/mTOR/Beclin-1軸不僅提高了肺癌的放射治療效果，而且還保護了正常肺組織免受輻射。

2.3 EGFR-Akt-Mcl-1信號通路

表皮生長因子受體（EGFR）激活突變在人非小細胞肺癌的發(fā)生發(fā)展中起重要作用，使用TKI抑制EGFR信號的治療策略已經(jīng)成為這些患者的有效方法。研究發(fā)現(xiàn)，芒柄花素抑制EGFR-Akt信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，進而激活非小細胞肺癌細胞GSK3β，促進Mcl-1磷酸化。芒柄花素處理增強了Mcl-1和SCFFbw7之間的相互作用，最終促進Mcl-1泛素化和降解。耗盡GSK3β或SCFFbw7均可抑制芒柄花素誘導(dǎo)的Mcl-1下調(diào)。實驗證明，芒柄花素在異種移植小鼠模型中同樣抑制體內(nèi)腫瘤的生長。這項研究強調(diào)了促進泛素化依賴的Mcl-1轉(zhuǎn)化的重要性，這可能是增強EGFR-TKI抗腫瘤效果的另一種策略。

2.4 Keap1基因啟動子區(qū)甲基化

選擇性地破壞抗氧化防御系統(tǒng)可以使腫瘤細胞具有較高的結(jié)構(gòu)性氧化應(yīng)激水平，導(dǎo)致細胞死亡，而正常細胞仍可能通過適應(yīng)性反應(yīng)維持氧化還原動態(tài)平衡。在正常生理條件下，Nrf2與負調(diào)控因子Keap1形成非活性復(fù)合體。半胱氨酸殘基的氧化磷酸化有助于Nrf2從Keap1解離，隨后移位到核，在那里它與抗氧化反應(yīng)元件（ARE）結(jié)合。ARE是編碼II期解毒酶和抗氧化蛋白的順式作用調(diào)控元件，如NAD（P）H醌氧化還原酶-1（NQO-1）、血紅素加氧酶-1（HO-1），以保護其免受氧化損傷。因此，如果Keap1的活性受損，這可能導(dǎo)致Nrf2的完全激活，癌細胞可能會獲得一種保護性的針對周圍微環(huán)境的機制。大量研究表明，Nrf2/Keap1系統(tǒng)可以保護正常細胞免受外源性ROS的傷害，但在有害的條件下會促進癌細胞的死亡。

非小細胞肺癌細胞常含有Keap1高甲基化啟動子，使Keap1 mRNA和蛋白表達水平降低，從而損害Nrf2-Keap1途徑，從而導(dǎo)致化療或放射耐藥。研究發(fā)現(xiàn)染料木黃酮對非小細胞肺癌中A549細胞有選擇性的放射增敏作用，但對正常肺成纖維細胞MRC-5細胞無放射增敏作用。在A549細胞中，染料木黃酮降低了KEAP1啟動子區(qū)域的甲基化水平，增加了mRNA的表達，從而有效地抑制了Nrf2向細胞核的轉(zhuǎn)錄，抑制了Nrf2依賴的抗氧化劑，導(dǎo)致了ROS的上調(diào)。這項研究認為主要原因是由ROS敏感探針DCFH-DA的氧化和以MDA、PCO或8-OHdG含量標記的氧化損傷所確定的。重要的是，當染料木黃酮與輻射聯(lián)合使用時，進一步增加了A549細胞的ROS水平，而降低了輻射誘導(dǎo)的MRC-5細胞的氧化應(yīng)激，這可能是通過增加Nrf2、GSH和HO-1的表達水平來實現(xiàn)的。

2.5 APE1介導(dǎo)的信號通路

APE1/Ref-1是一種雙功能蛋白，既具有DNA堿基切除修復(fù)活性，又具有調(diào)節(jié)多種轉(zhuǎn)錄因子的DNA結(jié)合活性的氧化還原活性。研究表明，APE1的氧化還原結(jié)構(gòu)域中斷會觸發(fā)細胞凋亡。腫瘤抑制蛋白p53是一種53kD的轉(zhuǎn)錄激活因子，在DNA損傷后誘導(dǎo)細胞周期停滯、衰老或凋亡中發(fā)揮重要作用。由于其促凋亡作用，染料木黃酮和p53依賴的細胞凋亡之間的關(guān)系已被廣泛研究。而APE1與P53基因共轉(zhuǎn)染提示APE1是p53促凋亡活性的激活劑，兩者之間的這種相互作用對P53蛋白的失穩(wěn)和破壞至關(guān)重要。p53水平的降低導(dǎo)致其在有效啟動細胞凋亡中的作用受到干擾。染料木黃酮通過APE1的氧化還原調(diào)節(jié)傳感通路破壞p53和APE1之間的這種相互作用，原因在于染料木黃酮的加入類似于當APE1氧化還原突變體蛋白被外源導(dǎo)入細胞時在細胞中發(fā)生的情況，導(dǎo)致p53水平升高和細胞凋亡，一旦p53轉(zhuǎn)錄被啟動，APE1根據(jù)與氧化還原應(yīng)激相關(guān)的細胞動力學(xué)，調(diào)節(jié)p53的降解，以阻止這凋亡級聯(lián)反應(yīng)。當氧化應(yīng)激使細胞抗氧化劑的能力超負荷時，APE1將被ROS氧化并從p53蛋白界面解離，然后穩(wěn)定的p53將觸發(fā)凋亡級聯(lián)反應(yīng)。因此，APE1可能作為氧化應(yīng)激感受器和上游調(diào)節(jié)因子在氧化應(yīng)激下調(diào)節(jié)細胞的命運。目前的研究表明，染料木黃酮通過靶向APE1蛋白來影響p53細胞內(nèi)的穩(wěn)定性，并強調(diào)了p53在啟動細胞凋亡中的關(guān)鍵作用。

2.6 miR-27a 介導(dǎo)的MET 信號通路

MiRNA是一種存在于真核生物中的小分子單鏈RNA（～22個核苷酸）。MiRNA不具有編碼蛋白的功能，它的生物學(xué)功能是與互補靶mRNA的3’-非翻譯區(qū)配對。如果miRNA完全互補，將導(dǎo)致靶mRNA降解;如果miRNA互補不完全，則可能阻止靶mRNA轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì)。MET原癌基因編碼MET蛋白，是一種酪氨酸激酶活性生長因子受體，能與肝細胞生長因子（HGF）特異性結(jié)合，激活其下游信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，調(diào)節(jié)細胞增殖、能量、遷移、血管生成、侵襲和形態(tài)發(fā)生，MET編碼的酪氨酸激酶可以調(diào)節(jié)腫瘤細胞的侵襲性生長，促進肺癌的發(fā)生和發(fā)展。而染料木黃酮是一種有效的抗氧化劑和蛋白質(zhì)酪氨酸激活酶抑制劑，研究證實了染料木黃酮通過miR-27A和MET信號通路抑制A549人肺癌細胞增殖。

3 ?小結(jié)和展望

肺癌是最常見的惡性腫瘤之一，其高發(fā)病率和發(fā)病低齡化引起人們的日益關(guān)注。植物雌激素可以抑制肺癌細胞增殖，促進其凋亡和侵襲轉(zhuǎn)移的發(fā)生。

本文總結(jié)了近年來發(fā)表的異黃酮類植物雌激素單體作用于肺癌細胞的分子靶點及作用（見表1）。研究表明，這些信號通路并不是獨立的，而是多條信號通路互相聯(lián)絡(luò)，共同作用，最終介導(dǎo)了肺癌細胞的死亡。異黃酮類植物雌激素誘導(dǎo)肺癌細胞死亡的作用機制進一步證實了中藥的多靶點多途徑作用特點，而這一特點正是中藥和西藥的區(qū)別所在。西藥的單一靶點導(dǎo)致了耐藥和不良反應(yīng)的發(fā)生。這同時也啟示我們，在中藥抗癌作用機制研究時，應(yīng)該是基于中醫(yī)藥整體觀念，同時整合網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)等交叉學(xué)科，更深層次揭示中藥的抗癌作用機制，為中藥治療腫瘤提供更科學(xué)、客觀的手段和方法。

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第一作者簡介：李世杰，男，1994年—，碩士研究生，研究方向：呼吸系統(tǒng)疾病與抗腫瘤藥物研究