異黃酮類(lèi)植物雌激素防治乳腺癌的研究進(jìn)展*

李 玉，黃照權(quán)

（桂林醫(yī)學(xué)院 1.藥學(xué)院；2.基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，桂林 541199）

流行病學(xué)調(diào)查顯示，乳腺癌是女性中最常見(jiàn)的癌癥[1]，占女性所有新診斷癌癥的30%，是20～59歲癌癥死亡的主要原因[2]，嚴(yán)重危害女性的生命和健康。傳統(tǒng)化療和內(nèi)分泌治療是除外科手術(shù)外最常用的治療方法，然而大多數(shù)治療藥物都有很強(qiáng)的副作用或耐藥性[3]。因此，人們?cè)诜e極尋找一種毒性更小、更有效的替代物。

異黃酮類(lèi)植物雌激素化學(xué)結(jié)構(gòu)與內(nèi)源性雌激素十分相似，因此在最佳濃度時(shí)可以通過(guò)與雌激素受體（ER）結(jié)合，發(fā)揮抗雌激素的作用[4]。已有研究表明，異黃酮類(lèi)植物雌激素通過(guò)多種靶點(diǎn)和機(jī)制發(fā)揮抗乳腺癌作用，且未出現(xiàn)明顯副作用和耐藥性，因此有望成為有價(jià)值的抗癌藥物。

1 植物雌激素的結(jié)構(gòu)與分類(lèi)

植物雌激素是植物來(lái)源的膳食化合物，主要存在于大豆中。其結(jié)構(gòu)類(lèi)似于內(nèi)源性雌激素17-β-雌二醇(E2)，共同特征是有兩個(gè)苯環(huán)，一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定和平坦的分子，以及2個(gè)或3個(gè)羥基，通常以共軛形式存在（圖1），分子量也與E2相似。植物雌激素按結(jié)構(gòu)可以分為異黃酮類(lèi)、黃酮類(lèi)、木脂素、香豆素和二苯乙烯類(lèi)[5]，而在豆類(lèi)、葛根等中大量存在的異黃酮類(lèi)植物雌激素是最重要的，主要包括刺芒柄花素(formononetin)、毛蕊異黃酮（calycosin）、染料木黃酮(genistein)、大豆苷元（daidzein）、生物禪寧A(biochanin A)等[6]。

圖1 異黃酮類(lèi)植物雌激素的結(jié)構(gòu)[7]

2 異黃酮類(lèi)植物雌激素的流行病學(xué)研究

近年來(lái)流行病學(xué)研究表明，亞洲的乳腺癌發(fā)病率明顯低于西方國(guó)家，推測(cè)與大豆中富含的異黃酮類(lèi)植物雌激素的保護(hù)作用有關(guān)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，亞洲居民平均每天攝入25～50 mg 異黃酮，而西方居民平均每天攝入低于2 mg 的異黃酮[7]。Zhao 等[8]通過(guò)對(duì)11 169 例乳腺癌病例和648 913 名參與者進(jìn)行薈萃分析后發(fā)現(xiàn)，當(dāng)異黃酮攝入量較高時(shí)，患病風(fēng)險(xiǎn)顯著降低。Micek等[9]對(duì)15項(xiàng)隊(duì)列研究進(jìn)行的薈萃分析發(fā)現(xiàn)，異黃酮攝入量(＜62.7 mg/d)與乳腺癌總死亡率和復(fù)發(fā)之間存在顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系。Rienks等[10]對(duì)10項(xiàng)觀(guān)察性研究進(jìn)行的薈萃分析發(fā)現(xiàn)，高濃度的大豆苷元和染料木黃酮分別降低34%和28%乳腺癌風(fēng)險(xiǎn)。Veheus 等[11]的病例對(duì)照研究也表明，在荷蘭女性中，血液樣本中異黃酮水平的增加與患乳腺癌風(fēng)險(xiǎn)降低有關(guān)。此外每天10 mg大豆異黃酮攝入量能降低9%的乳腺癌死亡率[12]。因此，較高的異黃酮攝入量對(duì)乳腺癌有顯著的防治作用。

3 異黃酮類(lèi)植物雌激素抗乳腺癌的藥理作用及作用機(jī)制

3.1 抑制乳腺癌細(xì)胞增殖及移植瘤生長(zhǎng) Choi等[13]研究表明，將大豆苷元(1～100 μmol/L)作用于MCF-7 和MDA-MB-453 細(xì)胞24 h、48 h 或72 h 后，大豆苷元以劑量和時(shí)間依賴(lài)的方式顯著抑制細(xì)胞增殖(P＜0.05)。Tian 等[14]研究發(fā)現(xiàn)，毛蕊異黃酮通過(guò)WDR7-7-GPR30 信號(hào)抑制乳腺癌細(xì)胞的增殖。染料木黃酮抑制MCF-7細(xì)胞增殖，而對(duì)非致癌細(xì)胞無(wú)明顯影響[15]。生物禪檸A能降低MCF-7和T-47D癌細(xì)胞的增殖，也能抑制MCF-7乳腺癌異種移植動(dòng)物模型中的腫瘤生長(zhǎng)[16-17]。此外，生物禪檸A 與人參皂苷Rh2 聯(lián)合應(yīng)用可協(xié)同抑制MDA-MB-231 和MCF-7細(xì)胞的增殖[18]。在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，Moon等[17]研究表明，生物禪檸A每天腹腔注射一次能有效降低MCF-7小鼠移植瘤的發(fā)病率和生長(zhǎng)，表明生物禪檸A可作為為乳腺癌的預(yù)防藥物。刺芒柄花素在小鼠癌癥模型中也表現(xiàn)出抑制腫瘤增殖的能力，與對(duì)照組相比，刺芒柄花素治療組的腫瘤重量減少了39.6%[19]。此外，毛蕊異黃酮能顯著降低T47D 小鼠移植瘤生長(zhǎng)[20]。

3.2 抑制乳腺癌細(xì)胞遷移和侵襲 腫瘤壞死因子-α（TNF-α）通過(guò)增強(qiáng)Gli1核轉(zhuǎn)位和轉(zhuǎn)錄活性進(jìn)而激活Hedgehog(Hh)信號(hào)，誘導(dǎo)乳腺癌細(xì)胞侵襲。研究表明，大豆苷元通過(guò)抑制TNF-α 誘導(dǎo)的Gli1/Hh 信號(hào)的激活，從而抑制癌細(xì)胞遷移和侵襲[21]。Wu等[22]研究表明，毛蕊異黃酮能夠使致癌基因Rab27B 依賴(lài)性信號(hào)失活進(jìn)而抑制MDA-MB-231 細(xì)胞的遷移和侵襲。Li等[20]研究表明，通過(guò)靶向Foxp3（在乳腺癌中高度表達(dá)的轉(zhuǎn)錄因子）介導(dǎo)的血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（VEGF）和基質(zhì)金屬蛋白酶（MMP）-9 的表達(dá)，高劑量的毛蕊異黃酮治療能夠降低MCF-7和T47D的遷移和侵襲能力。Zhang 等[20]研究證明，毛蕊異黃酮通過(guò)BATF/轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β1（TGFβ1）抑制上皮—間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT），進(jìn)而呈時(shí)間和劑量依賴(lài)性地抑制T47D 和MCF-7 細(xì)胞遷移和侵襲。此外，染料木黃酮和大豆苷元通過(guò)抑制MMPs 活性在高侵襲性MDA-MB-231細(xì)胞中發(fā)揮抗侵襲活性[21]。

3.3 阻滯乳腺癌細(xì)胞周期進(jìn)程 細(xì)胞周期受不同的細(xì)胞周期蛋白（Cyclins）、細(xì)胞周期蛋白依賴(lài)性激酶（CDKs）和細(xì)胞周期蛋白依賴(lài)性激酶抑制劑（CDKI）的表達(dá)調(diào)控，各個(gè)時(shí)期會(huì)因生長(zhǎng)因子或致癌刺激而轉(zhuǎn)變。Cyclin D1是研究最廣泛的癌基因，其在超過(guò)50%的乳腺中高表達(dá)[23]，控制著細(xì)胞周期從G1到S 的相變。研究表明，刺芒柄花素可降低MCF-7和MDA-MB-453細(xì)胞CyclinD1mRNA和蛋白表達(dá)，使細(xì)胞周期阻滯在G0/G1 期[24]。高濃度大豆苷元（100μmol/L）能降低MCF-7 和MDA-MB-453 細(xì)胞中CyclinD1、CyclinA、CyclinB 和CDK1、CDK2、CDK4 的表達(dá)，使細(xì)胞周期阻滯在G1 和G2/M 期從而發(fā)揮其在人乳腺癌細(xì)胞中的抗癌作用[13]。

研究最多的CDKI 是p21、p27 和p57，它們屬于Cip/Kip 家族。大豆苷元可上調(diào)CDKIp21、p57 在MCF-7細(xì)胞的表達(dá)，也能增加MDA-MB-453細(xì)胞中p27 的表達(dá)。但大豆苷元不能增加MCF-7 細(xì)胞中p27 的表達(dá)[25]。這也表明異黃酮類(lèi)植物雌激素在不同的乳腺癌細(xì)胞系中可能會(huì)產(chǎn)生不同的作用。

總之，異黃酮類(lèi)植物雌激素通過(guò)降低Cyclins和CDKs 的表達(dá)，以及增加不同的CDKI 的表達(dá)，從而阻滯多種乳腺癌的細(xì)胞周期進(jìn)程。

3.4 誘導(dǎo)乳腺癌細(xì)胞凋亡 細(xì)胞凋亡主要通過(guò)外源性死亡受體途徑和內(nèi)源性線(xiàn)粒體途徑。外源性途徑包括配體如TNF-α、Fas 配體（Fas-L）等與死亡受體結(jié)合，導(dǎo)致受體分子寡聚化。而線(xiàn)粒體介導(dǎo)的凋亡完全受Bcl-2 家族蛋白的調(diào)控，Bcl-2 家族分為Bcl-2、Bax和BH3超家族。Bcl-2是細(xì)胞凋亡最重要的抑制因子之一，Bax 則是決定細(xì)胞凋亡的關(guān)鍵[26]。有研究報(bào)道，染料木黃酮通過(guò)顯著增加Fas-L、FADD、細(xì)胞色素C（cytc）、截短型BID、caspase3和caspase9的表達(dá)來(lái)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[27]。大豆苷元通過(guò)激活caspase9和caspase7，上調(diào)Bax、降低Bcl-2蛋白的表達(dá)，導(dǎo)致cytc的釋放，最終使MCF-7和MDAMB-453細(xì)胞凋亡[13]。Tian等[26]研究證明，毛蕊異黃酮能增強(qiáng)細(xì)胞凋亡調(diào)節(jié)蛋白R(shí)ASD1的表達(dá)，進(jìn)而上調(diào)Bax和下調(diào)Bcl-2來(lái)誘導(dǎo)人乳腺癌細(xì)胞MCF-7凋亡。以上研究表明，異黃酮類(lèi)植物雌激素通過(guò)內(nèi)源性或外源性途徑誘導(dǎo)乳腺癌細(xì)胞凋亡，增加促凋亡蛋白的表達(dá)，減少抗凋亡蛋白的表達(dá)。

3.5 對(duì)ERα 和β 表達(dá)的調(diào)節(jié) ERα 的激活能刺激乳腺組織中的細(xì)胞增殖，而ERβ抑制細(xì)胞增殖和促進(jìn)凋亡，與健康組織相比，在乳腺癌中ERα/ERβ 比值明顯上升[28]。Marik等[29]研究表明，染料木黃酮顯著降低3 種不同ER 陽(yáng)性乳腺癌細(xì)胞MCF-7、T47D和21PT中ERα 的表達(dá)，并增加ERβ 的表達(dá)，從而抑制癌細(xì)胞增殖。在ER 陽(yáng)性乳腺癌細(xì)胞中，毛蕊異黃酮和刺芒柄花素可通過(guò)上調(diào)ERβ、下調(diào)胰島素樣生長(zhǎng)因子1受體（IGF-1R）、激活凋亡標(biāo)志物PARP-1以及下調(diào)miR-375發(fā)揮抗腫瘤活性[30]。提示異黃酮類(lèi)植物雌激素也可以通過(guò)提高乳腺癌細(xì)胞中ER-β/ER-α比值，從而抑制乳腺癌細(xì)胞增殖。

3.6 調(diào)控miRNA表達(dá) 多項(xiàng)研究表明，miRNAs在癌癥中異常表達(dá)或突變，其可作為一類(lèi)新的癌基因或腫瘤抑制基因發(fā)揮抗腫瘤作用[31]。Avci 等[32]報(bào)道，染料木黃酮上調(diào)MCF-7 乳腺癌細(xì)胞中miR-23b的表達(dá)進(jìn)而抑制乳腺癌細(xì)胞的生長(zhǎng)。在另一項(xiàng)研究中，染料木黃酮（1～5 μmol/L）下調(diào)腫瘤細(xì)胞miR-155 的表達(dá)，并上調(diào)miR-155 靶點(diǎn)（如促凋亡叉頭家族轉(zhuǎn)錄因子FOXO3及其下游靶點(diǎn)p27、酪蛋白激酶和PTEN）在MDA-MB-435 細(xì)胞中的表達(dá)來(lái)降低乳腺癌細(xì)胞的活性[33]。

3.7 對(duì)血管生成的影響 血管生成是指從現(xiàn)有的血管系統(tǒng)中形成新的血管，向腫瘤細(xì)胞輸送營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和氧氣[34]。VEGF 是血管生成的中樞介質(zhì)，刺激腫瘤血管的生長(zhǎng)，血管生成失控是腫瘤生長(zhǎng)、侵襲和轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵[34]。余小平等[35]研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)染料木黃酮處理后，乳腺癌細(xì)胞中VEGF 表達(dá)顯著降低。Su 等[36]也發(fā)現(xiàn)，在常氧和低氧條件下，染料木黃酮?jiǎng)┝恳蕾?lài)性地降低了VEGF的表達(dá)，在低氧條件下，染料木黃酮抑制細(xì)胞缺氧誘導(dǎo)因子-1（HIF-1）的活化，表明染料木黃酮的抗血管生成作用是通過(guò)抑制HIF-1激活、下調(diào)VEGF表達(dá)來(lái)實(shí)現(xiàn)的[34]。

3.8 抑制NF-κB信號(hào)通路和PI3K/Akt信號(hào)通路

NF-κB是一種轉(zhuǎn)錄因子，參與調(diào)控細(xì)胞增殖、炎癥、腫瘤形成和腫瘤進(jìn)展等關(guān)鍵生物學(xué)過(guò)程[37]。研究表明，大豆異黃酮通過(guò)劑量依賴(lài)性地降低NF-κB/p65 蛋白水平和NF-κB 的DNA 結(jié)合活性，下調(diào)Bcl-2，上調(diào)Bax 抑制MDA-MB-231 細(xì)胞增殖，誘導(dǎo)凋亡[37]。染料木黃酮通過(guò)Notch-1 途徑以劑量依賴(lài)的方式抑制NF-κB 的活性，并影響抗凋亡基因（Bcl-2和Bcl-XL）的表達(dá)，從而抑制MDA-MB-231 細(xì)胞活性[38]。

PI3K/Akt 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的異常激活已在包括乳腺癌在內(nèi)的多種癌癥中得到證實(shí)，并在細(xì)胞增殖、生長(zhǎng)、遷移、代謝和凋亡中起關(guān)鍵作用。毛蕊異黃酮和刺芒柄花素通過(guò)顯著降低MCF-7和T47D細(xì)胞中IGF-1R蛋白表達(dá)，抑制MCF-7細(xì)胞中Akt的磷酸化[39-41]。刺芒柄花素亦能顯著抑制MDA-MB-231細(xì)胞中PI3K和Akt的磷酸化表達(dá)[42]。毛蕊異黃酮和染料木黃酮通過(guò)抑制PI3K/Akt信號(hào)通路，降低下游靶基因HOTAIR 的表達(dá)進(jìn)而抑制乳腺癌細(xì)胞的生長(zhǎng)[43]。此外，PI3K/Akt通路可導(dǎo)致mTOR過(guò)度激活，從而導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞的無(wú)限增殖[44]。刺芒柄花素通過(guò)抑制PI3K/Akt/mTOR 通路增強(qiáng)依維莫司對(duì)乳腺癌MDA-MB-468細(xì)胞的抑制作用[44]。NF-κB信號(hào)通路和PI3K/Akt 信號(hào)通路可作為抗癌藥物的新的治療靶點(diǎn)。

4 結(jié)語(yǔ)和展望

異黃酮類(lèi)植物雌激素通過(guò)多種靶點(diǎn)和機(jī)制抑制乳腺癌細(xì)胞的活性，已然成為抗乳腺癌的新候選藥物。然而，目前大量的研究集中在植物雌激素對(duì)乳腺癌的體外作用，未來(lái)仍需要更多體內(nèi)和臨床研究進(jìn)一步評(píng)估異黃酮類(lèi)植物雌激素防治乳腺癌的有效性和安全性，并確定這些化合物安全有效的最佳濃度，為臨床乳腺癌的治療提供更多方案。