染料木素抗乳腺癌作用機(jī)制研究進(jìn)展

★ 徐恩惠 鐘文彬 許晶晶 萬珊 官昌 官揚(yáng)（.江西中醫(yī)藥大學(xué) 南昌330004；.上海市浦東新區(qū)航頭社區(qū)衛(wèi)生服務(wù)中心 上海 036）

黃酮類化合物是植物中存在的一類天然產(chǎn)物，廣泛存在于自然界中，如豆類、谷類、水果、蔬菜等，其主要以結(jié)合型的糖苷和游離型的苷元存在，苷元主要有大豆黃素 (Daidzein)、染料木素(Genistein)和黃豆黃素（Glycitein）［1-2］。有研究表明黃酮類化合物具有一定的抗乳腺癌作用［3-4］，染料木素（Genistein，5，7，4’-三羥基異黃酮）是黃酮類化合物中最主要的活性成分，其結(jié)構(gòu)和功能與機(jī)體中的17-β-雌二醇相似，能夠與動(dòng)物和人體中的激素受體相互作用，與雌激素激素受體α（ER）和β（ER）結(jié)合［5］，發(fā)揮抗腫瘤的作用。

目前，乳腺癌是全世界女性腫瘤疾病中發(fā)病率和死亡率最高的一種，我國(guó)女性患乳腺癌的概率也在不斷上升［6］。染料木素抗乳腺癌作用機(jī)制復(fù)雜，如雌激素在細(xì)胞增殖、分化或凋亡等生理過程中起著重要作用，高水平的雌激素是激素依賴性疾病發(fā)生的主要危險(xiǎn)因素，如乳腺癌，研究發(fā)現(xiàn)雌激素受體（ER）信號(hào)通路與乳腺癌細(xì)胞增殖、存活和侵襲存在一定的關(guān)系。有研究報(bào)道染料木素對(duì)ER陽性的乳腺癌在高濃度暴露環(huán)境中具有抑制乳腺癌細(xì)胞的生長(zhǎng)，通過抑制腫瘤細(xì)胞增殖、促進(jìn)細(xì)胞凋亡等不同機(jī)制達(dá)到抗乳腺癌作用。除此之外，染料木素還能抑制激素非依賴性腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)。本研究通過查閱文獻(xiàn)，綜述了近幾年來國(guó)內(nèi)外對(duì)染料木素抗腫瘤作用機(jī)制的研究進(jìn)展，為染料木素及黃酮類相關(guān)化合物的進(jìn)一步研究和開發(fā)提供理論基礎(chǔ)和研究思路。

1 染料木素抑制細(xì)胞增殖，促進(jìn)細(xì)胞凋亡

細(xì)胞增殖是機(jī)體生長(zhǎng)、發(fā)育和遺傳的基礎(chǔ)，細(xì)胞增殖以分裂的形式進(jìn)行，細(xì)胞增殖的研究是研究細(xì)胞分裂過程中的變異及逆轉(zhuǎn)的重要途徑，腫瘤細(xì)胞的增殖也是在細(xì)胞分裂中產(chǎn)生變異導(dǎo)致的病變。同時(shí)，在機(jī)體維持正常的生理活動(dòng)、發(fā)育的過程中細(xì)胞凋亡機(jī)制也起著非常重要的作用，細(xì)胞凋亡的失調(diào)有可能引起退化性疾病或?qū)е履[瘤的產(chǎn)生［4，7］。染料木素能抑制乳腺癌細(xì)胞的增殖和促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞的凋亡。

染料木素抑制乳腺癌細(xì)胞增殖，促進(jìn)細(xì)胞凋亡的作用機(jī)制廣泛，其中與ER受體也有一定關(guān)系［8］，在ER陽性和ER陰性乳腺癌細(xì)胞中，可介導(dǎo)ER受體通過作用于MAPK信號(hào)通路達(dá)到抑制乳腺癌細(xì)胞的增殖［5，9］。除此之外，染料木素主要還通過激活caspase、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激調(diào)節(jié)因子和Bax/Bcl-2通路發(fā)揮抗乳腺癌的作用機(jī)制［10-11］。調(diào)節(jié)蛋白如Akt和核因子的調(diào)節(jié)同樣受染料木素的調(diào)控，染料木素通過靶向抑制NF-κB成為了抑制抗乳腺癌細(xì)胞生長(zhǎng)和增殖新途徑的可能［12］，在MCF-7和MDA-MB-231細(xì)胞中，染料木素能抑制乳腺癌細(xì)胞的IκBα磷酸化，其抑制分別是通過阻礙NF-κB進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)和通過介導(dǎo)Notch-1發(fā)揮抗乳腺癌作用［13］。在MCF-7 HER2癌細(xì)胞中，染料木素通過NF-κB螯合復(fù)合物進(jìn)入胞漿，在100 μmol/L抑制IκBα的磷酸化；在MDA-MB-231細(xì)胞中，低劑量（5～20 mmol/L）染料木素抑制NF-κB/p65［13-14］。乳腺癌細(xì)胞中，PI3K/Akt/mTOR是最常被激活的信號(hào)通路，通過對(duì)PI3K/Akt通路進(jìn)行研究，超過70%乳腺癌患者該通路存在一個(gè)或多個(gè)成分發(fā)生突變，染料木素可抑制IGF-1R/Akt信號(hào)通路的激活，通過下調(diào)Bcl-2和上調(diào)Bax而導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。同時(shí)，染料木素抑制MDA-MB-231細(xì)胞生長(zhǎng)呈劑量依賴性，其抑制作用可能與抑制PI3K /Akt 通路有關(guān)。

2 染料木素阻滯細(xì)胞周期

在MDA-MB-231和HCC1937細(xì)胞中，染料木素通過下調(diào)細(xì)胞周期蛋白B1的表達(dá)，導(dǎo)致BRCA1突變細(xì)胞G2/M期細(xì)胞周期阻滯［15］。在細(xì)胞周期的不同階段，細(xì)胞具有不同的輻射敏感性，在G2/M期對(duì)電離輻射最敏感，G1期對(duì)電離輻射最不敏感，在S末期最不敏感，因此，G2/M阻滯是抗腫瘤藥物和放射增敏劑誘導(dǎo)細(xì)胞死亡的主要原因。Tsuboy M S等［16］研究發(fā)現(xiàn)染料木素在濃度為10 μmol/L和25 μmol/L時(shí)能夠阻滯MCF-7細(xì)胞停留在G0/G1期。此外，染料木素與X射線聯(lián)合作用于乳腺癌MDAMB-231和MCF-7細(xì)胞，能通過激活A(yù)TM/Chk2/Cdc25C/Cdc2通路誘導(dǎo)細(xì)胞阻滯在G2/M期［17-18］。

3 染料木素抑制細(xì)胞的血管生成、侵襲和遷移

血管生成是腫瘤細(xì)胞進(jìn)行分裂、發(fā)展和轉(zhuǎn)移的必要條件，血管生成的開始是惡性腫瘤發(fā)展的重要一步，也是細(xì)胞轉(zhuǎn)移和生長(zhǎng)的必然結(jié)果［19］。腫瘤血管生成的部分原因是腫瘤細(xì)胞和基質(zhì)細(xì)胞分泌的生長(zhǎng)因子水平異常，其中血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（VEGF）起著關(guān)鍵作用，也是促進(jìn)血管生成途徑中最重要的因素［20］。染料木素除以細(xì)胞凋亡和參與細(xì)胞周期調(diào)控信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路為靶點(diǎn)達(dá)到抗乳腺癌作用外，還具有抗血管生成和抗氧化活性作用［21］。染料木素抗血管生成的特性是通過介導(dǎo)VEGF信號(hào)通路抑制血管內(nèi)皮細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞中的血管生成［22］，研究發(fā)現(xiàn)染料木素在10～50 μmol/L濃度下具有顯著抑制腫瘤細(xì)胞和HUVECs缺氧下的VEGF表達(dá)，并影響乳腺中的VEGF分泌和VEGF mRNA的表達(dá)［21，23］。

細(xì)胞內(nèi)的遷移是由粘著復(fù)合物的改變引起的，染料木素在1～10 μmol/L濃度下能抑制小鼠乳腺癌細(xì)胞的遷移，抑制細(xì)胞運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，在體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)中染料木素增加乳腺癌細(xì)胞的粘附性，表明它可以抑制細(xì)胞的分離。當(dāng)BRCA1突變時(shí)，受損的DNA不能被正確修復(fù)，從而導(dǎo)致基因改變，導(dǎo)致基因組不穩(wěn)定，最終導(dǎo)致細(xì)胞惡性轉(zhuǎn)化，BRCA1突變是乳腺癌細(xì)胞侵襲和轉(zhuǎn)移的原因，在乳腺癌細(xì)胞中突變了的BRCA1蛋白基因具有較高遷移能力［15］。

4 染料木素對(duì)細(xì)胞活性氧和DNA損傷的影響

活性氧（ROS）在機(jī)體中不斷生成，通過內(nèi)源性抗氧化防御作用在機(jī)體中維持平衡，當(dāng)活性氧產(chǎn)生過量，抗氧化防御系統(tǒng)不足以清除或受損的抗氧化防御系統(tǒng)無法與活性氧的生理水平競(jìng)爭(zhēng)時(shí)，促氧化劑和抗氧化劑之間的平衡受到損害，被稱為“氧化應(yīng)激”，可導(dǎo)致細(xì)胞適應(yīng)或損傷［24］。當(dāng)機(jī)體細(xì)胞無法清除組織內(nèi)多余的活性氧，進(jìn)而攻擊DNA、脂質(zhì)和蛋白質(zhì)等附近的生物分子，并進(jìn)一步導(dǎo)致細(xì)胞損傷。乳腺癌的發(fā)生和發(fā)展與ROS的誘導(dǎo)和氧化應(yīng)激導(dǎo)致促氧化劑和抗氧化劑平衡受損有關(guān)［25］，ROS可誘導(dǎo)表觀遺傳改變或激活PI3K/Akt、ERK1/2、MAPK/ERK或EGFR等多種信號(hào)通路，導(dǎo)致線粒體功能障礙和DNA損傷［26］。

此外，機(jī)體內(nèi)的雌激素也會(huì)通過雌激素依賴性機(jī)制誘導(dǎo)雌激素陽性乳腺癌細(xì)胞產(chǎn)生更高的ROS水平和誘導(dǎo)DNA損傷［27］。

染料木素能調(diào)節(jié)乳腺癌細(xì)胞中ROS應(yīng)激，誘導(dǎo)DNA損傷達(dá)到抗乳腺癌作用［11］。在T47D細(xì)胞中，染料木素能改善線粒體功能和抗氧化酶活性，上調(diào)解偶聯(lián)蛋白2和sirtuins，降低氧化應(yīng)激［5］。在MCF-7細(xì)胞中，染料木素（100 μmol/L）能下調(diào)抗氧化酶CuZnSOD、MnSOD和硫氧還蛋白還原酶（TrxR）的表達(dá)，上調(diào)谷胱甘肽過氧化物酶（GPx）的表達(dá)，這可能有利于氧化應(yīng)激的形成，從而導(dǎo)致細(xì)胞凋亡和自噬的誘導(dǎo)［28］。

5 結(jié)語和展望

乳腺癌是女性最常見的腫瘤疾病之一，且在晚年發(fā)病率較高［29］，乳腺癌占全球發(fā)病率的23%，占癌癥死亡率的14%［30］。目前，乳腺癌治療方法包括放射治療、靶向內(nèi)分泌/分子治療和化療［31］，從早期的乳腺切除術(shù)，到以乳腺放射為首選的方案，再到局部晚期和可手術(shù)乳腺癌的新輔助（術(shù)前）化療，以及乳腺癌復(fù)發(fā)后的治療得到顯著改善，乳腺癌的治療在一定程度上取得了重大進(jìn)展［32-33］。研究發(fā)現(xiàn)亞洲的乳腺癌患病率低于北美和歐洲國(guó)家［34］，據(jù)統(tǒng)計(jì)這跟亞洲的飲食習(xí)慣有關(guān)，亞洲地區(qū)異黃酮類化合物日平均攝入量達(dá)到25～50 mg，而西方國(guó)家的異黃酮類化合物日平均攝入量低于2 mg，研究發(fā)現(xiàn)大豆攝入量的增加與乳腺癌的預(yù)防、發(fā)生和發(fā)展有關(guān)［2］。

染料木素是一種來源于大豆制品的異黃酮類化合物，具有多種生物學(xué)活性，如抗腫瘤活性（抑制細(xì)胞增殖、調(diào)節(jié)細(xì)胞周期、誘導(dǎo)凋亡），改善糖代謝，抑制激素相關(guān)和激素?zé)o關(guān)癌細(xì)胞血管生成等，調(diào)節(jié)抗氧化劑的分泌［35］。目前，異黃酮類化合物具有廣泛的藥理作用，但由于其生物利用度低、活性差等局限性，這些方面在一定程度上限制了染料木素的臨床應(yīng)用。染料木素在抗乳腺癌中的作用機(jī)制通常與雌激素受體（ER）的調(diào)節(jié)有關(guān)，如ERα/ERβ，也可通過調(diào)節(jié)其他信號(hào)通路，如NF-κB、PI3K/Ak或MAPK。此外，染料木也能引發(fā)細(xì)胞凋亡，抑制血管生成信號(hào)通路或激活ROS應(yīng)激機(jī)制［36］。有研究發(fā)現(xiàn)染料木素能增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞的放射敏感性，并增加化療藥物如曲妥珠單抗的療效，這些新作用機(jī)制及聯(lián)合其他藥物治療方案為染料木素抗乳腺癌作用奠定了基礎(chǔ)并拓寬了研究思路，也為進(jìn)一步開發(fā)異黃酮類化合物提供參考。