花青素对乳腺癌防治作用及机制研究进展

彭晓莉 综述，余小平 审校

（成都医学院公共卫生系，四川 成都 610083）

花青素（anthocyanidins）广泛分布在植物中，属于黄酮类化合物，是各种蔬菜和水果呈现蓝色、紫色、红色和橙色的天然水溶性色素。自然条件下游离状态的花青素较少，主要与单糖结合形成花色苷（anthoyanins）。近年来，研究发现花青素对乳腺癌具有一定的防治作用，体内外试验显示花青素能降低乳腺癌细胞的增殖能力以及抑制肿瘤形成，降低实验动物对致癌物的易感性［1］、阻断乳腺癌致癌物－DNA加合物的形成［2］、下调人乳腺癌细胞中雌激素受体水平［3］、抑制乳腺癌细胞侵袭能力［4，5］，促进乳腺癌细胞凋亡［6］。

1 花青素的结构及分布

花青素基本结构为3，5，7－三羟基－2－苯基苯并吡喃（图1）。文献报道的花青素种类已超过500种，常见的花青素有6种（表1）：矢车菊素（cyanidin）、芍 药 色 素 （peonidin）、天 竺 葵 素（pelargonidin）、牵牛花色素（petunidin）、飞燕草色素（delphinidin）和锦葵色素（malvidin）。自然状态下，花青素不稳定，往往以糖苷键形式与葡萄糖、鼠李糖、半乳糖、木糖和阿拉伯糖等单糖形成花色苷。

花青素广泛存在于植物中，含花青素较高的植物有紫甘蓝、紫甘薯、酸果蔓、红莓、草莓、葡萄（葡萄皮、葡萄籽）、红醋栗、黑醋栗、樱桃、蔓越莓、蓝莓（越橘）、桑椹、茄子皮、山楂皮、接骨木红、黑加仑、紫胡萝和红甘蓝等呈现红色、紫色、紫红色或蓝色的蔬菜、水果以及浆果。膳食中花青素的主要来源是红色水果和蔬菜，如红莓、葡萄、红甘蓝等，人均花青素摄入量约3～215mg／d［7－10］。

表1 食品中常见的花青素Tab.1 The familiar anthocyanidins of food

2 花青素对乳腺癌的防治作用

2.1 花青素促进乳腺癌细胞凋亡

介导细胞凋亡的信号途径主要有胞外信号激活的死亡受体途径（death receptor pathway）和胞内信号激活的线粒体途径（mitochondrial pathway），线粒体内含有多种启动细胞凋亡的凋亡蛋白酶caspases［11］。Hui等［12］以乳腺癌细胞为对象，研究发现黑米花青素能促进多聚ADP核糖聚合酶（poly ADP－ribose polymerase，PARP）裂解，诱导线粒体膜电位去极化，促进线粒体内的细胞色素C进入细胞质，进而级联激活位于细胞质中的Caspases家族，诱导细胞凋亡。Afaq等［13］用蔬菜水果中的飞燕草素作用于乳腺癌AU－565细胞，发现PARP蛋白断裂，激活Caspase－3，下调B细胞淋巴瘤因子表达，诱导细胞凋亡。红酒中富含的花青素能使乳腺癌MCF－7细胞形态发生变化，而对正常乳腺上皮HMEC细胞和永生化的 MCF－10A细胞的生长无影响，红酒花青素可能通过抑制钙及钙调蛋白对磷酸二酯酶的激活，干扰钙的第二信使作用，促进乳腺癌细胞凋亡［14］。Liya等［15］也发现玫瑰果花青素对乳腺癌 MCF－7aro细胞和 MDA－MB－231细胞有促凋亡作用，对正常乳腺MCF－10A细胞生长无明显影响。但有关花青素的这种肿瘤细胞选择性作用的机制研究未见文献报道。

核因子κB（nuclear factor－κB，NF－κB）能通过转录调节多种凋亡基因及信号通路而抑制细胞凋亡。将富含花青素的多种果实提取液作用于不同的肿瘤细胞株，发现蓝莓汁能抑制TNF诱导的NF－κB表达［16］。Syed等［17］用飞燕草素作用于 MCF－10A 细胞，再暴露于内源性肝细胞生长因子（hepatocyte growth factor，HGF），发现 HCG介导的 NF－κB活性受到抑制，飞燕草素通过抑制IKKα／β和IκBα的磷酸化，进而抑制 NF－κB／p65的活性，同时还抑制HAG介导的PKCα膜转运以及降低STAT3磷酸化。

2.2 花青素抑制乳腺癌细胞增殖

Boivin等［16］发现越橘花青素能下调肿瘤细胞周期蛋白Dl、D2和细胞周期依赖激酶4（cell dependent kinase 4，CDK4）、CDK6的表达，阻止细胞从G1期进入S期，对细胞周期进程具有阻遏作用。Nguyen等［18］发现越橘花青素以浓度依赖方式诱导人乳腺癌细胞株 MCF－7凋亡，诱导50%肿瘤细胞凋亡的浓度为0.3～0.4mg／ml，且在该浓度范围内，越橘花青素抑制肿瘤细胞周期方面没有选择性。但花青素的作用浓度达到0.5～0.9mg／ml时，能改变G（2）／M期细胞数量，原因可能是花青素促进了胞内微管破坏，阻碍点状微管蛋白的聚合。

2.3 花青素抑制乳腺癌的转移和侵袭

表皮生长因子受体（epidermal growth factor receptor，EGFR）和c－erbB2在大多数乳腺癌细胞的胞膜上呈高表达。EGFR是原癌基因cerbB1的表达产物，通过与配体结合后激活下游的增殖信号通路，在乳腺癌细胞中EGFR过度表达促进乳腺癌细胞转移和侵袭。EGFR信号通路有3条：①ras／raf／MAPK 通 路；② PI3K／PDK1／AKT（PKB）通路；③JAK／STAT通路。在乳腺癌细胞侵袭转移过程中，这些信号转导通路启动细胞外基质的降解，在肿瘤细胞侵袭转移过程中发挥重要作用［19］。已有研究发现，矢车菊素、飞燕草色素、锦葵色素等花青素和花色苷对EGFR信号的3条通路均有不同程度的抑制作用［20］。飞燕草素能抑制人EGFR阳性乳腺癌AU－565细胞内EGF诱导的EGFR表达，抑制MAPK自磷酸化和PI3K激活，降低肿瘤细胞侵袭能力［13］。在ErbB2过表达的乳腺癌 MDAMB－453细胞内，矢车菊素－3－葡萄糖苷能阻碍乙醇诱导的ErbB2／cSrc／FAK通路，抑制肿瘤细胞的转移和侵袭［21］。值得注意的是，花青素B环上不同的取代基将影响不同的生长调节信号通路，例如锦葵色素B环上3＇和5＇上－OCH3取代基能抑制cAMP水解，阻断 MAPK信号通路［22］。

尿激酶型纤溶酶原激活物（urokinase plasminogen activator，uPA）与尿激酶型纤溶酶原激活物受体（uPAR）结合后，可激活纤溶酶系统，降解细胞外基质和基底膜，使肿瘤细胞能穿透正常组织屏障，有利于肿瘤的侵袭和转移。同时还可引起肿瘤细胞骨架重塑、形态改变、特异性角蛋白磷酸化等，这都与肿瘤的生长、侵袭和转移关系密切。课题组对培养的 HER－2／neu高表达人乳腺癌 MDAMB－453细胞研究发现，黑米花青素能c－erbB2信号途径，显著降低胞内uPA的表达水平［23］。

HGF是间质细胞分泌的一种分泌型亲和糖蛋白，能促进正常细胞和肿瘤细胞的移动。HGF与其受体C－Met结合后，激活酪氨酸激酶活性，可促进肿瘤细胞有丝分裂和迁移。飞燕草素能抑制MCF－10A细胞内HGF介导的酪氨酸蛋白质的磷酸化，降低乳腺癌细胞Met受体的表达［24］，下调FAK和Src的磷酸化，进而阻断 HGF激活的Ras－ERK／MAPKs 和 PI3K／AKT／mTOR／p70S6K 信 号通路［25］。

2.4 花青素抑制乳腺癌血管生成

血管生成（angiogenesis）是恶性肿瘤的无限制侵袭性生长及其转移的基础。基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs）是降解细胞外基质最重要的一类蛋白水解酶，能促进血管生成。MMPs抑制剂（TIMPs）抑制肿瘤血管生成和肿瘤细胞转移。本课题组将MDA－MB－453细胞异种移植到BALB／c裸鼠，建立 HER－2高表达乳腺癌移植瘤模型，观察了黑米花青素对移植瘤血管生成的影响，结果发现黑米花青素能降低移植瘤组织微血管密度和促血管生成因子 MMP－2／－9和uPA的表达水平，提示黑米花青素通过抑制移植瘤内血管生成而抑制乳腺癌的生长［23］。

另有研究报道，蓝莓花青素抑制TNF诱导的环氧化酶（cyclooxygenase，COX－2）表达，COX－2在肿瘤和肿瘤形成过程中基质细胞内呈高表达［25］，在乳腺细胞癌变的情况下可调节信号分子表达，通过促血管生成因子调节血管新生，促进肿瘤形成和炎性转移［26］。此外，雌激素和雌激素受体在肿瘤发生发展中起重要作用，ER－α阳性乳腺癌对化疗药物敏感性 低［27］。Fernandes等［28］和 Schmitt等［29］研 究发 现，Cy－3－gluc 和 飞 燕 草－3－葡 萄 糖 苷 花 青 素（delphinidin－3－glucoside，Dp－3－gluc）能抑制 MCF－7细胞生长，降低雌激素受体表达水平。

2.5 花青素靶向作用于酪氨酸激酶（protein tyrosine kinase，PTK）信号通路发挥抗乳腺癌作用

PTK是乳腺组织细胞的信号传导中起关键作用的一种调节蛋白质，对细胞增殖、分化及免疫系统的细胞信号传导具有调节作用，PTK高表达可造成细胞信号传导通路中信号转导失控，激活其下游信号通路，从而引起细胞转化、增殖、抗凋亡等作用，导致肿瘤快速生长而恶化。PTK参与的信号转导途径主要包 Ras／Raf／MAPK 途径、PI－3K／AKT 途径和nrTKs的JAK／STAT等。小分子EGFR酪氨酸激酶抑制剂tyrphostinAG1478能阻断 MCF－7（EGFR－／＋）以及 MDA－MB－468（EGFR＋／＋）乳腺癌细胞PI3K／Akt及Ras／Raf／MAPK信号转导通路［30］。众多研究显示，花青素在抗乳腺癌方面具有与tyrphostinAG1478类似的作用机制［13，20－22］。

HER－2／neu基因（c－erbB2）编码的蛋白为一跨膜PTK膜受体，属EGFR成员，具有内在的PTK活性，HER－2／neu过度表达能提高uPA的表达水平［31］。uPAR至少能激活两个不同的信号通路：Jak／Stat和 PTK 介 导 的 信 号 传 导 通 路［32］。Aguirre等研究证实乳腺癌的uPA的表达调节依赖于PTK信号转导通路，抑制PTK活性可降低uPA的表达和分泌［33］。课题组研究发现黑米花青素降低乳腺癌 MDA－MB－453细胞uPA的表达水平与PTK 通路有关［23］。

综上所述，有关花青素对乳腺癌的防治作用研究主要以不同类型的乳腺癌细胞为对象，围绕诱导乳腺癌细胞凋亡、抑制生长增殖、血管生成以及侵袭转移、靶向作用于PTK等方面展开研究，而体内报道较少，特别是涉及乳腺癌患者的人群研究以及大样本的流行病学调查，势必成为今后花青素抗乳腺癌研究的重点领域。

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