异黄酮类植物雌激素在肺癌治疗中的研究进展

李世杰 余想远

【摘要】肺癌是最常见的恶性肿瘤之一，严重威胁人类的健康。肺癌的发病率和死亡率呈现逐年升高的趋势，引起了医学界和学术界的日益关注。传统的治疗很难提高肺癌患者的生存率和预后质量。异黄酮类是一类植物雌激素，研究表明其具有预防和抑制哺乳动物肿瘤发生的作用。本文以异黄酮类植物雌激素在肺癌治疗中的機制研究为切入点，通过对异黄酮类植物雌激素介导的信号通路进行综述。

【关键词】异黄酮类植物雌激素;肺癌;信号通路

基金项目：广西高校中青年教师科研基础能力提升项目（2019KY0545）

1  引言

植物雌激素是天然的雌激素受体拮抗剂，根据其结构类型主要为黄酮类（包括黄酮、异黄酮、黄酮醇、二氢黄酮、查耳酮等，其中以异黄酮类为主），木脂素类，香豆素类及其它类型等。其分子结构与17β-雌二醇相似，可与雌激素受体（estrogen receptor，ER）以低亲和度结合发挥双向调节作用，具有预防和抑制哺乳动物肿瘤发生的作用。近年来研究发现，正常肺组织极少表达ER，而肺癌组织中ER呈高水平表达， 给予雌激素能明显促进肺癌细胞增殖，而雌激素受体拮抗剂则能明显抑制肺癌细胞增殖，提示雌激素受体拮抗剂可能在抑制肺癌发生发展中具有重要作用。肺癌是一种侵袭性和异质性疾病，尽管外科、放射治疗和化疗策略取得了一定进展，但其长期存活率仍然很低，其5年生存率仅为16%。本文主要综述了异黄酮类植物雌激素抑制肺癌细胞的作用机制，以期为中药治疗肺癌的研究提供思路和理论依据。

2 参与调节肺癌细胞的信号通路

2.1 NF-κB信号通路

NF-κB信号是诱导炎症的一条可能途径。NF-κB信号诱导免疫因子的产生，免疫细胞的募集，促进肺癌的生长，由此认为NF-κB信号的激活与肺癌的侵袭性有关。富含大豆苷元的大豆异黄酮已被证明是有效的抗炎化合物，并且在肺癌中诱导NF-κB失活。大豆异黄酮可降低肺癌细胞产生的促炎细胞因子，从而降低肺癌细胞的增殖，同时，富含大豆苷元的大豆异黄酮在体内外均能降低p65-NF-κB的表达水平。

研究表明，NF-κB和COX-2信号通路在癌细胞生长、肿瘤血管生成和侵袭中发挥重要作用，染料木黄酮诱导A549细胞凋亡部分依赖于对NF-κB/COX-2信号通路的抑制。这些通路的激活可能介导血管生成，导致癌细胞加速生长。

2.2 PI3K/Akt/HIF-1信号通路

MAPK和PI3K/AKT信号通路在细胞膜受体信号转导中起重要作用，调节细胞凋亡、细胞生长和多种基因的表达。目前的研究已经证实，两条通路相互依赖，并且它们可以相互激活或抑制。Zhang J等人的研究表明，染料木黄酮对A549肺癌细胞的作用呈剂量和时间依赖性地降低细胞存活率，并诱导细胞凋亡。染料木黄酮处理A549细胞后，与线粒体凋亡途径有关的ROS形成、caspase-3活化、细胞色素c漏出和Bax、AIF蛋白表达水平显著增加。此外，染料木黄酮显著下调磷脂酰肌醇-4，5-二磷酸3-激酶/蛋白激酶B/缺氧诱导因子-1α（HIF-1α）和核因子-κB（NF-κB）/环氧合酶-2（COX-2）信号通路。

Zhang Z等人的研究发现，经染料木黄酮处理，可以通过同时激活凋亡和自噬来增强电离辐射诱导的NSCLC细胞死亡，Bcl-xL通过与Beclin-1结合来抑制Beclin-1介导的自噬。有趣的是，染料木黄酮通过同时刺激凋亡和自噬来增强NSCLC细胞的放射敏感性。染料木黄酮通过AKT/mTOR/Beclin-1轴不仅提高了肺癌的放射治疗效果，而且还保护了正常肺组织免受辐射。

2.3 EGFR-Akt-Mcl-1信号通路

表皮生长因子受体（EGFR）激活突变在人非小细胞肺癌的发生发展中起重要作用，使用TKI抑制EGFR信号的治疗策略已经成为这些患者的有效方法。研究发现，芒柄花素抑制EGFR-Akt信号转导，进而激活非小细胞肺癌细胞GSK3β，促进Mcl-1磷酸化。芒柄花素处理增强了Mcl-1和SCFFbw7之间的相互作用，最终促进Mcl-1泛素化和降解。耗尽GSK3β或SCFFbw7均可抑制芒柄花素诱导的Mcl-1下调。实验证明，芒柄花素在异种移植小鼠模型中同样抑制体内肿瘤的生长。这项研究强调了促进泛素化依赖的Mcl-1转化的重要性，这可能是增强EGFR-TKI抗肿瘤效果的另一种策略。

2.4 Keap1基因启动子区甲基化

选择性地破坏抗氧化防御系统可以使肿瘤细胞具有较高的结构性氧化应激水平，导致细胞死亡，而正常细胞仍可能通过适应性反应维持氧化还原动态平衡。在正常生理条件下，Nrf2与负调控因子Keap1形成非活性复合体。半胱氨酸残基的氧化磷酸化有助于Nrf2从Keap1解离，随后移位到核，在那里它与抗氧化反应元件（ARE）结合。ARE是编码II期解毒酶和抗氧化蛋白的顺式作用调控元件，如NAD（P）H醌氧化还原酶-1（NQO-1）、血红素加氧酶-1（HO-1），以保护其免受氧化损伤。因此，如果Keap1的活性受损，这可能导致Nrf2的完全激活，癌细胞可能会获得一种保护性的针对周围微环境的机制。大量研究表明，Nrf2/Keap1系统可以保护正常细胞免受外源性ROS的伤害，但在有害的条件下会促进癌细胞的死亡。

非小细胞肺癌细胞常含有Keap1高甲基化启动子，使Keap1 mRNA和蛋白表达水平降低，从而损害Nrf2-Keap1途径，从而导致化疗或放射耐药。研究发现染料木黄酮对非小细胞肺癌中A549细胞有选择性的放射增敏作用，但对正常肺成纤维细胞MRC-5细胞无放射增敏作用。在A549细胞中，染料木黄酮降低了KEAP1启动子区域的甲基化水平，增加了mRNA的表达，从而有效地抑制了Nrf2向细胞核的转录，抑制了Nrf2依赖的抗氧化剂，导致了ROS的上调。这项研究认为主要原因是由ROS敏感探针DCFH-DA的氧化和以MDA、PCO或8-OHdG含量标记的氧化损伤所确定的。重要的是，当染料木黄酮与辐射联合使用时，进一步增加了A549细胞的ROS水平，而降低了辐射诱导的MRC-5细胞的氧化应激，这可能是通过增加Nrf2、GSH和HO-1的表达水平来实现的。

2.5 APE1介导的信号通路

APE1/Ref-1是一种双功能蛋白，既具有DNA碱基切除修复活性，又具有调节多种转录因子的DNA结合活性的氧化还原活性。研究表明，APE1的氧化还原结构域中断会触发细胞凋亡。肿瘤抑制蛋白p53是一种53kD的转录激活因子，在DNA损伤后诱导细胞周期停滞、衰老或凋亡中发挥重要作用。由于其促凋亡作用，染料木黄酮和p53依赖的细胞凋亡之间的关系已被广泛研究。而APE1与P53基因共转染提示APE1是p53促凋亡活性的激活剂，两者之间的这种相互作用对P53蛋白的失稳和破坏至关重要。p53水平的降低导致其在有效启动细胞凋亡中的作用受到干扰。染料木黄酮通过APE1的氧化还原调节传感通路破坏p53和APE1之间的这种相互作用，原因在于染料木黄酮的加入类似于当APE1氧化还原突变体蛋白被外源导入细胞时在细胞中发生的情况，导致p53水平升高和细胞凋亡，一旦p53转录被启动，APE1根据与氧化还原应激相关的细胞动力学，调节p53的降解，以阻止这凋亡级联反应。当氧化应激使细胞抗氧化剂的能力超负荷时，APE1将被ROS氧化并从p53蛋白界面解离，然后稳定的p53将触发凋亡级联反应。因此，APE1可能作为氧化应激感受器和上游调节因子在氧化应激下调节细胞的命运。目前的研究表明，染料木黄酮通过靶向APE1蛋白来影响p53细胞内的稳定性，并强调了p53在启动细胞凋亡中的关键作用。

2.6 miR-27a 介导的MET 信号通路

MiRNA是一种存在于真核生物中的小分子单链RNA（～22个核苷酸）。MiRNA不具有编码蛋白的功能，它的生物学功能是与互补靶mRNA的3’-非翻译区配对。如果miRNA完全互补，将导致靶mRNA降解;如果miRNA互补不完全，则可能阻止靶mRNA转化为蛋白质。MET原癌基因编码MET蛋白，是一种酪氨酸激酶活性生长因子受体，能与肝细胞生长因子（HGF）特异性结合，激活其下游信号转导通路，调节细胞增殖、能量、迁移、血管生成、侵袭和形态发生，MET编码的酪氨酸激酶可以调节肿瘤细胞的侵袭性生长，促进肺癌的发生和发展。而染料木黄酮是一种有效的抗氧化剂和蛋白质酪氨酸激活酶抑制剂，研究证实了染料木黄酮通过miR-27A和MET信号通路抑制A549人肺癌细胞增殖。

3  小结和展望

肺癌是最常见的恶性肿瘤之一，其高发病率和发病低龄化引起人们的日益关注。植物雌激素可以抑制肺癌細胞增殖，促进其凋亡和侵袭转移的发生。

本文总结了近年来发表的异黄酮类植物雌激素单体作用于肺癌细胞的分子靶点及作用（见表1）。研究表明，这些信号通路并不是独立的，而是多条信号通路互相联络，共同作用，最终介导了肺癌细胞的死亡。异黄酮类植物雌激素诱导肺癌细胞死亡的作用机制进一步证实了中药的多靶点多途径作用特点，而这一特点正是中药和西药的区别所在。西药的单一靶点导致了耐药和不良反应的发生。这同时也启示我们，在中药抗癌作用机制研究时，应该是基于中医药整体观念，同时整合网络药理学等交叉学科，更深层次揭示中药的抗癌作用机制，为中药治疗肿瘤提供更科学、客观的手段和方法。

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第一作者簡介：李世杰，男，1994年—，硕士研究生，研究方向：呼吸系统疾病与抗肿瘤药物研究