染料木素抗乳腺癌作用机制研究进展

★ 徐恩惠 钟文彬 许晶晶 万珊 官昌 官扬（.江西中医药大学 南昌330004；.上海市浦东新区航头社区卫生服务中心 上海 036）

黄酮类化合物是植物中存在的一类天然产物，广泛存在于自然界中，如豆类、谷类、水果、蔬菜等，其主要以结合型的糖苷和游离型的苷元存在，苷元主要有大豆黄素 (Daidzein)、染料木素(Genistein)和黄豆黄素（Glycitein）［1-2］。有研究表明黄酮类化合物具有一定的抗乳腺癌作用［3-4］，染料木素（Genistein，5，7，4’-三羟基异黄酮）是黄酮类化合物中最主要的活性成分，其结构和功能与机体中的17-β-雌二醇相似，能够与动物和人体中的激素受体相互作用，与雌激素激素受体α（ER）和β（ER）结合［5］，发挥抗肿瘤的作用。

目前，乳腺癌是全世界女性肿瘤疾病中发病率和死亡率最高的一种，我国女性患乳腺癌的概率也在不断上升［6］。染料木素抗乳腺癌作用机制复杂，如雌激素在细胞增殖、分化或凋亡等生理过程中起着重要作用，高水平的雌激素是激素依赖性疾病发生的主要危险因素，如乳腺癌，研究发现雌激素受体（ER）信号通路与乳腺癌细胞增殖、存活和侵袭存在一定的关系。有研究报道染料木素对ER阳性的乳腺癌在高浓度暴露环境中具有抑制乳腺癌细胞的生长，通过抑制肿瘤细胞增殖、促进细胞凋亡等不同机制达到抗乳腺癌作用。除此之外，染料木素还能抑制激素非依赖性肿瘤细胞的生长。本研究通过查阅文献，综述了近几年来国内外对染料木素抗肿瘤作用机制的研究进展，为染料木素及黄酮类相关化合物的进一步研究和开发提供理论基础和研究思路。

1 染料木素抑制细胞增殖，促进细胞凋亡

细胞增殖是机体生长、发育和遗传的基础，细胞增殖以分裂的形式进行，细胞增殖的研究是研究细胞分裂过程中的变异及逆转的重要途径，肿瘤细胞的增殖也是在细胞分裂中产生变异导致的病变。同时，在机体维持正常的生理活动、发育的过程中细胞凋亡机制也起着非常重要的作用，细胞凋亡的失调有可能引起退化性疾病或导致肿瘤的产生［4，7］。染料木素能抑制乳腺癌细胞的增殖和促进乳腺癌细胞的凋亡。

染料木素抑制乳腺癌细胞增殖，促进细胞凋亡的作用机制广泛，其中与ER受体也有一定关系［8］，在ER阳性和ER阴性乳腺癌细胞中，可介导ER受体通过作用于MAPK信号通路达到抑制乳腺癌细胞的增殖［5，9］。除此之外，染料木素主要还通过激活caspase、内质网应激调节因子和Bax/Bcl-2通路发挥抗乳腺癌的作用机制［10-11］。调节蛋白如Akt和核因子的调节同样受染料木素的调控，染料木素通过靶向抑制NF-κB成为了抑制抗乳腺癌细胞生长和增殖新途径的可能［12］，在MCF-7和MDA-MB-231细胞中，染料木素能抑制乳腺癌细胞的IκBα磷酸化，其抑制分别是通过阻碍NF-κB进入细胞质和通过介导Notch-1发挥抗乳腺癌作用［13］。在MCF-7 HER2癌细胞中，染料木素通过NF-κB螯合复合物进入胞浆，在100 μmol/L抑制IκBα的磷酸化；在MDA-MB-231细胞中，低剂量（5～20 mmol/L）染料木素抑制NF-κB/p65［13-14］。乳腺癌细胞中，PI3K/Akt/mTOR是最常被激活的信号通路，通过对PI3K/Akt通路进行研究，超过70%乳腺癌患者该通路存在一个或多个成分发生突变，染料木素可抑制IGF-1R/Akt信号通路的激活，通过下调Bcl-2和上调Bax而导致细胞凋亡。同时，染料木素抑制MDA-MB-231细胞生长呈剂量依赖性，其抑制作用可能与抑制PI3K /Akt 通路有关。

2 染料木素阻滞细胞周期

在MDA-MB-231和HCC1937细胞中，染料木素通过下调细胞周期蛋白B1的表达，导致BRCA1突变细胞G2/M期细胞周期阻滞［15］。在细胞周期的不同阶段，细胞具有不同的辐射敏感性，在G2/M期对电离辐射最敏感，G1期对电离辐射最不敏感，在S末期最不敏感，因此，G2/M阻滞是抗肿瘤药物和放射增敏剂诱导细胞死亡的主要原因。Tsuboy M S等［16］研究发现染料木素在浓度为10 μmol/L和25 μmol/L时能够阻滞MCF-7细胞停留在G0/G1期。此外，染料木素与X射线联合作用于乳腺癌MDAMB-231和MCF-7细胞，能通过激活ATM/Chk2/Cdc25C/Cdc2通路诱导细胞阻滞在G2/M期［17-18］。

3 染料木素抑制细胞的血管生成、侵袭和迁移

血管生成是肿瘤细胞进行分裂、发展和转移的必要条件，血管生成的开始是恶性肿瘤发展的重要一步，也是细胞转移和生长的必然结果［19］。肿瘤血管生成的部分原因是肿瘤细胞和基质细胞分泌的生长因子水平异常，其中血管内皮生长因子（VEGF）起着关键作用，也是促进血管生成途径中最重要的因素［20］。染料木素除以细胞凋亡和参与细胞周期调控信号转导通路为靶点达到抗乳腺癌作用外，还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过介导VEGF信号通路抑制血管内皮细胞和肿瘤细胞中的血管生成［22］，研究发现染料木素在10～50 μmol/L浓度下具有显著抑制肿瘤细胞和HUVECs缺氧下的VEGF表达，并影响乳腺中的VEGF分泌和VEGF mRNA的表达［21，23］。

细胞内的迁移是由粘着复合物的改变引起的，染料木素在1～10 μmol/L浓度下能抑制小鼠乳腺癌细胞的迁移，抑制细胞运动。同时，在体内外实验中染料木素增加乳腺癌细胞的粘附性，表明它可以抑制细胞的分离。当BRCA1突变时，受损的DNA不能被正确修复，从而导致基因改变，导致基因组不稳定，最终导致细胞恶性转化，BRCA1突变是乳腺癌细胞侵袭和转移的原因，在乳腺癌细胞中突变了的BRCA1蛋白基因具有较高迁移能力［15］。

4 染料木素对细胞活性氧和DNA损伤的影响

活性氧（ROS）在机体中不断生成，通过内源性抗氧化防御作用在机体中维持平衡，当活性氧产生过量，抗氧化防御系统不足以清除或受损的抗氧化防御系统无法与活性氧的生理水平竞争时，促氧化剂和抗氧化剂之间的平衡受到损害，被称为“氧化应激”，可导致细胞适应或损伤［24］。当机体细胞无法清除组织内多余的活性氧，进而攻击DNA、脂质和蛋白质等附近的生物分子，并进一步导致细胞损伤。乳腺癌的发生和发展与ROS的诱导和氧化应激导致促氧化剂和抗氧化剂平衡受损有关［25］，ROS可诱导表观遗传改变或激活PI3K/Akt、ERK1/2、MAPK/ERK或EGFR等多种信号通路，导致线粒体功能障碍和DNA损伤［26］。

此外，机体内的雌激素也会通过雌激素依赖性机制诱导雌激素阳性乳腺癌细胞产生更高的ROS水平和诱导DNA损伤［27］。

染料木素能调节乳腺癌细胞中ROS应激，诱导DNA损伤达到抗乳腺癌作用［11］。在T47D细胞中，染料木素能改善线粒体功能和抗氧化酶活性，上调解偶联蛋白2和sirtuins，降低氧化应激［5］。在MCF-7细胞中，染料木素（100 μmol/L）能下调抗氧化酶CuZnSOD、MnSOD和硫氧还蛋白还原酶（TrxR）的表达，上调谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）的表达，这可能有利于氧化应激的形成，从而导致细胞凋亡和自噬的诱导［28］。

5 结语和展望

乳腺癌是女性最常见的肿瘤疾病之一，且在晚年发病率较高［29］，乳腺癌占全球发病率的23%，占癌症死亡率的14%［30］。目前，乳腺癌治疗方法包括放射治疗、靶向内分泌/分子治疗和化疗［31］，从早期的乳腺切除术，到以乳腺放射为首选的方案，再到局部晚期和可手术乳腺癌的新辅助（术前）化疗，以及乳腺癌复发后的治疗得到显著改善，乳腺癌的治疗在一定程度上取得了重大进展［32-33］。研究发现亚洲的乳腺癌患病率低于北美和欧洲国家［34］，据统计这跟亚洲的饮食习惯有关，亚洲地区异黄酮类化合物日平均摄入量达到25～50 mg，而西方国家的异黄酮类化合物日平均摄入量低于2 mg，研究发现大豆摄入量的增加与乳腺癌的预防、发生和发展有关［2］。

染料木素是一种来源于大豆制品的异黄酮类化合物，具有多种生物学活性，如抗肿瘤活性（抑制细胞增殖、调节细胞周期、诱导凋亡），改善糖代谢，抑制激素相关和激素无关癌细胞血管生成等，调节抗氧化剂的分泌［35］。目前，异黄酮类化合物具有广泛的药理作用，但由于其生物利用度低、活性差等局限性，这些方面在一定程度上限制了染料木素的临床应用。染料木素在抗乳腺癌中的作用机制通常与雌激素受体（ER）的调节有关，如ERα/ERβ，也可通过调节其他信号通路，如NF-κB、PI3K/Ak或MAPK。此外，染料木也能引发细胞凋亡，抑制血管生成信号通路或激活ROS应激机制［36］。有研究发现染料木素能增强肿瘤细胞的放射敏感性，并增加化疗药物如曲妥珠单抗的疗效，这些新作用机制及联合其他药物治疗方案为染料木素抗乳腺癌作用奠定了基础并拓宽了研究思路，也为进一步开发异黄酮类化合物提供参考。