β-谷甾醇调控信号通路治疗乳腺癌的作用机制研究进展

董秋艳，程哲，吕良晨，程经伟，郭新荣，高宇（陕西中医药大学，陕西 咸阳 712000）

乳腺癌是全世界女性中最常见的恶性肿瘤，约占所有女性癌症病例的30%，并且是女性癌症相关死亡的第二大原因[1]，目前乳腺癌的非手术治疗方法有放疗、细胞毒性化疗、内分泌治疗和靶向治疗，但依然存在抗肿瘤药物疗效差、毒性大、耐药等治疗问题[2]。近年来研究发现，天然产物具有显著的抗肿瘤活性，且毒副作用较人工合成药物小[3]。因此，从天然产物中寻找新的活性成分，有望成为治疗乳腺癌等疾病的有效药物。

β-谷甾醇是一种四环三萜类化合物，化学名为5，22-三烯基-3β-羟基-甾-7-烯-20-酮，通常呈现为白色晶体或结晶性粉末，无味或微苦味。它是一种植物固醇，主要存在于谷物、坚果、种子、蔬菜等食品中。现代药理研究表明，β-谷甾醇具有调节雌激素、抗炎、抗氧化和抗肿瘤等多种功效[4]。最新研究发现[3]，β-谷甾醇对乳腺癌有明确的治疗效果，它可以保护乳腺组织，抑制雌激素的合成和雌激素受体的表达，调节乳腺上皮细胞的增殖、凋亡和分化，调节乳腺细胞中炎症因子的表达，清除自由基，降低细胞氧化损伤[5-6]。近年来，其由于疗效显著、毒副作用小、安全性好成为研究热点，被认为是治疗乳腺癌的理想药物。

本文对β-谷甾醇治疗乳腺癌的分子机制和相关信号传导通路进行综述，以期为临床治疗乳腺癌提供新思路，促进其在乳腺癌等疾病防治中的应用。

1 β-谷甾醇治疗乳腺癌的相关机制

1.1 氧化应激

氧化应激是指细胞内活性氧（ROS）与活性氮（RNS）之间的平衡失衡，进而激活转录因子，导致生长因子、炎症细胞因子、趋化因子、细胞周期调控因子、抗炎因子等500多个基因不同程度的表达。此外，ROS和RNS的失衡还会引起DNA的突变、缺失、扩增和重排等损伤，进而影响疾病的发生发展。其中，ROS是一组寿命短、活性高、含氧的分子，已在多种癌症（Ⅱ至Ⅲc期乳腺癌、晚期非小细胞肺癌、晚期胰腺癌）中检测到ROS产生增加。ROS具有多种作用，如可以激活促肿瘤信号，增强肿瘤细胞存活和增殖，并导致DNA 损伤和遗传不稳定，还可以诱导氧化应激引发的肿瘤细胞死亡[7]。近年来，抗氧化剂的致癌作用引起了人们的广泛关注。β-谷甾醇是一种相对温和的抗氧化剂，体外研究显示其能显著降低ROS水平，起到抑癌作用[8]。进一步研究发现，高浓度β-谷甾醇可以改善炎症反应，改善氧化应激指标，但低浓度β-谷甾醇恶化氧化应激指标，尤其是硫代巴比妥酸反应物质（TBARs），谷胱甘肽（GSH）和过氧化氢酶的水平、过氧化氢酶含量等[9]，这与以往的研究结果相悖。

1.2 细胞周期

细胞周期失调和持续的细胞分裂是异常增生的一个标志，通常是由于细胞周期控制途径[例如细胞周期蛋白、周期蛋白依赖性激酶（CDK）和检查点控制蛋白]的突变或故障造成的。细胞有丝分裂周期可分为G1期、S期、G2期和M期，细胞在G1期早期面临着“选择”：保持细胞周期状态、退出细胞周期或进入静息态。其中，调控细胞周期进程的关键分子为CDK，其活性取决于调节亚基细胞周期的蛋白。异常增生常伴有CDK的明显升高[10]。β-谷甾醇是一种新型的抗乳腺疾病药物，可通过干预肿瘤细胞周期来达到治疗作用，可通过下调CDK4表达，导致乳腺癌G0/G1细胞周期停滞；抑制CDK1表达，导致乳腺癌细胞G2/M期停滞[11]。此外，还发现β-谷甾醇可抑制TGF-β/p-Smad2/3通路活化，下调c-Myc表达，抑制乳腺癌细胞增殖、生长及A1细胞自噬[12]。

1.3 炎性反应

炎性反应是乳腺癌发生发展的重要机制，其中，促炎性介质环氧化酶-2（COX-2）作为前列腺素样前列腺素 E2（PGE2）合成的关键分子，是抗炎、镇痛的重要靶点。与介导生理功能并在大多数组织中表达的同种型 COX-1不同，COX-2是一种在病变组织中高表达的蛋白，其在正常细胞中微乎其微，但在细胞增殖异常时高表达，如在肿瘤细胞增殖时[13-14]。COX-2抑制剂一直被认为具有抗肿瘤活性[15]，近期研究发现，β-谷甾醇对COX-2介导的免疫细胞、组分及炎性反应均有调控作用。β-谷甾醇在肿瘤细胞系中对COX-2活性有明显抑制作用，但对COX-1活性无影响，提示其为选择性COX-2抑制剂，具有抗肿瘤作用[16]。此外，β-谷甾醇能促进人外周血淋巴细胞增殖[17]，通过释放组胺、5-羟色胺及缓激肽、前列腺素 E等发挥显著抗炎作用[18]，进而影响巨噬细胞极化，产生抗炎表型，缓解炎症反应[19]。进一步研究发现，β-谷甾醇抑制COX-2活性主要是通过NF-κB调控COX-2转录及 MAPK信号通路而实现的[20]。

1.4 凋亡

细胞凋亡是一种由基因介导的细胞死亡方式，在机体生长发育、组织稳态维持和清除损伤细胞等方面发挥着重要作用。凋亡是一种内源性途径，当出现内源损伤时，线粒体会释放Apaf-1、Cyclin等促凋亡因子。这些因子通过激活效应蛋白Caspase-3，促进细胞程序性死亡。在β-谷甾醇处理的肿瘤细胞中，发现半胱天冬酶开始翻译后激活、细胞色素C释放、PARP和基因组DNA发生蛋白水解，而以上这些变化均可被Caspase-3抑制剂阻断，从而证实β-谷甾醇可促进细胞凋亡[21]。细胞凋亡受到多条信号通路的调控，β-谷甾醇对这些信号通路均有重要作用，例如，AMPK、PI3K/AKT/mTOR、RAS/RAF/MAPK、JAK/STAT等信号传导途径[21]。这些信号通路可以通过凋亡机制诱导异常增生的细胞，使其失去活性。

2 β-谷甾醇治疗乳腺癌的相关通路

2.1 雌激素信号通路

雌激素信号转导途径是一个复杂的生物过程。雌激素可与受体结合，激活ERK1/2信号通路[22-23]，调控基因转录及表达，影响乳腺癌细胞的增殖、存活及分化。此外，BRAF/MEK信号通路活性是乳腺癌复发风险的重要指标[24]，联合雌激素受体（ER）活性，可提高乳腺癌复发预测准确率，为临床治疗提供依据。

β-谷甾醇在人体内具有类似于雌激素[如他莫昔芬（SERMs）]的作用，已有研究表明其可能通过调控ER发挥治疗乳腺癌的作用[25]。此外，β-谷甾醇可与内质网结合，下调激活蛋白-1（AP-1）、NF-κB等转录因子活性，抑制细胞周期，促进乳腺上皮细胞分化，抑制其增殖，从而减慢或阻止乳腺疾病的进展。β-谷甾醇还可以促进乳腺上皮细胞向分化状态发展，进一步抑制乳腺癌细胞的增殖，因此在治疗乳腺癌方面有潜在的应用价值[26]。陶仕英等[27-28]前期研究发现β-谷甾醇可通过雌激素信号通路调控下游靶基因表达发挥类雌激素效应，并以ER拮抗剂ICI182780为工具药，发现高浓度β-谷甾醇可抑制T47D细胞增殖，低浓度β-谷甾醇可促进T47D细胞增殖，并可上调ER表达。因此，我们推测β-谷甾醇可能通过调控雌激素信号通路影响乳腺癌细胞增殖及周期。此外，β-谷甾醇还能上调雌激素的表达，并通过ER介导GPER信号通路，增强对T细胞的抑制作用，抑制巨噬细胞炎症介质的产生，从而对乳腺组织起到保护作用[29]。β-谷甾醇可能通过雌激素信号通路发挥治疗乳腺疾病的作用。

2.2 Wnt/β-catenin信号通路

Wnt/β-catenin信号通路是一条调控细胞增殖、分化、凋亡的重要通路。β-catenin是Wnt/β-catenin信号通路的核心分子，CyclinD1是其下游靶基因。经典 Wnt信号通路高度保守，可通过自分泌/旁分泌方式激活胞外Wnt配体，并与细胞表面受体结合，从而激活细胞内的 Wnt信号通路。因此，β-catenin蛋白在胞质内的稳定性和蓄积是目前研究的热点。它们进入细胞核后与转录因子TCF/LEF结合，参与细胞增殖、生存、分化及基因转录和表达调控[30-31]。

Wnt/β-catenin信号通路在乳腺癌发病中起重要作用。研究发现，可以通过调控Wnt通路活性，如抑制Wnt通路活化，抑制CyclinD1表达，促进β-catenin降解等治疗乳腺癌。王珂等[32]发现，Wnt/β-catenin信号通路活化后，β-catenin表达异常，从而促进乳腺癌细胞增殖及肿瘤发生，并且Her2/Neu酪氨酸激酶可磷酸化β-catenin使其失活，并导致Wnt/β-catenin信号通路异常活化，促进乳腺癌的发生发展[33]。还有研究发现，β-谷甾醇与β-catenin关系密切，β-谷甾醇能显著下调LEF-1基因及蛋白的表达，阻断 Wnt/β-catenin信号通路，抑制肿瘤细胞的增殖及迁移[34]。此外，β-谷甾醇可抑制 Wnt通路下游靶基因CyclinD1、CDK4表达，上调p21/Cip1、p27/Kip1表达，抑制 CDK激酶活性，使乳腺癌细胞停滞于G1期[35]。

2.3 PI3K/Akt信号通路

PI3K-Akt信号通路是乳腺癌中最常见的上调通路，与细胞代谢、生长、增殖及凋亡密切相关。首先，PI3K活化PIP2，使其磷酸化，生成第二信使PIP3，从而激活Akt，通过调节细胞周期进程影响乳腺癌的发生发展[36]。其次，抑癌基因PTEN是PI3K/Akt信号通路的主要负向调节因子之一，它的活性可以有效地抑制PI3K/Akt通路的活化，从而起到抑制细胞增殖、促进肿瘤细胞凋亡的作用[37-38]。乳腺癌细胞内PI3K/Akt信号通路异常活化，可调节雌激素对乳腺上皮细胞增殖的抑制效应，进而促进乳腺肿瘤的发生发展[39]。研究表明β-谷甾醇可通过调控PI3K/Akt/mTOR通路抑制人乳腺癌细胞（MCF-231、MDA-MB-3）的表达，显著降低Bcl-2相关细胞死亡信号分子（Bad）、PRAS40及GSK-3β磷酸化水平[40-41]。

2.4 MAPK/ERK信号通路

MAPK/ERK信号通路也是乳腺癌发生的关键环节，其在乳腺癌细胞增殖分化中发挥重要作用[42]。MAPK/ERK信号通路主要由外周受体激活RTK和G蛋白偶联受体（GPCR）等受体构成，经过一系列蛋白激酶级联反应，最终激活ERK家族的蛋白激酶（ERK1、ERK2和 JNK 1/2），这些蛋白激酶进入细胞核，调节转录因子的磷酸化修饰，进而调控基因的表达，从而影响乳腺细胞的生物学行为[43-44]。此外，MAPK/ERK信号通路还可调控乳腺基质细胞增殖及炎症反应，促进乳腺增生[45]。在免疫功能正常的三阴性乳腺癌（TNBC）小鼠模型中，纤维细胞生长因子受体阻断通过下调乳腺疾病相关成纤维细胞（CAFs）中的MAPK/ERK通路来抑制其细胞增殖[46]。同时研究发现，乳腺疾病中血管内皮生长因子（VEGF）表达水平显著高于邻近组织，并且与乳腺癌分子亚型相关，VEGF高表达患者的生存时间明显缩短。VEGF可通过 MAPK/ERK通路促进MDA-MB-231细胞增殖，促进乳腺癌恶性进展[47]。研究发现β-谷甾醇可抑制MDAMB-231细胞增殖，抑制MAPK通路活性，并可抑制其下游甲羟戊酸胆固醇合成。此外，β-谷甾醇可抑制MAPK通路中ERK1/2及JNK通路，抑制肿瘤细胞增殖[48]。

2.5 NF-κB信号通路

NF-κB作为一种转录因子，在乳腺癌中也有类似的激活模式，包括经典通路和非经典通路。经典通路是NF-κB活化通路中的重要通路，在细胞增殖、分化、凋亡及炎症反应中发挥重要作用。经典的NF-κB通路是指NF-κB在胞质内与IκB结合而不活化。当细胞受到外界刺激时，信号通过受体或信号分子进入细胞内，激活IκB激酶（IKK）复合体，使IκB降解，释放NF-κB入核，进而调控下游基因表达。除此之外，NF-κB2（p52）是非经典信号通路中的关键转录因子，可与 RelB形成二聚体，结合于DNA，调控下游基因表达。与经典通路不同，非经典通路依赖于NIK（NF-κB激酶）介导，NIK活化 IKKα，使p100部分降解，释放NF-κB。研究表明，NF-κB信号通路的异常激活可引起乳腺上皮细胞的异常增殖分化，进而促进乳腺肿瘤的发生发展[49]。

在相关研究中，从籼稻中提取的β-谷甾醇具有显著的抗肿瘤转移潜能，并能抑制乳腺癌细胞的侵袭迁移能力[50]。β-谷甾醇通过抑制NF-κB信号通路发挥抗肿瘤转移的作用[51]。炎性反应时，NF-κB持续活化，促进炎性反应，导致非激素依赖的恶性表型[52]。β-谷甾醇可以抑制NF-κB的核易位[53]，减轻炎性反应，抑制肿瘤向恶性转化。抑制NF-κB活性可增加肿瘤细胞对肿瘤坏死因子（TNF）-α凋亡的敏感性[54]，进而降低细胞迁移能力。因此，β-谷甾醇可能通过抑制NF-κB信号通路发挥抗肿瘤、抗炎、抗肿瘤等作用，为乳腺疾病治疗提供新的思路。

3 结语与展望

乳腺癌是女性中最常见的恶性肿瘤。目前，乳腺癌治疗依赖于手术、放射治疗和化疗。这些治疗方法根据其特点和疗效，综合运用可使乳腺癌治疗的临床疗效显著提高，然而，大多数抗肿瘤药物都存在不良反应，并且都存在耐药性，限制了它们的临床疗效和广泛应用。因此，迫切需要更有效、更安全的抗肿瘤药物来治疗乳腺癌。中药因其多成分-多靶点-多途径的特点，在临床上对于乳腺癌有较好的疗效，因其独特的药理作用成为目前治疗的研究热点。天然活性成分β-谷甾醇，是当归、天麻、千斤拔、泡沙参、三叶青等多种中药的主要药效成分，具有广泛的药理作用[4]。在乳腺癌的体外实验中，β-谷甾醇对乳腺癌细胞具有明显的抑制作用，并在体内可减小肿瘤转移的大小和程度[55]，还被证明与其他乳腺癌治疗药物（他莫昔芬）联合使用时可产生协同效应[56]。关于β-谷甾醇治疗乳腺癌的分子机制研究已较为深入，主要包括以下几个方面：① 抑制雌激素受体活化，进而抑制乳腺癌细胞增殖分化；② 抑制 Wnt/β-catenin信号转导途径：β-谷甾醇可降低β-catenin核转运及转录因子活性，阻断该信号转导途径，从而使乳腺细胞增殖、分化减慢；③ 抑制PI3K/Akt信号转导途径：β-谷甾醇可抑制PIP3合成及Akt活化，阻断PI3K/Akt信号转导，抑制PI3K/Akt信号转导，使乳腺癌细胞增殖及存活能力降低；④ 抑制 MAPK信号途径活化：β-谷甾醇可通过降低 MAPK信号途径的传导，降低 ERK磷酸化及活化，抑制乳腺细胞增殖分化。此外，β-谷甾醇还可通过抑制JNK、p38等信号通路，降低炎症反应，从而达到治疗乳腺增生症的目的；⑤ 抑制NF-κB信号途径的活化：β-谷甾醇可通过抑制IκB蛋白降解，抑制IKK的活化，抑制核转录因子NF-κB的活性，进而抑制NF-κB信号途径的激活及基因转录，减轻炎症反应，抑制乳腺细胞增殖，促进乳腺细胞凋亡，从而抑制乳腺增生。

随着我国乳腺癌患者的增多，寻找有效的治疗手段已成为研究热点。现代抗肿瘤药物治疗存在多种不良反应，因此，以天然植物为主要研究对象的药物逐渐受到人们的重视。天然活性成分β-谷甾醇已被证实对乳腺癌有较好的非手术治疗作用。它是一种安全有效的抗乳腺癌药物，具有抗雌激素、抗炎、抗氧化、抑制肿瘤细胞增殖等作用。随着研究的深入，β-谷甾醇的药理作用和分子机制将越来越多地被发现，可为β-谷甾醇新药的研发和临床应用奠定基础。