趙英琦，易佩佩，王娜，呂元明

（桂林醫(yī)學(xué)院，廣西 桂林）

0 引言

由于全世界各地區(qū)逐年上升的發(fā)病率和死亡率，腫瘤已然成為嚴(yán)重威脅人類健康的主要公共衛(wèi)生問題之一。根據(jù)GLOBOCAN報(bào)告估計(jì)，2018年全球約有1810萬新發(fā)腫瘤病例和960萬新發(fā)腫瘤死亡病例[1]。大多數(shù)人類腫瘤的發(fā)生都與其所處的生活環(huán)境以及生活方式等因素息息相關(guān)。所有腫瘤的病因與外源性和（或）內(nèi)源性環(huán)境因素引起的遺傳異常（5%-10%）和獲得性遺傳異常（90%-95%）有關(guān)。染料木黃酮（Genistein，又名染料木素或金雀異黃素）是一種富有多種功效的天然植物雌激素，作為大豆異黃酮中的主要活性成分之一，大多來源于大豆類植物及大豆制品等。它的化學(xué)名稱為4，5，7-三羥基異黃酮，具有15個(gè)碳原子的骨架，因化學(xué)結(jié)構(gòu)類似于人體內(nèi)的17β-雌二醇，故可以與雌激素受體（ER）結(jié)合而發(fā)揮弱雌激素效應(yīng)[2]。已有研究證實(shí)，染料木黃酮具有延緩動脈粥樣硬化活性[3-5]和增加細(xì)胞抗氧化防御能力[6-8]的作用。目前已有越來越多的人發(fā)現(xiàn)該化合物可能是預(yù)防和治療腫瘤及各種其他慢性疾病的有效劑，因此染料木黃酮在腫瘤發(fā)生發(fā)展中所發(fā)揮的抗癌作用有著重大而長遠(yuǎn)的意義。

1 染料木黃酮的抗腫瘤作用

有流行病學(xué)調(diào)查研究表明，飲食習(xí)慣與腫瘤的預(yù)防及發(fā)生之間存在著一定的聯(lián)系[9-11]。在亞洲人群中，特別是絕經(jīng)后的婦女，由于飲食中大豆產(chǎn)品含量較高，所以高異黃酮的攝入可能與降低患乳腺癌、結(jié)腸癌風(fēng)險(xiǎn)有關(guān)[12-14]。Sahin K[15]等人利用建立乳腺癌雌性Wistar大鼠模型并給予番茄紅素和染料木黃酮，研究結(jié)果表明其二者聯(lián)用可有效抑制乳腺癌的發(fā)展。Ardito F[16]等在用染料木黃酮20、50和100 μM對3種舌癌細(xì)胞系（PE/CA-PJ15、PE/CA-PJ49和HSC-3細(xì)胞系）處理后，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞粘附受到抑制，尤其是在20至50 μM之間；此外還證實(shí)了細(xì)胞的增殖和生存隨染料木素作用濃度和時(shí)間成比例降低，甚至細(xì)胞遷移也明顯減少；同時(shí)OCT4和survivin這兩種促進(jìn)腫瘤發(fā)生的重要蛋白也出現(xiàn)了下調(diào)。此外，染料木黃酮在人宮頸癌細(xì)胞中能夠通過抑制DNA甲基轉(zhuǎn)移酶（DNMT）和組蛋白脫乙?；福℉DAC）的作用來逆轉(zhuǎn)抑癌基因TSGs的啟動子區(qū)域甲基化，并重新建立其的表達(dá)[17]。這也表明染料木黃酮可能成為基于表觀遺傳學(xué)的腫瘤治療方法發(fā)展中的重要武器。

2 染料木黃酮的抗腫瘤機(jī)制

體外細(xì)胞水平和動物整體水平研究表明，染料木黃酮作為植物雌激素重要活性成分之一，它具有較好的抗癌作用。目前，已發(fā)現(xiàn)染料木黃酮在誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡、抑制腫瘤轉(zhuǎn)移、抑制腫瘤新生血管的生成、抗氧化作用、弱雌激素與抗刺激素作用、影響miRNA的表達(dá)和調(diào)控等多種途經(jīng)發(fā)揮著作用，在預(yù)防和治療腫瘤疾病上表現(xiàn)出廣泛而巨大的應(yīng)用潛力。

2.1 誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡

細(xì)胞凋亡是細(xì)胞的一種基本生物學(xué)征象，它在生物體的進(jìn)化、多系統(tǒng)的生長發(fā)育以及維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定中起著至關(guān)重要的作用。凋亡是在多基因的嚴(yán)格控制下發(fā)生的，如癌基因C-myc、抑癌基因P53、Bcl-2家族、凋亡蛋白酶活化因子1（Apaf-1）、caspase家族等，然而到目前為止凋亡過程的具體確切機(jī)制并不完全清楚。像射線、藥物等都是誘發(fā)細(xì)胞凋亡的因素，而一旦凋亡過程中出現(xiàn)了紊亂，可能會直接或間接地造成許多疾病的發(fā)生，如腫瘤、自身免疫性疾病等。染料木黃酮被認(rèn)為通過下調(diào)人類腫瘤中的關(guān)鍵信號通路包括核因子κB（NF-κB）、AKT/mTOR、細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶（ERK）、促分裂原活化蛋白激酶（MAPK）、c-Jun氨基末端激酶（JNK）、表皮生長因子（EGF）和胰島素樣生長因子（IGF）通路等表現(xiàn)出抗癌作用[18]。Wei[19]等以染料木黃酮（0、25、50、100μmol/L）干預(yù)乳腺癌細(xì)胞MDA-MB-231后，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞增殖呈時(shí)間-濃度依賴性被抑制,同時(shí)細(xì)胞的集落形成能力明顯受到抑制；且與對照組相比，Bcl-2蛋白表達(dá)水平明顯下調(diào)，促凋亡蛋白Bax、caspase-3蛋白表達(dá)水平明顯上調(diào)，NF-κB（p65）和p-ERK蛋白的表達(dá)下調(diào)，而p-JNK蛋白的表達(dá)上調(diào)，提示了染料木黃酮可能通過抑制NF-κB、ERK，激活JNK信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路誘導(dǎo)了腫瘤細(xì)胞凋亡。還有研究發(fā)現(xiàn)染料木黃酮通過在轉(zhuǎn)錄、蛋白質(zhì)和酶水平上激活caspase-3途徑誘導(dǎo)結(jié)腸癌HT29細(xì)胞凋亡，并通過下調(diào)p38 MAPK抑制HT29細(xì)胞的增殖、基因表達(dá)及其活性磷酸化蛋白水平[20]。除此之外，Kim M Malloy等[21]為了確定染料木黃酮對子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞AKT/mTOR和MAPK途徑的影響，使用染料木黃酮對兩種子宮內(nèi)膜癌細(xì)胞系ECC-1和RL-95-2處理48小時(shí)后分別檢測了AKT/mTOR和MAPK信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的關(guān)鍵下游靶點(diǎn)AKT/核糖體蛋白S6和p42/44的磷酸化變化；結(jié)果顯示在兩種細(xì)胞系均觀察到AKT磷酸化降低和p42/44磷酸化增加。有趣的是，染料木黃酮在RL-95-2子宮內(nèi)膜細(xì)胞系中可降低S6的磷酸化，但在ECC-1細(xì)胞系中卻沒有。因此，除G2細(xì)胞周期停滯和凋亡外，染料木黃酮對不同腫瘤細(xì)胞增殖的抑制可能涉及不同的細(xì)胞信號傳導(dǎo)途徑。

2.2 抑制腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移

腫瘤的轉(zhuǎn)移是一個(gè)復(fù)雜而又連續(xù)的過程，腫瘤侵襲是腫瘤轉(zhuǎn)移的前提和基礎(chǔ)。腫瘤細(xì)胞因同質(zhì)型粘附降低進(jìn)而脫離原發(fā)灶，與細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）發(fā)生異質(zhì)型粘附增加，當(dāng)其與ECM中的大分子產(chǎn)生作用后會分泌蛋白降解酶類繼而降解ECM成分，如此就形成了腫瘤細(xì)胞移動的通道，并以此為誘導(dǎo)血管生成的基礎(chǔ)；腫瘤細(xì)胞運(yùn)動性增強(qiáng)，穿透ECM和血管壁的基底膜進(jìn)入到循環(huán)中，在循環(huán)中躲避了免疫系統(tǒng)的識別與清除，在到達(dá)繼發(fā)部位后以新生血管生成作為前提繼而形成轉(zhuǎn)移灶。Xiao[22]等將人大腸癌（CRC）原位腫瘤移植小鼠后，發(fā)現(xiàn)小鼠口服染料木黃酮后不會抑制腫瘤的生長，但會抑制遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的形成，并且對小鼠無毒；隨后體外實(shí)驗(yàn)及臨床CRC患者組織檢測均證實(shí)染料木黃酮下調(diào)了基質(zhì)金屬蛋白酶2（MMP2）和Fms相關(guān)酪氨酸激酶4（FLT4），證明了染料木黃酮可以被作為人CRC轉(zhuǎn)移的抑制劑和FLT4表達(dá)的抑制劑。在染料木黃酮處理過的黑色素瘤細(xì)胞B16F10中，已觀察到可降低磷酸化粘著斑激酶（p-FAK）、磷酸化粘著斑復(fù)合蛋白（p-paxillin）、張力蛋白 2（tensin-2）、紐蛋白（vinculin）和 α- 輔肌動蛋白（α-actinin）的下調(diào)，通過FAK/paxillin途徑強(qiáng)烈下調(diào)了B16F10細(xì)胞的遷移和侵襲能力。此外，上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子Snail的基因表達(dá)也出現(xiàn)明顯降低[23]。另外，介于上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）在腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移中起著重要作用，Dai[24]等人在三種肝癌細(xì)胞系HepG2、SMMC-7721和Bel-7402的研究中發(fā)現(xiàn)，染料木黃酮增強(qiáng)了上皮性鈣粘附蛋白（E-cadherin）和α-連環(huán)蛋白（α-catenin）的表達(dá)，但在mRNA和蛋白質(zhì)水平上均以劑量依賴的方式降低了神經(jīng)性鈣粘附蛋白（N-cadherin）和波形蛋白（Vimentin）的表達(dá)，還抑制了轉(zhuǎn)化生長因子-β（TGF-β）誘導(dǎo)的EMT；另外，在HepG2細(xì)胞中，染料木黃酮降低了活化T細(xì)胞1（NFAT1）、ATP結(jié)合盒轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白A3（ABCA3）、自分泌運(yùn)動因子（Autotaxin）、CD154和環(huán)氧化酶-2（Cox-2）的核因子的mRNA和蛋白表達(dá)；另一方面通過體內(nèi)實(shí)驗(yàn)也得出染料木黃酮通過逆轉(zhuǎn)EMT抑制肝內(nèi)轉(zhuǎn)移，這與NFAT1減少有關(guān)。

2.3 抑制腫瘤新生血管的生成

不受控制的血管生成被認(rèn)為是腫瘤生長、侵襲和轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵步驟。該過程受多種血管生成誘導(dǎo)劑（如生長因子、趨化因子、血管生成酶和粘附分子等）以及各種內(nèi)源性血管生成抑制劑（如血管抑素、內(nèi)皮抑素和血小板反應(yīng)蛋白等）的調(diào)節(jié)。當(dāng)血管生成誘導(dǎo)劑和抑制劑調(diào)節(jié)作用失去了平衡時(shí)，可能就會導(dǎo)致病理改變進(jìn)而誘發(fā)疾病，例如關(guān)節(jié)炎、哮喘、動脈粥樣硬化、神經(jīng)退行性疾病等[25]。血管生成也被認(rèn)為是腫瘤進(jìn)展、增殖和轉(zhuǎn)移擴(kuò)散的基本前提。血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）是血管生成的重要調(diào)節(jié)劑，抑制VEGF分泌或阻斷其受體與抑制血管形成有關(guān)[26]。Yasaman Yazdani[27]等從臨床手術(shù)患者中獲得高度和低度神經(jīng)膠質(zhì)瘤腫瘤組織樣品并提取細(xì)胞，將其暴露于染料木黃酮后通過實(shí)時(shí)定量PCR（qRTPCR）測定發(fā)現(xiàn)與未處理的細(xì)胞相比，染料木黃酮處理后高級神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞中VEGF轉(zhuǎn)錄降低4.7倍，但在低等級膠質(zhì)瘤細(xì)胞中無明顯作用。另外，有研究者發(fā)現(xiàn)染料木黃酮可以在低氧條件下使缺氧誘導(dǎo)因子-1（HIF-1）受損及VEGF的mRNA水平降低，這個(gè)結(jié)果同樣在染料木黃酮暴露的胰腺癌Capan-1異種移植腫瘤模型中得到驗(yàn)證[28]，因此染料木黃酮的抗血管生成活性可能是由抑制HIF-1介導(dǎo)的。染料木黃酮能夠抑制乳腺癌T47D和HFF-1細(xì)胞中基質(zhì)金屬蛋白酶（MMP）-1、-3、-14、-13、-15和金屬蛋白酶組織抑制因子1（TIMP-1）的高表達(dá)，阻斷腫瘤血管生成，從而抑制腫瘤細(xì)胞侵襲轉(zhuǎn)移[29]。

2.4 抗氧化作用

活性氧（ROS）在癌變的發(fā)生階段發(fā)揮著重要作用，它可以引起細(xì)胞DNA、RNA及蛋白質(zhì)等生物大分子出現(xiàn)氧化損傷，進(jìn)而導(dǎo)致了細(xì)胞突變和癌變。當(dāng)機(jī)體內(nèi)雌激素缺乏時(shí)，抗氧化劑（如谷胱甘肽、硫氧環(huán)蛋白等）含量會降低，進(jìn)而發(fā)生氧化脅迫的現(xiàn)象，最終導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生突變和癌變。染料木黃酮既可以與人白血病細(xì)胞所產(chǎn)生的超氧陰離子反應(yīng)，終止由其引起的一系列鏈?zhǔn)椒磻?yīng)從而發(fā)揮抗氧化作用，還可以對小鼠皮膚癌相關(guān)促癌基因的表達(dá)產(chǎn)生一定抑制作用[30]。研究發(fā)現(xiàn)，染料木黃酮在卵巢癌細(xì)胞（PA-1、MDAH2774、OVCAR-3）中通過ROS介導(dǎo)對AKT/mTOR信號傳導(dǎo)途徑進(jìn)行抑制的同時(shí)，還可以由內(nèi)源性ROS誘導(dǎo)細(xì)胞自噬，這都可以導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞發(fā)生凋亡[31]。

2.5 弱雌激素與抗刺激素作用

由于其與類固醇激素17β-雌二醇的結(jié)構(gòu)相似性，染料木黃酮與雌激素受體ERα和ERβ結(jié)合，對ERβ具有更高的親和力，并充當(dāng)天然的選擇性雌激素受體調(diào)節(jié)劑。在以ERα為主的乳腺癌細(xì)胞中，染料木黃酮可充當(dāng)ERα的激動劑，而在僅具有ERβ的細(xì)胞中，則有可能發(fā)揮抗雌激素作用[32]。ER-β在前列腺癌細(xì)胞中具有抗增殖和促凋亡作用，其水平隨腫瘤進(jìn)展而下降，這與ER-β啟動子的高甲基化有關(guān)，染料木黃酮則可通過減少啟動子甲基化而增加ER-β的水平而對前列腺癌細(xì)胞發(fā)揮抑制作用[33]。金雀異黃素除了具有雌激素活性外，還可以調(diào)節(jié)前列腺癌中雄激素受體（AR）介導(dǎo)的途徑。有體外研究表明，在野生型雄激素受體（WTAR）存在下，低生理濃度的染料木黃酮會抑制細(xì)胞增殖以及AR表達(dá)和活性，更值得注意的是，已顯示染料木黃酮對AR表達(dá)的抑制作用也由ER-β介導(dǎo)[34]。

2.6 影響miRNA的表達(dá)和調(diào)控

microRNA（miRNA）是一類小的非編碼RNA，由19-24個(gè)核苷酸組成，可調(diào)節(jié)人類基因組中近60%的基因[35]?，F(xiàn)已有越來越多的證據(jù)表明，由于miRNA在幾乎所有人類腫瘤中均被解除管制，因此它們也被發(fā)現(xiàn)參與了腫瘤的標(biāo)志形成過程，例如持續(xù)的增殖信號傳導(dǎo)、逃避生長抑制劑、活化的侵襲和轉(zhuǎn)移、復(fù)制永生、血管生成、抗性細(xì)胞死亡和逃避免疫破壞等[36]?；谙惹暗难芯?，miRNA也已被廣泛提議作為治療各種腫瘤的潛在靶標(biāo)。因此，了解染料木黃酮如何影響人類癌細(xì)胞中miRNA的表達(dá)和調(diào)控尤為重要。Lynch[37]等的研究證明，在前列腺癌細(xì)胞系PC3中用40 μM染料木黃酮處理7天后，miR-200c的表達(dá)顯著增加，而miR-200c基因的甲基化水平降低。miR-200家族是一組靶向ZEB1、ZEB2和Slug基因的miRNA腫瘤抑制組，這些基因可驅(qū)動前列腺癌細(xì)胞的上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化和腫瘤進(jìn)展[38-39]。De la Parra[40]等發(fā)現(xiàn)染料木黃酮在體內(nèi)體外均可對發(fā)揮抗癌作用，5 μM的染料木黃酮顯著降低（約1.8倍）轉(zhuǎn)移性乳腺癌細(xì)胞MDA-MB-435中的致癌miR-155的表達(dá)，并在減少miR-155的同時(shí)，MDA-MB-435細(xì)胞中的染料木黃酮也可上調(diào)促凋亡和抗增殖蛋白的水平，例如叉頭盒03（FOXO3）、抑癌基因PTEN、酪蛋白激酶和細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶抑制劑p27。另外，喉癌相關(guān)研究表明染料木黃酮誘導(dǎo)了miR-1469的表達(dá)，進(jìn)而促進(jìn)了細(xì)胞凋亡并抑制了抗凋亡蛋白Mcl1的表達(dá)[41]。通過以上研究，可以得出結(jié)論，染料木黃酮可以誘導(dǎo)或減少癌細(xì)胞中miRNA的表達(dá)。然而，仍然需要進(jìn)一步的研究來揭示其對miRNA調(diào)控的確切作用機(jī)理。

3 展望

綜上所述，染料木黃酮作為一種天然存在的植物雌激素，本身具有相對安全、不良反應(yīng)少且價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，它在治療和預(yù)防不同類型的腫瘤中具有廣闊作用和巨大潛力。一項(xiàng)近期的研究表明，染料木黃酮與化療藥物FOLFOX聯(lián)合治療轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌具有顯著療效[42]。因此，使用染料木黃酮的協(xié)同方法可能在不久的將來有助于治療嚴(yán)重疾病，尤其是腫瘤。除了現(xiàn)存研究外，還需要對大型患者群體展開進(jìn)一步的臨床研究，以廣泛研究染料木黃酮的化學(xué)預(yù)防和治療潛力，以及保障其在治療腫瘤患者中的長期安全性和有效性。