陳 嬙，李文蘭，丁振鐸，張進(jìn)進(jìn)，高 尚，李靜怡

(1.哈爾濱商業(yè)大學(xué)生命科學(xué)與環(huán)境科學(xué)研究中心，哈爾濱150076;2.國(guó)家教育部抗腫瘤天然藥物工程研究中心，哈爾濱150076;3.黑龍江生態(tài)工程職業(yè)學(xué)院，哈爾濱150025)

中藥“雙向調(diào)節(jié)”研究日趨得到重視，某些具有雙向調(diào)節(jié)作用的中藥，可在非毒性劑量下將趨于亢進(jìn)/低下的生理狀況向平衡狀態(tài)調(diào)節(jié)，即“扶正”作用，可用以調(diào)節(jié)性質(zhì)相反的兩種病理狀態(tài)，使機(jī)體恢復(fù)至正常生理水平.已有多種常用中藥被證實(shí)具有雙向調(diào)節(jié)作用，如黃芪對(duì)血壓升降的調(diào)節(jié)作用［1］，三七止血又能活血的作用等［2］.天然存在的植物雌激素是非固醇類，與內(nèi)源性雌激素17β－雌二醇結(jié)構(gòu)相似，均為雙酚環(huán)結(jié)構(gòu)，由于這種相似的構(gòu)象，使植物雌激素也能夠與機(jī)體內(nèi)雌激素受體結(jié)合，表現(xiàn)出弱雌激素樣作用.在體內(nèi)，植物雌激素具雙向調(diào)節(jié)作用，一方面，當(dāng)機(jī)體內(nèi)雌激素水平低于正常水平時(shí)，可發(fā)揮擬雌激素樣作用，這一作用可以防治女性更年期綜合征、前列腺癌、骨質(zhì)疏松癥和心血管疾病等.另一方面，在體內(nèi)雌激素水平高于正常水平(如乳腺增生、子宮肌瘤等病癥)時(shí)，可產(chǎn)生雌激素拮抗作用，有效減弱靶細(xì)胞對(duì)雌激素的應(yīng)答.因此也有人稱其為“選擇性雌激素受體調(diào)節(jié)劑”.目前已知的植物雌激素可分為5類:異黃酮(isoflavones)類，典型的如大豆中的大豆異黃酮(Soy Isoflavones P.E)，金雀花中的染料木黃酮(genistein);木脂素類(lignans)，如杜仲中松脂素二葡萄糖苷(Pinoresinol Diglucoside);二苯乙烯類(stibenes)，如白藜蘆醇二聚體;香豆素類(coumestans)，如補(bǔ)骨脂中的補(bǔ)骨脂素、異補(bǔ)骨脂素;真菌類(mycoestrogen)，如玉米赤霉烯酮(ZEA)［3］.其作用機(jī)制不完全相同，與該類化合物本身的結(jié)構(gòu)有密切的關(guān)系.本文將對(duì)中藥植物雌激素的雙向調(diào)節(jié)的作用機(jī)制研究加以概述，以期總結(jié)出中藥植物雌激素作用的異同點(diǎn)，為后續(xù)化合物的雌激素作用研究方向提供參考，為臨床上中藥植物雌激素的應(yīng)用以及其作為保健品的開發(fā)提供可靠的借鑒及依據(jù).

1 植物雌激素雙向調(diào)節(jié)作用途徑

1.1 植物雌激素與雌激素受體ER結(jié)合途徑

1.1.1 雌激素受體及其分布

雌激素受體(ER)［4］是一類由特定配體激活的轉(zhuǎn)錄因子，是核受體超家族的成員.哺乳動(dòng)物中存在兩種雌激素受體亞型ERα和ERβ，在細(xì)胞核、細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)中均有存在.但目前研究較深入的主要還是植物雌激素與核受體結(jié)合途徑.ERα和ERβ這兩種亞型可介導(dǎo)雌激素相關(guān)的作用.ERα和ERβ在機(jī)體內(nèi)分布廣泛:ERαmRNA主要在子宮、附睪、睪丸、腎、腦下垂體和腎上腺中高表達(dá);ERβ主要在子宮、卵巢、睪丸、前列腺、膀胱、肺和腦中高表達(dá).具體的如正常乳腺細(xì)胞中，ERβ表達(dá)水平低于ERα，而乳腺癌細(xì)胞中ERα高表達(dá)，ERβ低表達(dá)，推測(cè)ERβ在乳腺組織癌變時(shí)可能起到保護(hù)作用［5］.前列腺組織中，ERβ占主導(dǎo)地位，幾乎沒有ERα表達(dá).在輸卵管、陰道上皮部位ERβ弱表達(dá)，主要表達(dá)ERα;而卵巢中則主要表達(dá)ERβ.除月經(jīng)周期第24～26d，女性體內(nèi)ERα的表達(dá)均高于ERβ［6］.植物雌激素樣化合物在不同組織中、不同生理狀態(tài)時(shí)，通過與雌激素受體ERα和/或ERβ結(jié)合，產(chǎn)生一定的擬/或抗雌激素樣作用，因此雌激素受體亞型組織如何分布直接影響其結(jié)合情況，進(jìn)而影響其在功能上的差異.

1.1.2 植物雌激素與雌激素受體ER直接相關(guān)的調(diào)節(jié)作用

ERα和ERβ這兩種亞型有兩個(gè)獨(dú)立的基因編碼［7］(如圖1).從基因角度總的來看，在雌激素受體的轉(zhuǎn)錄調(diào)控區(qū)(A/B)和配體/激素結(jié)合域(LBD)，AF－1和AF－2是兩個(gè)轉(zhuǎn)錄激活區(qū).AF－1是一個(gè)當(dāng)雌二醇缺乏或只有植物雌激素樣化合物存在時(shí)也可激活基因轉(zhuǎn)錄的活性功能區(qū)，具有組成性激活活性.AF－2為配體依賴區(qū)，是受雌激素約束的基因激活與應(yīng)答功能區(qū)，具有調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄激活作用，能與許多共激活因子相互作用.但對(duì)于ERα和ERβ，AF－1和AF－2的轉(zhuǎn)錄活性又有所不同.ERβ中AF－1區(qū)并無轉(zhuǎn)錄活性，但若去除AF－1，將明顯提高ERβ轉(zhuǎn)錄活性，提示ERβ對(duì)雌激素的轉(zhuǎn)錄活性是由AF－2介導(dǎo)，且AF－l可抑制ERβ中AF－2的表達(dá).而單獨(dú)的ERα與ERβ的AF－2區(qū)域的活力相似，其與內(nèi)源性雌激素17β－雌二醇的親和力也十分相近.故當(dāng)轉(zhuǎn)錄基因同時(shí)需要AF－1和AF－2時(shí)，由于ERβ的AF－1對(duì)AF－2的抑制作用，ERα的功能較ERβ強(qiáng)，在不需要AF－1參與時(shí)，兩種ER的功能相當(dāng).兩種雌激素受體與配體雖有相似的結(jié)合特性，但二者對(duì)蛋白結(jié)合位點(diǎn)AP－1起反信號(hào)作用:雌二醇與ERα結(jié)合后激活轉(zhuǎn)錄，與ERβ結(jié)合后抑制轉(zhuǎn)錄.因此ERβ對(duì)雌二醇的親和力不如ERα［8］，故在無植物雌激素或僅在雌二醇作用下，多數(shù)細(xì)胞內(nèi)ERαmRNA的基礎(chǔ)轉(zhuǎn)錄活性高于 ERβmRNA，隨17β－雌二醇劑量增長(zhǎng)，ERα性呈依賴性升高.而ERβ在低濃度17β－雌二醇時(shí)，ERα的活性隨ERβ表達(dá)增加而減少，而在飽和濃度下ERβ表達(dá)的增加，對(duì)ERα的轉(zhuǎn)錄活性無任何影響，且基因表達(dá)的總體強(qiáng)度增加.這表明ERβ可作為ERα活性的調(diào)節(jié)劑［9］.

圖1 ER的結(jié)構(gòu)

雌激素與ERα和ERβ具有相似的親和力，但多數(shù)具有植物雌激素活性物質(zhì)，尤其是異黃酮類，對(duì)ERβ的親和力遠(yuǎn)高于ERα.研究表明，異黃酮類物質(zhì)能使ERβ的AF－2表面更易于結(jié)合共調(diào)節(jié)因子，從而對(duì)靶基因具有ERβ依賴性的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)作用［10］.如菟絲子中槲皮素、山柰酚與異鼠李素較傾向作用于 ERβ［11］.染料木黃酮(Genistein)與 ER 結(jié)合后，ERβ的對(duì)共激活因子SRC－1a的親和力比與ERα高出12 000倍，對(duì)TIF2的親和力比ERα高出33 倍［12］;Staar等［13］研究表明，染料木黃酮和大豆苷元對(duì)子宮內(nèi)膜腺細(xì)胞ERα和ERβmRNA和蛋白質(zhì)水平表現(xiàn)為不同的調(diào)節(jié)作用:使ERβmRNA和蛋白質(zhì)水平上調(diào)，而使ERαmRNA和蛋白質(zhì)水平下調(diào).大豆異黃酮代謝產(chǎn)物雌馬酚具有更高的生物活性，它有兩個(gè)對(duì)應(yīng)異構(gòu)體，R－雌馬酚和S－雌馬酚，二者與ERα和ERβ的親和力有所不同.S型與ERβ的親和力較強(qiáng);R型與ERα的親和力較弱，與ERβ的親和力更弱.兩種異構(gòu)體與ER的親和力均高于大豆苷.染料木黃酮與ER的親和力接近17－β雌二醇，但誘發(fā)轉(zhuǎn)錄的能力很低，大豆苷與ER的親和力遠(yuǎn)低于染料木黃酮，轉(zhuǎn)錄活性也很差，相比之下雌馬酚與ER的親和力接近染料木黃酮，且誘發(fā)轉(zhuǎn)錄的能力在異黃酮衍生物中是最高的［14］.因此在ERα表達(dá)豐富的組織，具有植物雌激素樣作用的化合物通常表現(xiàn)為雌激素拮抗的作用(因其與ERα的親和力低)，而在ERβ表達(dá)豐富的組織，足夠劑量時(shí)植物雌激素才表現(xiàn)為雌激素樣作用.

ER被雌激素樣化合物激活后，可通過雌激素應(yīng)答的經(jīng)典途徑實(shí)現(xiàn)各種生理效應(yīng).活化后的ER與雌激素應(yīng)答元件ERE結(jié)合，ER與阻遏物的結(jié)合解離，繼而受體二聚化形成二聚體復(fù)合物，改變其配體或激素結(jié)合域構(gòu)象，暴露出雌激素受體激活基因轉(zhuǎn)錄的主要功能區(qū)AF－2，輔調(diào)節(jié)蛋白可在其表面結(jié)合，進(jìn)一步激活基因轉(zhuǎn)錄，通過mRNA對(duì)蛋白質(zhì)的翻譯，實(shí)現(xiàn)各種生理效應(yīng).近年來，在含有雌激素受體的細(xì)胞中如乳腺癌(MCF－7)、神經(jīng)母細(xì)胞瘤(Neuro－2a)以及成骨肉瘤細(xì)胞(MG－63)的研究中發(fā)現(xiàn)大豆苷元和染料木黃酮通過ERα和ERβ對(duì)ERE下游報(bào)道基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)作用.研究顯示，葛根中的植物雌激素成分葛根素(Puerarin)及其衍生物脫氧微雌醇，可以選擇性結(jié)合小鼠肝細(xì)胞(CV－1)細(xì)胞中ERα及ERβ，激活ERE報(bào)告基因的轉(zhuǎn)錄，發(fā)揮雌激素樣作用［15］.玉米赤霉烯酮(ZEA)及其代謝產(chǎn)物通過與雌激素受體ER結(jié)合發(fā)揮雌激素作用.受體－ZEA結(jié)合物被轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核，激活雌激素反應(yīng)受體，從而轉(zhuǎn)錄活化基因.多項(xiàng)研究均證明，ZEA及其代謝產(chǎn)物對(duì)雌激素受體有競(jìng)爭(zhēng)激活或拮抗兩種類型的作用，細(xì)胞實(shí)驗(yàn)表明，無論是轉(zhuǎn)染雌激素受體ERα還是ERβ，ZEA都是ERα受體的完全激活劑，而僅是 ERβ的部分激活劑［16］，則小劑量的ZEA起到抗雌激素作用，足夠劑量時(shí)起到擬雌激素的作用.

除了與雌激素反應(yīng)元件(ERE)結(jié)合的作用機(jī)制，植物雌激素還可以與激活蛋白l(activated protein l，AP－1)相結(jié)合.AP－1是包含兩個(gè)蛋白(c－Jun和c－Fos)的轉(zhuǎn)錄因子.其中，c－Jun可直接結(jié)合到靶基因啟動(dòng)子的特異序列上.研究認(rèn)為:雌激素主要通過ERE途徑調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄，而植物雌激素類化合物主要通過AP－1途徑激活靶基因，即配體結(jié)合ER后，ER再與轉(zhuǎn)錄因子AP－1結(jié)合，AP－1再結(jié)合在靶基因啟動(dòng)子特異序列上，從而調(diào)節(jié)靶基因轉(zhuǎn)錄;同時(shí)，AP－l路徑也需要AF－1的存在，而且聚集輔調(diào)節(jié)蛋白至AF－1結(jié)構(gòu)域上，破壞AF－2表面，使與ERE結(jié)合的雌二醇的激活作用喪失，而AF－2突變后，植物雌激素激活A(yù)P－1的路徑仍被保留;但也有報(bào)道發(fā)現(xiàn):AF－2缺失不僅可使雌二醇，也可使植物雌激素白藜蘆醇(Resveratrol)的激活作用喪失，說明有些植物雌激素的作用途徑與雌二醇相似.采用報(bào)告基因技術(shù)分析法，在菟絲子中，發(fā)現(xiàn)其成分金絲桃苷和山柰酚可通過人ERα或ERβ介導(dǎo)，誘導(dǎo)AP－1熒光素酶報(bào)告基因表達(dá)，說明其具有抗雌激素樣活性［11］.在AP－1路徑上，植物雌激素作用強(qiáng)于雌二醇.研究發(fā)現(xiàn)，雌二醇與ERα結(jié)合后可活化AP－1，而與ERβ結(jié)合可減少AP－1的轉(zhuǎn)錄，其效應(yīng)較為復(fù)雜，分子機(jī)制尚不完全清楚.也有研究表明，有些化合物對(duì)ERα的激活作用強(qiáng)于ERβ.如丹參酮I可誘導(dǎo)T47D細(xì)胞ERα和ERβ蛋白表達(dá)水平均有所升高［17］，并且對(duì)ERα的升高效應(yīng)更為明顯.在基因水平上，丹參酮I能提高ERα和ERβmRNA的表達(dá)量;且相對(duì)而言，丹參酮I對(duì)ERαmRNA表達(dá)量的升高作用更為明顯.

1.2 植物雌激素與內(nèi)源性雌激素合成相關(guān)酶間的作用

植物雌激素還可抑制與雌激素合成相關(guān)酶的活性，從而減少內(nèi)源性雌激素17β－雌二醇的合成來達(dá)到抗雌激素的作用.多種生物酶如17α－羥化酶(CYP17)、芳香化酶(CYP19)、17β－羥基甾體脫氫酶(17β－HSD)、甾體硫酸酯酶(STS)等是體內(nèi)雌激素的合成所必須的.內(nèi)源性合成的雌激素與直接關(guān)系到乳腺癌的發(fā)病率，因此，抑制內(nèi)源性雌激素合成過程中相關(guān)酶的活性可以減少雌激素合成的途徑，這對(duì)控制乳腺癌的發(fā)生具有重要意義..植物雌激素可通過抑制17β－HSD、CYP19等酶的合成，對(duì)腫瘤生長(zhǎng)所需要的雌激素環(huán)境造成影響.黃酮與二氫黃酮類的植物雌激素，對(duì)CYP19的效果最佳，異黃酮類化合物也可以在一定程度上抑制CYP19的功能.中藥益母草所含成分益母草堿、水蘇堿［18］與雌激素結(jié)構(gòu)完全不同，但其對(duì)心血管系統(tǒng)和生殖系統(tǒng)的作用類似于植物雌激素.推測(cè)益母草可能是通過影響內(nèi)源性雌激素合成及代謝過程來實(shí)現(xiàn)其雌激素樣作用.

另外，植物雌激素還可能抑制了促性腺激素的排出，延長(zhǎng)月經(jīng)周期的卵泡期，從而對(duì)乳腺癌起到預(yù)防作用.月經(jīng)周期延長(zhǎng)，使女性一生暴露于黃體期的雌二醇水平降低，絕經(jīng)前后乳腺癌發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)因而降低.

2 植物雌激素劑量影響

植物雌激素起著弱雌激素作用，低劑量時(shí)，其擬雌激素效應(yīng)不明顯，但某些中藥成分可與ERβ結(jié)合，發(fā)揮雌激素拮抗作用.中劑量時(shí)，某些中藥植物雌激素，可以產(chǎn)生一定的擬雌激素活性.高劑量時(shí)，植物雌激素活性成分通過活化因雌激素水平限制未能活化的ERβ，產(chǎn)生雌激素強(qiáng)效應(yīng).當(dāng)使用足夠劑量的中藥植物雌激素時(shí)，可以產(chǎn)生與內(nèi)源性17β－雌二醇相似的效能［19］.當(dāng)染料木黃酮的濃度比17β－雌二醇高出104的濃度時(shí)，二者與ERβ的結(jié)合力持平;但在這種情況下，但在這種情況下，染料木黃酮所與17β－雌二醇所誘發(fā)的ERβ構(gòu)象的改變?nèi)匀徊煌?，染料木黃酮與后面的共激活因子結(jié)合的能力低于雌二醇［20］.葛根素對(duì)雌性大鼠生殖器官具有弱雌激素樣作用，可能是由于葛根素對(duì)ERα和ERβ的親和力較弱，葛根素僅在1×10–6mol/L時(shí)對(duì)乳腺癌細(xì)胞MCF－7具有增殖作用，其雌激素作用比 17β－雌二醇低 102～105倍［21］.Wang等［22］發(fā)現(xiàn)柴胡皂苷d(SSd)可促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞MCF－7增殖，雌激素受體拮抗劑ICI182，780可抑制該作用，提示SSd的雌激素樣可能活性是通過ER介導(dǎo)的，并與劑量相關(guān):當(dāng)SSd劑量在0.01～10μmol/L時(shí)可通過ERα介導(dǎo)發(fā)揮作用，而僅當(dāng)濃度為10μmol/L時(shí)通過ERβ途徑介導(dǎo)，推測(cè)SSd可能主要作用于ERα高表達(dá)的組織如生殖系統(tǒng)，非骨骼及腦部組織.［23］

3 結(jié)語(yǔ)

近年有研究發(fā)現(xiàn)雌激素的作用可在數(shù)秒或幾分鐘內(nèi)發(fā)生，如雌激素調(diào)節(jié)血管張力的快速效應(yīng)，這種瞬時(shí)效應(yīng)說明雌激素未經(jīng)直接活化基因，而是通過激活與膜結(jié)合的信號(hào)通路直接發(fā)揮作用.ER在細(xì)胞膜上也有分布，占雌激素受體的2% ～3%，但對(duì)中藥植物雌激素與膜受體結(jié)合的研究鮮有報(bào)道.由于植物雌激素的低毒性，也許可成為產(chǎn)生快速起效的新藥源.在研究中藥植物雌激素與人類健康的關(guān)系時(shí)，建議廣泛在體外動(dòng)物模型、分子水平和人體實(shí)驗(yàn)方面展開細(xì)致深入的研究，在使用劑量上進(jìn)行嚴(yán)格篩選，是否對(duì)正反兩方面調(diào)節(jié)會(huì)產(chǎn)生影響，慎重考慮長(zhǎng)期攝入中藥植物雌激素可能帶來的風(fēng)險(xiǎn).

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