李世杰 余想遠(yuǎn)

【摘要】肺癌是最常見的惡性腫瘤之一，嚴(yán)重威脅人類的健康。肺癌的發(fā)病率和死亡率呈現(xiàn)逐年升高的趨勢，引起了醫(yī)學(xué)界和學(xué)術(shù)界的日益關(guān)注。傳統(tǒng)的治療很難提高肺癌患者的生存率和預(yù)后質(zhì)量。異黃酮類是一類植物雌激素，研究表明其具有預(yù)防和抑制哺乳動(dòng)物腫瘤發(fā)生的作用。本文以異黃酮類植物雌激素在肺癌治療中的機(jī)制研究為切入點(diǎn)，通過對異黃酮類植物雌激素介導(dǎo)的信號(hào)通路進(jìn)行綜述。

【關(guān)鍵詞】異黃酮類植物雌激素;肺癌;信號(hào)通路

基金項(xiàng)目：廣西高校中青年教師科研基礎(chǔ)能力提升項(xiàng)目（2019KY0545）

1 ?引言

植物雌激素是天然的雌激素受體拮抗劑，根據(jù)其結(jié)構(gòu)類型主要為黃酮類（包括黃酮、異黃酮、黃酮醇、二氫黃酮、查耳酮等，其中以異黃酮類為主），木脂素類，香豆素類及其它類型等。其分子結(jié)構(gòu)與17β-雌二醇相似，可與雌激素受體（estrogen receptor，ER）以低親和度結(jié)合發(fā)揮雙向調(diào)節(jié)作用，具有預(yù)防和抑制哺乳動(dòng)物腫瘤發(fā)生的作用。近年來研究發(fā)現(xiàn)，正常肺組織極少表達(dá)ER，而肺癌組織中ER呈高水平表達(dá)， 給予雌激素能明顯促進(jìn)肺癌細(xì)胞增殖，而雌激素受體拮抗劑則能明顯抑制肺癌細(xì)胞增殖，提示雌激素受體拮抗劑可能在抑制肺癌發(fā)生發(fā)展中具有重要作用。肺癌是一種侵襲性和異質(zhì)性疾病，盡管外科、放射治療和化療策略取得了一定進(jìn)展，但其長期存活率仍然很低，其5年生存率僅為16%。本文主要綜述了異黃酮類植物雌激素抑制肺癌細(xì)胞的作用機(jī)制，以期為中藥治療肺癌的研究提供思路和理論依據(jù)。

2 參與調(diào)節(jié)肺癌細(xì)胞的信號(hào)通路

2.1 NF-κB信號(hào)通路

NF-κB信號(hào)是誘導(dǎo)炎癥的一條可能途徑。NF-κB信號(hào)誘導(dǎo)免疫因子的產(chǎn)生，免疫細(xì)胞的募集，促進(jìn)肺癌的生長，由此認(rèn)為NF-κB信號(hào)的激活與肺癌的侵襲性有關(guān)。富含大豆苷元的大豆異黃酮已被證明是有效的抗炎化合物，并且在肺癌中誘導(dǎo)NF-κB失活。大豆異黃酮可降低肺癌細(xì)胞產(chǎn)生的促炎細(xì)胞因子，從而降低肺癌細(xì)胞的增殖，同時(shí)，富含大豆苷元的大豆異黃酮在體內(nèi)外均能降低p65-NF-κB的表達(dá)水平。

研究表明，NF-κB和COX-2信號(hào)通路在癌細(xì)胞生長、腫瘤血管生成和侵襲中發(fā)揮重要作用，染料木黃酮誘導(dǎo)A549細(xì)胞凋亡部分依賴于對NF-κB/COX-2信號(hào)通路的抑制。這些通路的激活可能介導(dǎo)血管生成，導(dǎo)致癌細(xì)胞加速生長。

2.2 PI3K/Akt/HIF-1信號(hào)通路

MAPK和PI3K/AKT信號(hào)通路在細(xì)胞膜受體信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中起重要作用，調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡、細(xì)胞生長和多種基因的表達(dá)。目前的研究已經(jīng)證實(shí)，兩條通路相互依賴，并且它們可以相互激活或抑制。Zhang J等人的研究表明，染料木黃酮對A549肺癌細(xì)胞的作用呈劑量和時(shí)間依賴性地降低細(xì)胞存活率，并誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。染料木黃酮處理A549細(xì)胞后，與線粒體凋亡途徑有關(guān)的ROS形成、caspase-3活化、細(xì)胞色素c漏出和Bax、AIF蛋白表達(dá)水平顯著增加。此外，染料木黃酮顯著下調(diào)磷脂酰肌醇-4，5-二磷酸3-激酶/蛋白激酶B/缺氧誘導(dǎo)因子-1α（HIF-1α）和核因子-κB（NF-κB）/環(huán)氧合酶-2（COX-2）信號(hào)通路。

Zhang Z等人的研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)染料木黃酮處理，可以通過同時(shí)激活凋亡和自噬來增強(qiáng)電離輻射誘導(dǎo)的NSCLC細(xì)胞死亡，Bcl-xL通過與Beclin-1結(jié)合來抑制Beclin-1介導(dǎo)的自噬。有趣的是，染料木黃酮通過同時(shí)刺激凋亡和自噬來增強(qiáng)NSCLC細(xì)胞的放射敏感性。染料木黃酮通過AKT/mTOR/Beclin-1軸不僅提高了肺癌的放射治療效果，而且還保護(hù)了正常肺組織免受輻射。

2.3 EGFR-Akt-Mcl-1信號(hào)通路

表皮生長因子受體（EGFR）激活突變在人非小細(xì)胞肺癌的發(fā)生發(fā)展中起重要作用，使用TKI抑制EGFR信號(hào)的治療策略已經(jīng)成為這些患者的有效方法。研究發(fā)現(xiàn)，芒柄花素抑制EGFR-Akt信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，進(jìn)而激活非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞GSK3β，促進(jìn)Mcl-1磷酸化。芒柄花素處理增強(qiáng)了Mcl-1和SCFFbw7之間的相互作用，最終促進(jìn)Mcl-1泛素化和降解。耗盡GSK3β或SCFFbw7均可抑制芒柄花素誘導(dǎo)的Mcl-1下調(diào)。實(shí)驗(yàn)證明，芒柄花素在異種移植小鼠模型中同樣抑制體內(nèi)腫瘤的生長。這項(xiàng)研究強(qiáng)調(diào)了促進(jìn)泛素化依賴的Mcl-1轉(zhuǎn)化的重要性，這可能是增強(qiáng)EGFR-TKI抗腫瘤效果的另一種策略。

2.4 Keap1基因啟動(dòng)子區(qū)甲基化

選擇性地破壞抗氧化防御系統(tǒng)可以使腫瘤細(xì)胞具有較高的結(jié)構(gòu)性氧化應(yīng)激水平，導(dǎo)致細(xì)胞死亡，而正常細(xì)胞仍可能通過適應(yīng)性反應(yīng)維持氧化還原動(dòng)態(tài)平衡。在正常生理?xiàng)l件下，Nrf2與負(fù)調(diào)控因子Keap1形成非活性復(fù)合體。半胱氨酸殘基的氧化磷酸化有助于Nrf2從Keap1解離，隨后移位到核，在那里它與抗氧化反應(yīng)元件（ARE）結(jié)合。ARE是編碼II期解毒酶和抗氧化蛋白的順式作用調(diào)控元件，如NAD（P）H醌氧化還原酶-1（NQO-1）、血紅素加氧酶-1（HO-1），以保護(hù)其免受氧化損傷。因此，如果Keap1的活性受損，這可能導(dǎo)致Nrf2的完全激活，癌細(xì)胞可能會(huì)獲得一種保護(hù)性的針對周圍微環(huán)境的機(jī)制。大量研究表明，Nrf2/Keap1系統(tǒng)可以保護(hù)正常細(xì)胞免受外源性ROS的傷害，但在有害的條件下會(huì)促進(jìn)癌細(xì)胞的死亡。

非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞常含有Keap1高甲基化啟動(dòng)子，使Keap1 mRNA和蛋白表達(dá)水平降低，從而損害Nrf2-Keap1途徑，從而導(dǎo)致化療或放射耐藥。研究發(fā)現(xiàn)染料木黃酮對非小細(xì)胞肺癌中A549細(xì)胞有選擇性的放射增敏作用，但對正常肺成纖維細(xì)胞MRC-5細(xì)胞無放射增敏作用。在A549細(xì)胞中，染料木黃酮降低了KEAP1啟動(dòng)子區(qū)域的甲基化水平，增加了mRNA的表達(dá)，從而有效地抑制了Nrf2向細(xì)胞核的轉(zhuǎn)錄，抑制了Nrf2依賴的抗氧化劑，導(dǎo)致了ROS的上調(diào)。這項(xiàng)研究認(rèn)為主要原因是由ROS敏感探針DCFH-DA的氧化和以MDA、PCO或8-OHdG含量標(biāo)記的氧化損傷所確定的。重要的是，當(dāng)染料木黃酮與輻射聯(lián)合使用時(shí)，進(jìn)一步增加了A549細(xì)胞的ROS水平，而降低了輻射誘導(dǎo)的MRC-5細(xì)胞的氧化應(yīng)激，這可能是通過增加Nrf2、GSH和HO-1的表達(dá)水平來實(shí)現(xiàn)的。

2.5 APE1介導(dǎo)的信號(hào)通路

APE1/Ref-1是一種雙功能蛋白，既具有DNA堿基切除修復(fù)活性，又具有調(diào)節(jié)多種轉(zhuǎn)錄因子的DNA結(jié)合活性的氧化還原活性。研究表明，APE1的氧化還原結(jié)構(gòu)域中斷會(huì)觸發(fā)細(xì)胞凋亡。腫瘤抑制蛋白p53是一種53kD的轉(zhuǎn)錄激活因子，在DNA損傷后誘導(dǎo)細(xì)胞周期停滯、衰老或凋亡中發(fā)揮重要作用。由于其促凋亡作用，染料木黃酮和p53依賴的細(xì)胞凋亡之間的關(guān)系已被廣泛研究。而APE1與P53基因共轉(zhuǎn)染提示APE1是p53促凋亡活性的激活劑，兩者之間的這種相互作用對P53蛋白的失穩(wěn)和破壞至關(guān)重要。p53水平的降低導(dǎo)致其在有效啟動(dòng)細(xì)胞凋亡中的作用受到干擾。染料木黃酮通過APE1的氧化還原調(diào)節(jié)傳感通路破壞p53和APE1之間的這種相互作用，原因在于染料木黃酮的加入類似于當(dāng)APE1氧化還原突變體蛋白被外源導(dǎo)入細(xì)胞時(shí)在細(xì)胞中發(fā)生的情況，導(dǎo)致p53水平升高和細(xì)胞凋亡，一旦p53轉(zhuǎn)錄被啟動(dòng)，APE1根據(jù)與氧化還原應(yīng)激相關(guān)的細(xì)胞動(dòng)力學(xué)，調(diào)節(jié)p53的降解，以阻止這凋亡級聯(lián)反應(yīng)。當(dāng)氧化應(yīng)激使細(xì)胞抗氧化劑的能力超負(fù)荷時(shí)，APE1將被ROS氧化并從p53蛋白界面解離，然后穩(wěn)定的p53將觸發(fā)凋亡級聯(lián)反應(yīng)。因此，APE1可能作為氧化應(yīng)激感受器和上游調(diào)節(jié)因子在氧化應(yīng)激下調(diào)節(jié)細(xì)胞的命運(yùn)。目前的研究表明，染料木黃酮通過靶向APE1蛋白來影響p53細(xì)胞內(nèi)的穩(wěn)定性，并強(qiáng)調(diào)了p53在啟動(dòng)細(xì)胞凋亡中的關(guān)鍵作用。

2.6 miR-27a 介導(dǎo)的MET 信號(hào)通路

MiRNA是一種存在于真核生物中的小分子單鏈RNA（～22個(gè)核苷酸）。MiRNA不具有編碼蛋白的功能，它的生物學(xué)功能是與互補(bǔ)靶mRNA的3’-非翻譯區(qū)配對。如果miRNA完全互補(bǔ)，將導(dǎo)致靶mRNA降解;如果miRNA互補(bǔ)不完全，則可能阻止靶mRNA轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì)。MET原癌基因編碼MET蛋白，是一種酪氨酸激酶活性生長因子受體，能與肝細(xì)胞生長因子（HGF）特異性結(jié)合，激活其下游信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖、能量、遷移、血管生成、侵襲和形態(tài)發(fā)生，MET編碼的酪氨酸激酶可以調(diào)節(jié)腫瘤細(xì)胞的侵襲性生長，促進(jìn)肺癌的發(fā)生和發(fā)展。而染料木黃酮是一種有效的抗氧化劑和蛋白質(zhì)酪氨酸激活酶抑制劑，研究證實(shí)了染料木黃酮通過miR-27A和MET信號(hào)通路抑制A549人肺癌細(xì)胞增殖。

3 ?小結(jié)和展望

肺癌是最常見的惡性腫瘤之一，其高發(fā)病率和發(fā)病低齡化引起人們的日益關(guān)注。植物雌激素可以抑制肺癌細(xì)胞增殖，促進(jìn)其凋亡和侵襲轉(zhuǎn)移的發(fā)生。

本文總結(jié)了近年來發(fā)表的異黃酮類植物雌激素單體作用于肺癌細(xì)胞的分子靶點(diǎn)及作用（見表1）。研究表明，這些信號(hào)通路并不是獨(dú)立的，而是多條信號(hào)通路互相聯(lián)絡(luò)，共同作用，最終介導(dǎo)了肺癌細(xì)胞的死亡。異黃酮類植物雌激素誘導(dǎo)肺癌細(xì)胞死亡的作用機(jī)制進(jìn)一步證實(shí)了中藥的多靶點(diǎn)多途徑作用特點(diǎn)，而這一特點(diǎn)正是中藥和西藥的區(qū)別所在。西藥的單一靶點(diǎn)導(dǎo)致了耐藥和不良反應(yīng)的發(fā)生。這同時(shí)也啟示我們，在中藥抗癌作用機(jī)制研究時(shí)，應(yīng)該是基于中醫(yī)藥整體觀念，同時(shí)整合網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)等交叉學(xué)科，更深層次揭示中藥的抗癌作用機(jī)制，為中藥治療腫瘤提供更科學(xué)、客觀的手段和方法。

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第一作者簡介：李世杰，男，1994年—，碩士研究生，研究方向：呼吸系統(tǒng)疾病與抗腫瘤藥物研究