林沈國 毛怡雯 趙亞新

芹菜素又稱芹黃素、洋芹素，廣泛分布于自然界中，是一種主要來源于傘形科植物的小分子黃酮類化合物，也來源于其他植物科屬、水果和蔬菜，尤以芹菜中含量為高。它通常以糖苷的形式存在于食物中，這可以提高其溶解度和生物利用度。理化性質(zhì)上，芹菜素是一種黃色結(jié)晶性粉末，難溶于水，可溶于二甲基亞礬和熱乙醇等，其分子式為C15H15O5[1]。作為一種特殊的天然化合物，芹菜素的毒性很低，具有潛在的抗氧化、抗炎、抗病毒和抗癌特性[2]。乳腺癌是女性常見的惡性腫瘤，其發(fā)病率和死亡率分別位列我國女性惡性腫瘤的第1位和第4位。2015年我國女性乳腺癌新發(fā)病例約30.4萬例，占女性全部惡性腫瘤發(fā)病的17.1%；死亡病例約7.0萬例，占女性全部惡性腫瘤死亡的8.2%[3-4]。芹菜素作為一種天然的黃酮類化合物，用于治療乳腺癌時具有抑制腫瘤細胞增殖、誘導(dǎo)腫瘤細胞凋亡和分化、增強化療藥物敏感性和減輕耐藥性等作用。本文就芹菜素抗乳腺癌作用及機制的研究進展作一綜述。

1 芹菜素通過不同機制抑制乳腺癌細胞增殖

芹菜素可抑制不同乳腺癌細胞系的細胞增殖。孫曉力等[5]研究發(fā)現(xiàn)芹菜素80、160 μmol/L處理組的乳腺癌MDA-MB-231細胞24、48 h后生長均受到明顯抑制，且 160 μmol/L處理組比80 μmol/L處理組更明顯。Tseng等[6]研究發(fā)現(xiàn)非凋亡誘導(dǎo)濃度的芹菜素能抑制乳腺癌MDA-MB-231細胞的增殖。Seo等[7]研究發(fā)現(xiàn)芹菜素能抑制乳腺癌SKBR3細胞的增殖，并呈劑量依賴性和時間依賴性。這種生長抑制伴隨著亞G0/G1細胞凋亡數(shù)量的增加。Scherbakov等[8]報道芹菜素是最有效的植物雌激素，它能強烈抑制乳腺癌細胞的生長增殖，包括人表皮生長因子受體2（human epidermal growth factor receptor-2，HER2）陽性細胞。Choi等[9]研究將1～100 mmol/L芹菜素作用于乳腺癌SKBR-3細胞24、48和72 h后的抗增殖作用，當(dāng)芹菜素濃度超過50 mmol/L時，無論暴露時間長短，都能顯著抑制細胞增殖。

1.1 通過調(diào)控細胞周期抑制細胞增殖 細胞周期是指細胞從一次分裂完成開始到下一次分裂結(jié)束所經(jīng)歷的全過程，共有兩個階段，分別為間期與分裂期。細胞周期蛋白可周期性濃度升降，與真核細胞的細胞周期同步。它種類繁多，包括細胞周期蛋白（Cyclin）A、B、D、E、G及H等。它們可與關(guān)鍵的細胞周期蛋白依賴性激酶結(jié)合，并使酶活性得到調(diào)節(jié)，從而推動和協(xié)調(diào)細胞周期的正常運行。Tseng等[6]研究發(fā)現(xiàn)芹菜素抑制Cyclin A、Cyclin B和細胞周期蛋白依賴性激酶1的表達，這些蛋白控制細胞周期中G2～M期的轉(zhuǎn)變。Shendge等[10]研究發(fā)現(xiàn)芹菜素在G2/M期阻滯乳腺癌MCF-7細胞，然后是劑量依賴性的凋亡。芹菜素可誘導(dǎo)乳腺癌MCF-7細胞內(nèi)活性氧自由基（reactive oxygen species，ROS），通過調(diào)控p53和含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶（cysteinyl aspartate specific proteinase，Caspase）級聯(lián)信號通路，誘導(dǎo)G2/M期細胞周期阻滯，進而誘導(dǎo)細胞凋亡。Pham等[11]研究發(fā)現(xiàn)芹菜素通過降低叉頭盒蛋白M1（recombinant forkhead box protein M1，F(xiàn)OXM1）這一參與細胞周期的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子的表達來抑制細胞增殖。Choi等[9]研究發(fā)現(xiàn)50和100 mmol/L芹菜素高濃度處理乳腺癌SK-BR-3細胞48 h后，細胞周期明顯阻滯在G2/M期。處理該細胞72 h，芹菜素使Cyclin D和Cyclin E的表達略有下降。此外，芹菜素誘導(dǎo)累積的G2/M期細胞群會引起Cyclin A和Cyclin B的減少。p21（WAF1/CIP1）基因是一個細胞周期調(diào)控基因，其蛋白是一細胞周期素依賴激酶抑制蛋白，可參與細胞生長、分化、衰老等活動。Tseng等[6]研究發(fā)現(xiàn)芹菜素上調(diào)p21，并增加了p21啟動子區(qū)域組蛋白H3的乙?；?，導(dǎo)致p21轉(zhuǎn)錄的增加，抑制細胞周期進展。

1.2 通過調(diào)控抑癌基因表達抑制細胞增殖 芹菜素可通過調(diào)控抑癌基因的表達來抑制乳腺癌細胞增殖。相關(guān)研究表明芹菜素可誘導(dǎo)p53基因的表達增加，進而抑制乳腺癌細胞的增殖[9-10，12-13]。其中金雪瑛等[13]發(fā)現(xiàn)芹菜素可通過抑制缺氧誘導(dǎo)因子1α和磷酸化蛋白激酶B基因的表達來誘導(dǎo)p53基因的表達。

1.3 通過抗雌激素抑制細胞增殖 芹菜素可通過抗雌激素作用來抑制乳腺癌細胞增殖。Pham等[11]研究發(fā)現(xiàn)過度表達絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶B（protein kinase B，Akt）的MCF-7細胞的增殖部分不依賴于雌二醇,并表現(xiàn)出對抗雌激素劑4-羥基他莫昔芬的不完全反應(yīng)，表明這些細胞對雌激素治療的抗性。Lecomte等[14]研究發(fā)現(xiàn)在雌二醇存在的條件下，芹菜素對乳腺癌細胞系MCF-7和T47D增殖具有拮抗作用，而在雌二醇不存在的情況下，對乳腺癌細胞表現(xiàn)出部分的弱促增殖作用。Scherbakov等[8]研究發(fā)現(xiàn)大劑量的芹菜素（50 μmol/L）具有抗雌激素樣活性，可抑制雌二醇對雌激素受體的激活。Long等[15]研究發(fā)現(xiàn)芹菜素通過雌激素受體依賴性和非依賴性機制抑制抗雌激素耐藥性乳腺癌細胞的生長。

2 芹菜素誘導(dǎo)乳腺癌細胞的凋亡與自噬

細胞凋亡是在基因調(diào)控下所發(fā)生的有規(guī)律的一系列細胞主動死亡的過程，通常發(fā)生在發(fā)育和衰老過程中，以確保細胞形成率和細胞死亡率之間的平衡，是維持機體組織中細胞數(shù)量的一種穩(wěn)態(tài)機制[16]。Seo等[7]研究發(fā)現(xiàn)芹菜素增強了SKBR3細胞中切割的Caspase-8和Caspase-3的表達水平，并誘導(dǎo)了多聚腺苷二磷酸核糖聚合酶[poly（ADP-ribose）polymerase，PARP]的剪切，證實芹菜素通過Caspase依賴的途徑促進細胞凋亡。Scherbakov等[8]研究發(fā)現(xiàn)在芹菜素存在的情況下培養(yǎng)HER2陽性乳腺癌SKBR3細胞可導(dǎo)致HER2/NEU基因表達下降，并伴有凋亡底物PARP的剪切。PARP是細胞凋亡核心成員Caspase的切割底物，在細胞凋亡中發(fā)揮著重要作用。Choi等[17]研究發(fā)現(xiàn)芹菜素通過線粒體/Caspase通路誘導(dǎo)人乳腺癌MDA-MB-453細胞凋亡。Chen等[18]研究發(fā)現(xiàn)芹菜素不僅可以抑制MDA-MB-231細胞的蛋白酶樣活性，而且可以誘導(dǎo)MDA-MB-231異種移植細胞的凋亡。Kaba?a-Dzik等[19]也研究發(fā)現(xiàn)芹菜素在人乳腺癌MDA-MB-231和MCF-7細胞中表現(xiàn)出細胞毒活性，并誘導(dǎo)細胞周期阻滯和凋亡。Peluso等[20]研究發(fā)現(xiàn)芹菜素通過抑制磷脂酰肌醇3-激酶（phosphatidylinositol 3-hydroxy kinase，PI3K）/Akt和激活叉頭框轉(zhuǎn)錄因子O3A（與ROS減少相關(guān)）誘導(dǎo)MCF-7和三陰性乳腺癌（triple-negative breast cancer，TNBC）細胞系的凋亡和細胞周期停滯。

自噬是真核細胞中高度保守的自我消化過程，廣泛參與調(diào)節(jié)細胞生長發(fā)育、衰老死亡。自噬是細胞利用溶酶體降解受損細胞器和大分子物質(zhì)的過程[21]。Cao等[22]研究發(fā)現(xiàn)芹菜素處理后的細胞表現(xiàn)為自噬，熒光顯微鏡下可見自噬體的出現(xiàn)，流式細胞術(shù)顯示酸性泡狀細胞器的積累。自噬抑制劑3-甲基腺嘌呤處理后，芹菜素誘導(dǎo)的凋亡顯著增強，并伴有PARP切割水平的增加。作為有效的凋亡誘導(dǎo)劑，芹菜素對癌細胞具有細胞毒性。芹菜素可以通過Caspase激活、PARP切割和促凋亡和抗凋亡標(biāo)記Bcl-2相關(guān)X蛋白/B細胞淋巴瘤2（Bax/Bcl-2）比率增加誘導(dǎo)凋亡[22]。在BT-474和MDA-MB-231異種移植小鼠模型中，芹菜素通過誘導(dǎo)細胞凋亡和抑制蛋白酶體活性和血管內(nèi)皮生長因子來抑制生長[18，23]。有趣的是，在MDA-MB-231細胞中，芹菜素通過下調(diào)細胞人類細胞同源FLICE樣抑制蛋白（cellular homolog FLICE-like inhibitoryprotein，c-FLIP）的表達和增強死亡受體5的表達，誘導(dǎo)腫瘤壞死因子相關(guān)凋亡誘導(dǎo)配體（tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand，TRAIL）介導(dǎo)的凋亡[24]。芹菜素還通過與核內(nèi)不均一核糖核蛋白A2（heterogeneous nuclear ribonucleoprotein，HnRNPA2）的直接相互作用，降低MDA-MB-231中c-FLIP和Caspase-9b剪接異構(gòu)體的水平，這兩種關(guān)鍵的RNA異構(gòu)體在翻譯時在抑制癌細胞凋亡中起作用[25]。

3 芹菜素抑制乳腺癌的侵襲和轉(zhuǎn)移

惡性腫瘤細胞主要的特性在于它的侵襲性和轉(zhuǎn)移性。腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移是多因素綜合作用的結(jié)果。腫瘤侵襲、轉(zhuǎn)移部分歸因于腫瘤微環(huán)境（tumor microenvironment，TME）的復(fù)雜性。巨噬細胞是TME中豐富的關(guān)鍵免疫細胞，能夠調(diào)節(jié)腫瘤的生長、侵襲、轉(zhuǎn)移和免疫抑制[26-27]。TME和循環(huán)髓系祖細胞中腫瘤相關(guān)巨噬細胞數(shù)量的增加，包括炎性單核細胞和髓系衍生抑制細胞，與腫瘤生長、侵襲、轉(zhuǎn)移和免疫抑制相關(guān)[28-31]。這些細胞在腫瘤生長、轉(zhuǎn)移、浸潤過程中可分泌多種炎癥因子，例如TNF、IL等。晚期乳腺腫瘤具有高濃度的TNF-α，貫穿腫瘤間質(zhì)環(huán)境，促進C-C基序趨化因子配體的持續(xù)釋放。這些強效趨化因子隨后可以引導(dǎo)白細胞亞群大量進入腫瘤內(nèi)，從而導(dǎo)致腫瘤免疫監(jiān)視功能喪失，進而導(dǎo)致腫瘤快速生長。腫瘤內(nèi)的浸潤能使免疫逃逸、腫瘤生長、血管生成和轉(zhuǎn)移。Perrott等[32]研究發(fā)現(xiàn)芹菜素通過抑制IL-1α、IL-1受體相關(guān)激酶1、IRAK4、p38-絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）和NF-κB信號通路抑制CXC趨化因子配體10和干擾素誘導(dǎo)蛋白10的表達和分泌。這是一種新發(fā)現(xiàn)的分泌表型（senescenceassociated secretory phenotype，SASP）因子。通過抑制細胞增殖、細胞外基質(zhì)侵襲和上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化，芹菜素介導(dǎo)的SASP抑制顯著降低了人乳腺癌細胞的侵襲表型。

Bauer等[33]研究發(fā)現(xiàn)芹菜素可下調(diào)TNBC致瘤性白細胞亞群浸潤相關(guān)基因。芹菜素可以降低C-C基序趨化因子配體2、粒細胞巨噬細胞集落刺激因子、IL-1α、IL-6和NF-κB激酶亞單位ε的活性。在TNF-α上調(diào)的75個基因中，芹菜素有效下調(diào)了35個基因。上皮細胞向間質(zhì)轉(zhuǎn)化是腫瘤轉(zhuǎn)移的重要過程。Lee等[34]研究發(fā)現(xiàn)腫瘤微環(huán)境中IL-6與EMT呈正相關(guān)。芹菜素對MDA-MB-231來源的異種移植瘤的抗侵襲作用是通過抑制IL-6連接的下游信號通路介導(dǎo)的。

HnRNPA2是一種負責(zé)調(diào)節(jié)核糖核酸穩(wěn)定性和基因表達的核糖核酸結(jié)合蛋白[35]。HnRNPA2可以通過直接調(diào)節(jié)與抵抗凋亡、炎癥和轉(zhuǎn)移有關(guān)的基因來參與增強細胞的腫瘤潛能[35-38]。芹菜素可抑制HnRNPA2二聚化，影響其剪接活性。此外，芹菜素還能直接結(jié)合黏蛋白1（mucin1，MUC1），一種參與腫瘤生長和轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵癌基因[39-40]。眾所周知，MUC1通過改變細胞對谷氨酰胺的依賴性來調(diào)節(jié)MDA-MB-231細胞的代謝重編程，這歸因于谷氨酰胺代謝的變化[41]。

有研究者對芹菜素抑制乳腺癌浸潤與轉(zhuǎn)移作用機制進行了深入的研究。Hong等[42]研究發(fā)現(xiàn)芹菜素抑制MDA-MB-231乳腺癌球狀體的內(nèi)擴散機制，從而阻礙其通過淋巴內(nèi)皮屏障的生長和遷移。Lee等[43]研究發(fā)現(xiàn)芹菜素可抑制人類生長因子（human growth factor，HGF）促進的侵襲性生長和轉(zhuǎn)移，通過阻斷PI3K/Akt通路和β-4整合素在MDA-MB-231細胞中的功能。在TNBC中，Yes相關(guān)蛋白和轉(zhuǎn)錄共激活因子PDZ結(jié)合基（YAP/TAZ）的過表達與腫瘤干細胞的生物活性、高組織學(xué)分級和轉(zhuǎn)移相關(guān)。Li等[44]研究發(fā)現(xiàn)芹菜素通過抑制YAP/TAZ蛋白活性來抑制TNBC細胞的干細胞樣特性。

4 芹菜素抑制乳腺癌的血管生成

血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）也被稱為血管通透性因子，它對血管內(nèi)皮細胞具有高度特異性，具有促進血管通透性、促進內(nèi)皮細胞的增殖等重要的生物學(xué)功能。VGEF在乳腺癌中高表達，對乳腺癌新生血管形成及腫瘤生長和轉(zhuǎn)移起重要作用。金雪瑛等[13]研究發(fā)現(xiàn)芹菜素可抑制乳腺癌細胞VEGF的表達，其作用可能是通過降低缺氧誘導(dǎo)因子1α的表達來實現(xiàn)的。Mafuvadze等[45]研究發(fā)現(xiàn)在乳腺管癌T47-D細胞中，芹菜素（50或100 mmol/L）抑制了VEGF mRNA和蛋白的誘導(dǎo)，降低了孕激素受體水平。芹菜素也阻斷了醋酸甲羥孕酮依賴性的BT-474細胞的VEGF分泌。

5 芹菜素通過免疫調(diào)節(jié)抑制乳腺癌

芹菜素在巨噬細胞及其髓系祖細胞中發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)活性。芹菜素可降低NF-κB p65亞單位的磷酸化，這是其轉(zhuǎn)錄活性的原因。即使在炎癥刺激后加入，芹菜素可降低巨噬細胞中TNF-α和IL-1β的表達，這表明其具有治療潛力[46]。芹菜素還降低巨噬細胞中一氧化氮合酶和環(huán)氧合酶的表達[47-48]。研究還發(fā)現(xiàn)芹菜素通過增加ROS積累和高Caspase-3活性，隨后激活MAPK途徑，誘導(dǎo)小鼠巨噬細胞ANA-1細胞凋亡[49]。TME和循環(huán)髓系祖細胞中腫瘤相關(guān)巨噬細胞數(shù)量的增加是免疫監(jiān)測缺陷的原因[28-30]。這些細胞的存在與腫瘤轉(zhuǎn)移增加和臨床預(yù)后不良相關(guān)[31]。黃酮類化合物對健康的益處歷來被歸因于其固有的化學(xué)結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的螯合和抗氧化特性[50]。多個羥基的存在以及高度共軛的離域電子系統(tǒng)增強了黃素的自由基清除性質(zhì)，并與細胞的自由基清除活性相互作用[51]。黃酮類化合物（包括芹菜素）已被證明能阻斷巨噬細胞中活性氧的產(chǎn)生，從而調(diào)節(jié)其免疫活性[46，52-53]。這些發(fā)現(xiàn)都表明芹菜素可以通過影響TME生態(tài)系統(tǒng)的組成部分來發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用影響乳腺癌腫瘤生長及其轉(zhuǎn)移。

6 芹菜素在乳腺癌治療中具有增效、增敏、減毒作用

化療耐藥是癌癥成功治療的嚴重障礙。癌細胞對化療藥物產(chǎn)生適應(yīng)性和耐藥性，最終產(chǎn)生多藥耐藥細胞，導(dǎo)致腫瘤的侵襲性生長和轉(zhuǎn)移。耐藥是由多種因素引起的，包括P-糖蛋白（P-glycoprotein，P-gp）和多藥耐藥基因（multidrug resistance gene，MDR）的過表達。使用天然黃酮類化合物對化療藥物進行增敏已成為一種令人感興趣的方法，旨在增強細胞毒性效應(yīng)的功效，延遲獲得性化療耐藥性的發(fā)生，并停止增殖途徑[54-55]。幾項使用細胞模型的研究提供了強有力的證據(jù)，表明芹菜素可以提高當(dāng)前療法的療效。芹菜素可作為藥物轉(zhuǎn)運蛋白的競爭性抑制劑，包括乳腺癌受體蛋白、ABC轉(zhuǎn)運蛋白、P-gp和多藥耐藥相關(guān)蛋白[56-58]。Seo等[59]研究發(fā)現(xiàn)芹菜素通過減弱信號傳導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子3（signal transducer and activator of transcription 3，STAT3）信號通路降低MCF 7-阿霉素耐藥細胞系中多重耐藥菌、線粒體核糖體蛋白和P-gp的表達。Liu等[60]研究表明芹菜素通過p53機制在MCF-7細胞中增強順鉑的細胞毒性。從機制上講，芹菜素已被證明能增加治療藥物受體的表達。Horinaka等[61]研究發(fā)現(xiàn)芹菜素增加了死亡受體5的表達，從而通過抑制NF-κB途徑和Caspase-3、-8、-9和-10的激活，在多種癌細胞系中促進了TRAIL誘導(dǎo)的和化療誘導(dǎo)的細胞毒性。因此，芹菜素和TRAIL聯(lián)合治療可能是一種有前途的治療乳腺癌的方法。Seo等[62]研究發(fā)現(xiàn)芹菜素通過阻斷乳腺癌細胞中的STAT3信號來克服耐藥性。

對阿霉素獲得性耐藥是TNBC治療的主要障礙。Sudhakaran等[63]研究發(fā)現(xiàn)芹菜素通過靶向HnRNPA2使TNBC球狀體對阿霉素誘導(dǎo)的凋亡敏感，并調(diào)節(jié)ABC轉(zhuǎn)運蛋白家族4（ATP-binding cassette transporter family class C4，ABCC4）和三磷酸腺苷結(jié)合盒超家族成員2（ATP-binding-cassette superfamily G member 2，ABCG2）藥物流出載體的表達。Korga-Plewko等[64]研究發(fā)現(xiàn)芹菜素在減少藥物氧化損傷的同時，增強了阿霉素的細胞毒反應(yīng)。

大約80%的乳腺癌病例表達雌激素受體，隨著時間的推移，這些病例中有30%～40%對內(nèi)分泌治療產(chǎn)生耐藥性[65]。Akt的超活化是獲得內(nèi)分泌抵抗的機制之一[66]。Pham等[67]研究發(fā)現(xiàn)MCF-7/Akt細胞的增殖部分獨立于雌二醇，并對抗雌激素藥物4-羥他莫西芬表現(xiàn)出不完全反應(yīng)，這表明這些細胞對激素治療具有耐藥性。芹菜素可通過降低FOXM1這一參與細胞周期的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子的表達來抑制Akt/FOXM1信號通路。此外，Harrison等[68]研究也發(fā)現(xiàn)高濃度的芹菜素處理的MDA-MB-468細胞也顯示了Akt磷酸化水平的降低。

7 小結(jié)和展望

近年來，黃酮類化合物抗腫瘤作用已成為國內(nèi)外研究熱點，其有效性正在被逐漸認可。黃酮類化合物是一種植物多酚類物質(zhì)，在預(yù)防和治療乳腺癌方面都具有廣闊的應(yīng)用前景。而芹菜素作為黃酮類化合物中的一種天然物質(zhì)，因其低毒性及抗癌特性而廣受關(guān)注。眾多實驗已證明芹菜素具有抗乳腺癌的作用。乳腺癌的病因及發(fā)病機制復(fù)雜，其發(fā)生是一個多因素誘導(dǎo)、多基因參與和多路徑相互作用的復(fù)雜過程。

綜上所述，芹菜素可通過調(diào)控細胞周期和抑癌基因表達、抗雌激素作用等方式來抑制細胞增殖，誘導(dǎo)細胞凋亡和自噬，通過調(diào)控多種信號通路抑制乳腺癌侵襲、遷移和血管生成。此外，芹菜素還能通過有效增敏化療藥物以及抗內(nèi)分泌耐藥發(fā)揮協(xié)同抗乳腺癌作用。但芹菜素抗乳腺癌的關(guān)鍵靶基因及microRNAs調(diào)控等方面的研究尚不充分，需要進一步深入探討；目前對于芹菜素的藥理研究大多集中在體外癌細胞模型和臨床前動物模型階段，還需要進一步進行其成藥性評估并加強臨床前的藥理和毒理試驗，以期將其開發(fā)成抗乳腺癌新藥或放化療協(xié)同劑，造福乳腺癌患者。