中药植物雌激素与乳腺癌的研究

陆奕宇， 苏式兵

（上海中医药大学中医复杂系统研究中心，上海 201203）

乳腺癌作为威胁妇女健康的最常见的恶性肿瘤之一，发病率在中国呈明显上升趋势。特别是城市地区，乳腺癌的发病率和死亡率占女性最常见恶性肿瘤的前三位。雌激素是一种生理性激素，适量的雌激素，有利于减轻更年期症状、防止生殖器萎缩、减慢老年性骨质疏松症的进程。乳腺癌与雌激素关系密切，乳腺上皮细胞高强度接受雌激素的刺激即会引起乳腺癌的发生。雌激素在乳腺癌的发生发展中，能够增加肿瘤的侵袭性，直接或间接促进乳腺癌细胞的增殖［1］。植物雌激素是一种在结构、功能上与雌激素相似的植物源性物质。有关植物雌激素的大量流行病学研究指出大豆摄入量高的国家乳腺癌发生率低［2］，这可能与大豆中含有大豆苷元等植物雌激素有关。近年来的研究表明，一些含有植物雌激素成分的中药具有影响内源性雌激素合成、抗增殖、诱导细胞凋亡等生物学效应。随着研究的深入，人们发现植物雌激素具有许多潜在的益处，但其作用机制、安全性等问题，尚待进一步的研究。本文就近年来中药中植物雌激素对乳腺癌的影响作一综述。

1 植物雌激素结构和分类

植物雌激素是一类天然存在于植物中的非甾体类（杂环多酚类）化合物，结构及生物活性均类似于雌激素。依据分子结构的不同，植物雌激素被分为四大类［3］，其代表种类及分布见表1。

2 植物雌激素流行病学研究

近年来流行病学的调查研究表明:亚洲国家大豆的消耗量远高于欧美而乳腺癌发病率较低，推测与大豆中所含有的植物雌激素对人类的保护作用有关［4］。据估计，亚洲居民异黄酮平均摄入量约20～50 mg/d。美国成年人居民的摄入量只有0.15 ～3 mg/d，欧洲居民则更低，为0.49 ～1 mg/d［5］。

流行病学调查发现素食人群中激素相关性肿瘤的发病率较低，如亚洲人中乳腺癌、结肠癌、子宫内膜癌、前列腺癌和卵巢癌的发病显著低于西方人，其中日本人的发病率最低;移居西方的日本人如保持其传统膳食习惯，发病率并不增加，否则将升至与当地居民相同水平。日本民族的传统膳食中豆制品比例甚高，这无疑与其肿瘤的低发病率有关。在2010年发表于JAMA的研究［6］中，研究者在为期7年的研究过程中，针对5 042名于2002年3月至2006年4月间诊断为乳腺癌患者的妇女进行治疗及饮食摄入的跟踪随访。研究表明，大豆及大豆异黄酮的摄入能明显降低乳腺癌患者的死亡率与癌症复发率。

表1 植物雌激素的种类、分布及代表化合物结构示意图

3 植物雌激素对机体内雌激素水平的影响

雌激素的合成需要多种生物酶的参与，如芳香化酶（CYP 19）、17α－羟化酶（CYP17）、17β－羟基甾体脱氢酶（17β－HSD）、甾体硫酸酯酶（STS）等［7，8］。内源性合成的雌激素与乳腺癌的发生密切相关，通过抑制雌激素合成相关酶的活性可减少雌激素的合成，对控制乳腺肿瘤的发生发展具有积极的意义。植物雌激素即可通过抑制17β－HSD、CYP 19等酶干扰雌激素的合成，从而改变肿瘤生长所需要的雌激素环境。在已发现的植物雌激素中，黄酮与二氢黄酮抑制CYP－19的效果最佳，异黄酮也具有一定抑制芳香化酶的功效［9］。

植物雌激素对乳腺癌的预防作用还可能是通过抑制促性腺激素排出，延长月经周期的卵泡期而起作用。较长的月经周期能使一生暴露于黄体期的雌二醇水平较低，这与绝经前后乳腺癌危险度低密切相关。Ishiwata N等［10］的研究证实，围绝经期妇女摄入大豆异黄酮可以导致血液中雌激素水平变化，并伴有月经周期的改变。Kumar等［11］进行的研究中，68位妇女连续3个月服用40 mg/d的异黄酮后，月经周期平均增加了3.52 d，滤泡期平均增加1.46 d。Lee等［12，13］发现一定浓度的Rb1和Rh1可以激活MCF－7人乳腺癌细胞中雌激素荧光酶报告基因的转录。由此可见，某些人参皂苷单体具有植物激素作用，可通过与甾体激素受体结合，调节类激素分泌，并激活或抑制受体基因的表达，从而调节肿瘤细胞代谢。

4 植物雌激素与雌激素受体（ER）关系

雌激素主要通过与雌激素受体（estrogen receptor，ER）结合而发挥作用。ER为核受体，一旦配体与ER结合，ER即形成二聚体，并与靶基因启动子序列内的增强子序列雌激素应答元件（Estrogen Responsive Element，ERE）结合而诱导靶基因表达［14］。雌激素受体包括ERα、ERβ两种亚型，尽管两种受体亚型的许多生物学活性相似，但其组织分布有较大差异。有研究表明，ERβ和ERα在组织中表达量的比例有望可作为乳腺癌诊断标准之一。在正常乳腺组织中，两种ER亚型均有分布，ERβ占优势，当二者比例发生改变时可能导致肿瘤的发生，在乳腺肿瘤发生发展过程中，ERα升高ERβ降低，ERα 和 ERβ 比值升高［15］。

植物雌激素在体内具有双向调节作用。一方面，植物雌激素在体内能够与ER相结合，不同种类的植物雌激素与ER结合的亲合力不同而显示出不同的作用效能。当植物雌激素使用足够的剂量，它可以产生与体内雌激素相似的效能［16］。另一方面，植物雌激素也可对靶细胞产生抗雌激素作用。这一作用的主要机制被认为是竞争性抑制的结果。

植物雌激素对两种ER亚型具有不同的亲和力。植物雌激素对ERβ的选择性激动揭示了其可能不通过ERα通路的经典途径而发挥抑制增殖作用。异黄酮与ERβ的亲和力远大于ERα，异黄酮浓度越高，ERβ的转录活性越高，故认为植物雌激素与内源性雌激素具有不同的组织或器官特异性。雌二醇则与ERα及β有同样的亲和力。染料木黄酮和大豆苷元均可通过ERα和ERβ激活ERE报告基因的转录［17］，但是植物雌激素对ERβ的竞争性结合作用强于ERα［18］，如香豆雌酚、大豆苷元等与ERβ的亲和力分别约是ERα的7和5倍。染料木黄酮与ERβ的亲和力比与ERα大7～30倍［19］。也有报道发现少数植物雌激素与ERα和ERβ亲和力基本相同，或对ERα的亲和力较强，如Browns等［20］通过实验观察到白黎芦醇对ERα和ERβ有相似的亲和力。

5 植物雌激素对乳腺癌细胞增殖的影响

雌激素在乳腺癌的发生发展中扮演着重要角色，并直接或间接促进癌细胞的增殖。多数植物雌激素可以与ER相结合而发挥一定的雌激素效应，另一方面，当体内雌激素浓度较高时，植物雌激素因可以与内源性雌激素竞争结合ER，表现出雌激素拮抗作用，在细胞实验中这种双相现象取决于植物雌激素的浓度。

在MCF－7（ER阳性）细胞中，虎杖含有的白藜芦醇在低浓度下10－8～10－5mol/L表现出剂量依赖性的促进 MCF－7细胞增殖，高浓度则表现出强烈的抑制作用［21］。Genistein在浓度 ＜10 μmol/L的条件下，刺激 MCF－7细胞生长，其IC50值从10到50 μmol/L［22］。在ER阴性细胞株中，不存在上述情况，白藜芦醇在10 nmol/L浓度下即可抑制MDA－MB－468（ER 阴性）细胞［20，23］。另如赵丕文等［24］研究发现包括红花、川牛膝、丹参、淫羊藿、补骨脂、菟丝子等6种中药，具有植物雌激素独有的双相效应。此外，补骨脂、蛇床子、甘草等中药中含有的补骨脂素［25］、蛇床子素［26］、甘草提取物［27］，卷柏提取物［28］以及当归、泽泻、川芎、牡丹皮、桂枝等［29］也被报道具有影响乳腺癌细胞增殖的现象。

植物雌激素对肿瘤的影响作用可能与其影响多种细胞凋亡，细胞周期相关蛋白有关。葛根黄酮能够阻滞多种乳腺癌细胞于 G2/M 期，包括 HS578T，MDA－MB－231 和 MCF－7 并通过激活 capase－途径来促进细胞凋亡［30］。Choi EJ［31］发现马雌酚 Equol可以在乳腺癌细胞株 MDA－MB－453中通过caspase－9 和 cytochrome 引起细胞凋亡。Ying［32］证实植物雌激素的细胞增殖作用是使T－47D乳腺癌细胞进入S期，增加细胞的DNA合成，而抑制作用是阻止细胞停滞在G2/M期检查点上，并且其抑制作用伴随P53明显增加。

6 植物雌激素与肿瘤生长和转移

大量实验证实植物雌激素可以抑制化学药物诱导的乳腺癌。染料木黄酮和白藜芦醇均能够抑制DMBA（二甲基苯蒽）诱导的乳腺癌［33］。Zhou等［34］的实验结果表明染料木黄酮是血管新生抑制剂。人参皂苷Rb1通过ERβ调节色素上皮细胞衍生因子（PEDF）抑制内皮管状结构生成，从而达到抑制血管生成的效果［35］。Wichai等［36］采用 7，12－DMBA 诱导SD雌性大鼠获得乳腺癌，将野葛根Pueraria Mirifica研磨成粉末匀浆处理，连续灌胃四周，发现大鼠肿瘤体积减小，并发现野葛根中植物雌激素竞争结合ERα并抑制ERα的合成。Mishra P等［37］用DMBA给出生50天的小鼠灌胃，诱导乳腺癌模型，按出生后的不同时间段喂食鹰嘴豆芽素A，结果发现这种大豆提取物可以通过抗氧化及对雌激素合成酶的抑制作用来达到抑制肿瘤的目的，同时此实验结果证实青春期前摄入植物雌激素可预防成年后乳腺癌的形成。

但是，也有学者在相应的研究中得出了相反的结论，如Ju YH等［38］在切除卵巢的雌性裸鼠体内注入低剂量的雌二醇模拟绝经后妇女的体内雌激素水平，采用注入MCF－7细胞的方法建立乳腺癌模型，结果发现在雌二醇存在的情况下，荷瘤裸鼠摄入染料木黄酮，肿瘤的生长并未得到抑制。Allred［39］的研究也得出了类似的结论，研究者将乳腺癌细胞MCF－7植入裸鼠，发现染料木黄酮和大豆苷元能够促进肿瘤的生长。

从这些研究不难看出，在动物模型中，当动物处于幼年时期摄入某些植物雌激素的确可以抑止肿瘤的生长;但同时也有部分研究发现植物雌激素有可能通过ER途径等诱导乳腺癌。这些研究结果的不一致为深入研究植物雌激素与乳腺癌的关系提供了参考。

7 植物雌激素与细胞信号传导通路

大量研究证明，ER参与了细胞周期，增殖，凋亡以及基因表达等一系列生理过程，而一些植物雌激素也被证实可以通过ER来调控这些生理过程。

ERK/MAPK信号转导途径在乳腺癌发生和发展中起重要作用。例如，雌激素促进乳腺肿瘤细胞的增生和迁移涉及到ERK的持续活化体内外动物实验表明，ERK的过度激活与乳腺癌细胞在小鼠体内成瘤、转移、侵袭力密切相关［40］。参与ERK信号通道的各级分子都有可能成为治疗乳腺癌的潜在靶分子。Kang K等［41］发现植物雌激素射干苷（Tectoridin）能够通过ERK途径和激活cAMP来引起雌激素样作用。

核转录因子NF－κB在与炎症相关的基因调节中发挥重要作用。当细胞受到外界因素刺激时胞质内NF－κB与抑制蛋白（IκB）分离并活化，进人细胞核内与DNA结合启动基因转录。白藜芦醇和染料木黄酮在多种肿瘤细胞中能够抑制NF－κB 的表达［42］。染料木黄酮在 MDA－MB－231 细胞中通过MEK5/ERK5/NF－κB 通路抑制细胞生长并诱导凋亡［43］。

8 讨论

中药药理研究证实很多中药的药效成分含有植物雌激素类成分。如葛根含有的葛根黄酮、丹参含有的丹参酮Ⅱ等，除了原有已知的功效外，都具有植物雌激素的活性。植物雌激素抗癌，预防癌和诱导癌症均有研究报道，如何正确的认识植物雌激素的作用，需要对此类中药有效成分及其临床应用有待进行系统的研究。

中药中的植物雌激素抗癌，预防癌可能通过以下机制:（1）抑制雌激素合成相关酶如CYP 19，17β－HSD的活性，减少内源性雌激素的合成;（2）结合并激活ERβ使其发挥抗增殖，抗分化作用;（3）竞争结合雌激素受体，减少高水平的雌激素暴露。同时，部分植物雌激素也可能通过以下途径促进癌症发生发展:（1）通过ERα途径促进乳腺上皮细胞增殖，导致细胞恶变，造成肿瘤发生;（2）通过ERα途径促进肿瘤细胞的增殖。

植物雌激素的研究已引起学术界的广泛关注，在研究植物雌激素与人类健康的关系时，从细胞分子水平、动物模型到人体实验、大规模流行病学调查的结果很不一致。细胞实验中植物雌激素对各种细胞增殖未表现出绝对的抑制或促进，更多的研究应注重实验的完整性，比如同时选用肿瘤细胞和正常细胞株，考虑不同的ER阳性/阴性表达以及环境中雌激素浓度等，以期获得更好的解释。动物实验也表明，植物雌激素能否抑制肿瘤的生长转移，取决于摄入的年龄以及机体所处的雌激素环境等因素。现有的研究中采用的乳腺癌模型多为化学药品诱导而不是由雌激素直接引起，为探究植物雌激素与乳腺癌之间的直接关系需要更深入的研究。现有的流行病学调查中，与癌症有关的膳食因素主要集中在大豆，还需同时调查另一些食物（成分）与癌症的关系。有学者指出，食物中的植物雌激素成分分析难度较大，迄今没有食物植物雌激素含量的完整资料，这给流行病学调查带来了困难，流行病学调查的相关分析结论只有在细胞培养、动物模型和人体实验结果都支持的情况下才有意义。

从众多研究结果中我们不难看出，植物雌激素并非通过单一的作用靶点或作用途径发挥其作用，而往往是多个靶点或途径的综合作用，其作用靶点或作用途径包括:内源性雌激素合成酶、细胞周期、细胞分化、增殖、凋亡、炎症途径以及多条细胞信号转导通路等。植物雌激素与乳腺癌关系的研究仍处在初期阶段，为解释植物雌激素作用于机体而出现的复杂现象及其机理，阐明植物雌激素的利弊，仍需进行深入的研究和大量的临床验证。中药植物雌激素的探索也将有助于发现植物雌激素的新药源。

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