肉桂酸衍生物抗乳腺癌作用分子机制研究进展

陈丽君，李 远(综述)，李 磊(审校)

(南京医科大学公共卫生学院 1卫生检验学系 2营养与食品卫生学系， 南京 211166)

乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤之一[1]，常规治疗手段(手术及化/放疗)不能取得较为满意的效果；目前许多新型乳腺癌化疗药物问世，但存在较大的毒性反应，患者的生存率亦不理想。人们希望从天然食品原料中寻找生物活性物质以干预细胞的癌变进程，进而达到防治癌症的目的。

肉桂酸(cinnamic acid，CiA)及其衍生物(cinnamic acid derivatives，CADs)是一类广泛分布于食品中的多酚类化合物[2-3]，具有多种生物活性，可抑制多种肿瘤细胞的生长、分化，降低抗癌药物不良反应[4-6]。目前，关于CADs对乳腺癌的作用及机制的研究尚未见较为系统的报道，现就CADs调控乳腺癌细胞增殖、凋亡等作用及分子机制方面的研究进展予以综述，为进一步认识、评估膳食植物化学物的生物学效应提供依据。

1 CADs抑制乳腺癌细胞增殖的作用及机制

1.1CADs抑制乳腺癌细胞增殖 肿瘤是机体细胞异常增殖所形成的新生物，其主要特征就是无限增殖[7-8]。CADs对包括乳腺癌在内的多种肿瘤细胞都具有抑制增殖的作用。Bailly等[7]用牛蒡根提取物作用于人乳腺癌MCF-7细胞后发现，牛蒡根提取物可抑制MCF-7细胞的增殖，进一步通过高分辨率电喷雾质谱检测发现，牛蒡根提取物中的咖啡酸、绿原酸等是抗肿瘤细胞增殖的主要成分。Sun等[9]用20.0～60.0 μmol/L的白杨提取物[含有咖啡酸苯乙酯(caffeic acid phenethyl ester，CAPE)等活性成分]处理人乳腺癌MDA-MB-231细胞，同时口服白杨提取物90 mg/(kg·d)处理MDA-MB-231细胞裸鼠移植瘤模型发现，白杨提取物在体内外均可抑制MDA-MB-231细胞的增殖。

2 CADs在诱导乳腺癌细胞凋亡中的作用及机制

除了细胞异常增殖外，细胞凋亡受抑制在肿瘤发生、发展过程中也发挥着重要作用[12]。因此，对肿瘤的治疗不应仅局限在抑制肿瘤细胞增殖方面，亦应重视肿瘤细胞凋亡。研究表明，CADs可作用于一系列的凋亡相关基因，并通信号转导系统诱导肿瘤细胞凋亡[11-13]。Serafim等[11]分别用0、25、50及75 μmol/L的咖啡酸、CiA和CAHE处理MCF-7、MDA-MB-231和HS578T细胞1、3及7 d发现，3种CADs均可通过激活p53信号通路促进乳腺癌细胞凋亡。Mileo等[12]用富含绿原酸的朝鲜蓟提取物处理MDA-MB-231细胞发现，绿原酸可通过线粒体途径和死亡受体途径诱导细胞凋亡。Bailly等[7]用0.05～10 μmol/L MC提取物(富含CADs)处理MCF-7和MDA-MB-231细胞发现，提取物可通过抑制核因子κB(nuclear factor-κB，NF-κB)的活性促进MCF-7和MDA-MB-231细胞凋亡。Wu等[4]用CAPE处理MCF-7和MDA-231细胞也发现，CAPE通过抑制NF-κB的活性而诱导细胞凋亡。Moon等[13]研究发现，用迷迭香酸处理MCF-7细胞可阻断NF-κB抑制因子的磷酸化而阻止NF-κB的激活，进而下调其下游靶分子——细胞凋亡蛋白抑制因子1(inhibitor of apoptosis protein-1，IAP-1)、IAP-2 和X连锁凋亡抑制蛋白的表达水平，进而增强肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)介导的细胞凋亡。可见，NF-κB信号通路在CADs诱导乳腺癌细胞凋亡中发挥了重要作用。

3 CADs在抑制乳腺癌细胞血管形成中的作用及机制

肿瘤的生长离不开新生血管的形成，血管生成在多种肿瘤(包括乳腺癌)的生长、增殖、转移和侵袭过程中都发挥着重要作用[14-15]。肿瘤血管形成包括肿瘤细胞分泌、诱导多种血管生成因子，激活基质蛋白酶系统，促进内皮细胞增殖等[15-17]。控制肿瘤血管生成可阻滞肿瘤的发展，因此抗肿瘤血管生成药物可用于肿瘤治疗，控制肿瘤的生长和转移是重要的抗癌策略。

近年来有少量研究发现，CADs可抑制乳腺癌细胞的血管形成[18-19]。Messerli等[18]用新西兰蜂胶、巴西绿蜂胶和巴西红蜂胶作用于包括乳腺癌细胞在内的多种人类肿瘤细胞发现，蜂胶中含有的CADs(主要为CAPE)可显著抑制肿瘤细胞的血管形成能力。Wu等[4]用CAPE处理MDA-MB-231细胞发现，CAPE可剂量依赖性地抑制MDA-MB-231细胞血管内皮生长因子的表达水平；共培养小管形成实验发现，CAPE处理可显著抑制脐静脉内皮细胞形成毛细血管样小管。唐泓波[19]在肝特异性胰岛素样生长因子1(insulin-like growth factor-1，IGF-1)基因缺失小鼠体内建立稳定的原发性乳腺癌模型发现，IGF-1可通过促进缺氧诱导因子的表达，刺激内皮细胞的迁移和形态分化，诱导肿瘤细胞生成新生血管。以上研究表明，CADs对乳腺癌细胞的新生血管能力有抑制作用，但其具体的分子作用机制仍需进一步研究。

4 CADs在调节乳腺癌肿瘤炎性微环境中的作用及机制

肿瘤生长的特殊微环境对肿瘤细胞的生物学行为有影响[13, 20]。肿瘤微环境中常存在慢性炎症，这种炎症能持久诱导细胞增殖、趋化炎性细胞聚集，并通过释放细胞及趋化因子，如白细胞介素6(interleukin-6，IL-6)、IL-8、TNF-α、表皮生长因子、转化生长因子β、转录激活因子3及花生酸类物质等一起组成新的肿瘤炎性微环境，其在肿瘤增殖、侵袭、黏附、血管生成及肿瘤在放、化疗抵抗过程中发挥重要作用[16, 21-24]。近年来，关于肿瘤炎性微环境的研究已成为热点，并越来越的受到重视。

CADs能够调控乳腺癌的炎性反应[23]。Gierach等[5]对咖啡摄入量与乳腺癌患病风险进行大型人群健康队列研究发现，含有咖啡因、咖啡酸等活性物质的咖啡可下调乳腺肿瘤的炎性反应。Chen等[25]用CAPE处理MDA-MB-231细胞发现，CAPE可通过抑制NF-κB的活性，下调IL-6、IL-8及单核细胞趋化蛋白1的表达水平，抑制MDA-MB-231细胞的炎性反应。Scheckel等[23]用迷迭香酸处理恶性转化乳腺上皮细胞株发现，迷迭香酸可以拮抗12-O-十四烷酰佛波醋酸酯-13乙酸盐对环加氧酶2蛋白表达的刺激作用，降低乳腺肿瘤的炎性反应。以上研究表明，CADs可抑制乳腺癌细胞的炎性反应，推测其可通过调控乳腺肿瘤的炎性微环境，进而在乳腺癌细胞增殖、侵袭、黏附及血管生成过程中发挥重要作用，这一过程的具体分子作用机制仍需进一步深入研究。

5CADs在调节乳腺癌肿瘤干细胞特性中的作用及机制

干细胞是具有自我更新、无限增殖及多向分化能力的细胞群体[26]。近年来肿瘤干细胞的概念引起了学术界的广泛关注，并成为肿瘤研究的热点[17, 27-29]。研究表明，少量的乳腺癌干细胞(breast cancer stem cells，BCSCs)就可发展为乳腺癌，这为乳腺癌的治疗靶点提供了新线索[28]。常规治疗乳腺癌的方法(手术和放、化疗)不能清除肿瘤干细胞，因而增加了肿瘤复发风险。因此，寻找靶向作用于BCSCs的膳食植物分子对乳腺癌的辅助治疗具有重要意义。

Choi等[20]从MDA-MB-231细胞中分离出BCSCs后用CAPE处理发现，CAPE可显著下调BCSCs的自我更新能力、软琼脂细胞集落形成数及CD44+/CD24-细胞比例，提示CAPE具有抑制BCSCs表型的功能。Dai等[28]用富含CADs的石榴提取物处理小鼠BCSCs细胞发现，提取物可通过阻滞细胞周期于G0/G1、提高胱天蛋白酶3活力等抑制干细胞增殖，并促进其凋亡，最终抑制小鼠乳腺肿瘤细胞的干细胞特性。推测CADs对BCSCs特性具有抑制作用。结合肿瘤干细胞特性在肿瘤发生、发展、转移、侵袭及耐药中的作用，深入探讨CADs对其的影响将为揭示CiA及其衍生物抗肿瘤作用的分子机制提供新线索。

6 结语和展望

乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤，其发病率近年来呈不断上升的趋势[10, 30]。据国家癌症中心和卫生部2012年公布的乳腺癌发病数据显示：全国肿瘤登记地区乳腺癌发病率位居女性恶性肿瘤首位[30]。虽然近年来研究发现，CADs在调控乳腺癌增殖、凋亡、血管生成、肿瘤微环境和肿瘤干细胞特性等方面发挥重要作用[1,7,11,20,28]，但其具体的分子机制尚不十分清楚。随着分子生物学技术、基因组学、蛋白组学及表观遗传调控的发展，必将加速对CADs抗乳腺癌作用分子机制的深入研究，进一步明确CADs作用于乳腺癌细胞的信号通路和相关靶分子，以便提供有价值的生物标志和治疗靶标，为CADs抗乳腺癌机制提供新的有价值的线索。

[1] Armania N,Yazan LS,Ismail IS,etal.Dillenia Suffruticosa Extract Inhibits Proliferation of Human Breast Cancer Cell Lines (MCF-7 and MDA-MB-231) via Induction of G2/M Arrest and Apoptosis[J].Molecules,2013,18(11):13320-13339.

[2] Omene CO,Wu J,Frenkel K.Caffeic Acid Phenethyl Ester(CAPE)derived from propolis,a honeybee product,inhibits growth of breast cancer stem cells[J].Invest New Drugs,2012,30(4):1279-1288.

[3] Jung BI,Kim MS,Kim HA,etal.Caffeic acid phenethyl ester,a component of beehive propolis,is a novel selective estrogen receptor modulator[J].Phytother Res,2010,24(2):295-300.

[4] Wu J,Omene C,Karkoszka J,etal.Caffeic acid phenethyl ester (CAPE),derived from a honeybee product propolis,exhibits a diversity of anti-tumor effects in pre-clinical models of human breast cancer[J].Cancer Lett,2011,308(1):43-53.

[5] Gierach GL,Freedman ND,Andaya A,etal.Coffee intake and breast cancer risk in the NIH-AARP diet and health study cohort[J].Int J Cancer,2012,131(2):452-460.

[6] Oleaga C,Ciudad CJ,Noé V,etal.Coffee polyphenols change the expression of STAT5B and ATF-2 modifying cyclin D1 levels in cancer cells[J].Oxid Med Cell Longev,2012,2012:390385.

[7] Bailly F,Toillon RA,Tomavo O,etal.Antiproliferative and apoptotic effects of the oxidative dimerization product of methyl caffeate on human breast cancer cells[J].Bioorg Med Chem Lett,2013,23(2):574-578.

[8] Becchetti A,Munaron L,Arcangeli A.The role of ion channels and transporters in cell proliferation and cancer[J].Front Physiol,2013,4:312.

[9] Sun LP,Chen AL,Hung HC,etal.Chrysin:a histone deacetylase 8 inhibitor with anticancer activity and a suitable candidate for the standardization of Chinese propolis[J].J Agric Food Chem,2012,60(47):11748-11758.

[11] Serafim TL,Carvalho FS,Marques MP,etal.Lipophilic caffeic and ferulic acid derivatives presenting cytotoxicity against human breast cancer cells[J].Chem Res Toxicol,2011,24(5):763-774.

[12] Mileo AM,Di Venere D,Linsalata V,etal.Artichoke polyphenols induce apoptosis and decrease the invasive potential of the human breast cancer cell line MDA-MB231[J].J Cell Physiol,2012,227(9):3301-3309.

[13] Moon DO,Kim MO,Lee JD,etal.Rosmarinic acid sensitizes cell death through suppression of TNF-alpha-induced NF-kappaB activation and ROS generation in human leukemia U937 cells[J].Cancer Lett,2010,288(2):183-191.

[14] Karagiannis GS,Saraon P,Jarvi KA,etal.Proteomic signatures of angiogenesis in androgen-independent prostate cancer[J].Prostate,2014,74(3):260-72.

[15] Lin W,Zheng L,Zhuang Q,etal.Spica prunellae promotes cancer cell apoptosis,inhibits cell proliferation and tumor angiogenesis in a mouse model of colorectal cancer via suppression of stat3 pathway[J].BMC Complement Altern Med,2013,13(1):144.

[16] Wang Z,Si X,Xu A,etal.Activation of STAT3 in Human Gastric Cancer Cells via Interleukin (IL)-6-Type Cytokine Signaling Correlates with Clinical Implications[J].PLoS One,2013,8(10):e75788.

[17] Zhou W,Wang G,Guo S.Regulation of angiogenesis via Notch signaling in breast cancer and cancer stem cells[J].Biochim Biophys Acta,2013,1836(2):304-320.

[18] Messerli SM,Ahn MR,Kunimasa K,etal.Artepillin C (ARC) in Brazilian green propolis selectively blocks oncogenic PAK1 signaling and suppresses the growth of NF tumors in mice[J].Phytother Res,2009,23(3):423-427.

[19] 唐泓波.应用肝脏特异性胰岛素样生长因子-Ⅰ基因缺失小鼠研究乳腺癌的发病机制[D].武汉,华中科技大学:2009.

[20] Choi YK,Cho SG,Woo SM,etal.Saussurea lappa Clarke-Derived Costunolide Prevents TNFα-Induced Breast Cancer Cell Migration and Invasion by Inhibiting NF-kappa B Activity[J].Evid Based Complement Alternat Med,2013,2013:936257.

[21] García-Quiroz J,Rivas-Suárez M,García-Becerra R,etal.Calcitriol reduces thrombospondin-1 and increases vascular endothelial growth factor in breast cancer cells:Implications for tumor angiogenesis[J].J Steroid Biochem Mol Biol,2013.

[22] He G,Dhar D,Nakagawa H,etal.Identification of liver cancer progenitors whose malignant progression depends on autocrine IL-6 signaling[J].Cell,2013,155(2):384-396.

[23] Scheckel KA,Degner SC,Romagnolo DF.Rosmarinic acid antagonizes activator protein-1-dependent activation of cyclooxygenase-2 expression in human cancer and nonmalignant cell lines[J].J Nutr,2008,138(11):2098-2105.

[24] Zhang H,Fan J,Wang J,etal.Fluorescence Discrimination of Cancer from Inflammation by Molecular Response to COX-2 Enzymes[J].J Am Chem Soc,2013,135(46):17469-17475.

[25] Chen YC,Sosnoski DM,Gandhi UH,etal.Selenium modifies the osteoblast inflammatory stress response to bone metastatic breast cancer[J].Carcinogenesis,2009,30(11):1941-1948.

[26] Lonardo E,Cioffi M,Sancho P,etal.Metformin targets the metabolic achilles heel of human pancreatic cancer stem cells[J].PLoS One,2013,8(10):e76518.

[27] Guha M,Srinivasan S,Ruthel G,etal.Mitochondrial retrograde signaling induces epithelial-mesenchymal transition and generates breast cancer stem cells[J].Oncogene,2013.

[28] Dai Z,Nair V,Khan M,etal.Pomegranate extract inhibits the proliferation and viability of MMTV-Wnt-1 mouse mammary cancer stem cells in vitro[J].Oncol Rep,2010,24(4):1087-1091.

[29] Singh JK,Simões BM,Clarke RB,etal.Targeting IL-8 signalling to inhibit breast cancer stem cell activity[J].Expert Opin Ther Targets,2013,17(11):1235-1241.

[30] Murphy RA,Schairer C,Gierach GL,etal.Beyond breast cancer:mammographic features and mortality risk in a population of healthy women[J].PLoS One,2013,8(10):e78722.