芒柄花黄素在多种恶性肿瘤中抗癌作用的研究进展

祁承林，李玲波，林琳，唐安洲(广西医科大学第四附属医院，广西柳州545000；广西医科大学第一附属医院)



芒柄花黄素在多种恶性肿瘤中抗癌作用的研究进展

祁承林1，李玲波1，林琳1，唐安洲2
(1广西医科大学第四附属医院，广西柳州545000；2广西医科大学第一附属医院)

芒柄花黄素是富含于天然植物红色车轴草和传统中药黄芪的一类植物雌激素，它具有降血压、调节炎症反应和脂类代谢等药理学作用。研究显示，芒柄花黄素对乳腺癌、女性生殖系恶性肿瘤、泌尿系肿瘤等也具有抗癌效应，其机制与芒柄花黄素在多种恶性肿瘤中具有抑制细胞增殖、诱导细胞凋亡、抑制细胞侵袭转移等作用效应有关。

芒柄花黄素;恶性肿瘤;抗肿瘤药；植物雌激素

目前对于恶性肿瘤的治疗手段主要有手术治疗、放射治疗、化学治疗以及生物靶向治疗等方式，但手术治疗创伤性大，适用于良性或早期恶性肿瘤以及晚期恶性肿瘤的姑息治疗，对于晚期出现转移及恶病质状态的恶性肿瘤患者不适用；放射治疗不仅能杀伤肿瘤细胞，并且对于正常组织细胞以及患者的整个免疫机能都会造成巨大损伤；传统化疗药毒性作用较大，严重影响患者的生存质量和治疗效果；新型的生物靶向治疗大多数尚处于研究阶段，其作用前景尚有待观察。研究显示，很多中草药提取化合物具有抗恶性肿瘤的作用，并且中草药提取物具有原材料来源广泛、生物活性高、不良反应小等优势。芒柄花黄素又称为刺芒柄花素，是富含于豆科植物红色车轴草内的一类植物雌激素，也是我国传统中药黄芪的主要化学成分之一。研究[1～5]表明，芒柄花黄素具有降血压、调节雌激素、调节炎症、调节代谢等药理学作用。此外芒柄花黄素在乳腺癌、女性生殖系恶性肿瘤、泌尿系肿瘤等多种恶性肿瘤中的抗癌效应已引起国内外广泛关注。现将芒柄花黄素在恶性肿瘤中的抗癌效应综述如下。

1 芒柄花黄素在乳腺癌中的作用

乳腺癌采取雌激素替代治疗效果显著，而芒柄花黄素属于一类具有生物活性的黄酮类植物雌激素。因此，国内外关于芒柄花黄素治疗乳腺癌的研究相对较为深入细致。研究表明，在雌激素受体阳性的乳腺癌细胞株(MCF-7、T-47D)中，芒柄花黄素能下调miR-375 的表达，通过雌激素受体-α(ER-α)和胰岛素样生长因子-1受体(IGF-1R)而发挥抑制乳腺癌细胞增殖的作用，但在ER阴性的乳腺癌细胞株(MDA-231、MDA-435)却无此作用[6]。也有研究报道，芒柄花黄素在体外通过抑制磷脂酰肌醇 3-激酶/蛋白激酶B(PI3K/Akt)信号通路下调基质金属蛋白酶-2(MMP-2)、MMP-9,上调基质金属蛋白酶组织抑制剂-1(TIMP-1)和TIMP-2，并且在体内外均抑制乳腺癌侵袭和转移[7]。此外，周瑞娟等[8]通过体外实验证实，芒柄花黄素能阻滞多种乳腺癌细胞株(MDA-MB-468、MCF-7、SK-BR-3)细胞周期，下调增殖细胞核抗原蛋白表达，从而抑制其恶性增殖。在真核细胞生物中，细胞增殖主要是由细胞周期所控制，而细胞周期的阻滞与细胞凋亡的发生具有密切联系。因此，芒柄花黄素可以通过细胞周期阻滞进而诱导细胞凋亡、降低癌细胞的侵袭转移能力等机制对乳腺癌发挥抗肿瘤效应。

2 芒柄花黄素在女性生殖系统恶性肿瘤中的作用

雌激素以其天然的类固醇激素的身份存在，不仅能够调节多种生理活动，并且参与了多种恶性肿瘤的发生、发展过程，其中包括有发生在雌激素的靶向作用器官如乳腺、子宫、卵巢等的恶性肿瘤，以及发生在非雌激素的靶器官如肺、肠等组织的癌症[9]。芒柄花黄素的化学结构与雌激素相似，因此，其生理功能也具有相互重叠的部分。顾万等[10]报道，芒柄花黄素能够呈浓度依赖性下调卵巢癌细胞株SKOV3中凋亡抑制蛋白Bcl-2的表达，上调促凋亡Bax的表达，而诱导细胞凋亡。Jin等[11]通过体外实验研究发现，芒柄花黄素呈剂量依赖性下调宫颈癌细胞株HeLa细胞Akt磷酸化水平，进而激活其下游细胞凋亡通路；并通过HeLa细胞种植瘤实验进一步证实了芒柄花黄素的抗宫颈癌作用。Lo等[12]报道，芒柄花黄素可作为化疗辅助药物逆转治疗宫颈癌HeLa细胞对吡柔比星的化疗耐药。顾万等[13]利用芒柄花黄素对BALB/c裸鼠建立子宫内膜癌细胞株HEC-1A荷瘤实验模型进行干预，证实芒柄花黄素能通过下调转录因子FOXA1和GATA-3的表达下调瘤体雌激素受体-α表达，进而抑制子宫内膜癌细胞株HEC-1A种植瘤的生长，发挥其抗子宫内膜癌的药理学效应。由此可见，芒柄花黄素对于卵巢癌、宫颈癌和子宫内膜癌这三种最常见的妇科生殖系统恶性肿瘤均具有抗癌活性。但是，目前对于这类的研究相对较少，关于药物作用靶点等抗肿瘤机制的研究还需要深入挖掘。

3 芒柄花黄素在泌尿系统恶性肿瘤中的作用

前列腺癌占我国男性所有恶性肿瘤发病构成的3.33%，近年来我国60岁以上老年男性前列腺癌的发病率有显著增加的趋势。芒柄花黄素作为新型潜在抗癌药物，也被诸多学者尝试应用于治疗前列腺癌的研究。体外实验证实，芒柄花黄素呈剂量依赖性通过ERK1/2 MAPK-Bax信号通路诱导前列腺癌细胞株LNCaP凋亡[14]。Huang等[15]研究显示，芒柄花黄素呈浓度依赖性通过IGF-1/IGF-1R诱导雄性激素阳性的前列腺癌细胞株PC-3细胞凋亡。

据中国医学科学院泌尿外科肿瘤研究所的报告显示，膀胱癌占55岁以上男性泌尿系肿瘤的首位，70岁以上则仅次于前列腺癌居泌尿系恶性肿瘤第2位；70岁以上膀胱癌是女性发病率最高的泌尿系恶性肿瘤[16]。张幸等[17]通过采用Hoechst 33258染色和流式细胞术以及Western blotting技术对芒柄花黄素处理的膀胱癌细胞株T-24检测证实，芒柄花黄素能通过活化p38，下调Bcl-2蛋白的表达，诱导膀胱癌T-24细胞凋亡。

虽然芒柄花黄素在膀胱癌和前列腺癌中的抗癌机制尚有待进一步研究，但是芒柄花黄素对泌尿系两大常见恶性肿瘤均具有一定的抗肿瘤活性展示出其作为新型抗肿瘤药物在泌尿系恶性肿瘤中的应用前景。

4 芒柄花黄素在消化系统恶性肿瘤的作用

以肝癌、胃癌和结直肠癌为代表的消化系统恶性肿瘤在全身恶性肿瘤中的发病率和病死率中始终居高不下。根据国家癌症中心对2011年我国恶性肿瘤发病和病死率的研究显示：恶性肿瘤发病率居首位者是肺癌，紧随其后依次为女性乳腺癌、胃癌、肝癌和结直肠癌；恶性肿瘤病死率居首位者依然是肺癌，其后依次为肝癌、胃癌、食管癌和结直肠癌[18]。近年来，芒柄花黄素在非雌激素作用的靶器官组织恶性肿瘤中发挥抗癌活性也有所报道。有研究报道证实，芒柄花黄素能通过半胱天冬酶-3(Caspase-3)激活诱导肝癌细胞株HuH-7细胞凋亡[19]。也有研究报道，芒柄花黄素在体外能降低结直肠癌细胞株LoVo细胞侵袭能力，同时在体内环境下，通过下调血管内皮生长因子抑制结直肠癌细胞株HCT-116血管生成[20]。此外，有报道证实，芒柄花黄素衍生物能诱导胃癌细胞株SGC-7901细胞凋亡[21]。由此可见，芒柄花黄素对消化系统恶性肿瘤肝癌、胃癌和结直肠癌均具有抗肿瘤活性，因此其作为新型抗肿瘤药物在消化系统方面的应用也存在进一步开发的价值。

5 芒柄花黄素在其他系统恶性肿瘤中的作用

目前肺癌的发病率和病死率均占恶性肿瘤之首位。关于芒柄花黄素对肺癌的抗癌作用也有报道。李爱民等[22]报道，在离体条件下芒柄花黄素呈浓度和时间依赖性抑制肺癌细胞株A549细胞恶性增殖，呈浓度依赖性促进A549细胞凋亡并且能抑制其上皮间质转化过程。李涛[23]采用RT-PCR方法证实，芒柄花黄素通过下调Bcl-2 mRNA的表达而诱导肺癌细胞凋亡。骨肉瘤是青少年最为常见的原发性恶性骨肿瘤，以多柔比星和甲氨蝶呤等为主的辅助化疗方案是骨肉瘤治疗策略的重要组成部分[24]。据报道，高剂量芒柄花黄素在体外能通过下调miR-375和Bcl-2的表达诱导骨肉瘤细胞株U2OS细胞凋亡，并且在体环境下芒柄花黄素能抑制U2OS种植肿瘤的生长[25]。刘彬等[26]通过离体细胞实验证实，芒柄花黄素可上调促凋亡蛋白Bax和以及下调凋亡抑制蛋白Bcl-xl的表达进而促使活化的caspase-3增加，从而诱导人黑色素瘤细胞株A375细胞凋亡。我们的前期研究也发现，芒柄花黄素对人鼻咽癌细胞株HONE1具有诱导凋亡作用而发挥抗鼻咽癌效应[27]。

6 展望

研究显示，芒柄花黄素可能对恶性肿瘤的抗癌效应具有广泛性。诸多国内外学者对芒柄花黄素的药理作用，特别是在抗肿瘤方面的生物活性作用进行了大量研究。但是，对于其作用机制的研究大部分采用离体实验方案，缺乏整体环境，并且对于药物代谢动力学及毒理学的研究鲜有报道。因此，目前尚不能对芒柄花黄素作为一线化疗药物还是化疗辅助药物的临床应用价值作出预测，也不能对其药物安全性及不良反应作出全面评价。但是，当前对于芒柄花黄素抗肿瘤的研究已初步展示出其作为新型广谱抗癌药物的开发应用前景，有望通过更多科研工作者的共同努力，在将来使芒柄花黄素抗肿瘤的作用应用到肿瘤的治疗策略之中。

[1] Sun T, Wang J, Huang LH, et al. Antihypertensive effect of formononetin through regulating the expressions of eNOS, 5-HT2A/1B receptors and alpha1-adrenoceptors in spontaneously rat arteries[J]. Eur J Pharmacol, 2013,699(1-3):241-249.

[2] Ha H, Lee HY, Lee JH, et al. Formononetin prevents ovariectomy-induced bone loss in rats[J]. Arch Pharm Res, 2010,33(4):625-632.

[3] 吴虹,蔡俊杰,侯敏,等.芒柄花黄素对脑缺血再灌注损伤小鼠炎症反应的作用[J].四川医学,2012,33(4):594-595.

[4] Huh JE, Nam DW, Baek YH, et al. Formononetin accelerates wound repair by the regulation of early growth response factor-1 transcription factor through the phosphorylation of the ERK and p38 MAPK pathways[J]. Int Immunopharmacol, 2011,11(1):46-54.

[5] Andersen C, Schjoldager JG, Tortzen CG, et al. 2-heptyl-formononetin increases cholesterol and induces hepatic steatosis in mice[J]. Biomed Res Int, 2013,2013:926-942.

[6] Chen J, Zhao X, Ye Y, et al. Estrogen receptor beta-mediated proliferative inhibition and apoptosis in human breast cancer by calycosin and formononetin[J]. Cell Physiol Biochem, 2013,32(6):1790-1797.

[7] Zhou R, Xu L, Ye M, et al. Formononetin inhibits migration and invasion of MDA-MB-231 and 4T1 breast cancer cells by suppressing MMP-2 and MMP-9 through PI3K/AKT signaling pathways[J]. Horm Metab Res, 2014,46(11):753-760.

[8] 周瑞娟,陈红风,叶媚娜,等.芒柄花素对不同亚型乳腺癌细胞增殖及细胞周期的影响[J].肿瘤防治研究,2012,39(9):1051-1055.

[9] 谢辛慈,吴佳,潘芬芬,等.雌激素受体与肿瘤发生的研究进展[J].药物生物技术,2015,22(2):156-159.

[10] 顾万,赵新阁,张幸.芒柄花黄素通过调节Bax和Bcl-2蛋白表达诱导SKOV3细胞凋亡[J].四川生理科学杂志,2014,36(2):60-62.

[11] Jin YM, Xu TM, Zhao YH, et al. In vitro and in vivo anti-cancer activity of formononetin on human cervical cancer cell line HeLa[J]. Tumour Biol, 2014,35(3):2279-2284.

[12] Lo YL,Wang W. Formononetin potentiates epirubicin-induced apoptosis via ROS production in HeLa cells in vitro[J]. Chem Biol Interact, 2013,205(3):188-197.

[13] 顾万,邹穗怡.芒柄花黄素对HEC-1A荷瘤裸鼠的抗肿瘤作用[J].广东医学,2014,35(8):1167-1170.

[14] Ye Y, Hou R, Chen J, et al. Formononetin-induced apoptosis of human prostate cancer cells through ERK1/2 mitogen-activated protein kinase inactivation[J]. Horm Metab Res, 2012,44(4):263-267.

[15] Huang WJ, Bi LY, Li ZZ, et al. Formononetin induces the mitochondrial apoptosis pathway in prostate cancer cells via downregulation of the IGF-1/IGF-1R signaling pathway[J]. Pharm Biol, 2013.[Epub ahead of print]

[16] 韩苏军,张思维,陈万青,等.中国膀胱癌发病现状及流行趋势分析[J].癌症进展,2013,11(1):89-95.

[17] 张幸,梁梅花,黄文君,等.芒柄花黄素诱导膀胱癌细胞凋亡作用[J].中国公共卫生,2015,31(3):314-317.

[18] 陈万青,郑荣寿,曾红梅,等.2011年中国恶性肿瘤发病和死亡分析[J].中国肿瘤,2015,24(1):1-10.

[19] Mansoor TA, Ramalho RM, Luo X, et al. Isoflavones as apoptosis inducers in human hepatoma HuH-7 cells[J]. Phytother Res, 2011,25(12):1819-1824.

[20] Auyeung KK, Law PC, Ko JK. Novel anti-angiogenic effects of formononetin in human colon cancer cells and tumor xenograft[J]. Oncol Rep, 2012,28(6):2188-2194.

[21] Ren J, Xu HJ, Cheng H, et al. Synthesis and antitumor activity of formononetin nitrogen mustard derivatives[J]. Eur J Med Chem, 2012,54:175-187.

[22] 李爱明,赵惠民,揭俊卿.芒柄花黄素对非小细胞肺癌A549细胞增殖及上皮间质转化的抑制作用[J].临床肿瘤学杂志,2015,20(6):481-486.

[23] 李涛.芒柄花黄素对人肺癌细胞A549增殖与凋亡的影响及其机制[J].华夏医学,2015,28(1):28-31.

[24] 黄成校,郭卫春,郭哲.骨肉瘤的治疗进展[J].医学综述,2013,19(11):1979-1982.

[25] Hu W, Xiao Z. Formononetin induces apoptosis of human osteosarcoma cell line U2OS by regulating the expression of Bcl-2, Bax and MiR-375 in vitro and in vivo[J]. Cell Physiol Biochem, 2015,37(3):933-939.

[26] 刘彬,符秀琼,刘慰华,等.芒柄花黄素对人黑色素瘤细胞株A375凋亡的影响[J].现代中西医结合杂志,2014,23(15):1603-1605.

[27] 祁承林,梁娟,李恒,等.芒柄花黄素对人鼻咽癌细胞株HONE1凋亡的诱导作用及其机制探讨[J].山东医药,2016,56(11):5-7.

广西壮族自治区教育厅区域性高发肿瘤早期防治研究教育部重点实验室专项经费(GKE2015-ZZ08)。

唐安洲(E-mail: anzhoutang@163.com)

10.3969/j.issn.1002-266X.2017.26.036

R979.1

A

1002-266X(2017)26-0107-03

2017-03-13)