Genistein對結(jié)腸癌細(xì)胞抑制作用及其機(jī)制研究進(jìn)展

李維維，史睿亭，吳素?zé)?/p>

（1.河北大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院，河北 保定 071000；2.河北大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，河北 保定 071000）

Genistein對結(jié)腸癌細(xì)胞抑制作用及其機(jī)制研究進(jìn)展

李維維1，史睿亭1，吳素?zé)?

（1.河北大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院，河北 保定 071000；2.河北大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院，河北 保定 071000）

三羥異黃酮(Genistein)是一種存在于豆科植物和齒狀植物中的雌激素類天然異黃酮化合物。具有廣泛的抗腫瘤藥理活性，對腫瘤的預(yù)防和治療有很重要的意義。參閱大量近年來國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn)，就Genistein對結(jié)腸癌細(xì)胞的抑制作用及作用機(jī)制的最新研究進(jìn)展予以綜述。

三羥異黃酮；抗腫瘤；結(jié)腸癌；抑制；作用機(jī)制

本文引用：李維維，史睿亭，吳素?zé)?Genistein對結(jié)腸癌細(xì)胞抑制作用及其機(jī)制研究進(jìn)展[J].醫(yī)學(xué)研究與教育,2015,32(3): 87-90,104.

結(jié)腸癌起源于結(jié)腸黏膜上皮和腺體，好發(fā)于直腸與乙狀結(jié)腸交界處，以40～50歲年齡組患病率最高，男女之比為2～3∶1，是目前世界上患病率很高的惡性腫瘤之一。在過去的幾十年里，隨著生活水平的提高，飲食結(jié)構(gòu)的改變，包括中國在內(nèi)的多數(shù)國家或地區(qū)結(jié)腸癌患病率呈上升趨勢，嚴(yán)重影響著人們的身心健康。大豆異黃酮為大豆抗癌作用的主要有效成分，而Genistein又是大豆異黃酮中最主要的一類。流行病學(xué)調(diào)查和各種體內(nèi)、外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，Genistein具有廣泛的生物學(xué)功能，尤其在抗腫瘤方面?zhèn)涫荜P(guān)注。它能夠激發(fā)腫瘤細(xì)胞的凋亡和分化機(jī)制，使其轉(zhuǎn)化、侵襲以及轉(zhuǎn)移受到阻礙。該文就Genistein對結(jié)腸癌的抑制作用及其機(jī)制的最新研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 Genistein的結(jié)構(gòu)與功能

三羥異黃酮(Genistein)又名染料木素、染料木黃酮，化學(xué)名為4＇,5,7-三羥基異黃酮，化學(xué)式為C15H10O5,分子結(jié)構(gòu)如圖1所示，分子質(zhì)量為270.24 ku。Genistein是一種淡黃色樹枝狀針晶粉末，熔點(diǎn)297～298℃，溶于常用的有機(jī)溶劑，幾乎不溶于水，溶于稀堿中呈黃色[1]。Genistein是一種植物雌激素，主要存在于豆科植物中，體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)及流行病學(xué)研究[2-4]均顯示，植物雌激素具有抗癌、抗氧化、抑制骨質(zhì)疏松等積極治療作用，尤其是其抗腫瘤作用，有研究[5]發(fā)現(xiàn)，Genistein可抑制乳腺癌MDAMB-231細(xì)胞增殖，降低其侵襲和遷移能力。王歡等[6]研究也證明，Genistein通過阻斷乳腺癌細(xì)胞生長、分化過程中的通路機(jī)制來抑制乳腺癌的發(fā)生和發(fā)展。吳晶等[7]研究則發(fā)現(xiàn)，Genistein對結(jié)腸癌細(xì)胞有抑制作用。至今有許多國內(nèi)外學(xué)者證實(shí)Genistein對抑制乳腺癌、前列腺癌、腎癌、結(jié)直腸癌和肺癌等的發(fā)生發(fā)展都有重要意義，具有廣泛的抗腫瘤作用[1]。

圖1 Genistein 結(jié)構(gòu)式

2 Genistein抑制腫瘤細(xì)胞生長的作用機(jī)制

2.1 作為酪氨酸蛋白激酶抑制劑

Genistein抑制酪氨酸蛋白激酶（tyrosine protein kinase,TPK）活性。肝細(xì)胞生長因子（HGF）是TPK受體c-Met的配體，如果TPK的活性被抑制，會(huì)影響HGF/c-Met通路，進(jìn)而影響基因轉(zhuǎn)錄，最終對細(xì)胞的生長增殖產(chǎn)生抑制作用[8]。上皮細(xì)胞生長因子受體（EGFR）介導(dǎo)的腫瘤信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)與腫瘤的發(fā)生發(fā)展及預(yù)后有著密切的關(guān)系[9]。Genistein通過抑制EGFR從而抑制腫瘤細(xì)胞的生長。胰島素樣生長因子-1（IGF-1）對于維持細(xì)胞的正常生長和腫瘤的發(fā)生發(fā)展有重要意義。研究[10]發(fā)現(xiàn)，Genistein可以降低前列腺增生大鼠血清IGF-1的水平，抑制細(xì)胞生長。

2.2 作為拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅰ、Ⅱ抑制劑

細(xì)胞增殖過程中，拓?fù)洚悩?gòu)酶先與DNA結(jié)合成為可斷裂復(fù)合物，以有利于DNA的復(fù)制、轉(zhuǎn)錄，是抗腫瘤的重要靶點(diǎn)。Genistein能夠使可斷裂復(fù)合物穩(wěn)定化，導(dǎo)致拓?fù)洚悩?gòu)酶Ⅰ、Ⅱ喪失活性，進(jìn)而抑制腫瘤細(xì)胞的分化誘導(dǎo)和生長，甚至誘導(dǎo)細(xì)胞死亡[11]。

2.3 弱雌激素與抗雌激素作用

Genistein與雌激素受體（ER）親和力強(qiáng)，又稱植物雌激素，但是其活性比雌二醇弱得多?？梢栽诖萍に伢w內(nèi)產(chǎn)生典型的雌激素反應(yīng)，Genistein是雌激素的競爭性抑制劑，可以與雌激素競爭性ER，進(jìn)而抑制雌激素的促細(xì)胞增殖作用。ER-α具有促癌作用，當(dāng)體內(nèi)雌激素水平過高時(shí)，Genistein的這種競爭作用可以抑制癌癥的發(fā)生發(fā)展[12]。也有研究[13]表明，Genistein在低雌激素水平情況下可以促進(jìn)人乳腺癌細(xì)胞MCF-7的細(xì)胞增殖、DNA合成以及PS2蛋白的表達(dá)，具有一定的雌激素樣作用。

2.4 抑制腫瘤血管的生成

血管是傳遞信息的重要通道，血管的生成對腫瘤的生長和擴(kuò)散轉(zhuǎn)移意義重大。Genistein能夠調(diào)節(jié)血管生長因子的表達(dá)，并對其信號傳導(dǎo)通路具有阻滯作用，腫瘤實(shí)體內(nèi)微血管的數(shù)量越多，腫瘤侵襲轉(zhuǎn)移的潛能就越大[14]。有研究[15]發(fā)現(xiàn)，Genistein可以降低腫瘤中的血管數(shù)量，能一定限度地阻礙腫瘤生長。

2.5 調(diào)節(jié)細(xì)胞周期及誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡

對于不同的細(xì)胞系，Genistein可以在G2/M期或者G0/G1和G1/S期誘導(dǎo)細(xì)胞周期停滯，進(jìn)而使細(xì)胞停止增殖，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞的增長受到抑制。細(xì)胞周期的調(diào)控與細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶（CDKs）、細(xì)胞周期調(diào)節(jié)蛋白（Cyclin）和細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶抑制劑（CDKIs）關(guān)系密切。Cyclins/CDKs復(fù)合物是細(xì)胞經(jīng)過細(xì)胞周期所必需的，而p21WAF1/CIP1是廣泛的CDK抑制劑，可以負(fù)性調(diào)節(jié)Cyclins/CDKs復(fù)合物的合成，從而抑制細(xì)胞的生長。范玉貞等[16]研究證實(shí)，Genistein不僅能誘導(dǎo)p21WAF1/CIP1表達(dá)的增強(qiáng)，還可以促進(jìn)細(xì)胞凋亡。Bax是一種調(diào)控細(xì)胞凋亡的相關(guān)基因，此基因被上調(diào)有利于細(xì)胞凋亡的發(fā)生[17]。研究[18]發(fā)現(xiàn)，Genistein干預(yù)可靶向抑制胃癌細(xì)胞MKN-45 Notch1蛋白表達(dá)，抑制胃癌細(xì)胞MKN-45增殖并促進(jìn)凋亡，可能與其上調(diào)細(xì)胞凋亡相關(guān)基因Bax mRNA有關(guān)。有研究[19]證明，Genistein可以抑制卵巢癌鉑類耐藥細(xì)胞株CP70的增殖，并促進(jìn)其凋亡。

2.6 抗氧化作用

活性氧化物種能引起衰老、癌癥等疾病，在促進(jìn)癌癥階段，促癌劑使細(xì)胞產(chǎn)生大量的活性氧自由基,導(dǎo)致生物大分子如DNA、RNA和蛋白質(zhì)氧化應(yīng)激損傷,引起細(xì)胞突變和癌癥。核轉(zhuǎn)錄因子kappaB（nuclear factor-κB,NF-κB）在機(jī)體細(xì)胞間信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中發(fā)揮重要作用，正常情況下由于其抑制蛋白IκB與其結(jié)合，生物作用受到抑制，當(dāng)致癌物、細(xì)胞因子等作用于機(jī)體時(shí)，IκB被蛋白酶降解后與NF-κB分離，后者被激活進(jìn)而發(fā)揮調(diào)節(jié)多種基因轉(zhuǎn)錄的功能，癌癥的發(fā)生與此過程存在很大關(guān)聯(lián)[20]。氧化應(yīng)激可以激活NF-κB，同時(shí)能夠調(diào)控其與 DNA的結(jié)合。研究[21]表明，Genistein能抑制核轉(zhuǎn)錄因子NF-κB的表達(dá)。所以，認(rèn)為Genistein的抗氧化作用可能是其抗癌作用的重要機(jī)制之一。

2.7 調(diào)節(jié)蛋白激酶B信號通路

蛋白激酶B是PI3K/蛋白激酶B信號傳導(dǎo)通路中必不可少的成分，發(fā)揮著重要作用[17]。研究[22]已證明，PI3K/蛋白激酶B是調(diào)節(jié)細(xì)胞繁殖、凋亡和新生血管再生的重要成分。蛋白激酶B能導(dǎo)致Bad、Forkhead轉(zhuǎn)錄因子、caspase-9等因子失活，發(fā)揮阻止細(xì)胞凋亡的作用，進(jìn)而提高細(xì)胞的存活率。付榮霞等[23]研究發(fā)現(xiàn)，用不同濃度Genistein干預(yù)后的人胃腺癌細(xì)胞蛋白激酶B蛋白的表達(dá)隨Genistein濃度的增加而減弱，這表明Genistein的抗癌活性與其抑制磷酸化蛋白激酶B蛋白表達(dá)有關(guān)。

3 Genistein與結(jié)腸癌

3.1 Genistein與結(jié)腸癌的發(fā)生

結(jié)腸癌的發(fā)生發(fā)展受多種因素的影響，可分為內(nèi)在和外在因素。外在因素主要體現(xiàn)在飲食、環(huán)境和不良習(xí)慣等方面；而內(nèi)在的分子生物學(xué)基礎(chǔ)主要體現(xiàn)在H-ras等原癌基因的激活，從而促進(jìn)結(jié)腸上皮增生、發(fā)展為腺瘤，進(jìn)而產(chǎn)生癌變，且此機(jī)制是多基因和多階段的。近些年來，大量流行病學(xué)研究顯示，中國、日本等食用豆制品較多的國家，其結(jié)直腸癌的發(fā)病率明顯低于其他國家，表明大豆具有抑制結(jié)腸癌發(fā)生的作用，而Genistein很可能是大豆抗結(jié)腸癌的有效活性成分[24]。

3.2 Genistein對結(jié)腸癌的抑制作用

Genistein除了引起前列腺癌和乳腺癌的激素依賴性腫瘤的高程度凋亡作用，其對結(jié)腸癌的影響也十分值得關(guān)注。給予Genistein 一段時(shí)間后的大鼠，其結(jié)腸隱窩變性的概率顯著降低[25]。吳晶等[7]證實(shí)，Genistein對一些結(jié)腸癌細(xì)胞的生長具有顯著阻滯作用，此過程與其濃度和作用時(shí)間密切關(guān)聯(lián)。此外，黎璞等[26]研究也表明，染料木黃酮能誘導(dǎo)人結(jié)腸癌HT-29細(xì)胞發(fā)生周期阻滯和凋亡，從而導(dǎo)致HT-29細(xì)胞增殖能力下降。由此可見，Genistein可以作為防治結(jié)腸癌的一種新型藥物的有效成分，已經(jīng)有不少研究資料表明，Genistein對人結(jié)腸癌的發(fā)生發(fā)展具有抑制作用，但其作用機(jī)制仍需進(jìn)一步深入探討。

4 總結(jié)與展望

從上述分析中發(fā)現(xiàn)，Genistein可以通過抑制酪氨酸蛋白激酶活性、發(fā)揮弱雌激素與抗雌激素作用、抗氧化、抑制腫瘤血管生成、調(diào)節(jié)細(xì)胞周期及誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡、調(diào)節(jié)Akt信號通路等機(jī)制直接或間接地抑制腫瘤的發(fā)生發(fā)展和轉(zhuǎn)移，具有廣泛的抗腫瘤作用。其對結(jié)腸癌的抑制作用及其機(jī)制的研究也已廣泛開展，越來越多的機(jī)制也正在被逐漸發(fā)現(xiàn)，但是盡管上述機(jī)制的研究已經(jīng)逐漸明確，Genistein抑制結(jié)腸癌發(fā)生發(fā)展和惡性變的關(guān)鍵因素及治療方法仍有待進(jìn)一步的研究。且Genistein對結(jié)腸癌的抑制作用依然存在不少的爭議，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的機(jī)制也不甚明了。Zhi等[27]用Genistein處理經(jīng)促癌劑作用后的大鼠結(jié)腸，發(fā)現(xiàn)結(jié)腸異常隱窩病灶形成數(shù)量并沒有減少，這與其他學(xué)者研究得到的Genistein對結(jié)腸癌有抑制作用的結(jié)論相沖突。因此，對Genistein的抗結(jié)腸癌作用還需要更進(jìn)一步深入的研究，為以后的臨床應(yīng)用提供可靠依據(jù)。

[1]李軒,謝立群.三羥異黃酮的抗結(jié)腸癌作用研究進(jìn)展[J].武警醫(yī)學(xué)院學(xué)報(bào),2009,18(11): 68-70.

[2]TANTIKANLAYAPORN D,ROBINSON L J,SUKSAMRAR A,et al.A diarylheptanoid phytoestrogen from Cureuma comosa,1,7-dipheny1-4,6-heptadien-3-ol,accelerates human osteoblast proliferation and differentiation[J].Phytomedicine,2013,20(8/9): 676-682.

[3]瞿遠(yuǎn)坤,陳克明,葛寶豐,等.淫羊藿次苷Ⅱ通過激活雌激素信號通路促進(jìn)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的成骨性分化[J].中國藥理學(xué)通報(bào),2011,27(10): 1451-1457.

[4]牛銀波,李宇華,黃海濤,等.染料木素促成骨樣細(xì)胞增殖作用及其機(jī)制研究[J].中國藥理學(xué)通報(bào),2010,26(10): 1309-1312.

[5]范盼紅,趙文月,鄒佳芮,等.Genistein 對乳腺癌 MDA-MB-231 細(xì)胞增殖、侵襲和遷移能力的影響[J].中國醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào),2013,42(10): 873-877.

[6]王歡,李連宏.金雀異黃素與乳腺癌相關(guān)信號通路[J].臨床與實(shí)驗(yàn)病理學(xué)雜志,2013,29(3): 317-320.

[7]吳晶,徐加英,韓淑芬,等.金雀異黃素誘導(dǎo)結(jié)腸癌 HCT-116 細(xì)胞凋亡及其機(jī)制研究[J].衛(wèi)生研究,2014,43(1) : 1-5.

[8]蘇會(huì)玲,劉風(fēng)玲,郝彤,等.肝細(xì)胞生長因子/肝細(xì)胞生長因子受體通路在腫瘤中的研究現(xiàn)狀[J].中華腫瘤雜志,2013,35(5)：321-324.

[9]KATDARE M,OSBORNE M,TELANG N T.Soy isoflavone genistein modulates cell cycle progression and induces apoptosis in HER-2/neu oncogene expressing human breast epithelial cells[J].Int J Oncol,2002,21: 809-815.

[10]任國峰.大豆異黃酮抑制前列腺增生的作用及其機(jī)理研究[D].湖南: 中南大學(xué),2013: 36-37

[11]朱松柏,呂永曼.金雀異黃素抗癌作用分子機(jī)制研究進(jìn)展[J].華中醫(yī)學(xué)雜志,2006,30(3): 253-254.

[12]DIXON R A,FERREIRA D.Genistein[J].Phytochemistry,2002,60(3): 205-211.

[13]肖碩,王培玉,張玉梅.金雀異黃素對人乳腺癌細(xì)胞 MCF-7 生長影響[J].中國公共衛(wèi)生,2009,25(1)：65-67.

[14]楊婭,周曾同.染料木黃酮抗腫瘤血管生成機(jī)制的研究進(jìn)展[J].國外醫(yī)學(xué)口腔醫(yī)學(xué)分冊,2005,32(3)：210-211.

[15]河福金,王健,牛建昭,等.大豆異黃酮抑制裸鼠移植瘤生長極其血管生成的實(shí)驗(yàn)研究[J].中國藥理學(xué)通報(bào),2003,19(1)：73-76.

[16]范玉貞,李國輝,王玉華,等.金雀異黃素的體內(nèi)與體外抗結(jié)腸癌作用及其機(jī)制[J].中華腫瘤雜志,2010,32(1): 4-5.

[17]張育,張學(xué)增,沈維干,等.金雀異黃素對 CIA 大鼠成纖維樣滑膜細(xì)胞增殖、凋亡及其機(jī)制的研究[J].中國藥理學(xué)通報(bào),2011,27(8): 1161-1164.

[18]柯俊,胡應(yīng)秀,王康.木黃酮靶向抑制 MKN-45 胃癌細(xì)胞 Notch1 蛋白表達(dá)及對增殖和凋亡的影響[J].陜西醫(yī)學(xué)雜志,2012,41(6): 649-652.

[19]魏燕,熊佳易,王藹明,等.Genistein 對卵巢癌鉑類耐藥細(xì)胞株 CP70 增殖凋亡的影響及與細(xì)胞內(nèi) ROS 的相關(guān)性[J].現(xiàn)代生物醫(yī)學(xué)進(jìn)展,2014,(5): 841-844.

[20]鄧志雄,包宇旺,林辛鋒,等.核轉(zhuǎn)錄因子-κB及一氧化氮在急性肺損傷發(fā)生中的作用[J].中國呼吸與危重監(jiān)護(hù)雜志,2004,3(4): 248-251.

[21]崔樹娜,姜俊杰,李彧,等.金雀異黃素對脂多糖誘導(dǎo) raw264.7 細(xì)胞分泌功能的影響[J].中醫(yī)藥學(xué)報(bào),2010,38(2): 13-16.

[22]ISMAIL S I,MAHMOUD I S,MSALLAM M M,et al.Hotspot mutations of PIK3CA and AKT1 genes are absent in multiple myeloma[J].Leuk Res,2010,34(6): 824-826.

[23]付榮霞,楊艷梅,張春艷.金雀異黃素對人胃腺癌細(xì)胞中 Akt 及其磷酸化蛋白表達(dá)的影響[J].世界華人消化雜志,2007,15(10): 1055-1059.

[24]NILSSON S,MAKELA S.Mechanisms of estrogen action[J].Physiol Rev,2001,81(4): 1535-1565.

[25]蔣崇輝,童玲玲,李純穎,等.染料木黃酮誘導(dǎo)人結(jié)腸癌 SW480 細(xì)胞凋亡及機(jī)制[J].湖南環(huán)境生物職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào),2010,16(1): 19-22.

[26]黎璞,付強(qiáng),李聯(lián)社.染料木黃酮對人結(jié)腸癌細(xì)胞系 HT-29 細(xì)胞增殖的影響[J].現(xiàn)代腫瘤醫(yī)學(xué),2010,18(7): 1274-1276.

[27]ZHI H,YAMADA Y,HIROSE Y,et al.Effect of 2-(carboxypheny1)retinarnide and genistein on the formation of early lesions in 1,2-demethylhydrazine-induced colon carcinogenesis in rats[J].Asian Pac J Cacer Prev,2007,8(1): 33-38.

（責(zé)任編輯：劉俊華）

Advances on inhibitory effects of Genistein on colon cancer cell and its mechanism

LI Weiwei1,SHI Ruiting1,WU Suhuan2
(1.College of Clinical Medicine of Hebei University,Baoding 071000,China; 2.College of Basic Medical Sciences of Hebei University,Baoding 071000,China)

Genistein is a kind of estrogen natural isofavone compounds which exists in the leguminous and dentate plants.It is signifcant to the prevention and treatment of cancer with wide anticancer pharmacological activities.In this paper,we summarize the latest research progress of the effects of Genistein on cell inhibitory and its mechanism of colon cancer cell on the basis of a large number of recent references at home and abroad.

Genistein; anticacer; colon cancer; inhibitory; mechanism

10.3969/j.issn.1674-490X.2015.03.019

R91

A

1674-490X(2015)03-0087-04

2015-03-07

河北大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練項(xiàng)目（2013089）

李維維(1992—)，男，河北滄州人。E-mail: 1967371218@qq.com

吳素?zé)?1975—)，女，河北棗強(qiáng)人，講師，碩士，主要從事高校教學(xué)管理與心血管病理生理研究。

E-mail: wusuhuan@hbu.edu.cn