花青素對(duì)乳腺癌防治作用及機(jī)制研究進(jìn)展

彭曉莉 綜述，余小平 審校

（成都醫(yī)學(xué)院公共衛(wèi)生系，四川 成都 610083）

花青素（anthocyanidins）廣泛分布在植物中，屬于黃酮類化合物，是各種蔬菜和水果呈現(xiàn)藍(lán)色、紫色、紅色和橙色的天然水溶性色素。自然條件下游離狀態(tài)的花青素較少，主要與單糖結(jié)合形成花色苷（anthoyanins）。近年來(lái)，研究發(fā)現(xiàn)花青素對(duì)乳腺癌具有一定的防治作用，體內(nèi)外試驗(yàn)顯示花青素能降低乳腺癌細(xì)胞的增殖能力以及抑制腫瘤形成，降低實(shí)驗(yàn)動(dòng)物對(duì)致癌物的易感性［1］、阻斷乳腺癌致癌物－DNA加合物的形成［2］、下調(diào)人乳腺癌細(xì)胞中雌激素受體水平［3］、抑制乳腺癌細(xì)胞侵襲能力［4，5］，促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞凋亡［6］。

1 花青素的結(jié)構(gòu)及分布

花青素基本結(jié)構(gòu)為3，5，7－三羥基－2－苯基苯并吡喃（圖1）。文獻(xiàn)報(bào)道的花青素種類已超過(guò)500種，常見(jiàn)的花青素有6種（表1）：矢車菊素（cyanidin）、芍 藥 色 素 （peonidin）、天 竺 葵 素（pelargonidin）、牽牛花色素（petunidin）、飛燕草色素（delphinidin）和錦葵色素（malvidin）。自然狀態(tài)下，花青素不穩(wěn)定，往往以糖苷鍵形式與葡萄糖、鼠李糖、半乳糖、木糖和阿拉伯糖等單糖形成花色苷。

花青素廣泛存在于植物中，含花青素較高的植物有紫甘藍(lán)、紫甘薯、酸果蔓、紅莓、草莓、葡萄（葡萄皮、葡萄籽）、紅醋栗、黑醋栗、櫻桃、蔓越莓、藍(lán)莓（越橘）、桑椹、茄子皮、山楂皮、接骨木紅、黑加侖、紫胡蘿和紅甘藍(lán)等呈現(xiàn)紅色、紫色、紫紅色或藍(lán)色的蔬菜、水果以及漿果。膳食中花青素的主要來(lái)源是紅色水果和蔬菜，如紅莓、葡萄、紅甘藍(lán)等，人均花青素?cái)z入量約3～215mg／d［7－10］。

表1 食品中常見(jiàn)的花青素Tab.1 The familiar anthocyanidins of food

2 花青素對(duì)乳腺癌的防治作用

2.1 花青素促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞凋亡

介導(dǎo)細(xì)胞凋亡的信號(hào)途徑主要有胞外信號(hào)激活的死亡受體途徑（death receptor pathway）和胞內(nèi)信號(hào)激活的線粒體途徑（mitochondrial pathway），線粒體內(nèi)含有多種啟動(dòng)細(xì)胞凋亡的凋亡蛋白酶caspases［11］。Hui等［12］以乳腺癌細(xì)胞為對(duì)象，研究發(fā)現(xiàn)黑米花青素能促進(jìn)多聚ADP核糖聚合酶（poly ADP－ribose polymerase，PARP）裂解，誘導(dǎo)線粒體膜電位去極化，促進(jìn)線粒體內(nèi)的細(xì)胞色素C進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)，進(jìn)而級(jí)聯(lián)激活位于細(xì)胞質(zhì)中的Caspases家族，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。Afaq等［13］用蔬菜水果中的飛燕草素作用于乳腺癌AU－565細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)PARP蛋白斷裂，激活Caspase－3，下調(diào)B細(xì)胞淋巴瘤因子表達(dá)，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。紅酒中富含的花青素能使乳腺癌MCF－7細(xì)胞形態(tài)發(fā)生變化，而對(duì)正常乳腺上皮HMEC細(xì)胞和永生化的 MCF－10A細(xì)胞的生長(zhǎng)無(wú)影響，紅酒花青素可能通過(guò)抑制鈣及鈣調(diào)蛋白對(duì)磷酸二酯酶的激活，干擾鈣的第二信使作用，促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞凋亡［14］。Liya等［15］也發(fā)現(xiàn)玫瑰果花青素對(duì)乳腺癌 MCF－7aro細(xì)胞和 MDA－MB－231細(xì)胞有促凋亡作用，對(duì)正常乳腺M(fèi)CF－10A細(xì)胞生長(zhǎng)無(wú)明顯影響。但有關(guān)花青素的這種腫瘤細(xì)胞選擇性作用的機(jī)制研究未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道。

核因子κB（nuclear factor－κB，NF－κB）能通過(guò)轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)多種凋亡基因及信號(hào)通路而抑制細(xì)胞凋亡。將富含花青素的多種果實(shí)提取液作用于不同的腫瘤細(xì)胞株，發(fā)現(xiàn)藍(lán)莓汁能抑制TNF誘導(dǎo)的NF－κB表達(dá)［16］。Syed等［17］用飛燕草素作用于 MCF－10A 細(xì)胞，再暴露于內(nèi)源性肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子（hepatocyte growth factor，HGF），發(fā)現(xiàn) HCG介導(dǎo)的 NF－κB活性受到抑制，飛燕草素通過(guò)抑制IKKα／β和IκBα的磷酸化，進(jìn)而抑制 NF－κB／p65的活性，同時(shí)還抑制HAG介導(dǎo)的PKCα膜轉(zhuǎn)運(yùn)以及降低STAT3磷酸化。

2.2 花青素抑制乳腺癌細(xì)胞增殖

Boivin等［16］發(fā)現(xiàn)越橘花青素能下調(diào)腫瘤細(xì)胞周期蛋白Dl、D2和細(xì)胞周期依賴激酶4（cell dependent kinase 4，CDK4）、CDK6的表達(dá)，阻止細(xì)胞從G1期進(jìn)入S期，對(duì)細(xì)胞周期進(jìn)程具有阻遏作用。Nguyen等［18］發(fā)現(xiàn)越橘花青素以濃度依賴方式誘導(dǎo)人乳腺癌細(xì)胞株 MCF－7凋亡，誘導(dǎo)50%腫瘤細(xì)胞凋亡的濃度為0.3～0.4mg／ml，且在該濃度范圍內(nèi)，越橘花青素抑制腫瘤細(xì)胞周期方面沒(méi)有選擇性。但花青素的作用濃度達(dá)到0.5～0.9mg／ml時(shí)，能改變G（2）／M期細(xì)胞數(shù)量，原因可能是花青素促進(jìn)了胞內(nèi)微管破壞，阻礙點(diǎn)狀微管蛋白的聚合。

2.3 花青素抑制乳腺癌的轉(zhuǎn)移和侵襲

表皮生長(zhǎng)因子受體（epidermal growth factor receptor，EGFR）和c－erbB2在大多數(shù)乳腺癌細(xì)胞的胞膜上呈高表達(dá)。EGFR是原癌基因cerbB1的表達(dá)產(chǎn)物，通過(guò)與配體結(jié)合后激活下游的增殖信號(hào)通路，在乳腺癌細(xì)胞中EGFR過(guò)度表達(dá)促進(jìn)乳腺癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移和侵襲。EGFR信號(hào)通路有3條：①ras／raf／MAPK 通 路；② PI3K／PDK1／AKT（PKB）通路；③JAK／STAT通路。在乳腺癌細(xì)胞侵襲轉(zhuǎn)移過(guò)程中，這些信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路啟動(dòng)細(xì)胞外基質(zhì)的降解，在腫瘤細(xì)胞侵襲轉(zhuǎn)移過(guò)程中發(fā)揮重要作用［19］。已有研究發(fā)現(xiàn)，矢車菊素、飛燕草色素、錦葵色素等花青素和花色苷對(duì)EGFR信號(hào)的3條通路均有不同程度的抑制作用［20］。飛燕草素能抑制人EGFR陽(yáng)性乳腺癌AU－565細(xì)胞內(nèi)EGF誘導(dǎo)的EGFR表達(dá)，抑制MAPK自磷酸化和PI3K激活，降低腫瘤細(xì)胞侵襲能力［13］。在ErbB2過(guò)表達(dá)的乳腺癌 MDAMB－453細(xì)胞內(nèi)，矢車菊素－3－葡萄糖苷能阻礙乙醇誘導(dǎo)的ErbB2／cSrc／FAK通路，抑制腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移和侵襲［21］。值得注意的是，花青素B環(huán)上不同的取代基將影響不同的生長(zhǎng)調(diào)節(jié)信號(hào)通路，例如錦葵色素B環(huán)上3＇和5＇上－OCH3取代基能抑制cAMP水解，阻斷 MAPK信號(hào)通路［22］。

尿激酶型纖溶酶原激活物（urokinase plasminogen activator，uPA）與尿激酶型纖溶酶原激活物受體（uPAR）結(jié)合后，可激活纖溶酶系統(tǒng)，降解細(xì)胞外基質(zhì)和基底膜，使腫瘤細(xì)胞能穿透正常組織屏障，有利于腫瘤的侵襲和轉(zhuǎn)移。同時(shí)還可引起腫瘤細(xì)胞骨架重塑、形態(tài)改變、特異性角蛋白磷酸化等，這都與腫瘤的生長(zhǎng)、侵襲和轉(zhuǎn)移關(guān)系密切。課題組對(duì)培養(yǎng)的 HER－2／neu高表達(dá)人乳腺癌 MDAMB－453細(xì)胞研究發(fā)現(xiàn)，黑米花青素能c－erbB2信號(hào)途徑，顯著降低胞內(nèi)uPA的表達(dá)水平［23］。

HGF是間質(zhì)細(xì)胞分泌的一種分泌型親和糖蛋白，能促進(jìn)正常細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞的移動(dòng)。HGF與其受體C－Met結(jié)合后，激活酪氨酸激酶活性，可促進(jìn)腫瘤細(xì)胞有絲分裂和遷移。飛燕草素能抑制MCF－10A細(xì)胞內(nèi)HGF介導(dǎo)的酪氨酸蛋白質(zhì)的磷酸化，降低乳腺癌細(xì)胞Met受體的表達(dá)［24］，下調(diào)FAK和Src的磷酸化，進(jìn)而阻斷 HGF激活的Ras－ERK／MAPKs 和 PI3K／AKT／mTOR／p70S6K 信 號(hào)通路［25］。

2.4 花青素抑制乳腺癌血管生成

血管生成（angiogenesis）是惡性腫瘤的無(wú)限制侵襲性生長(zhǎng)及其轉(zhuǎn)移的基礎(chǔ)。基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs）是降解細(xì)胞外基質(zhì)最重要的一類蛋白水解酶，能促進(jìn)血管生成。MMPs抑制劑（TIMPs）抑制腫瘤血管生成和腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移。本課題組將MDA－MB－453細(xì)胞異種移植到BALB／c裸鼠，建立 HER－2高表達(dá)乳腺癌移植瘤模型，觀察了黑米花青素對(duì)移植瘤血管生成的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)黑米花青素能降低移植瘤組織微血管密度和促血管生成因子 MMP－2／－9和uPA的表達(dá)水平，提示黑米花青素通過(guò)抑制移植瘤內(nèi)血管生成而抑制乳腺癌的生長(zhǎng)［23］。

另有研究報(bào)道，藍(lán)莓花青素抑制TNF誘導(dǎo)的環(huán)氧化酶（cyclooxygenase，COX－2）表達(dá)，COX－2在腫瘤和腫瘤形成過(guò)程中基質(zhì)細(xì)胞內(nèi)呈高表達(dá)［25］，在乳腺細(xì)胞癌變的情況下可調(diào)節(jié)信號(hào)分子表達(dá)，通過(guò)促血管生成因子調(diào)節(jié)血管新生，促進(jìn)腫瘤形成和炎性轉(zhuǎn)移［26］。此外，雌激素和雌激素受體在腫瘤發(fā)生發(fā)展中起重要作用，ER－α陽(yáng)性乳腺癌對(duì)化療藥物敏感性 低［27］。Fernandes等［28］和 Schmitt等［29］研 究發(fā) 現(xiàn)，Cy－3－gluc 和 飛 燕 草－3－葡 萄 糖 苷 花 青 素（delphinidin－3－glucoside，Dp－3－gluc）能抑制 MCF－7細(xì)胞生長(zhǎng)，降低雌激素受體表達(dá)水平。

2.5 花青素靶向作用于酪氨酸激酶（protein tyrosine kinase，PTK）信號(hào)通路發(fā)揮抗乳腺癌作用

PTK是乳腺組織細(xì)胞的信號(hào)傳導(dǎo)中起關(guān)鍵作用的一種調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)，對(duì)細(xì)胞增殖、分化及免疫系統(tǒng)的細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)具有調(diào)節(jié)作用，PTK高表達(dá)可造成細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)通路中信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)失控，激活其下游信號(hào)通路，從而引起細(xì)胞轉(zhuǎn)化、增殖、抗凋亡等作用，導(dǎo)致腫瘤快速生長(zhǎng)而惡化。PTK參與的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑主要包 Ras／Raf／MAPK 途徑、PI－3K／AKT 途徑和nrTKs的JAK／STAT等。小分子EGFR酪氨酸激酶抑制劑tyrphostinAG1478能阻斷 MCF－7（EGFR－／＋）以及 MDA－MB－468（EGFR＋／＋）乳腺癌細(xì)胞PI3K／Akt及Ras／Raf／MAPK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路［30］。眾多研究顯示，花青素在抗乳腺癌方面具有與tyrphostinAG1478類似的作用機(jī)制［13，20－22］。

HER－2／neu基因（c－erbB2）編碼的蛋白為一跨膜PTK膜受體，屬EGFR成員，具有內(nèi)在的PTK活性，HER－2／neu過(guò)度表達(dá)能提高uPA的表達(dá)水平［31］。uPAR至少能激活兩個(gè)不同的信號(hào)通路：Jak／Stat和 PTK 介 導(dǎo) 的 信 號(hào) 傳 導(dǎo) 通 路［32］。Aguirre等研究證實(shí)乳腺癌的uPA的表達(dá)調(diào)節(jié)依賴于PTK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，抑制PTK活性可降低uPA的表達(dá)和分泌［33］。課題組研究發(fā)現(xiàn)黑米花青素降低乳腺癌 MDA－MB－453細(xì)胞uPA的表達(dá)水平與PTK 通路有關(guān)［23］。

綜上所述，有關(guān)花青素對(duì)乳腺癌的防治作用研究主要以不同類型的乳腺癌細(xì)胞為對(duì)象，圍繞誘導(dǎo)乳腺癌細(xì)胞凋亡、抑制生長(zhǎng)增殖、血管生成以及侵襲轉(zhuǎn)移、靶向作用于PTK等方面展開(kāi)研究，而體內(nèi)報(bào)道較少，特別是涉及乳腺癌患者的人群研究以及大樣本的流行病學(xué)調(diào)查，勢(shì)必成為今后花青素抗乳腺癌研究的重點(diǎn)領(lǐng)域。

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