花青素防治乳腺癌研究進展

羅麗萍，韓 彬，彭曉莉，余小平，劉衛華，李遂焰*

1西南交通大學生命科學與工程學院，成都 610031;2成都醫學院公共衛生系，成都 610083

花青素(anthocyanidins)是存在于植物中的天然黃酮類化合物，是各種蔬菜和水果呈現藍色、紫色、紅色和橙色的天然水溶性色素，為植物的次級代謝產物。自然條件下，花青素主要以糖苷形式與單糖結合形成花色苷(anthoyanins)。花青素的結構母核是3，5，7-三羥基-2-苯基苯并吡喃，常見的有六種單體(圖1)。

花青素在體內的吸收受糖苷配基的性質和苷元結構的影響，其抗癌活性主要決定于C環3位和B環 3＇、4＇和 5＇位的-OH［2］。花青素進入血液后多以原型、甲基化或酚酸代謝物等活性形式存在并發揮作用。花青素生物利用度較低，原因可能為:1、大多數花青素的結構不利于其在胃腸道內被葡糖醛酸糖苷酶水解，難以被腸道吸收;2、花青素在酸性(pH＜4)環境下穩定，在體內偏堿性的環境下極易降解;3、花青素能與外排轉運蛋白(efflux transporters)結合，如與多藥抗藥性蛋白(multidrug resistance protein 1，MDR1)結合［3］后主動轉運出小腸，致其血漿濃度降低。

作為天然植物多酚化合物，花青素因其具有良好的生物活性而受到腫瘤學家和營養學家越來越多的關注。目前研究發現，花青素具有很強的抗氧化和抗炎特性，對心腦血管疾病、關節炎、糖尿病、肥胖、視覺損傷等有很好的防治效果［1，4］。花青素還能通過非抗氧化和非抗炎途徑防治乳腺癌、食管癌、肺癌、直腸癌、黑色素瘤等多種腫瘤的發生發展，且具有無毒、不致畸、不致癌、不致敏、不致突變等特性［1］。

1 花青素防治乳腺癌效應

1.1 人群研究

圖1 物來源食物中花青素基本化學結構(引自［1］)Fig.1 Chemical structure of anthocyanidins in plant-derived food

目前，花青素防治乳腺癌的流行病學研究主要集中在食物中黃酮/花青素攝入量與乳腺癌患病風險相關性的研究。Torres等［5］采用病例對照研究，收集141例確診的乳腺癌患者，按年齡匹配(+/-3年)對照，發現黃酮醇和類黃酮攝入量高的墨西哥女性絕經后乳腺癌患病風險較低，攝入量最高的第四分位組與攝入量最低的第一分位組相比，OR值分別為0.21(95%CI=0.07 －0.60，P ＜0.004)和0.29(95%CI=0.10 － 0.82，P ＜ 0.025)。Boggs等［6］采用食物頻率表對21～69歲共51，928名美國黑人女性進行12年隨訪，研究發現蔬果攝入頻繁可減少ER－/PR－型乳腺癌的患病風險(食用頻率＞2次/天與＜4次/周的發病率比值為0.57)，表明蔬菜水果的攝入是調查人群ER－/PR－型乳腺癌患病的保護因素。在中國也有類似結果，Zhang等［7］采用病例對照研究對中國東南地區的756名乳腺癌患者與1，009名健康女性進行調查，發現異黃酮攝入量與乳腺癌患病風險存在負相關，且ER、PR表達情況一致時，保護效應更顯著。以上研究結果均表明花青素等黃酮類天然植物化學成分對乳腺癌具有積極防治作用，但是對地域、種族及機制方面的流行學研究尚未見報道。

1.2 動物模型研究

藥動學研究數據顯示，人體能吸收至血液的花青素濃度(2～25 nmol/L)遠低于體外發揮抗癌作用的濃度(10～200 μmol/L)，而花青素在動物實驗中卻表現出很好的抗癌效應，在人癌小鼠移植瘤模型飼料中添加花青素能顯著抑制小鼠腫瘤生長、血管生成、細胞侵入和遷移定植等［8-10］。有報道，口服藍莓花青素能使MDA-MB-231乳腺癌裸鼠的腫瘤體積減小75%，肺轉移率降低70%，淋巴結轉移降低25%［8］。Aiyer和 Gupta［11］對花青素防治小鼠乳腺癌的機制進行了研究，他們以分別含2.5%黑木莓(BRB)、2.5%藍莓(BB)的飼料飼喂 17β 雌二醇(E2)處理的ACI母鼠，并用qRTPCR檢測其對乳腺組織中與E2代謝相關酶類基因表達的影響。試驗第6周，E2組與E2-BRB和E2-BB組相比，細胞色素P4501A1水平分別增加了12和21倍;E2-BRB和E2-BB組可將CYP1B1降至原水平的1/11;E2組的17β-羥基固醇脫氫酶增加了5倍，而添加了BRB、BB的試驗組只增加了2倍。試驗第18周，兒茶酚-O-甲基轉移酶只在E2組小鼠中提高了兩倍。飼料中添加花青素可降低E2誘導的乳腺腫瘤的發生率(10% ～30%)、生長體積(41% ～67%)和多樣性(38%～51%)，但并不影響E2與類固醇受體的作用［11］。以上結果提示，花青素可能是通過調節代謝E2的酶類防治E2誘發的早期乳腺癌。

1.3 離體細胞研究

已有乳腺癌化療藥物大多會對正常組織造成損傷，研究顯示花青素對正常細胞有一定保護作用。Li等［12］用野冬青果(Eugenia jambolana Lam.)的花青素提取物(JFE)處理MCF-7aro和MDA-MB-231乳腺癌細胞，72 h 的 IC50分別為 27 μg/ml和 40 μg/ml，而正常永生化MCF-10A對JFE引起的生長抑制和凋亡都比乳腺癌細胞耐受。同樣結論還有，Dp能明顯抑制 ER+、TN型(Triple-Negative，三陰性，［ER–，PR–，HER2–］)和 HER2高表達細胞的生長增殖，并誘導癌細胞凋亡，但是對正常的MCF-10A毒性卻很小;還能抑制2-氨基-1-甲基-6-苯基咪唑［4，5-b］吡啶(2-amino-1-methyl-6-phenylimidazo［4，5-b］pyridine)對 MCF-10A 細胞的轉化［13］，是潛在的TN型乳腺癌防治藥物。另有研究顯示，花青素在足以引起抗癌效應的濃度下并不影響細胞活力［10，14-15］，但其機制尚不清楚。

新近研究表明，敲除ER陽性且Ron高表達小鼠的ER后，腫瘤生長受到抑制，但肝轉移率卻增加40%;靶向ER藥物他莫昔芬(tamoxifen)治療后也得到類似結果［16］。Faria［14］的研究在一定程度上解決了這一困境，藍莓花青素及其丙酮酸加合物對MDA-MB-231(ER–)的生長抑制效果比 MCF-7(ER+)高30%，表明花青素防治乳腺癌效應是不依賴于ER的，該特性使其具有與ER靶向藥物聯用的潛能。

1.4 聯合用藥

研究報道，花青素與抗癌藥物大多具有協同效應。2 μmol/L的芍藥素-3-葡糖苷(Peonidin-3-Glucoside，P-3-G)和矢車菊素-3-葡糖苷(Cyanidin-3-Glucoside，C-3-G)與阿霉素(doxorubicin，DOX)聯用，可將其 TC50從 0.36 μmol/L 分別降至 0.19 μmol/L 和 0.08 μmol/L［17］，顯著提高了藥效。同樣，染料木黃酮(Genistein)和花青素聯用對MCF-7細胞的促凋亡和生長抑制效果均比單獨用藥好，且具有時間和劑量依賴效應［18］。但也有研究指出，花青素與現有藥物聯用可能存在拮抗作用，黑米花色苷與紫杉醇(paclitaxel)聯合作用MCF-7和HL-60細胞，并沒有提高抗癌效應;與低劑量DOX聯合作用HL-60細胞具有顯著協同作用;但與較高劑量(＞0.1 μmol/L)DOX 聯合作用 HL-60細胞時會拮抗DOX引起的生長抑制和細胞凋亡，抑制率最高分別可達12%和53%［19］。Ozbay等［13］的研究結果與此一致，Dp與ErbB2靶向藥物Lapatinib和Herceptin(Trastuzumab，曲妥珠單抗)聯合作用BT-474和SKBR-3乳腺癌細胞時，均表現為拮抗作用。

2 花青素防治乳腺癌機制

2.1 抑制受體酪氨酸激酶

花青素是酪氨酸激酶(protein tyrosine kinase，PTK)的廣譜抑制劑，能通過干擾PTK催化活性結構中Lys721/Glu738離子對的形成，阻斷PTK信號級聯通路，發揮抗癌效應［20］。ErbB2/HER2屬于PTK中的膜受體型酪氨酸激酶(receptor tyrosine kinase，RTK)，其高表達往往伴隨著乳腺癌的惡性增殖和高轉移。Teller等［21］的研究發現，在無細胞系統(cell free system)中，低濃度的Dp即能抑制 EGFR，EGFR，ErbB2，VEGFR2，VEGFR3 和 IGF1R 的活性;在A431和PAE細胞中，還能抑制相應配體激活的上述受體的磷酸化，且對 ErbB3和VEGFR3有偏愛性。在乳腺癌防治中，花青素主要是通過抑制ErbB2的磷酸化調控下游信號通路，抑制癌細胞增殖和轉移［13］。ERα 被雌激素(estrogen)激活后，部分向核轉位起始相關基因的轉錄;其余則留在胞漿，激活的下游信號分子在乳腺癌的增殖、轉移中起到了非常重要的作用。有報道指出，ErbB2高表達的乳腺癌細胞可在沒有雌激素的情況下激活ERα［22］，而花青素可發揮RTK抑制劑活性阻斷這一作用。

2.2 調控MAPK信號通路

研究顯示，花青素可通過調控MAPK信號級聯中的 MEK1/2-ERK1/2，MKK3/6-p38，MKK4/7-JNK通路發揮乳腺癌防治效應［13］。C-3-G能抑制乙醇誘導的ErbB2陽性乳腺癌細胞中ErbB2、cSrc、FAK(focal adhesion kinase，黏著斑激酶)的磷酸化，同時削弱 ErbB2/FAK，FAK/cSrc，FAK/p130Cas，cSrc/p130Cas以及 p130Cas/JNK間的相互作用，即抑制ErbB2-cSrc-FAK信號級聯，降低細胞粘附和偽足形成能力［20］。黑米花青素能抑制MDA-MB-453細胞株HER2/neu受體的激活，阻斷EGFR-Ras-MAPKERK1/2信號通路，降低促血管生成相關因子的表達［15］。Pull-down和競爭性結合實驗證明，Dp是以與ATP競爭和非競爭方式分別與Raf1、MEK1和MEK4 結合，調節其磷酸化水平［23］，抑制 AP-1、Elk、NF-κB等轉錄因子的激活，導致癌細胞生長、轉移和血管生成被抑制［10，13］。已有研究證實，花青素可激活線粒體凋亡途徑［10］，ERK1/2被抑制后能解除對Bim的抑制，進一步促進癌細胞凋亡。

2.3 調控PI3K信號通路

PI3K-Akt途徑是花青素防治乳腺癌中另一條最重要的信號通路。已有研究證實，PI3K信號通路會激活 NF-κB、Stat3、Elk等轉錄因子，促進細胞生長、轉移與血管生成，該通路受阻會導致癌細胞DNA合成受阻，細胞周期停滯;同時，Akt受抑制會促進Bad和Caspase-9激活的線粒體凋亡途徑。有報道指出，藍莓花青素可降低MDA-MB-231細胞Akt和NF-κB的活性，MMP-9活性被抑制，uPA表達降低，而相應抑制劑TIMP和PAI的表達增加，導致癌細胞降解ECM的能力減弱;體內試驗也證實藍莓花青素使Ki67表達降低、caspase-3水平增加，降低腫瘤細胞增殖能力降低，促進細胞凋亡［8-9］。對ErbB2高表達的 MDA-MB-453細胞，EGF能促進NFκB 的核轉運，增加 VEGF、MMP2、MMP9 和 uPA表達，黑米花青素在高濃度(100 μg/mL)時能將這一作用過程完全阻斷［15］。關于花青素如何與靶標作用的研究較少，Kwon等［23］的研究認為，Dp是以與ATP競爭方式與PI3K結合，從而抑制其磷酸化。

3 小結

綜上所述，由于人體對花青素的生物利用度較低，目前花青素抗乳腺癌的研究主要集中在動物模型和離體細胞研究，而有關對腫瘤患者人群干預試驗研究報道較少。另外，花青素發揮抗乳腺癌效應是花青素復合物還是某一種或二種單體、甚或次生代謝產物尚不清楚，花青素與體內或細胞內相關蛋白結合發揮抗乳腺癌作用的分子機制尚未完全闡明。

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