β-谷甾醇調控信號通路治療乳腺癌的作用機制研究進展

董秋艷，程哲，呂良晨，程經偉，郭新榮，高宇（陜西中醫藥大學，陜西 咸陽 712000）

乳腺癌是全世界女性中最常見的惡性腫瘤，約占所有女性癌癥病例的30%，并且是女性癌癥相關死亡的第二大原因[1]，目前乳腺癌的非手術治療方法有放療、細胞毒性化療、內分泌治療和靶向治療，但依然存在抗腫瘤藥物療效差、毒性大、耐藥等治療問題[2]。近年來研究發現，天然產物具有顯著的抗腫瘤活性，且毒副作用較人工合成藥物小[3]。因此，從天然產物中尋找新的活性成分，有望成為治療乳腺癌等疾病的有效藥物。

β-谷甾醇是一種四環三萜類化合物，化學名為5，22-三烯基-3β-羥基-甾-7-烯-20-酮，通常呈現為白色晶體或結晶性粉末，無味或微苦味。它是一種植物固醇，主要存在于谷物、堅果、種子、蔬菜等食品中。現代藥理研究表明，β-谷甾醇具有調節雌激素、抗炎、抗氧化和抗腫瘤等多種功效[4]。最新研究發現[3]，β-谷甾醇對乳腺癌有明確的治療效果，它可以保護乳腺組織，抑制雌激素的合成和雌激素受體的表達，調節乳腺上皮細胞的增殖、凋亡和分化，調節乳腺細胞中炎癥因子的表達，清除自由基，降低細胞氧化損傷[5-6]。近年來，其由于療效顯著、毒副作用小、安全性好成為研究熱點，被認為是治療乳腺癌的理想藥物。

本文對β-谷甾醇治療乳腺癌的分子機制和相關信號傳導通路進行綜述，以期為臨床治療乳腺癌提供新思路，促進其在乳腺癌等疾病防治中的應用。

1 β-谷甾醇治療乳腺癌的相關機制

1.1 氧化應激

氧化應激是指細胞內活性氧（ROS）與活性氮（RNS）之間的平衡失衡，進而激活轉錄因子，導致生長因子、炎癥細胞因子、趨化因子、細胞周期調控因子、抗炎因子等500多個基因不同程度的表達。此外，ROS和RNS的失衡還會引起DNA的突變、缺失、擴增和重排等損傷，進而影響疾病的發生發展。其中，ROS是一組壽命短、活性高、含氧的分子，已在多種癌癥（Ⅱ至Ⅲc期乳腺癌、晚期非小細胞肺癌、晚期胰腺癌）中檢測到ROS產生增加。ROS具有多種作用，如可以激活促腫瘤信號，增強腫瘤細胞存活和增殖，并導致DNA 損傷和遺傳不穩定，還可以誘導氧化應激引發的腫瘤細胞死亡[7]。近年來，抗氧化劑的致癌作用引起了人們的廣泛關注。β-谷甾醇是一種相對溫和的抗氧化劑，體外研究顯示其能顯著降低ROS水平，起到抑癌作用[8]。進一步研究發現，高濃度β-谷甾醇可以改善炎癥反應，改善氧化應激指標，但低濃度β-谷甾醇惡化氧化應激指標，尤其是硫代巴比妥酸反應物質（TBARs），谷胱甘肽（GSH）和過氧化氫酶的水平、過氧化氫酶含量等[9]，這與以往的研究結果相悖。

1.2 細胞周期

細胞周期失調和持續的細胞分裂是異常增生的一個標志，通常是由于細胞周期控制途徑[例如細胞周期蛋白、周期蛋白依賴性激酶（CDK）和檢查點控制蛋白]的突變或故障造成的。細胞有絲分裂周期可分為G1期、S期、G2期和M期，細胞在G1期早期面臨著“選擇”：保持細胞周期狀態、退出細胞周期或進入靜息態。其中，調控細胞周期進程的關鍵分子為CDK，其活性取決于調節亞基細胞周期的蛋白。異常增生常伴有CDK的明顯升高[10]。β-谷甾醇是一種新型的抗乳腺疾病藥物，可通過干預腫瘤細胞周期來達到治療作用，可通過下調CDK4表達，導致乳腺癌G0/G1細胞周期停滯；抑制CDK1表達，導致乳腺癌細胞G2/M期停滯[11]。此外，還發現β-谷甾醇可抑制TGF-β/p-Smad2/3通路活化，下調c-Myc表達，抑制乳腺癌細胞增殖、生長及A1細胞自噬[12]。

1.3 炎性反應

炎性反應是乳腺癌發生發展的重要機制，其中，促炎性介質環氧化酶-2（COX-2）作為前列腺素樣前列腺素 E2（PGE2）合成的關鍵分子，是抗炎、鎮痛的重要靶點。與介導生理功能并在大多數組織中表達的同種型 COX-1不同，COX-2是一種在病變組織中高表達的蛋白，其在正常細胞中微乎其微，但在細胞增殖異常時高表達，如在腫瘤細胞增殖時[13-14]。COX-2抑制劑一直被認為具有抗腫瘤活性[15]，近期研究發現，β-谷甾醇對COX-2介導的免疫細胞、組分及炎性反應均有調控作用。β-谷甾醇在腫瘤細胞系中對COX-2活性有明顯抑制作用，但對COX-1活性無影響，提示其為選擇性COX-2抑制劑，具有抗腫瘤作用[16]。此外，β-谷甾醇能促進人外周血淋巴細胞增殖[17]，通過釋放組胺、5-羥色胺及緩激肽、前列腺素 E等發揮顯著抗炎作用[18]，進而影響巨噬細胞極化，產生抗炎表型，緩解炎癥反應[19]。進一步研究發現，β-谷甾醇抑制COX-2活性主要是通過NF-κB調控COX-2轉錄及 MAPK信號通路而實現的[20]。

1.4 凋亡

細胞凋亡是一種由基因介導的細胞死亡方式，在機體生長發育、組織穩態維持和清除損傷細胞等方面發揮著重要作用。凋亡是一種內源性途徑，當出現內源損傷時，線粒體會釋放Apaf-1、Cyclin等促凋亡因子。這些因子通過激活效應蛋白Caspase-3，促進細胞程序性死亡。在β-谷甾醇處理的腫瘤細胞中，發現半胱天冬酶開始翻譯后激活、細胞色素C釋放、PARP和基因組DNA發生蛋白水解，而以上這些變化均可被Caspase-3抑制劑阻斷，從而證實β-谷甾醇可促進細胞凋亡[21]。細胞凋亡受到多條信號通路的調控，β-谷甾醇對這些信號通路均有重要作用，例如，AMPK、PI3K/AKT/mTOR、RAS/RAF/MAPK、JAK/STAT等信號傳導途徑[21]。這些信號通路可以通過凋亡機制誘導異常增生的細胞，使其失去活性。

2 β-谷甾醇治療乳腺癌的相關通路

2.1 雌激素信號通路

雌激素信號轉導途徑是一個復雜的生物過程。雌激素可與受體結合，激活ERK1/2信號通路[22-23]，調控基因轉錄及表達，影響乳腺癌細胞的增殖、存活及分化。此外，BRAF/MEK信號通路活性是乳腺癌復發風險的重要指標[24]，聯合雌激素受體（ER）活性，可提高乳腺癌復發預測準確率，為臨床治療提供依據。

β-谷甾醇在人體內具有類似于雌激素[如他莫昔芬（SERMs）]的作用，已有研究表明其可能通過調控ER發揮治療乳腺癌的作用[25]。此外，β-谷甾醇可與內質網結合，下調激活蛋白-1（AP-1）、NF-κB等轉錄因子活性，抑制細胞周期，促進乳腺上皮細胞分化，抑制其增殖，從而減慢或阻止乳腺疾病的進展。β-谷甾醇還可以促進乳腺上皮細胞向分化狀態發展，進一步抑制乳腺癌細胞的增殖，因此在治療乳腺癌方面有潛在的應用價值[26]。陶仕英等[27-28]前期研究發現β-谷甾醇可通過雌激素信號通路調控下游靶基因表達發揮類雌激素效應，并以ER拮抗劑ICI182780為工具藥，發現高濃度β-谷甾醇可抑制T47D細胞增殖，低濃度β-谷甾醇可促進T47D細胞增殖，并可上調ER表達。因此，我們推測β-谷甾醇可能通過調控雌激素信號通路影響乳腺癌細胞增殖及周期。此外，β-谷甾醇還能上調雌激素的表達，并通過ER介導GPER信號通路，增強對T細胞的抑制作用，抑制巨噬細胞炎癥介質的產生，從而對乳腺組織起到保護作用[29]。β-谷甾醇可能通過雌激素信號通路發揮治療乳腺疾病的作用。

2.2 Wnt/β-catenin信號通路

Wnt/β-catenin信號通路是一條調控細胞增殖、分化、凋亡的重要通路。β-catenin是Wnt/β-catenin信號通路的核心分子，CyclinD1是其下游靶基因。經典 Wnt信號通路高度保守，可通過自分泌/旁分泌方式激活胞外Wnt配體，并與細胞表面受體結合，從而激活細胞內的 Wnt信號通路。因此，β-catenin蛋白在胞質內的穩定性和蓄積是目前研究的熱點。它們進入細胞核后與轉錄因子TCF/LEF結合，參與細胞增殖、生存、分化及基因轉錄和表達調控[30-31]。

Wnt/β-catenin信號通路在乳腺癌發病中起重要作用。研究發現，可以通過調控Wnt通路活性，如抑制Wnt通路活化，抑制CyclinD1表達，促進β-catenin降解等治療乳腺癌。王珂等[32]發現，Wnt/β-catenin信號通路活化后，β-catenin表達異常，從而促進乳腺癌細胞增殖及腫瘤發生，并且Her2/Neu酪氨酸激酶可磷酸化β-catenin使其失活，并導致Wnt/β-catenin信號通路異常活化，促進乳腺癌的發生發展[33]。還有研究發現，β-谷甾醇與β-catenin關系密切，β-谷甾醇能顯著下調LEF-1基因及蛋白的表達，阻斷 Wnt/β-catenin信號通路，抑制腫瘤細胞的增殖及遷移[34]。此外，β-谷甾醇可抑制 Wnt通路下游靶基因CyclinD1、CDK4表達，上調p21/Cip1、p27/Kip1表達，抑制 CDK激酶活性，使乳腺癌細胞停滯于G1期[35]。

2.3 PI3K/Akt信號通路

PI3K-Akt信號通路是乳腺癌中最常見的上調通路，與細胞代謝、生長、增殖及凋亡密切相關。首先，PI3K活化PIP2，使其磷酸化，生成第二信使PIP3，從而激活Akt，通過調節細胞周期進程影響乳腺癌的發生發展[36]。其次，抑癌基因PTEN是PI3K/Akt信號通路的主要負向調節因子之一，它的活性可以有效地抑制PI3K/Akt通路的活化，從而起到抑制細胞增殖、促進腫瘤細胞凋亡的作用[37-38]。乳腺癌細胞內PI3K/Akt信號通路異常活化，可調節雌激素對乳腺上皮細胞增殖的抑制效應，進而促進乳腺腫瘤的發生發展[39]。研究表明β-谷甾醇可通過調控PI3K/Akt/mTOR通路抑制人乳腺癌細胞（MCF-231、MDA-MB-3）的表達，顯著降低Bcl-2相關細胞死亡信號分子（Bad）、PRAS40及GSK-3β磷酸化水平[40-41]。

2.4 MAPK/ERK信號通路

MAPK/ERK信號通路也是乳腺癌發生的關鍵環節，其在乳腺癌細胞增殖分化中發揮重要作用[42]。MAPK/ERK信號通路主要由外周受體激活RTK和G蛋白偶聯受體（GPCR）等受體構成，經過一系列蛋白激酶級聯反應，最終激活ERK家族的蛋白激酶（ERK1、ERK2和 JNK 1/2），這些蛋白激酶進入細胞核，調節轉錄因子的磷酸化修飾，進而調控基因的表達，從而影響乳腺細胞的生物學行為[43-44]。此外，MAPK/ERK信號通路還可調控乳腺基質細胞增殖及炎癥反應，促進乳腺增生[45]。在免疫功能正常的三陰性乳腺癌（TNBC）小鼠模型中，纖維細胞生長因子受體阻斷通過下調乳腺疾病相關成纖維細胞（CAFs）中的MAPK/ERK通路來抑制其細胞增殖[46]。同時研究發現，乳腺疾病中血管內皮生長因子（VEGF）表達水平顯著高于鄰近組織，并且與乳腺癌分子亞型相關，VEGF高表達患者的生存時間明顯縮短。VEGF可通過 MAPK/ERK通路促進MDA-MB-231細胞增殖，促進乳腺癌惡性進展[47]。研究發現β-谷甾醇可抑制MDAMB-231細胞增殖，抑制MAPK通路活性，并可抑制其下游甲羥戊酸膽固醇合成。此外，β-谷甾醇可抑制MAPK通路中ERK1/2及JNK通路，抑制腫瘤細胞增殖[48]。

2.5 NF-κB信號通路

NF-κB作為一種轉錄因子，在乳腺癌中也有類似的激活模式，包括經典通路和非經典通路。經典通路是NF-κB活化通路中的重要通路，在細胞增殖、分化、凋亡及炎癥反應中發揮重要作用。經典的NF-κB通路是指NF-κB在胞質內與IκB結合而不活化。當細胞受到外界刺激時，信號通過受體或信號分子進入細胞內，激活IκB激酶（IKK）復合體，使IκB降解，釋放NF-κB入核，進而調控下游基因表達。除此之外，NF-κB2（p52）是非經典信號通路中的關鍵轉錄因子，可與 RelB形成二聚體，結合于DNA，調控下游基因表達。與經典通路不同，非經典通路依賴于NIK（NF-κB激酶）介導，NIK活化 IKKα，使p100部分降解，釋放NF-κB。研究表明，NF-κB信號通路的異常激活可引起乳腺上皮細胞的異常增殖分化，進而促進乳腺腫瘤的發生發展[49]。

在相關研究中，從秈稻中提取的β-谷甾醇具有顯著的抗腫瘤轉移潛能，并能抑制乳腺癌細胞的侵襲遷移能力[50]。β-谷甾醇通過抑制NF-κB信號通路發揮抗腫瘤轉移的作用[51]。炎性反應時，NF-κB持續活化，促進炎性反應，導致非激素依賴的惡性表型[52]。β-谷甾醇可以抑制NF-κB的核易位[53]，減輕炎性反應，抑制腫瘤向惡性轉化。抑制NF-κB活性可增加腫瘤細胞對腫瘤壞死因子（TNF）-α凋亡的敏感性[54]，進而降低細胞遷移能力。因此，β-谷甾醇可能通過抑制NF-κB信號通路發揮抗腫瘤、抗炎、抗腫瘤等作用，為乳腺疾病治療提供新的思路。

3 結語與展望

乳腺癌是女性中最常見的惡性腫瘤。目前，乳腺癌治療依賴于手術、放射治療和化療。這些治療方法根據其特點和療效，綜合運用可使乳腺癌治療的臨床療效顯著提高，然而，大多數抗腫瘤藥物都存在不良反應，并且都存在耐藥性，限制了它們的臨床療效和廣泛應用。因此，迫切需要更有效、更安全的抗腫瘤藥物來治療乳腺癌。中藥因其多成分-多靶點-多途徑的特點，在臨床上對于乳腺癌有較好的療效，因其獨特的藥理作用成為目前治療的研究熱點。天然活性成分β-谷甾醇，是當歸、天麻、千斤拔、泡沙參、三葉青等多種中藥的主要藥效成分，具有廣泛的藥理作用[4]。在乳腺癌的體外實驗中，β-谷甾醇對乳腺癌細胞具有明顯的抑制作用，并在體內可減小腫瘤轉移的大小和程度[55]，還被證明與其他乳腺癌治療藥物（他莫昔芬）聯合使用時可產生協同效應[56]。關于β-谷甾醇治療乳腺癌的分子機制研究已較為深入，主要包括以下幾個方面：① 抑制雌激素受體活化，進而抑制乳腺癌細胞增殖分化；② 抑制 Wnt/β-catenin信號轉導途徑：β-谷甾醇可降低β-catenin核轉運及轉錄因子活性，阻斷該信號轉導途徑，從而使乳腺細胞增殖、分化減慢；③ 抑制PI3K/Akt信號轉導途徑：β-谷甾醇可抑制PIP3合成及Akt活化，阻斷PI3K/Akt信號轉導，抑制PI3K/Akt信號轉導，使乳腺癌細胞增殖及存活能力降低；④ 抑制 MAPK信號途徑活化：β-谷甾醇可通過降低 MAPK信號途徑的傳導，降低 ERK磷酸化及活化，抑制乳腺細胞增殖分化。此外，β-谷甾醇還可通過抑制JNK、p38等信號通路，降低炎癥反應，從而達到治療乳腺增生癥的目的；⑤ 抑制NF-κB信號途徑的活化：β-谷甾醇可通過抑制IκB蛋白降解，抑制IKK的活化，抑制核轉錄因子NF-κB的活性，進而抑制NF-κB信號途徑的激活及基因轉錄，減輕炎癥反應，抑制乳腺細胞增殖，促進乳腺細胞凋亡，從而抑制乳腺增生。

隨著我國乳腺癌患者的增多，尋找有效的治療手段已成為研究熱點。現代抗腫瘤藥物治療存在多種不良反應，因此，以天然植物為主要研究對象的藥物逐漸受到人們的重視。天然活性成分β-谷甾醇已被證實對乳腺癌有較好的非手術治療作用。它是一種安全有效的抗乳腺癌藥物，具有抗雌激素、抗炎、抗氧化、抑制腫瘤細胞增殖等作用。隨著研究的深入，β-谷甾醇的藥理作用和分子機制將越來越多地被發現，可為β-谷甾醇新藥的研發和臨床應用奠定基礎。