染料木黄酮抗肿瘤作用及机制的研究进展
摘要
关键词
染料木黄酮、肺癌、乳腺癌
正文
根据世界卫生组织最新发布的全球癌症报告,全球癌症负担日益加重,预计到2050年将有超过3500万例新增癌症病例,相较于2022年的2000万例将增长77%[1]。化疗作为一种有效的抗癌策略,显著提高了癌症患者的生存和预后,但其带来的耐药性和毒副反应等严重影响患者的生存质量。因此,迫切需要开发既有效又低毒性的抗癌药物。染料木黄酮,是一种天然异黄酮和植物雌激素,研究发现其具备多种药理特性,在癌症治疗中展现出巨大的潜力,成为广泛研究和探索的对象[2-3]。本文将就近年来染料木黄酮在抗肿瘤领域的研究进展进行综述。
1.肺癌
肺癌作为全球发病率居首的恶性肿瘤,2022 年全球新增确诊病例约 250 万例,死亡人数逾 180 万,分别占全球癌症确诊总数的 12.4% 和癌症死亡总数的 18.7%[1]。这种严重威胁人类生命健康的重大公共卫生问题呈现显著的性别差异特征:男性群体中肺癌的发病率与死亡率均位居恶性肿瘤首位,女性群体中则分列第二位,男女发病率与死亡率合计比值约为 2:1[4]。在不可切除的非小细胞肺癌病例中,化学药物治疗作为标准治疗手段,始终占据核心地位。尽管含铂双药方案联合靶向治疗或免疫治疗的综合策略显著改善了患者生存质量及总生存期,但临床实践中仍面临两大挑战:原发性耐药与获得性耐药。导致 ⅢB-Ⅳ 期患者的 5 年生存率停滞在 15-20% 区间,凸显开发新型化疗增敏策略的紧迫性。
1.1增强放射敏感性
由于治疗相关的毒性, NSCLC的放射治疗可能受到剂量限制。Michael D. Kaytor[5]等人合成一种新型染料木黄酮口服纳米混悬剂 ,利用A549 细胞进行研究,将细胞分别植入小鼠上半身或侧腹。在接受胸部或腹部单剂量 12.5 Gy 辐射之前和之后,每日口服纳米染料木黄酮。与接受载体治疗的动物相比,接受纳米染料木黄酮治疗的动物的肿瘤生长显著减少,且在辐射后能更好地保持体重。
1.2减轻化疗耐药性
以铂类为基础的化疗方案在肺癌治疗中占据举足轻重的地位。但由于肿瘤对顺铂具有固有耐药性,该疗法的有效性仍然有限。Liu[6]等人研究发现,与单独使用任何一种药物相比,低浓度的顺铂和染料木黄酮的联用显著抑制 PI3K/AKT通路的激活,体内外实验结果表明细胞和肿瘤增殖受到明显抑制。总体而言,染料木黄酮可以增强顺铂的抗肿瘤活性,减轻化疗耐药性。
1.3诱导细胞周期停滞和细胞凋亡
FoxM1是叉头盒转录因子家族的成员,其通过调节Plk1、Aurora B、细胞周期蛋白 B1和其他关键基因的表达,在调节细胞周期进程中起着至关重要的作用[7]。Tian[8]等人发现染料木黄酮通过抑制FoxM1的表达进一步下调其下游与细胞周期和细胞凋亡相关的基因表达,诱导G2/M细胞周期停滞导致细胞凋亡。
2.乳腺癌
乳腺癌作为全球女性最常见的恶性肿瘤,在 2022 年约占女性癌症确诊病例的 24% 和癌症死亡病例的 16% [1],并成为女性癌症死亡的主要原因之一。值得关注的是,该疾病近年呈现明显年轻化趋势。从分子特征分析,约 60%-75% 的女性乳腺癌患者表现为雌激素受体(ER)阳性,其中约 65% 同时存在孕激素受体(PR)阳性表达。现有研究证实,ER 信号传导通路在乳腺癌细胞的增殖、存活及侵袭过程中发挥关键驱动作用。ER 的临床价值不仅体现在其作为重要的预后指标,更在于通过检测 ER 状态可精准筛选出最可能从内分泌治疗中获益的患者群体,许多患者对这种疗法产生了耐药性并发生转移,远期的 5 年相对生存率仅为 23%。
2.1增强放射敏感性
Liu[9]等人使用10 μm的染料木黄酮联合X射线照射MCF-7 细胞和MDA-MB-231细胞。与单独照射相比,染料木黄酮与X射线联合处理后,两种细胞系的DNA损伤明显增加,细胞在G2/M期停滞,同源重组修复蛋白Rad51灶形成减少,凋亡率增加。联合处理明显上调ATM、Chk2、Cdc25c和Cdc2的磷酸化,导致永久性的G2/M期阻滞,上调 Bax和p73,下调Bcl-2,最终诱导两种细胞系线粒体介导的凋亡。
2.2增强DNA损伤
Mohammad F. Ullah[10]等人发现染料木黄酮通过动员内源性铜离子和产生活性氧物质诱导 MDA-MB-231细胞死亡。染料木黄酮处理后,产生超氧化物阴离子,然后迅速转化为过氧化氢 (H2O2),根据芬顿反应,H2O2通过还原铜的氧化形成羟基自由基。随着活性氧的积累,会发生不可逆的 DNA 损伤,导致细胞死亡。
2.3抑制血管生成
血管生成是肿瘤发生、增殖和转移的关键,也是癌症快速进展的标志。Ravi Prakash Shukla[11]等人合成了一种 pH响应搭载阿霉素和染料木黄酮的脂质聚合物纳米制剂。发现与单独使用阿霉素和染料木黄酮以及二者联合使用相比,该制剂可引起Akt、ERK、Hif1α的mRNA和蛋白质水平显著降低,表明其通过Akt/Hif1α/VEGF轴,从而显著抑制肿瘤生长和血管生成。
总结和展望
当前传统癌症药物治疗面临多重挑战。因此,开发新的抗癌药物至关重要。本文回顾了染料木黄酮在抗癌方面有良好作用的现有证据,多项实验和临床研究表明染料木黄酮对不同类型的癌症具有显著的抗癌效果,其作用机制尚未完全阐明,且生物利用度较低。目前仍需开展大量基础研究和临床验证,而为其临床转化提供充分的科学依据。
参考文献
[1] BRAY F, LAVERSANNE M, SUNG H, et al. Global cancer statistics 2022: GLOBOCAN estimates of incidence and mortality worldwide for 36 cancers in 185 countries [J]. CA: A Cancer Journal for Clinicians, 2024, 74(3): 229-63.
[2] SHETE V, MAHAJAN N M, SHIVHARE R, et al. Genistein: A promising phytoconstituent with reference to its bioactivities [J]. Phytotherapy Research, 2024, 38(8): 3935-53.
[3] JOSHI H, GUPTA D S, ABJANI N K, et al. Genistein: a promising modulator of apoptosis and survival signaling in cancer [J]. Naunyn-Schmiedeberg's Archives of Pharmacology, 2023, 396(11): 2893-910.
[4] J. SALLER J, BOYLE T A. Molecular Pathology of Lung Cancer [J]. Cold Spring Harbor Perspectives in Medicine, 2022, 12(3).
[5] KAYTOR M D, SEREBRENIK A A, LAPANOWSKI K, et al. The radioprotectant nano-genistein enhances radiotherapy efficacy of lung tumors in mice [J]. Translational Lung Cancer Research, 2023, 12(5): 999-1010.
[6] HASAN G M, HASSAN M I, SOHAL S S, et al. Therapeutic Targeting of Regulated Signaling Pathways of Non-Small Cell Lung Carcinoma [J]. ACS Omega, 2023, 8(30): 26685-98.
[7] KOHATA M, IMAI J, IZUMI T, et al. Roles of FoxM1‐driven basal β‐cell proliferation in maintenance of β‐cell mass and glucose tolerance during adulthood [J]. Journal of Diabetes Investigation, 2022, 13(10): 1666-76.
[8] TALIB W H, BABAN M M, BULBUL M F, et al. Natural Products and Altered Metabolism in Cancer: Therapeutic Targets and Mechanisms of Action [J]. International Journal of Molecular Sciences, 2024, 25(17).
[9] GAO H-Q, BU X-M, JIANG W, et al. Compound Taxus exerts marked anti-tumor activity and radiosensitization effect on hepatocellular carcinoma cells [J]. Heliyon, 2024, 10(5).
[10] SEMENOV A L, TYNDYK M L, VON J D, et al. Effects of Isoflavone-Rich NADES Extract of Pueraria lobata Roots and Astaxanthin-Rich Phaffia rhodozyma Extract on Prostate Carcinogenesis in Rats [J]. Plants, 2023, 12(3).
[11] SHUKLA R P, DEWANGAN J, URANDUR S, et al. Multifunctional hybrid nanoconstructs facilitate intracellular localization of doxorubicin and genistein to enhance apoptotic and anti-angiogenic efficacy in breast adenocarcinoma [J]. Biomaterials Science, 2020, 8(5): 1298-315.
...