植物甾醇抗肿瘤及其转移机制研究进展

刘紫薇 黄 嬛 赵琳琪 周赢斌

（嘉兴学院 浙江嘉兴 314001）

植物甾醇普遍分布于多种食用植物中，类似于动物中的胆固醇，具有抗炎、保护心血管、抗氧化、延缓衰老、调节免疫、抗肿瘤等多种功效。植物甾醇种类繁多，目前发现近250种，从结构上可分为三类，其中以4-无甲基甾醇为主（如β谷甾醇、菜油甾烷醇、豆甾醇等）。近年来，广大学者对植物甾醇在抗肿瘤活性方面进行了较多的研究，发现其对于乳腺癌、前列腺癌、肺癌、结肠癌等都具有一定的防治作用。本文即对植物甾醇抗肿瘤及其抑制肿瘤转移作用机制方面的研究进展作一介绍。

一、植物甾醇抗肿瘤作用机制

1.肿瘤细胞膜的改变

植物甾醇能够影响细胞膜的构成、细胞膜的流动性和与膜结合酶结合的能力。甾醇的结构多与生物膜的一种必不可少的脂质成分——胆固醇相似。研究表明，β-谷甾醇渗入人结肠癌细胞HT-29并没有直接影响胆固醇在磷脂中的比例，也没有使磷脂的浓度的改变。但是，β-谷甾醇的渗入导致了一些信号转导通路的改变，从而影响了两种磷脂浓度发生显着变化，磷脂酰胆碱增加了8 %，而鞘磷脂减少50% 。[1-2]

另一方面，植物甾醇能够渗入细胞膜中，使膜的流动性和膜结合酶的活性发生改变。细胞膜脂双层结构发生变化，会影响细胞的流动性，A.I.Leikin等[3]发现，连续21天给大鼠喂养5% 的植物甾醇，由于β-谷甾醇渗入细胞膜，表现出肝细胞膜的流动性降低。由于膜流动性的降低代偿性地引起一些肝脂肪酸去饱和酶活性的增加。研究表明，在给大鼠喂养混合在饮食中的2 %的植物甾醇，能够引起肝和前列腺中5α-还原酶减少33-44 %，前列腺芳香酶减少55 %。这两种膜结合酶能够参与睾酮的代谢，导致雄激素和雌激素的水平升高，从而引起前列腺增生和前列腺癌[4-5]。并且，植物甾醇渗入肿瘤细胞的细胞膜，改变膜的流动性，提高膜结合酶PLD的活性，从而调节肿瘤细胞凋亡[6]。

2.肿瘤细胞信号转导途径的改变

植物甾醇通过作用于肿瘤细胞的信号转导通路，从而影响肿瘤细胞生长和凋亡的过程。研究表明，MAPK途径、PKC途径和鞘磷脂循环途径三条信号转导途径可能与植物甾醇参与肿瘤细胞生长和凋亡有关。Awad AB等发现，β-谷甾醇可能通过减少甲羟戊酸途径合成的胆固醇和刺激MAPK通路来抑制MDA-MB-231细胞生长[7]。在体外试验中表明，植物甾醇渗入细胞膜并没有改变PKC通路的活性[8]。磷脂酶 C是 PKC通路中参与信号传导的关键酶，而在体外对人结肠癌 HT-29细胞系的实验中表明植物甾醇对磷脂酶 C的活性没有影响[4]。植物甾醇能够抑制HT-29细胞系的生长，其可能的机制是刺激鞘磷脂循环[9]。

植物甾醇刺激鞘磷脂循环能够导致神经酰胺的增加，从而抑制肿瘤的生长[10]。Atif B.Awad等[6]发现，植物甾醇作用于前列腺癌LNCaP细胞，增加了SPh的活性并且减少了SPh-ase，因此神经酰胺的增加，能够抑制肿瘤细胞的生长。这个过程与两种关键酶有关——蛋白磷酸酶2A（PP2A）和磷脂酶D（PLD），神经酰胺的增加能够促进PP2A和PLD的活性和表达。与胆固醇对照组相比，用16μM的植物甾醇处理LNCaP细胞，通过激活鞘磷脂途径，PP2A的活性增加了50% 。但另一方面，PLD也显着增加，可能是由于β-谷甾醇渗入细胞膜改变了膜流动性，加强了膜结合酶的活性。另外，有研究表明，Akt/PKB丝氨酸 - 苏氨酸激酶家族（Akt1-3/PKBα，β，γ）是鞘磷脂循环信号转导的关键[11]。植物甾醇能够影响肿瘤细胞中microRNA的表达，作用于靶基因SKT4，从而促进细胞凋亡。SKT4是一种丝氨酸 - 苏氨酸激酶家族的一员，能够使髓鞘碱性蛋白磷酸化和经受自身磷酸化。SKT4自身磷酸化后，会转移到细胞核中，使FOXO、LATS1/2、组蛋白H2B、JNK这些分子磷酸化，从而促进凋亡[12]。

3.肿瘤细胞凋亡

细胞凋亡即细胞程序性死亡，主要通过激活内源性DNA内切酶而发生的自动死亡过程，它是机体清除衰老或对机体有害细胞的重要机制。诱导细胞凋亡已成为植物甾醇治疗肿瘤的方向。在细胞凋亡过程中，半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶（caspase）起着重要的调控作用。张忠泉等[13]研究了β-谷甾醇诱导人肝癌细胞 HepG2细胞凋亡的机制，发现β-谷甾醇能上调 Bax及 tBid和下调 Bcl- XL表达，通过caspase-8、caspase-9等激活线粒体信号转导通路，诱导人肝癌细胞凋亡。同时，检测到胞浆中cytochrome c表达逐渐增加而线粒体中的cytochrome c表达逐渐减少，表明β-谷甾醇也能通过膜死亡受体途径诱导该细胞凋亡。王娟等[14]研究发现，β-谷甾醇上调共刺激细胞PFP、GraB、IFN-γ的表达，活化 p- ERK1/2、Bcl-2，在一定浓度范围内促进共刺激细胞的增殖，从而加强其对胃癌 SGC-7901细胞的杀伤活性。 Shanthi Sri Vundru等[15]证实，植物甾醇作用于人乳腺癌MDA- MB- M231细胞能引起该细胞线粒体细胞膜电位去极化，使Bax/ Bcl-2的比例上升，促进细胞凋亡。

4.对肿瘤细胞周期的影响

植物甾醇能影响细胞周期动力学，导致细胞周期停滞。研究表明，植物甾醇能诱导人肺癌A549细胞周期在G2期到M期停滞[16]。β-谷甾醇使人肝癌细胞SMMC-7721阻滞在G2/M期，豆甾醇则使其阻滞在S期或G2/M期，从而抑制细胞增殖和诱导细胞凋亡[17]。 Awad AB等证实β-谷甾醇可将人乳腺癌细胞 MDA- MB-231阻滞在 G2/ M期[18]，然而，有研究证实β-谷甾醇在 G0/ G1期对其也有阻滞作用[15]。王莉[19]发现，β-谷甾醇作用于人子宫颈癌细胞 SiHa，具有一定的抑制微管聚合和装配作用，使细胞周期的S期积聚，因此抑制SiHa细胞的生长。

5.调节免疫系统

现代免疫学认为，人体免疫系统具有免疫监视的功能，具有识别、杀伤并及时清除机体内环境出现的突变细胞，防止肿瘤发生的功能。因此，肿瘤与机体的免疫系统状态关系密切，增强免疫功能对于肿瘤的预防与治疗有着重要的意义。

植物甾醇能增强机体的免疫功能，通过阻断Th1细胞分泌细胞因子IL-10和IL-4进行免疫调节[20]。IL-2与IL-10是两种重要的细胞因子，在机体免疫调控方面有着关键的作用。IL-10由Th2细胞分泌，肿瘤发生时IL-10的分泌增加，导致免疫功能抑制[21]。IL-2由Th1细胞分泌，被认为是最具有抗肿瘤活性的细胞因子[22]。陈浩等[23]发现，通过建立 HepG2荷瘤小鼠动物模型，对植物甾醇的体内抗肿瘤机理作用进行了初步探讨研究，植物甾醇具有良好的抗肿瘤作用，IL-2升高（P<0.01）与 IL-10降低（P<0.01），提示了植物甾醇能增加荷瘤机体的抗肿瘤细胞因子（IL-2）的分泌，降低荷瘤机体的免疫抑制因子（IL-10）的分泌，从而达到抑制肿瘤的效果。

二、植物甾醇抗肿瘤转移作用机制

肿瘤转移是指肿瘤细胞离开原发生长部位，穿过细胞外基质和基底膜构成的组织屏障，侵袭到邻近正常组织的过程，转移的方式有通过淋巴管转移到远端组织并形成新的病灶、通过血管转移到远端组织和从原发病灶直接向周围组织转移[24]。肿瘤转移是恶性肿瘤的重要的生物学信号标志，也因此导致了多数癌症患者病情恶化甚至死亡。因此，肿瘤转移的有效抑制对降低癌症死亡率具有重要的意义。

1.抑制细胞外基质的降解

肿瘤转移是多因素、多基因参与的多步骤的复杂过程，而恶性肿瘤细胞的侵袭与转移能力是其与机体正常细胞相区别的最基本特征。目前研究表明[25-26]，肿瘤侵袭转移分为四个过程：①肿瘤转移脱离原发病灶；②肿瘤细胞迁移运动；③肿瘤细胞着床；④肿瘤新生血管形成。转移灶的肿瘤细胞又能向新的组织转移，从而在体内形成多处肿瘤。因此，只需阻断上述4个重要环节的其中一个或多个环节，即可抑制肿瘤的转移。

肿瘤细胞通过与细胞膜表面受体结合，再利用自身分泌的蛋白酶使基底膜降解，以便自身穿越破损的基底膜向远处迁移。在转移过程中肿瘤细胞分泌的蛋白酶为IV型胶原酶（MMPS），MMPS能降解IV型胶原，而IV型胶原是构成基底膜的主要成分，因此有利于肿瘤细胞侵袭。Awad AB等[18]证实，通过 Matrigel体外侵袭试验发现，植物甾醇可减少MDA- MB-231细胞粘附在胶原Ⅰ、胶原Ⅳ、纤连蛋白和层粘连蛋白上，抑制肿瘤细胞的侵袭。也有研究表明，在体内试验中，连续饲喂混有2%植物甾醇的食物的 SCID小鼠体内肿瘤比对照组的小40-43%，淋巴转移和肺转移的发生率也比对照组少20%。体外试验中，菜油甾醇和β-谷甾醇都分别将 PC-3细胞的生长抑制了14%和70%，植物甾醇抑制了78%的 PC-3细胞侵入 Matrigel基底膜。PC-3细胞在含有植物甾醇的培养基中，肿瘤细胞穿越微孔的迁移率减少了60-93%，与粘连蛋白结合率降低了15-38%，与纤连蛋白结合率降低了36%[27]。

2.抑制肿瘤血管形成

肿瘤中的血管生成后，肿瘤细胞的营养供给和代谢物清除加快，为肿瘤的侵袭性生长和远处转移创造了条件。研究表明，肿瘤细胞释放多种促血管生成旁分泌因子包括血管生成素、成纤维细胞生长因子（FGF）、血管内皮生长因子（VEGF）和转化生长因子-β（TGF-β），而这些分泌因子促进了血管的生成。植物甾醇通过抑制bFGF的分泌和表达，抑制血管纤维生长，导致癌细胞营养供应减少和细胞坏死[28]。

结语

到目前为止，从广大学者的研究成果来看，植物甾醇在抗肿瘤方面显示出了很大的潜力和广阔的前景。植物甾醇抗肿瘤作用机制主要有改变肿瘤细胞膜的性质、与膜结合酶结合、改变信号转导通路、改变细胞周期、调节控制细胞凋亡、调节免疫系统等。另外，也有学者认为，植物甾醇对性激素的调节作用也能抑制肿瘤的生长。[29-30]在植物甾醇抑制肿瘤转移方面的研究，目前发现的机制主要在抑制细胞外机制的降解和抑制肿瘤血管生成。虽然植物甾醇对多种癌症有明确的体内外抗肿瘤作用，但确切抗肿瘤作用及抑制其转移的机制研究却很少。所以，植物甾醇抗肿瘤作用靶点和信号通路等，还需要更深入、更规范的研究。

[1]AB Awad,YC Chen,CS Fink,T.Hennessey.Beta-Sitosterol inhibits HT-29 human colon cancer cell growth and alters membrane lipid[J].Anticancer Research,1996,16(5A):2797-2804.

[2]A Downie,CS Fink,AB Awad.Effect of phytosterols on MDAMB-231 human breast cancer cell growth[J].1999.

[3]AL Leikin,RR Brenner.Fatty acid desaturase activities are modulated by phytosterol incorporation in microsomes[J].Biochimica Et Biophysica Acta,1989,1005(2):187-191.