摘要：吲哚3甲醇是十字花科蔬菜抗癌作用的主要成分之一，該化合物及其在胃中形成的數種多聚代謝產(chǎn)物可多途徑地產(chǎn)生抗雌激素生物效應，而雌激素是乳腺癌發(fā)生的重要危險因素，故吲哚3甲醇的抗雌激素效應是預防乳腺癌的重要機制。本文就吲哚3甲醇的這一效應及其預防乳腺癌作用加以綜述。
關(guān)鍵詞:吲哚3甲醇；雌激素；乳腺癌

吲哚3甲醇（indole3carbinol, I3C）廣泛存在于十字花科蔬菜中，包括花莖甘藍，抱子甘藍，大白菜，蘿卜，辣根，水田芥菜，花椰菜等。十字花科蔬菜含多種抗腫瘤成分，I3C是其中研究最重要的一種植物化學(xué)物。在不同的動(dòng)物模型中，I3C能有效的預防雌激素相關(guān)的癌癥如乳腺癌，子宮內膜癌和宮頸癌［1］，并且有望成為乳腺癌化學(xué)防癌劑和治療劑。I3C具有多重的抗癌和抗腫瘤活性，它對乳腺癌的預防作用可能的機制有：調節G1／S細胞周期停滯并誘導細胞凋亡，抗雌激素活性，抑制DNA加合物形成，誘導DNA修復等。國外從動(dòng)物實(shí)驗到細胞生物學(xué)都已做了大量較為深入的研究，國內在這方面做得還較少。I3C抗雌激素效應是十字花科蔬菜預防乳腺癌作用重要機制，本文僅對I3C這一作用機制及其在乳腺癌預防中的重要作用進(jìn)行綜述。
1I3C食物來(lái)源及代謝
包括I3C在內的吲哚類(lèi)物質(zhì)及異硫氰酸鹽（isothiocyanates）為天然存在于各種十字花科蔬菜中的葡糖異硫氰酸鹽（glucosinolates）在植物組織黑芥子硫苷酸酶（myrosinase）作用下產(chǎn)生的降解產(chǎn)物，是目前研究的最多的十字花科蔬菜的成分。十字花科植物細胞因食物加工處理（如切碎，烹調，冷凍，加壓）或咀嚼受到破壞釋放出黑芥子硫苷酶, 葡糖異硫氰酸鹽經(jīng)黑芥子酶水解生成I3C及異硫氰酸鹽［2］。I3C在酸性環(huán)境中不穩定，進(jìn)入胃內的可以繼續發(fā)生縮合反應而形成3，3二吲哚甲烷（3,3diindolylmethane，DIM）及其它一系列多聚體，如吲哚［3,2b］并咔唑(indolo［3,2b］carbazole，ICZ)、5,6,11,12,17,18六氫環(huán)壬烷［1,2b:4,5b:7,8b_］三吲(5,6,11,12,17,18hexahydrocyclonona［1,2b:4,5b:7,8b］triindole CTr)和2(吲哚3基甲基)3,3二吲哚甲烷(2(indol3 ylmethyl)3,3diindolylmethane LTr1)等衍生物［3］。DIM和LTr1是口服I3C后血清中的主要代謝產(chǎn)物，其它更少量的代謝物也可經(jīng)高效液相色譜法（high performance liquid chromatography, HPLC）測出,有研究測定了I3C進(jìn)入機體后在肝臟中的各種代謝產(chǎn)物濃度發(fā)現，DIM占24%，LTr1占20%，其它微量代謝物如ICZ的濃度則非常低［4］。現多數研究認為I3C的各種生物學(xué)效應可能主要應歸因于這些多聚體的作用，其中DIM的作用尤為重要，其它代謝產(chǎn)物如ICZ、CTr和LTr1也逐漸引起人們的關(guān)注。I3C經(jīng)代謝后主要從尿中排出，40h以后則主要經(jīng)糞排出體外。
2雌激素與乳腺癌
乳腺癌是危害婦女健康最常見(jiàn)惡性腫瘤之一，全球每年約120多萬(wàn)婦女罹患乳腺癌，50萬(wàn)死于該病。在西歐、北美等國家，乳腺癌的發(fā)病率占女性惡性腫瘤首位；而處于相對低發(fā)區的中國，發(fā)病率也呈逐年上升趨勢。雖然乳腺癌病因學(xué)復雜，發(fā)病機制也不完全清楚，但還是有一些比較明確的危險因素，如高雌激素水平，遺傳因素，生殖因素，電離輻射，生活習慣。其中雌激素被認為是刺激基因突變的潛在因子，現已明確延長(cháng)雌激素暴露時(shí)間是雌激素依賴(lài)性腫瘤，特別是乳腺癌的主要危險因素。雌激素主要通過(guò)其代謝產(chǎn)物和雌激素受體（estrogen receptor, ER）兩條途徑發(fā)揮雌激素效應，影響乳腺癌的發(fā)生發(fā)展。
21雌激素代謝產(chǎn)物與乳腺癌雌激素通過(guò)肝臟細胞色素P450同功酶（cytochrome P450，CYP）在C2、C4和Cl6α位羥化，分別生成2OHE1／2，4OHE1／2和16αOHE1／2等不同系列的代謝產(chǎn)物。不同酶催化不同位置的羥化反應，如CYP1A1／1A2主要催化2羥化反應，而CYP1B1主要對C4位進(jìn)行羥化。2OHE1(2羥雌酮)是乳腺癌的保護性因素，作為一種弱雌激素可起到抗雌激素效應，體外實(shí)驗發(fā)現2OHE1促進(jìn)細胞增殖作用比16αOHE1要弱得多,幾乎沒(méi)有細胞增殖活性［5］。由此可以合理解釋為什么I3C誘導的雌激素2羥化反應能消除雌二醇的細胞增殖效應。而CYP1B1催化產(chǎn)生的4OHE2(4羥雌二醇)能產(chǎn)生自由基引起DNA損傷，在良性和惡性乳房腫瘤中都可檢測到高水平的4OHE2［28］。而16αOHE1(16α羥雌酮)也被認為是乳腺上皮細胞腫瘤轉化的一種弱啟動(dòng)因子或促進(jìn)因子，雌二醇(E2)致乳腺腫瘤效應部分是該代謝產(chǎn)物的作用。體內研究顯示雌二醇16α羥化作用的增強與發(fā)生乳腺癌的危險性一致，16αOHE1誘導具有遺傳毒性的DNA損傷和細胞增殖過(guò)程與化學(xué)致癌物的作用相似［6］。所以4OHE2 和16αOHE1都可能引起乳腺癌發(fā)生，被認為是可疑的內源性致癌物。因此可以把2／16αOHE1或2／4OHE1比值作為乳腺癌內分泌激素生物學(xué)標志，現在2／16αOHE1比值與乳腺癌的關(guān)系是研究的熱點(diǎn)，比值增高提示可以對機體起保護作用，比值降低則提示有發(fā)生乳腺癌危險。Meilahn［7］等對目標人群尿中2／16αOHE1與乳腺癌的關(guān)系進(jìn)行前瞻性研究發(fā)現，患乳腺癌的絕經(jīng)后婦女2／16αOHE1較對照組低15%，2／16αOHE1比值最高組人群乳腺癌發(fā)生危險性降低約30%。Muti［8］等研究也觀(guān)察到絕經(jīng)前婦女2／16αOHE1比值較高與乳腺癌發(fā)生危險降低一致。
22雌激素受體與乳腺癌雌激素受體是一類(lèi)配體活化的轉錄調節因子，可分膜受體和核受體，有A／B、C、D、E、F 5個(gè)功能區，并含有AF1和AF2  2個(gè)轉錄活性位點(diǎn)，ER分ERα和ERβ兩種亞型，最近又發(fā)現ERγ亞型。雌激素依賴(lài)的基因轉錄激活過(guò)程可分為3步，雌激素和ER結合形成二聚體，然后激活的ER與雌激素反應元件(estrogen response elements，ERE)結合，ERERE復合物促使形成起始復合物誘導轉錄。此外，由ERα、ERβ介導的生物學(xué)效應還與各種雌激素共激活因子的參與密不可分。ERs是大多數惡性乳腺腫瘤中雌激素促有絲分裂反應的關(guān)鍵因素，在乳腺癌變發(fā)生發(fā)展過(guò)程中，雌激素與ER結合，激活或抑制下游靶基因轉錄和表達，導致正常細胞表型及生物學(xué)特性改變，誘發(fā)腫瘤發(fā)生，并且還可以誘導細胞分裂周期和細胞分化的基因如cMyc和cyclin D1［29］，促進(jìn)腫瘤細胞增殖并延長(cháng)其生命周期。因此雌激素受體在雌激素促使乳腺癌發(fā)生的的危險中起到重要作用。
3I3C對乳腺癌的預防作用
到目前為止，較多研究都證明I3C能預防乳腺癌的發(fā)生。十字花科蔬菜降低乳腺癌危險性的作用主要與此類(lèi)蔬菜能提供植物化學(xué)物I3C有關(guān)。Bradlow ［9］喂飼小鼠含不同濃度I3C的飼料（0，500和2000ppm）進(jìn)行長(cháng)達8個(gè)月期的研究發(fā)現，含I3C的飼料能降低C3H／OH雌性小鼠乳腺腫瘤發(fā)生和腫瘤發(fā)生多樣性，高劑量組小鼠腫瘤發(fā)生的潛伏期延長(cháng)。Grubbs［10］研究也證實(shí)I3C預防直接致癌物（如MUN）或間接致癌物（如DMBA）引起的乳房腫瘤動(dòng)物模型，顯著(zhù)降低乳房腫瘤發(fā)生的多樣性，而且在癌癥的啟動(dòng)階段和促進(jìn)階段都有很好的預防效應。但也有研究認為I3C只能在乳腺癌啟動(dòng)階段起到預防效應，而對腫瘤啟動(dòng)后則只能延長(cháng)其潛伏期，不能預防乳房腫瘤的發(fā)生及腫瘤發(fā)生的多樣性［11］。I3C對乳腺癌細胞有特別的抗增殖效應，Tiwari［12］進(jìn)行體外實(shí)驗研究發(fā)現I3C能抑制雌激素敏感的乳腺癌細胞株MCF7的生長(cháng)，而對不敏感的細胞株僅有微弱效應。Chang［13］把人乳腺癌細胞植入裸鼠體內，發(fā)現DIM對植入的人乳腺癌細胞生長(cháng)的抑制率達64%。
4 I3C抗雌激素效應機制
41I3C對雌激素代謝的影響I3C可通過(guò)增加CYP1A1的表達提高體內“有益”雌激素代謝物的比例，從而發(fā)揮預防乳腺癌的作用。動(dòng)物實(shí)驗表明經(jīng)I3C處理的大鼠體內,E2的主要代謝產(chǎn)物為2OHE2,占總代謝產(chǎn)物的4670%，而且隨時(shí)間與濃度增加而增加［14］。Bradlow［9］觀(guān)察了雌性小鼠攝入I3C對E2代謝和自發(fā)性腫瘤的影響，結果發(fā)現I3C能增加肝微粒體中CYP并促進(jìn)雌激素2羥化反應，降低受試動(dòng)物乳腺腫瘤的發(fā)生，高劑量時(shí)效應更持久。體外試驗發(fā)現I3C雖可增加C2羥化反應，但對 C16α羥化僅有微弱影響，并且經(jīng)I3C處理的細胞能降低2／16αOHE1比例達88%90%［15］。Michnovicz［16］所開(kāi)展人群試驗研究了口服I3C后對雌激素代謝的影響，結果發(fā)現I3C顯著(zhù)增加尿2OHE2的排出，其它活性較強的雌激素（E2、E1、E3和16αOHE1）水平均降低。Reed［17］觀(guān)察17名具有乳腺癌高危因素的女性在12周內補充I3C效果，結果發(fā)現94%的受試者CYP1A2活性平均增加41倍，且尿2／16αOHE1也增加66%，該研究結果還提示人體每天服用300~400mg I3C持續4周即可顯著(zhù)增加尿中2／16αOHE1的比例。
42I3C對CYPs的作用機制I3C及其縮合物如DIM是芳香烴受體（Aryl hydrocarbon receptor,AhR）激動(dòng)劑，它們作為配體可以直接與AhR結合形成復合物進(jìn)入細胞核，與 AhR核轉位因子(AhR nuclear translocator，ARNT)蛋白緊密結合，通過(guò)外來(lái)物反應元件（xenobiotic response elements，XREs），激活芳香烴化合物敏感基因如CYP1A1的轉錄表達［18］（圖1）。 Bradlow［19］發(fā)現大鼠中肝細胞色素P450與I3C成劑量效應關(guān)系，CYP1A1隨I3C給藥量成線(xiàn)性增加，Horn［14］等也證實(shí)大鼠經(jīng)I3C處理4～10d后，肝臟CYP1A1 mRNA表達水平顯著(zhù)增高。并且有研究發(fā)現CYP1A1發(fā)生突變可使發(fā)生乳腺癌的危險性增高10倍。還有人發(fā)現有此基因突變的女性口服I3C后，沒(méi)有觀(guān)察到I3C對雌激素的調節作用［20］。因此對CYP1A1表達的調控可能是I3C調節雌激素作用的重要機制。I3C在胃酸作用下生成的其他多聚體也能誘導CYP1A的表達，DIM也可以作為AhR配體，當其濃度大于50μM時(shí)即能觀(guān)察到對MCF7乳腺癌細胞CPY1A1基因表達的上調作用。因此，DIM可以拮抗雌激素引起的腫瘤細胞增殖及基因激活作用［21］,也有報道稱(chēng)ICZ也能與AhR結合并能誘導CYP1A1／1A2的表達［22］，而且Chang［23］發(fā)現I3C的另一代謝產(chǎn)物L(fēng)Tr1也是AhR的弱激動(dòng)劑，可以增加CYP1A1的表達。

圖1I3C誘導CYPs的機制
I3C不僅僅誘導CYP1A1的表達，也可以誘導CYP1A2，CYP2B1／2和CYP3A1／2的表達［21］。Horn［14］的實(shí)驗結果表明，大鼠經(jīng)I3C處理后，高劑量組動(dòng)物肝和乳腺組織CYP1A1和CYP2B1／2的mRNA水平顯著(zhù)增加，中等劑量組CYP2B1和CYP2B1／2活性增強，低劑量組CYP1A1和CYP1A2活性增強。但對I3C誘導CYP1B1的表達也有不同的結果，該差別可能與不同的CYP1B1測定部位和I3C的干預劑量有關(guān)。總之，I3C能通過(guò)誘導CYPs的表達以調節雌激素代謝，提高2／16OHE1比值，從而預防乳腺癌的發(fā)生。但最近有文獻報道I3C的代謝產(chǎn)物之一CTr表現出強烈的雌激素活性，它能增強乳腺癌細胞的增殖，與ERα有極強的親和力，激活雌激素依賴(lài)的基因表達［24］。

圖2I3C通過(guò)對ER影響抑制細胞增殖
43I3C對ER信號傳導通路的影響I3C可以對雌激素受體傳導通路的多個(gè)環(huán)節產(chǎn)生影響,調控雌激素誘導的靶基因的表達，從而抑制雌激素刺激的引起的細胞增殖(圖2)。第一，直接或間接影響雌激素受體活性，從而影響雌激素與ER的結合。I3C直接作為配體或以增加2OHE1合成形式與雌激素競爭結合ER，從而影響雌激素與ERα的結合程度［18］。I3C及其多種代謝物都表現出弱雌激素活性，與雌激素競爭ER結合位點(diǎn)，在MCF7細胞中I3C和ICZ都可降低核ER結合能力，DIM也可以選擇性結合ER，在生理濃度范圍內可作為雌激素拮抗劑［25］。I3C還可以通過(guò)依賴(lài)于配體的作用機制抑制ERα活性， I3C作為ERα通路的負調節因子［1］，它可以上調乳腺癌易感基因（BRCA1）并且與BRCA1協(xié)同抑制ERα的轉錄活性［26］。I3C對ERβ的影響現在還不甚清楚。第二，抑制ER與ERE的結合。I3C及其代謝物可激活AhR，被激活的AhR可阻止E2／ER復合物與ERE的結合，從而減少雌激素誘導的靶基因轉錄激活［27］。此外，盡管I3C對ERα的親和性較低，但仍可導致ER發(fā)生重要改變，特別是影響ERα功能域 AF1、AF2和DNA結合區的磷酸化狀態(tài)，從而影響ER與ERE結合，最終導致對雌激素敏感的組織細胞中由雌激素介導的細胞效應和生物效應發(fā)生改變［26,28］。Ashok［28］發(fā)現ERα的磷酸化水平對I3C特別敏感,在濃度10μM就能它發(fā)生磷酸化作用發(fā)生改變，添加50μM I3C則能完全消除MCF7細胞ER的磷酸化作用。
總之，I3C不但可以調節CYPs表達，影響雌激素的代謝，而且調控雌激素受體信號傳導通路，抑制雌激素誘導的轉錄激活，從而起到抗雌激素效應，預防乳腺癌發(fā)生。而這些效應都歸因于I3C及其多種代謝產(chǎn)物作用于多種靶分子的結果。但目前只對幾種主要產(chǎn)物研究較多，還有必要對其它代謝產(chǎn)物進(jìn)行研究。而且對ER信號傳導途徑的調節機制也不是十分明確，還有哪些雌激素誘導的靶基因發(fā)生改變和I3C還可作用于哪些靶分子也有必要進(jìn)一步探討。I3C作為乳腺癌的化學(xué)預防劑是毋庸質(zhì)疑的，但將其作為抗腫瘤藥物用于治療則應慎重，因為I3C代謝產(chǎn)物眾多，尚有一些產(chǎn)物作用未研究清楚，例如其中的CTr是一種很強的雌激素激動(dòng)劑；ICZ和LTr1也有一定的副作用。另有報道稱(chēng)I3C作為一種阻斷劑，只能在癌癥的啟動(dòng)階段起作用，而對啟動(dòng)后的腫瘤則作用很小，且大劑量時(shí)對已形成的肝癌發(fā)展有促進(jìn)效應［13］。但是DIM還沒(méi)有發(fā)現它在這方面的效應，因為最為普遍的乳腺癌治療藥物三苯氧胺（商品名他莫西芬，Tamoxifen）的副作用有增加子宮內膜癌危險性。DIM沒(méi)有I3C及三苯氧胺的這些副作用，因此它有可能在癌癥的預防和治療治療方面都有廣泛的應用前景。
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