金雀异黄素 百科内容来自于: 百度百科

简介

产品名称

【别名】 染料木素、木黄酮
【英文名】 Genistein
【化 学 名】 4',5,7-三羟基异黄酮

分子结构

【分 子 式】 C15H10O5
【分 子 量】 270.24
【C A S 号】 446-72-0

  

物质来源与理化特性

金雀异黄素来源于天然珍惜植物,少量存在于齿科、豆科植物中。人类的Genistein的摄取主要来源于微量的膳食异黄酮。金雀异黄素是特异性酪氨酸蛋白激酶抑制剂,是天然的靶向抗癌物质。
Genistein是从天然植物中提取的异黄酮单体成分,是带芳香A—环的三羟基化合物
分子式:C15H10O5
分子量:270.2
Genistein为长方形或六边形棒状结晶(60%乙醇),树枝状结晶(乙醚),熔点:297~298℃。溶于常用的有机溶剂,几乎不溶于水,溶于稀碱呈黄色。

金雀异黄素抗肿瘤机制

1. 抑制蛋白酪氨酸激酶
蛋白酪氨酸激酶(PTK)是控制细胞生长和分化的重要蛋白质,是在正常和异常增殖过程起重要作用的癌蛋白和原癌蛋白家族中的成员,在正常细胞分裂和异常细胞增殖中起关键作用。因为多种控制细胞生长因子的细胞膜受体均有PTK活性,而且许多是原癌基因产物。
Genistein是专一强力蛋白酪氨酸激酶抑制剂。
Genistein通过抑制蛋白酪氨酸激酶活性,抑制细胞内蛋白酪氨酸磷酸化,发挥抗癌作用。可引起:
①阻断激动信号的传导,改变基因表达,抑制癌细胞生长,诱导恶性细胞程序性死亡,从而抑制肿瘤的生长。
②引起细胞骨架相关蛋白酪氨酸磷酸化水平降低,诱导恶性细胞分化,将癌细胞逆转为正常细胞或接近正常细胞。
③抑制TPA促进的鸟氨酸脱羧酶(ODC)表达,拮抗TPA促增殖作用及促癌作用,有效抑制细胞的恶性转化,从而预防肿瘤的发生。
④抑制黏附诱导的蛋白酪氨酸磷酸化,阻断恶性细胞与细胞外间质的相互作用,影响细胞的黏附、运动及侵袭足的形成,并抑制基质金属蛋白酶的分泌和激活,有效改变转移的相关性质,抑制恶性细胞的侵袭和转移。
2. 抑制 DNA 拓扑异构酶
拓扑异构酶Ⅱ(ToPoⅡ)参与DNA转录和重组、细胞核DNA复制以及染色体在有丝分裂后期的分离等多种核内过程,催化DNA拓扑构象的相互转换,从而影响细胞分裂增殖。
许多研究证实,Genistein是DNA拓扑异构酶Ⅱ(ToPoⅡ)的抑制剂,可以通过ATP竞争性结合ToPoⅡ而表现出对ToPoⅡ活性的抑制作用。Genistein可以阻断DNA复制时由于拓扑异构酶作用所引起的断裂DNA的重新连接,造成细胞内DNA碎片出现,引起细胞生长阻滞或死亡;Genistein抑制ToPoⅡ造成DNA损伤后可引起另外一些与DNA损伤或细胞周期调控有关的基因表达,如p53基因的高表达和bcl-2基因降低,引起细胞周期阻滞在G 2期,最终将造成细胞坏死或凋亡。Genistein在pBR322质粒DNA中显示引起特征性切断模式,且不同于其他拓扑异构酶抑制剂。
Genistein对拓扑异构酶Ⅱ活性的抑制将能在细胞内造成DNA损伤,引起一些与DNA损伤或细胞周期调控有关的基因表达的改变,如:肿瘤抑制基因p53表达增高,可造成细胞周期阻滞进而抑制细胞的增殖;凋亡抑制基因bcl-2表达下降,引起程序性细胞死亡;原癌基因c-myc的表达降低,诱导恶性细胞的分化、抑制恶性增殖,从而抑制肿瘤的生长。
3. 抑制基质金属蛋白酶活性和鸟氨酸脱羧酶活性
肿瘤细胞的侵袭、转移与基质金属蛋白酶和基质金属蛋白酶抑制剂密切相关。因为在侵袭、转移过程中癌细胞需两次侵袭周围组织和两次穿越血管和淋巴管的基底膜,而基底膜和细胞外基质成分构成的组织学屏障,阻止了癌细胞的侵袭和转移,不同的癌细胞必须通过释放和激活基质金属蛋白酶,降解细胞外基质及细胞基底膜,才能进入周围组织及血管,导致癌侵袭和转移。
Genistein通过抑制PTK活性,明显抑制基质金属蛋白酶的分泌和激活,并增加基质金属蛋白酶抑制剂基因的表达,从而抑制恶性细胞降解细胞外基质,进而有效地抑制癌细胞的侵袭和转移。
4. 抗氧化作用
Genistein的癌化学预防作用与其抗氧化性质有关。Genistein有三个酚羟基,由于其羟基取代的高反应性和吞噬自由基的能力,而有很好的抗氧化活性。Genistein不仅自身有抗氧化作用,还可诱导抗氧化酶活性增高。通过提高血浆和组织中抗氧化酶活性,降低肿瘤细胞活性氧的水平,发挥抗肿瘤活性。
Genistein自身的抗氧化特性及诱导机体抗氧化酶活性升高的作用,使其发挥抗癌作用和机体保护作用,从而预防癌症的发生,抑制癌症的发展,减少放疗、化疗的不良反应。
5. 抑制细胞周期
Genistein通过抑制拓扑异构酶Ⅱ和酪氨酸蛋白激酶活性,诱导恶性细胞P53蛋白含量增高,造成细胞周期阻滞,进而抑制恶性细胞的增殖,并促进恶性细胞程序性死亡。
6. 诱导细胞凋亡
诱导细胞凋亡是多数抗肿瘤药物杀伤肿瘤细胞的重要途径。Genistein通过抑制蛋白酪氨酸激酶(PTK)和拓扑异构酶Ⅱ活性,调控基因表达,诱导细胞的凋亡。Genistein是PTK和拓扑异构酶Ⅱ抑制剂,通过抑制蛋白酪氨酸磷酸化阻断生长激动信号的传导,引起细胞周期阻滞;通过抑制拓扑异构酶Ⅱ活性,阻断DNA复制时由于拓扑异构酶Ⅱ作用所引起的断裂DNA的重新连接,造成细胞内DNA碎片的出现,引起细胞生长抑制和死亡;并引起一些与DNA损伤或细胞周期调控有关基因的表达,如p53基因表达增高,bcl-2基因表达降低,引起细胞周期阻滞在G2期,最终造成细胞坏死或凋亡。
7. 诱导恶性细胞分化
Genistein具有多种细胞分化诱导作用,可将癌细胞逆转为正常细胞或接近正常细胞并在细胞作用早期明显影响癌基因表达。Genistein诱导分化作用其机制主要是通过抑制蛋白酪氨酸激酶(PTK)活性,降低蛋白酪氨酸磷酸化水平,引起细胞骨架结构及功能的变化,从而影响到细胞的形态、分泌功能以及分化性质,并通过抑制拓扑异构酶改变相关基因(P53蛋白,C-myc蛋白)的表达从而诱导癌细胞的分化。
实验表明Genistein是一种有效的分化诱导剂,具有多种细胞分化诱导作用,可将癌细胞逆转为正常细胞或接近正常细胞,阻止恶性肿瘤的发展。

金雀异黄素对放化疗增效减毒作用研究

手术、放疗和化疗是治疗肿瘤的主要方法。手术虽然能将肿瘤切除,但很难彻底清除残存的癌细胞,而且还有一部分患者不适合手术,所以放疗、化疗在临床治疗中占很大比例。但放疗、化疗的不良反应往往使患者难以接受和坚持,极大地影响了治疗效果。
在肿瘤治疗过程中有60%~70%的肿瘤患者在病程的不同时期需接受放疗。不少研究资料显示,Genistein与放疗联用可增加放疗效果。食道癌患者大多采用放射治疗,但经众多研究表明,Genistein可提高食管癌细胞辐射敏感度,从而提高放疗效果,其机制与阻断存活信号转导通路有关。提示Genistein可以作为提高放疗效果的治疗药物。
许多研究表明,Genistein与化疗药联合应用时,二者产生叠加协同效应。经用耐药癌细胞系研究发现,Genistein通过降低细胞内ATP浓度,而显著抑制肿瘤细胞的药物运转活性,从而增加肿瘤细胞内的药物浓度,提高药物疗效;另外,Genistein还可使细胞核中的抗癌药物浓度大幅增加,引起DNA链断裂增多,使药效提高。

金雀异黄素用于癌症预防作用研究

一、预防癌症的发生。活性氧自由基在癌变,尤其是促癌过程中起重要作用,Genistein预防癌发生的作用与其抗氧化性质有关。由于酚羟基作为供氧体能与自由基反应,使之形成相应的离子或分子。Genistein含有酚羟基可减少氧自由基,降低其对生物大分子的损伤,从而减少了肿瘤的发生
二、阻断细胞癌变。Genistein抑制细胞恶生转化的主要环节是在始发和促癌阶段,Genistein拮抗TPA促进的细胞增殖、ODC基因表达以及其他生物学效应是其癌化学预防作用的主要机制

金雀异黄素不良反应研究

中国医学科学院与中国预防医学院对Genistein急性毒性实验、长期毒性试验、致突变性实验结果显示,超出临床成人5倍的剂量下,未见药物所致的病理性改变,血液常规指标及各脏器功能正常,未见不良反应
美国哈佛医学院的Judah Folkmann博士指出:Genistein与传统的主流治疗癌症的方法不同,可直接对有害部分作用,保护健康组织不要侵害。因此本品在肿瘤治疗过程中很少产生不良反应。这一特点在抗癌作用中具有非常重要的意义。

金雀异黄素研究历程

发现金雀异黄素
20世纪80年代世界卫生组织(WHO)主持了一项肿瘤流行病学调查,发现了一个奇怪的现象,在日本、韩国及东南亚国家的居民中乳腺癌、前列腺癌、结肠癌的发病率和死亡率明显低于发达的欧美国家的居民,其中日本人发病率最低。东南亚国家居民的乳腺癌、前列腺癌的发病率仅为美国的1/4~1/10,如定居夏威夷的日本女性即使患乳腺癌,也很少发生转移,涉及多处淋巴结转移的概率更小,而且乳腺癌切除术后的存活时间明显长于白人女性患者。
结肠癌、乳腺癌、前列腺癌为何具有明显的区域性分布?这引起了世界科学家的广泛关注,他们纷纷前往这些地区进行调查,对当地的水质、土质和农作物以及当地居民的生活、饮食习惯等相关因素进行了深入的调查分析,探讨人种、地域、生活及饮食习惯等因素与肿瘤的关系,结果发现亚洲居民与欧美居民的饮食习惯不同是肿瘤发病的重要原因。
激素相关肿瘤低发病率的东南亚居民膳食中含有异黄酮的食品占很大比例,根据食谱调查亚洲居民平均每天摄入异黄酮25~45mg,研究者在日本著名的长寿地区癌发病率最低的冲绳县调查表明,该地区居民平均每天膳食异黄酮摄取量为32mg,最高达200mg,而西方人均来自膳食的异黄酮每天不足5mg。科研工作者检测了癌低发区日本男性和癌高发区西方男性的血、尿中异黄酮成分的含量,结果发现日本男性Genistein血浆浓度为180ng/ml,显著高于西方男性的血浆浓度(<10ng/ml),日本男性尿Genistein含量为西方男性的30倍,科研工作者据此推断Genistein是降低癌发病率、死亡率最有可能的抗癌物质。
发现金雀异黄素具有广泛抗肿瘤活性
自从流行病学调查发现Genistein是有效的抗癌物质,Genistein立即引起世界科学家的研究兴趣。早在1987年,Akiyamd等发现Genistein是一个专一而强力的蛋白酪氨酸激酶(PTK)抑制剂。而PTK在癌发生及恶性增殖、转移的调控中起着重要的作用,是许多生长因子受体的胞内结构域,已知约有一半的癌基因产物编码类似含有PTK生长因子受体,它的高水平表达与细胞转化有密切关系。Genistein在体外能抑制多种PTK活性,如c-src、v-abl表皮生长因子受体等,因为这些因子的细胞膜受体均有PTK活性,而且许多癌基因的产物如Src家族膜蛋白都是PTK,酪氨酸激酶是控制细胞生长和分化的重要蛋白质。研究结果表明,Genistein通过抑制生长因子受体PTK活性发挥抗癌作用。
接下来,科研工作者对Genistein进行了一系列的体内外抗癌活性实验,结果显示Genistein 对多种肿瘤均有抑制作用,如乳腺癌、前列腺癌、肾癌、胃癌、结直肠癌、膀胱癌、肺癌、子宫癌、皮肤癌、白血病、淋巴瘤、神经母细胞瘤以及头颈癌等。Genistein不仅单独对多种肿瘤有预防和抑制作用,还和许多抗肿瘤药物(如他莫昔芬、顺铂、卡莫司汀、柔红霉素、噻唑呋林)有协同抗肿瘤作用。
大量的体内外实验表明,Genistein具有广泛的抗肿瘤活性,可抑制蛋白酪氨酸激酶(PTK)的酪氨酸磷酸化,诱导细胞分化,抑制DNA拓扑异构酶Ⅱ,抑制特异性细胞周期,引起程序性细胞死亡,抑制肿瘤血管生成和抗氧化作用。而以上这些生物活性都与肿瘤的发生、发展密切相关。

国内外金雀异黄素药效学研究

中国医学科学院、中国协和医科大学药物研究所研究显示,金雀异黄素对NB4白血病细胞有明显的抑制作用,可促进其DNA链断裂,通过诱导细胞凋亡来杀伤和抑制NB4细胞的生长
广东医学附属医院血液科观察金雀异黄素在体外诱导早幼粒细胞白血病细胞凋亡的过程中,发现金雀异黄素可诱导白血病细胞DNA链断裂和凋亡,增殖细胞核抗原表达下降,这是金雀异黄素诱导其凋亡的结果。
美国国立癌症研究中心(NCI)研究证实:这种成分可明显抑制肺癌转移瘤形成,抑制率为53.6%。
美国韦恩州立大学研究显示,表皮生长因子受体酪氨酸蛋白激酶抑制剂金雀异黄素对复发非小细胞肺癌患者具有良好的治疗效果,对各癌症细胞均显示出明显的抑制作用。
德国海德堡大学附属医院Siegelin MD、Siegelin Y等研究证实:金雀异黄素可以促进TRAIL-介导恶性胶质瘤外在细胞凋亡途径中的细胞凋亡。
日本国立癌症中心在对671864人11年的随访中发现,肺癌患癌风险和金雀异黄素的摄入量有明显关系,摄入量越来越大,时间越长,效果越明显。
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