大豆的防癌作用与妊娠期间的防癌作用相似

大豆的防癌作用与妊娠期间的防癌作用相似

 

Uwe D. Rohr[1],*, Anca G. Gocan1, Doris Bachg2与Adolf E. Schindler3

1美国佐治亚州，维也纳减压诊所

2德国雷克林豪森，分子肿瘤学研究所Biofocus

3德国埃森，医疗研究与教育研究所

 

摘要

研究表明年纪小时的足月怀孕能使以后患癌症的几率减少50%，癌症滋养细胞学说表明滋养细胞和癌症组织是非常相似的。新研究结果表明：妊娠期间胎儿细胞损失与引发癌细胞转移的那些细胞相似，胎儿细胞与传播癌细胞都是高度增生的。他们与干细胞非常相似，不显示激素受体表达或显示低量的激素受体表达，并需要一个与激素受体无关的机制来控制。对于成功的妊娠而言，妊娠期间的膜稳定性控制是非常重要的，并受雄甾烯二醇和2-甲氧基雌二醇介导。2-甲氧基雌二醇对激素受体无亲和性，并在当前尚未确立癌症治疗措施时，它具有很强的抗癌作用，尤其是抗癌症干细胞和胎儿细胞。另外，有一个有关妊娠是否会减少乳房的癌症干细胞的讨论。大豆异黄酮在结构上与这两种激素相似，并通过抑制NF-KB具有很强的抗癌作用与抗血管生成作用，甚至在流行病学研究所见到的与激素受体无关的乳腺癌中。癌症滋养细胞学说有助于解释为什么虽然大豆对成人免疫系统具有作用，但除了营养方面外，大豆婴儿配方食品对婴儿生理机能无作用。为了在母亲免疫系统中存活，必须分开胎儿免疫系统；否则，母亲里免疫系统的减少（胚囊生长的必要特性）会立即降低胎儿的免疫力，危及其生存。与胎儿相似，新生儿显示对Thl和Th2 细胞因子免疫不敏感（这对于母亲免疫系统的调节是必要的，关键的），从而增加婴儿产生过敏和神经性皮炎的风险。此外，体外基因表达研究以及食用发酵大豆产品的病人的循环肿瘤细胞证明了大豆的抗血管生成及抗增生作用。

 

关键词：雄甾烯二醇；乳腺癌；恶病质；癌症；毛细血管；姜黄素；细胞因子；抑郁；发酵大豆；胎儿；异黄酮；2-甲氧基雌二醇；大豆；大豆营养配方；Thl；Th2；滋养细胞.

 

前言

尽管基于植物的配方已用于治疗癌症达数个世纪，但当前的癌症治疗通常涉及毒芥子气、化疗、

 
[1] 通信作者：Uwe D. Rohr, MD博士，维也纳减压诊所，670 East Kytle Street, Suite B, Cleveland, GA 30528, USA

E-mail： uwerohr@googlemail.com

收到日期：2010.7.21；接受日期：2010.11.2

2010.9.9在网上出版

 

 

放疗和靶向治疗（1）。天然产品已成为药物最重的来源（2），其在癌症化疗中的主导作用是明确的，主要抑制癌细胞的有丝分裂，大约74%的抗癌化合物或者是天然产品或源于天然产品的（2-4）。植物来源的许多生物活性化合物不仅影响细胞有丝分裂，而且通过改进核转录因子（NF-KB）和血管生成促进细胞凋亡，还能影响肿瘤血管，减少癌细胞生长（图1和2）（3, 4）。

在许多生理过程中，如先天和适应性免疫反应、细胞增生、细胞死亡和炎症，NF-KB起着关键的作用（5）。很明显的是，NF-KB的异常调节与控制其活性的信号转导通路涉及到癌症的发生与发展，而且显示了对化疗和放疗的耐受性（6）。虽然NF-KB所起的主导作用已被知晓，但其在癌症治疗中的治疗用途还未完全确定（5, 6）。

除了通过抗血管内皮生长因子（抗VEGF）抑制的NF-KB机制外的抗血管生成的第一代方法目的是“毁坏并抑制”癌症血管(7, 8)，在临床试验中，这种观念却没有预期的那样有效(7, 8)。而且，更新的评价表明癌症毛细血管已失去了其稳定性，是渗漏的、不稳定的，以致肿瘤能传播、生长(7, 8)。

大豆成分展示了对NF-KB很强的作用 （图1和2），而且几种流行病学荟萃分析显示：食用大豆食品，尤其是大豆异黄酮，能预防各种癌症，尤其是预防乳腺癌(9, 10)。大多数动物研究和体外细胞培养研究证明了这些观察结果(10-12)。然而，一些动物实验产生了对立的结果，不支持癌症预防假说(13)。

 

 

妊娠期间对的人类抗癌与抗血管生成的类固醇

 

 

图1天然激素与植物源性物质的结构比较。可能有三种抗癌机制：抗血管生成、抗有丝分裂与抗细胞增生。

 

 

虽然已进行了许多研究，但大豆或其成分大豆异黄酮如何实现抗癌活性尚不清楚。最近，一项非常重要的流行病学研究断言，大豆的防癌与雌激素受体（ER）的状态无关（图3），并且与乳腺癌是否为ER阳性（ER +）或ER阴性（ER-）或者病人是否为东方女性(14-16)或白人妇女(17)均无关。该发现阐明了较早期的流行病学研究（不是专门为研究这个问题专门设计的），这些新流行病学发现的作者为有关除了激素受体之外的大豆防癌机制提供了新的解释(16, 17)。

 

 

图2：癌症与炎症之间关系的示意图。两者通过MAP-激酶/NF-_KB级联反应联系在一起。由大豆异黄酮通过雌激素受体β（ER-β）导致的静默造成细胞因子如白细胞介素6（IL-6）的减少与细胞凋亡的增加，导致炎症和癌症的减弱。IL-6的增加导致恶病质（食欲丧失）的增加与癌症风险的增加。

大豆预防ER-乳腺癌的发现具有巨大的临床意义，由于ER-乳腺癌女人具有差的预后，容易患更具侵袭性的肿瘤，并且当前未确立医疗预防措施，导致这些女性具有极高的风险，而且目前没有任何医疗保护措施可采取(18)。

描述癌症起源、复发和发展的新模型表明癌症由一小部分细胞逐渐发展而成的，这些细胞是干细胞样，较少分化的，无或仅有少量激素受体（图 4-6）(20, 21)。在所有细胞中，分化的细胞都显示激素受体表达，而癌症干细胞显示低量的激素受体表达（图6）(19)。诊断为乳腺癌的白人妇女的临床研究显示：原发性肿瘤在血循环肿瘤细胞中展示68% ER+癌细胞，而在循环癌细胞中显示35% ER+表达（图4与5）(22)，由于当前辅助疗法通过阻滞传统的ER（现在称为ER-α）而实现其作用，这显然支持了当前辅助疗法限定于ER+乳腺癌的假设(23)。

癌症干细胞对放疗或化疗没有反应（图4）(24-26)，离开原发性肿瘤，导致癌转移（图 5）(24-26)。癌症干细胞没有或仅有低量的激素受体表达，但它们能表达NF-_KB (6, 27)，且能通过NF-_KB抑制进行很好地静默。大豆异黄酮能静默ER-乳腺癌（更像干细胞，没有或仅有低量的ER表达）这一发现产生了其作用机制的问题。NF-_KB能通过大豆异黄酮进行改变，从而通过如本综述中讨论的机制影响癌症干细胞。

大豆预防乳腺癌与ER受体状态无关

 

 

大豆异黄酮食用量，mg/day

图3：4年后，日常大豆食用量与乳腺癌复发性的相关性，摘自参考文献 (14)。

很显然，癌细胞和滋养细胞分享许多特性（图7）(28, 29)。在受精卵在子宫里着床后，母亲的免疫力必须经滋养细胞的免疫力仔细平衡，这样，母亲的免疫系统不会排斥滋养细胞。如将显示的一样，妊娠期间母亲免疫力的调节与在结构上与大豆异黄酮相似的激素相关，如雄甾烯二醇和2-甲氧基雌二醇，这些激素在妊娠期间都会增加（图 8）(30, 31)。他们不仅在结构上相似（图1），而且还展示很强的抗增生作用和抗血管生成作用 (30-34)。另外，2-甲氧基雌二醇与其误解名称相反，对任何激素受体无亲和性，且通过干细胞中的非激素受体展示其抗增生作用，而这些干细胞比分化的癌细胞更具侵袭性（图9）(19)。当胎儿细胞离开子宫并归巢在母亲的癌前病变组织里，由于具有高度的增生性，能促进血管生成和癌细胞生长，为了减少这些高活性的胎儿细胞，在妊娠期间，这些激素的增多是非常有必要的(35)。

 

 

图4 浸润性乳腺癌的示意图。原发性乳腺癌由两种类型癌细胞组成，癌症干细胞仅有低量的雌激素受体表达，而原发性癌由表达62%雌激素受体的癌细胞组成。由于，癌症干细胞几乎没有雌激素受体表达，化疗、放疗或辅助疗法不能减少癌症干细胞，因此，很难预测癌症的复发。

足月妊娠与母亲乳腺癌风险的长期减少有关，但保护的生物决定因素是未知的，许多因素能有助于保护(22)。然而，在妊娠期间母亲产生的类固醇的免疫力改变与大豆异黄酮有许多相似性。临床试验和动物研究已显示母体类固醇能增强免疫力，并且是防止乳腺癌的强抗癌剂(31-34)。

 

 

图5 通过癌症干细胞（具有低量的雌激素受体，并且对化疗、放疗或辅助疗法无反应的）促进了肿瘤扩散。

甾醇类激素通过Thl细胞因子介导其免疫改变作用，而Thl细胞因子反过来改变细胞膜的通透性(30)。特别是，雄甾烯二醇通过细胞因子具有强的保护性免疫改变作用（图10-13）(37)。在食用发酵大豆后，乳腺癌病人的临床试验显示Thl细胞因子的减少及与Thl细胞因子有关症状的减少（图 14）(38, 39)。现在认可的是，癌症病人血液中的细胞因子从肿瘤内的免疫细胞中释放出来，增加了周围毛细血管膜通透性，导致肿瘤细胞和细胞因子的扩散，造成转移和不适（图15）(40-46)。血液中的Thl 细胞因子从导致毛细血管或滋养细胞膜泄漏的肿瘤中释放出来，这种情况与妊娠中的并发症相似，可能导致流产、早产或其它分娩或生产期间的并发症（图11和12）。

 

 

图6干细胞、癌症干细胞及正常分化的雪旺氏细胞中的激素受体分布 (19)

虽然雄甾烯二醇和2-甲氧基雌二醇在母体里展示了强的免疫效应并存在于羊水中，它们对胎儿无影响(31)。母亲与滋养细胞/胎儿免疫力的必要分离能有助于解释为什么婴儿大豆配方食品对婴儿的免疫力无影响，婴儿免疫力的减少会成为胎儿发育的遗留物。随着婴儿生长至儿童期，较强的免疫系统开始形成。因此，研究表明在儿童期早期食用大豆开始有作用，能防止以后生活中的癌症发生。.

目前的研究表明由于改变NF-_KB的抗癌剂在遗传分子水平上不会干扰细胞有丝分裂（图 16），而且能保护病人免遭化疗的副作用，在癌症治疗期间服用它们是很有益的。

 

乳腺癌干细胞模型

尽管我们在理解导致疾病的分子和细胞的活动上取得了很大的进步，但乳腺癌仍是一个重要的公共健康问题(25, 26, 48)。最近，已提出了一个新的模型，该模型将乳腺癌细胞与干细胞和祖代细胞联系在一起，在其它的癌症实体中进行原始的观察(25)。假设，肿瘤源于一小群没有或仅有少量激素受体的未分化的细胞(49)，这些细胞能进行自我更新，而且能产生大量能构成肿瘤块的部分分化的细胞。

这些癌症干细胞与正常乳房中发现的成体干细胞和祖代细胞相似，但它们的增生和分化模型是自由的(19)。它们能起源于正常的干细胞或更多分化的祖代细胞，并且通过一系列能解除对少量中央信号转导通路的管制的致癌基因突变失去其正常的生长限制(48, 49)。结果发现在达到35%的循环肿瘤细胞（CTCs）中有ER表达，而在约68%细胞中在原发位有ER表达（图4和5）(50)。由于芳香酶抑制剂或它莫西芬仅减少表达ER的癌细胞，这样可通过它们减少限制CTCs细胞生长的可能性(23)。

 

 

图7：滋养细胞、绒毛膜血管瘤癌和正常肿瘤之间相似性示意图。滋养细胞释放胎儿细胞，与肿瘤相似，胎儿细胞释放能转移的癌症干细胞。Thl细胞因子 (TNF-α, IL-6）能改变毛细血管通透性。

 

 

图8 雄甾烯二醇、2-甲氧基雌二醇及Thl细胞因子之间关系示意图。在前三个月流产的风险是由于Thl细胞因子的增多而产生的。为了减少母亲的免疫力，Thl细胞因子的增多是有必要的，这样，滋养细胞能喂养营养物和氧气。另外，细胞因子的增多能导致母亲呕吐、疲劳和不适，如果妊娠继续的话，这些症状通常会减弱，见参考文献(15)

尽管事实是激素受体已限制了调节干细胞和癌症干细胞的可能性，但它们对NF-_KB的变化无反应 (6, 51, 52)。

乳腺癌干细胞对化疗、放疗或辅助疗法无反应。而且，估计在诊断时，40%病例的癌症干细胞已离开原发性肿瘤，并通过血液、骨或淋巴系统分布在身体中。这样，由于原发性肿瘤的手术切除不会减少散在的肿瘤干细胞，散在的癌症干细胞的靶向治疗是非常重要的(25, 26, 48, 49, 51)。

 

年轻时足月妊娠可防癌

年轻时完成怀孕的女人,其一生中患乳腺癌的风险减少50% (53, 54)。在早期妊娠的啮齿目动物模型中，利用化学致癌物诱导癌症，已观察到相似的保护作用(54)。然而，这种保护作用的机制尚不清楚。

癌症主要是种老年性疾病，然而，虽然孩子未必会患白血病，但1/20孩子出生时会带有白血病癌细胞(55)。因此，癌症的威胁不仅是对母亲的威胁，而且还是对孩子的威胁。尽管事实为妊娠能防止许多癌症，如乳腺癌，现在越来越认识到妊娠也产生癌前期环境(56, 57)。意大利医生Bernardino Ramazzini是第一个描述为何天主教修女高发乳腺癌的人(56, 57)。相反的观察说明了一些癌症，如纤维神经瘤或黑素瘤，在年轻母亲妊娠期间如何快速生长(19, 35).

癌细胞与滋养细胞之间的许多相似性继续被观察(28, 29)。癌症组织操控其自己的环境接收营养物、氧气并改变屏障功能，以便其能产生生长的空间。

妊娠增加乳腺组织分化，这是一种防止癌症的特点。新的研究说明了雄甾烯二醇 (30)和2-甲氧雌二醇两种激素 (19)在妊娠期间如何升高的，并且都显示了强的抗增生（图9）和抗血管生成作用（稳定毛细血管膜并同时起抗增生作用），尤其防止认为可产生并扩散癌的癌症干细胞(28, 48)。

具有抗血管生成和抗增生特性的植物物质

 

 

图9在具有不同雌激素受体表达的不同神经肿瘤细胞系里体外细胞生长。2-甲氧基雌二醇 （2ME2） 抑制肿瘤生长，与雌激素受体的表达无关，摘自参考文献 (19)

当受环境胁迫时，如冬天或干燥季节，植物生长被抑制(58, 59)。植物源性化合物显示强的抗增生作用 和抗血管生成作用（图1 和17）。由于大多数癌症是由于多达500种不同的基因反常造成的，为了有丝分裂之外的癌症的预防和治疗，需要针对多个基因的药物(60)。姜黄素，源于印度香料姜黄（俗称“咖喱粉），已显示能干扰多个细胞信号转导通路，包括细胞周期（细胞周期蛋白 Dl 和细胞周期蛋白E），细胞凋亡（半胱天冬酶的激活与抗凋亡基因产物的下调），增生（HER-2、EGFR和AP-1），幸存（PI3K/AKT 途径），侵入（MMP-9和黏附分子），血管生成 （VEGF），转移（CXCR-4）和炎症（NF-_KB、TNF-α、IL-6、IL-1、COX-2和5-LOX），并激活抗增生的ER-β (61-63)。据报道，姜黄素防止白血病和淋巴瘤、胃肠癌、泌尿生殖器癌、乳腺癌、卵巢癌、头部和颈部鳞状细胞癌、肺癌, 黑素瘤, 神经系统癌及肉瘤的活性反应了其影响多个靶基因的能力(61, 62)。

 

 

图10 妊娠期间DHEA 代谢产物雄甾烯二醇与Thl细胞因子 (TNF-7）和Th2 细胞因子 (IL-4) 之间的关系，摘自参考文献 (30).

 

 

图11：在妊娠期间，炎性Thl 细胞因子与宫颈膜破裂的分子关系。可观察到在中风和心肌梗塞中毛细大豆异黄酮的许多分子抗癌作用与姜黄素相似，尤其在抗血管生成和抗增生上，通过抑制NF-_KB实现。在同行审查出版物里约10,000份出版的异黄酮研究中，几乎1/5的研究是关于其抗肿瘤能力的，并且描述其在正常与恶性细胞动物模型体外实验或I/I I 期临床试验中的作用机制(64)。大豆异黄酮染料木素和黄豆甙原在植物中非常丰富，尤其在大豆中，且能减少亚洲人群(65-68)及西方人群(69-71)的慢性炎症和癌症。移民研究已显示：在连续几代后，亚洲女性的乳腺癌发病率和西方女性的相似(47)。而且，伴随着日本饮食的西方化，日本女性的乳腺癌发病率增加(72)。这些新的发现否认了由于遗传易感性，大豆仅能保护亚洲女性防止乳腺癌这一的假说。仅最近的流行病学研究显示大豆异黄酮在乳腺癌的一线及二线防治中有效(17, 47)。一个非常重要的发现在于大豆能同样地防止ER+和ER-乳腺癌（图 3），大豆异黄酮能防止ER-肿瘤这一发现支持了在没有或只有少量激素受体且比ER+肿瘤更具增生性和侵入性的干细胞样癌中，在减少癌细胞生长方面它与2-甲氧基雌二醇相似的假说。

 

 

图12 ：在生理妊娠与妊娠期疾病中的Thl/Th2 细胞因子平衡(36)。

滋养细胞：癌症学说

英国发育生物学家John Beard (1858-1924)首次建议：为了理解癌症治疗，需要讨论肿瘤与滋养细胞间的相似性(28, 29)。滋养细胞通过完全围绕胚胎提供保护，同时从母亲血液中携带营养物和氧气至发育胎儿的血液中。单词滋养细胞意思“原喂养组织”，是以荷兰胚胎学家Ambrosius Hubrecht (1853-1915)的名字命名的(28, 29)。在20世纪早期，科学家们开始注意滋养细胞和癌症细胞间的显著相似性。这就是说，如果将滋养细胞和癌症细胞的显微在载玻片混在一起，不能发现其差异(28, 29). 肿瘤组织和滋养细胞是高度增生的、游走性的、侵入性的，几乎具有无限永存的能力。

癌细胞和滋养细胞的主要差别在于滋养细胞的生长是个天然的自足的过程，限定于子宫的环境。然而，在罕见的情况下，滋养细胞能逃脱出，导致绒毛膜血管瘤（一种高度恶性形式的癌症）（图7）(28, 29)。

通过一连串激素和细胞因子信号，滋养细胞的癌样生长保持在控制下(36)。新的研究显示，在妊娠的前三个月，雄甾烯二醇的减少和Thl 细胞因子增多 （如 TNF-α, IL-6）积极支持该过程 （图 8, 10, 11） (30)。通常，在妊娠中，雄甾烯二醇与Thl 细胞因子存在直接相关性（图10）(30)。

在妊娠的前三个月，DHEA代谢产物雄甾烯二醇的减少降低了妊娠的免疫力，这样母亲的免疫系统不会排斥脆弱的婴儿（图8）(30)。值得注意的是，在妊娠初期的孕妇疲劳和不适和癌症病人的很相似，由于她们都是由相似的Thl 细胞因子导致的。

由于前三个月免疫力降低的这种适应性过程也增强了子宫喂养胎儿的毛细血管通透性，它是非常重要的。相比之下，在孕妇妊娠的前三个月，毛细血管通透性更急剧的增加增大了胎儿流产的风险。这种过程在妊娠的第二和三个3个月是相反的：雄甾烯二醇和2-甲氧基雌二醇增加，在母体内的抗血管生成、抗增生以及Th1细胞因子降低（图8）（30）。

 

 

图13相比较仅调节炎症的皮质醇，雄甾烯二醇 （DHEA的代谢产物）和雄甾烯二醇 （去氢睾酮代谢产物）同时调节细胞抗感染（抗病毒和抗菌）和抗炎症反应。摘自参考文献(37)。

30年前，Schindler及其同事在孕妇的脐带中检测到了高含量的雄甾烯二醇(73, 74)，这证明了雄甾烯二醇能稳定血管膜 (30)。有兴趣的是，脐带细胞目前用于筛选展示抗血管生成的植物源性化合物(1)，也有兴趣的是，在同时Thijssen检测到雄甾烯二醇对乳腺癌产生抗增生作用，表明抗血管生成通常与抗细胞增生相关(75)。

炎症Thl 细胞因子不仅在胚胎里（图11）而且在血管张力、通透性以及许多疾病的白细胞渗出的调节方面对内皮功能具有深刻的影响(76-78)。如在势不可挡的脓毒症期间，这些炎性介质引起感染性休克（内皮细胞衰亡与死亡有关的综合征）(76)。同样地，由于“成功的”肿瘤能促进自身的扩散并可血管化，因而也显示具有控制内皮功能的能力(79, 80)。

内皮通过细胞内信号转导通路调节这些与环境的动态相互作用。正如许多其它组织里的那样，JNK依赖性与NF-_KB依赖性途径在在内皮细胞对炎症应激反应期间起着重要的作用(81-84)。在休止细胞里，NF-_KB （即RelA/p65和NF-_KB l/p50)与负调节蛋白iKBa结合形成惰性络合物。一旦受到合适配体（如 TNF-α, IL-1, IL-6）的刺激，IKBa丝氨酸32和36经磷酸化，并且该蛋白进行靶向退化。这样，释放出p65：p50。而且，这些研究表明这种途径在拮抗凋亡中起着至关重要的作用(85)。验证一些有关NF-_KB功能观察的基因靶向研究已被限制在NF-_KB转录因子家族和胚胎致死表型内 (60, 85-87)。

 

 

图14 ：12 例未接受其它药物治疗的绝经后妇女在日常食用125 mg 大豆异黄酮之前、期间及之后血中的TNF-α水平(38)。

 

 

图15：癌症中细胞因子的概念模型。肿瘤细胞和免疫细胞是细胞因子的来源，细胞因子支持癌细胞的生长，导致心理行为症状（疲劳、抑郁和认知功能障碍）、药物毒性、耐药性、厌食与恶病质、疼痛及癌症复发与发展。遗传背景、癌症治疗和心理困扰都能证实细胞因子的产生。在癌症幸存者中，机能亢进的免疫细胞可能是心理行为症状中细胞因子的主要来源(40)。

素瘤，可接纳胎儿细胞，在妊娠后，在68%黑素瘤中，这些胎儿细胞能够鉴别(35)。在母亲上皮中损失的胎儿细胞具有介导血管生成的潜力，这样，先妊娠期间，胚胎的细胞能够渗透滋养细胞层，与先前存在的黑素瘤、乳腺癌或结肠癌的上皮癌细胞结合(35)。在妊娠期间，总计所有癌症的8%为黑前存在的上皮癌细胞能生长，在出生后，它们在上皮层能呆40年，并且随时能喂养先前存在的肿瘤(35)。这个可通过母亲上皮里表达其儿子雄性表型的嵌合细胞证明(35)。

 

 

图16细胞周期关键步骤示意图。植物像天然激素2-甲氧基雌二醇（增加）在G2阶段和M-阶段抑制细胞周期（有丝分裂），而它莫西芬在Gl阶段起作用(47)

为了稳定滋养细胞、脐带及现存上皮癌周围的嵌合细胞，抗血管生成作用是非常重要的。由于这个原因，在分娩或流产，子宫内膜破裂甚至心肌梗塞及中风期间，Thl 细胞因子起着重要的作用（图11和12) (36)。

 

大豆的抗血管生成

至于涉及到体外的情况，据报道，大豆异黄酮通过静默免疫细胞的MAP-激酶/NF-_KB级联反应减少细胞因子如TNF-α和IL-6来减少血管生成（图2) (88)。在癌细胞生长与扩散的复杂多变过程中，肿瘤血管生成起着关键的作用。在肿瘤细胞进入脉管系统处及在最终转移处，血管生成密切参与肿瘤转移(89)。在这方面，描述了肿瘤细胞浸润与肿瘤诱导血管生成的关系，即在组织崩溃和细胞迁移期间两种过程具有协同作用(89)。在25年前，Adlercreutz发现大豆具有巨大的抗血管生成和血管膜稳定作用(88)。前列腺癌细胞基因表达的微阵列分析证实大豆异黄酮影响1000多种基因，并且许多基因影响毛细血管膜的稳定和血管生成 (89)。许多控制血管生成的基因有与孕妇子宫破裂所必要的基因表达相似的表达，如MMP-9的下调(89)。 奇怪的是，在我们的发酵大豆体外基因表达研究中，发现虽然紫杉萜是种抗癌药物，它导致了MMP-9的上调和骨保护素的下调，这能促进骨环境中癌细胞的生长(89)。

 

 

图17：抗血管生成化合物如何稳定肿瘤周围血管膜及包含其成分的示意图。如果通过NF-_KB介导的话，那么能看到Thl 细胞因子释放与增生减少。

在食用发酵大豆的腺癌病人的肿瘤活检中，观察到抗血管生成标记物 KI67的增多（图18)。

目前，局部肿瘤隔室被看作是一个功能单元，由两个明显不同的细胞组成：癌细胞（图17）和免疫细胞 （图5）(40-46)。免疫细胞与促炎和抗炎细胞因子的网络共同参与癌症的发生与发展(46, 90, 91)。来自免疫细胞及癌细胞的细胞因子能使局部肿瘤隔室离开进入外周血流中，传播该病及增加癌症症状（图5和6）。血液中不同癌细胞细胞因子特征（尤其是IL-6 或TNF-α）可证明是癌症结果的先兆(92-99)。

 

在食用发酵大豆后乳腺癌肿瘤孕妇的血管生成与DNA活性的减少

 

 

图18：38岁妇女的乳腺癌样品组织史。上排取自发酵大豆食用前的，下排取自发酵大豆食用14天后的"H&E" 指苏木精和伊红，苏木精和伊红染色通常用于常规组织的制备。伊红为酸性苯胺染料，其结合并染色碱性结构（或带负电荷结构），如蛋白上的阴离子氨基，染成粉红色，这个可解释成DNA活性，如果颜色消失，解释成DNA活性降低。F8由Folkman讨论作为血管标记物(79)，KI67 是抗血管生成的普通标记物。承蒙Karen McCarron和Regina Chorsky博士提供。

有两种不同的方式检测细胞因子从肿瘤部位处流出：第一种方式能检测系统性隔室中细胞因子水平，第二种方式能检测癌症病人的典型症状，尤其是癌症发展晚期的症状（图15）。细胞因子从局部肿瘤隔室中流出与疲劳、抑郁及认知障碍有关，能影响治疗前、期间及之后病人的生活质量（图15）(40)。肿瘤细胞因子虽然具有大的分子量，但能通过血脑屏障（图15）。

化疗通常增加对癌症病人的副作用，并加重恶病质（图19）。在临床研究中，在化疗疗程期间，发酵大豆能抑制恶病质（图19）(38)。癌症病人的恶病质直接与血液中的细胞因子有关（图15）并能增加免疫细胞NF-_KB的活性（图1）(91, 100-107)。恶病质伴随着许多疾病（AIDS、癌症、风湿性关节炎），并且是 体重减轻和死亡率升高的主要原因，仅在美国就影响超过500万人(106)。总计，30%-60% 癌症病人呈现疲劳和恶病质症状，而且，这里面的一小部分病人，尤其是乳腺癌妇女，在治疗期间与之后，也患上认知障碍(108-110)。恶病质、疲劳和认知力下降对患者生活质量产生负面影响，而且对于一些乳腺癌幸存者，这样的症状至少能持续10年(110)。另外，大豆异黄酮减少了全身血室的TNF-α（图14）(38)。我们的结果得到了体外研究的证实，显示了异黄酮减少了TNF-α在免疫细胞中的释放 (60)。

 

 

图19：日常食用发酵大豆配方食品对化疗癌症病人食欲丧失 （恶病质）的影响与接受含酪蛋白安慰剂溶液组的比较。这是个双盲研究，摘自参考文献 (39)

一些免疫刺激Th2 细胞因子，包括干扰素-α和IL-2，已用于癌症治疗中，然而，它们能产生疲劳、抑郁、恶病质及其它症状(111-113)。对乳腺癌妇女的紫杉醇新辅助治疗也增加了血清中IL-6、IL-8和IL-10水平，这些变化与关节痛和类感冒症状相关(114)。其它已知能增加导致炎症的细胞因子的抗癌药物包括依托泊苷(115)、顺铂 (116)和博来霉素 (117)。

 

大豆异黄酮通过循环肿瘤细胞上的NF-_KB的抗增生作用

很明显，在子宫内膜中正常增殖、增生和癌症之间的界限是很难定义的，由于在基因水平上，他们共享相似的机制（图10和11）(118)。这些机制受天然激素通过与激素受体及激素受体无关的机制所控制(118)。据报道，大豆异黄酮不仅通过免疫细胞的MAP-激酶/NF-_KB级联反应的静默减少细胞因子（如TNF-α和IL-6） (60, 119)，而且，NF-_KB 也在癌细胞中静默了(60)。我们自己的体外实验显示发酵大豆在乳腺癌、直肠癌、肺癌、前列腺和肝癌细胞系中在动力学上及分子肿瘤学上展示强的抗增生作用（表1）(120)。

有史以来第一次，基于植物的配方（发酵大豆）在癌细胞系中的体外基因表达研究结果得到了血液中萃取的CTCs的体内研究的证实（表1和2）。高度敏感的特异性疫细胞化学和分子检测能在骨髓或外周血里的单个细胞水平上进行CTCs的检测和表征，给转移级联反应的第一个关键步骤提供见解(6, 121)。CTCs,离开局部肿瘤隔室进入骨髓或外周血的肿瘤细胞，对于转移级联反应期间远处转移的确定，具有极其重要的临床意义(121-131)。至于对来自局部肿瘤隔室的癌细胞的CTC诊断的优点，首先是易于检测；其次是减少细胞因子流出通过针管进入外周的风险；第三，它们由转移能发展的细胞形态组成。在文献(50, 121)中讨论了该方法的应用前景与局限性。

像大豆异黄酮一样，2-甲氧基雌二醇在基因水平上表达相似的抗癌特性，如减少NF-_KB （图20

和21）(132-134)。

总计，50%的癌症病人未显示肿瘤抑制基因 p53表达的迹象，因此，大豆导致的肿瘤抑制因子 p53的增加（图22）能解释大豆预防乳腺癌的原因，大豆预防乳腺癌可看做一线和二线防御(17, 47)，而且大豆异黄酮减少NF-_KB的能力不限于癌症症状，遭受花粉过敏或流感感染的病人报告这些症状完全环境(38)。文献报道在哮喘或其它过敏反应中细胞内特异性细胞因子的释放与局部免疫细胞里的c-Jun 激酶、p38 MAP-激酶及NF-_KB的增加有联系(135-137)。第一代抗组胺剂，如苯海拉明和氯苯吡胺通过增强细胞凋亡逆转细胞因子提供的嗜酸性粒细胞存活(137)，因此可得出结论：第一代抗组胺剂和大豆异黄酮有相似的免疫调节反应。

特别重要的是，激活的NF-_KB介导了抗癌药物的化学抗性，在癌症治疗中这是个主要问题(70, 138-145)。有份临床报告显示当食用发酵大豆后可实现铂耐药卵巢癌的长期稳定(146)。在这篇文章里，植物萃取物，如发酵大豆，能有助于避免化疗敏感性。如果与抗癌药物联合使用，姜黄素(140), 水飞蓟素(144)和木槿(147) 也能通过静默NF-_KB改善癌症治疗效果。

如大样品量流行病学试验（相比较于它莫西芬单独服用，它莫西芬与大豆异黄酮食用结合可使乳腺癌复发的风险减少60%以上）所见到的一样，我们的临床研究结果也能解释为什么它莫西芬和异黄酮不会干扰乳腺癌的保护(47)。它莫西芬通过阻滞ER-α起作用。而且，它莫西芬在细胞周期的Gl阶段起作用，而异黄酮在G2阶段起作用（图 16）(148)。因此，我们的研究证明对于乳腺癌病人而言，联合辅助疗法能够减少乳腺癌复发。

 

婴儿免疫系统对大豆无反应

基于大豆的婴儿营养配方已使用100多年(149)，儿科医生委员会已判定它们的有个应用是安全的(149)，并且美国国家环境健康科学研究院的最近的一份文献综述除了显示大豆的营养作用外没显示什么，而且大豆对婴儿的免疫力或其它生理作用无影响(150)。另外，有一个理论问题，即如大豆异黄酮这样的成分对婴儿可能有负面影响，尤其导致女婴产生癌症或男婴女性化(150)。

这篇综述的作者已了解到婴儿大豆配方食品具有高含量的大豆异黄酮，超出亚洲食品中天然饮食的20倍（以80 kg 成年男性的160-960 mg/day计算）(150)。问题是，为什么大豆在成年人中展示和可测的作用，而在婴儿中无作用呢。滋养细胞学说有助于回答这个问题。

如图23所示，雄甾烯二醇（与免疫力相关）（图13）仅在儿童期和肾上腺功能初现期增加，在婴儿期是可忽略不计的(151, 152)。鼓励该综述的读者阅读Loria所写的综述，那篇综述里描述了雄甾烯二醇细胞因子与免疫力之间的关系(37)，很明显，婴儿的免疫力太低以致不能通过这种途径对大豆异黄酮做出反应。新生儿天生具有一个独特的免疫系统，该系统对T-协助细胞1（Thl）细胞因子有偏见(153)。分娩对新生儿的免疫系统产生了巨大地挑战，新生儿的免疫系统需要面对富含外部抗原的外部的世界。暴露于这些外部抗原形成了新生儿发展的免疫系统，而且直到免疫力充分发展为止，这需要几年的时间 (153)。而且，需要好几年的时间诱导Th 1 或Th 2极化反应，以致可能超出新生儿年龄，并抵制或促进变应性致敏(153)。母亲和胎儿的免疫系统必须分开，这是能够在母体内的前三个月幸存的必要条件。因此，由于减少的Thl 反应，大豆不能提供保护作用，防止婴儿的过敏或神经性皮炎。然而，我们观察到癌症病人在食用发酵大豆配方食品后，过敏反应相当显著的减少(38)。

表1   发酵大豆造成的基因表达变化

 

基因	功能	乳腺癌		前列腺癌		卵巢癌	肝癌	肺癌
		体内，血中的人类循环癌细胞	体外 细胞培养BT474	体内，血中的人类循环癌细胞	体外 细胞培养（LNCaP）	体内，血中的人类循环癌细胞	体内，人类循环癌细胞 （HepG2）	体外 细胞培养（SW480）
BAX	凋亡	-	上调	上调	上调	上调	上调	上调
Bcl2	凋亡	-	下调	下调	下调	下调	下调	下调
C-myc		-	下调	下调	下调	下调	下调	下调
ER-α	增生的雌激素受体	-	-	-	-	-	-	-
ER-β	抗增生的雌激素受体	-	-	上调	上调	上调	上调	上调
端粒酶	抗癌标记	上调	上调	上调	上调	上调	上调	上调
细胞周期	抑制细胞	上调	上调	上调	上调	上调	上调	上调
抑制剂 p21	增生
VEGF	血管生成	-	-	上调	上调	上调	上调	上调
	标记物
MMP-9	标记物显示	下调	下调	下调	下调	下调	下调	下调
	膜稳定性

 

 

体外细胞培养实验与癌症病人在食用大豆后体内循环肿瘤细胞（通过血液萃取）的比较。该表总结了发酵大豆对基因表达改变的体外与体内作用。体内研究结果摘自参考文献 (38)。体外研究结果摘自参考文献(120)。发酵大豆实验结果与2-甲氧基雌二醇导致的基因表达改变相比较（结果摘自参考文献）。BT474，人乳腺癌细胞系；HepG2，人肝癌细胞系；LNCaP，人前列腺癌细胞系；SW480，人类结肠直肠癌细胞系；MMP-9，基质金属蛋白酶；VEGF，血管内皮因子。

表2   Bcl2/BAX比的比较表2   Bcl2/BAX比的比较

体外细胞培养的癌细胞系	乳腺癌BT474	前列腺癌 LNCaP	肝癌 HepG2	肺癌 SW480
在体外培养的癌细胞培养物中，Bcl2/Bax 比减少	-94%	-52%	-64%	-52%

在癌症病人食用大豆3个月后，在从体内血液中萃取的循环肿瘤细胞中测定的	乳腺癌	前列腺癌	卵巢癌
在癌症病人体内血液循环肿瘤细胞中，Bcl2/Bax 比减少	-20%	-94%	-80%

 

体内研究结果摘自参考文献(38)，体外结果摘自参考文献 (120). Bcl2/BAX比是NF-_KB的替代标记物。缩写见表1。

 

当婴儿食用大豆异黄酮时，它在婴儿后来的生活中，无乳腺癌保护作用。癌症预防作用开始于肾上腺功能初现期(12)，大豆食用的时机是很重要的(12)。如图23所示，雄甾烯二醇仅在儿童期显著增加。为了展示儿童期完整的免疫保护作用，许多激素是必需的，但为了接种成功，血中雄甾烯二醇看起来是特别重要的激素(37)。

 

 

图20细胞凋亡、NF-_KB、BAX及BCL之间的关系示意图

可以证明母体的雄甾烯二醇会扩散至羊水中，能对胎儿产生作用。然而，由于胎儿HPA轴线（雄甾烯二醇是种肾上腺代谢的激素）和母体的HPA轴线完全分离，并且彼此不能干扰，可排除雄甾烯二醇对胎儿的作用，如动物实验所示(154)。

因此，可清楚地排除妊娠期间影响母亲免疫力的激素（如雄甾烯二醇 (154)、2-甲氧基雌二醇 (31)和Thl/Th2 细胞因子 (153)）的波动不会影响胎儿。相比之下，儿科医生希望婴儿会展示出对Thl/Th2 细胞因子的敏感性，这样可减少他们患上过敏症和

神经性皮炎的风险(153)。但是，这似乎是作为胎儿在子宫里幸存所付出的代价。

这证明大豆可能需要发达的免疫系统，而婴儿的免疫系统还不发达。

而且，大豆异黄酮可称为“植物雌激素”，在药理功效上留下一个虚假的印象。正如前面解释的，大豆可能甚至不需要激素受体来产生其药理作用。并且，据报道，大豆异黄酮对ER-β的亲和性至少为其对传统的雌激素受体ER-α亲和性的20-30倍。如果它们展示显著的ER-α活性(155)，那么由于生长板的关闭（从未观察到的一种情况），或许能阻止ER-β在婴儿体内的生长。有其它重要的临床观察证明大豆没有传统的雌激素效果。正如上面解释的一样，在首过代谢期间，肝脏不认可大豆异黄酮作为像避孕或激素替代疗法中雌二醇样雌激素。当研究与大豆异黄酮结构相似的雄甾烯二醇时，ER-β 与ER-α的差异是明显的。证明大豆异黄酮是ER-β-对抗的，不是ER-α对抗的 (148)。ER-β是种具有强的癌预防作用的抗增生激素受体(148)，在两种性别里，能在肾上腺功能初现期显著增加的雄甾烯二醇对男婴或女婴未展示雌激素效果，但在青春期负责强的骨生长，而无任何女性化影响(151, 152)。在青春期由雌二醇和睾酮导致的后来骨量的增加增强了骨稳定性，而经历肾上腺功能初现的个体会有最高骨骼断裂的风险(151, 152)。值得注意的是，可认为大豆异黄酮能保护骨。在骨生长上雄甾烯二醇的作用证明雌激素或睾酮是骨生长所需要的。对于大豆异黄酮的生理效应，可能有一个普遍的大豆异黄酮不能通过癌变的、高度增生的ER-α介导的误解。

 

 

图 21细胞周期抑制剂 p21和p53与细胞凋亡的关系示意图

 

 

图22：在治疗抗药性的患卵巢癌、前列腺癌或乳腺癌病人的循环肿瘤细胞中肿瘤抑制因子p21的个体相对基因表达。摘自参考文献 (38)

 

 

图23：男孩(•)和女孩(O)体内雄甾烯二醇与年龄的关系。摘自参考文献(I5l, 152).

 

 

大豆含有许多抗癌成分，包括大豆异黄酮(156)。大豆异黄酮具有强的抗癌活性：由于其在结构上与雄甾烯二醇和2-甲氧基雌二醇相似，它们可干扰妊娠时有效含有高度增生细胞的类固醇（图1）。这些激素通过增加NF-_KB增强细胞凋亡，为了允许营养物和氧气自由渗透喂养胚胎，滋养细胞的屏障功能必须降低（图8），这样增加了来自滋养层的细胞克服障碍种在母体里的风向，而且这些细胞在怀孕40年后还能找到(35)。这些细胞是高度增生的，有助于先前存在的上皮癌细胞（如皮肤里的）生长成为除纤维素瘤之外的黑素瘤(35)（妊娠期增加的少数几种癌症的一种）(19)。在妊娠期间，少量的胎儿细胞进入母体循环中（图7）(35)。这些细胞继续存在，然后迁移至不同的母体组织中，进行植入与分化，尤其当出现器官损害时，它们采用寄主器官的表型。虽然妊娠降低了乳腺癌风险，但担心的是虽然尽管黑素瘤通常在年纪大的个体中发生，但年轻孕妇患黑素瘤的风险增加(35)。来自胚胎的细胞能诱导其植入细胞周围的血管生，这样先前存在的肿瘤能获得血液供给，为其生长提供肿瘤生长的“燃料”，这个能解释为什么在怀孕后在18年时还能检测到黑素瘤(157)。

因此，为了降低进入母亲血液循环的细胞活性，激素是必需的。使来自胚胎的细胞减速的激素必须具有两种能力：抗血管生成及减少其活性的细胞凋亡的增加。然而，这些高度增生的细胞虽然采用了其寄主环境的表型，但是未分化的，能当作干细胞样细胞，没有或仅有微不足道的激素受体。因而，在先前存在的具有最高恶性的肿瘤细胞能通过“非激素受体机制”下调的地方，为了减少其活性，“激素受体无关的机制”是必需的(19)。有发展的证据表明激素如2-甲氧基雌二醇不仅在妊娠中有效，而且在减少类风湿性炎症(158, 159)及人类癌症方面也有效(160)。2-甲氧基雌二醇对激素受体无亲和性，但其在减缓干细胞样肿瘤方面是高度有效的（图9）(19)。

30多年前，Judah Folkman 发展了靶向治疗导致的VEGF抑制能通过毛细血管的抗血管生成造成肿瘤抑制这一观念(79)。在单一疗法中，VEGF抑制的临床效果是最适度的(7, 8)，并且肿瘤中毛细血管的减少能导致化疗的失败(7, 8)。Jain 重新研究了这个观念，并得出了不同的结论(7, 8)。肿瘤中的血流减少是癌症控制的重要机制；但是，抗血管生成研究中，有必要进行重要的转变。毛细血管形成“减少”（毁坏并杀死）的老观念必须用稳定癌变组织中异常泄漏的现有血管的观念替代（能使血管少些泄漏）(7, 8)。

稳定与破坏癌症与妊娠中的血管膜是非常相似的（图7)。如上所述，肿瘤细胞产生的细胞因子使肿瘤 血管对氧气、营养物可渗漏的，并且大多数导致恶病质、抑郁和呕吐的癌细胞和细胞因子与在妊娠前三个月增加的细胞因子是相似的(36)。在妊娠的前三个月，Thl 细胞因子增加，并且许多孕妇感觉健康变坏（图8）(36)。毛细血管稳定性对于成功妊娠而言是非常重要的（图11），也能够作为癌症“限制”的模型。改变毛细血管通透性的激素不仅显示抗血管生成特性，而且显示抗增生特性。抗血管生成与抗增生活性结合，受NF-_KB介导，如同硬币的两面一样。因此，体内抗血管生成总是与通过NF-_KB的细胞凋亡结合在一起。

虽然通过零级释放动力学不断地给予雌二醇，可通过穿皮给药法可检测绝经后妇女雌二醇摄入的昼夜节律(161, 162)。当时我们认为在雌二醇摄入（通过卵巢里的毛细血管的自然摄入及通过皮肤

毛细血管的跨经皮摄入）受Thl 细胞因子昼夜节律影响(162)。临床医生在呈现发热、疲劳的病人上观察到Thl 细胞因子昼夜节律，在下午时增加，这是Thl 细胞因子常见的副作用。

大约30年前，Schindler 及其同事在孕妇的脐静脉里的毛细血管里发现高含量的雄甾烯二醇(73, 74)，雄甾烯二醇在结构和药理上与大豆异黄酮相似（图1）。有趣的是，脐静脉细胞模型目前用来筛选癌症治疗的抗血管生成的药物(35)。

大豆抗血管生成作用的书本知识(89)与Thl 细胞因子的减少相关（图14）。增加的Thl 细胞因子增大了流产（子宫内膜破裂）的风险。现在有报告表明通过植物配方能降低流产风险，逆转Thl/Th2 的不平衡 (163)。增加的Thl/Th2 细胞因子平衡改变了许多疾病（不仅流产，而且包括心肌梗塞、中风和癌症）的屏障功能（图11）(36)。

大豆异黄酮在结构上与雄甾烯二醇和2-甲氧基雌二醇相似（图1）。由于大豆为夺取同样的酶竞争，它能增加人类2-甲氧基雌二醇大约40% (164)。因此，在体内情况下，很难分清大豆异黄酮与2-甲氧基雌二醇的作用。目前，2-甲氧基雌二醇在临床试验上用来治疗乳腺癌(160)。秋水仙碱和2-甲氧基雌二醇都展示了抗有丝分裂活性（图1）。包括细胞凋亡，抗血管生成（一种类化疗的机制）也用来保护母亲。因此，由于抗有丝分裂、细胞凋亡和血管生成在机制上并不相互干扰，该在将来测试化疗联合大豆配方食品的作用，这种作用该用较大的样本量试验予以证实。

 

展望

除了大豆产品防癌外，亿万人们患有异常脉管系统的非癌变病情(7, 8)。超越癌症的血管修复是那些疾病治疗方法的关键组成部分(7, 8)，我们的研究能导致大豆能应用于癌症之外的其它疾病，如中风、心肌梗塞和心理疾病。另外，我们的研究结果需要大样品量的癌症治疗研究的证实。癌症滋养细胞学说不仅能解释大豆的防癌作用，而且能解释为何大豆对食用大豆营养配方的婴儿无激素作用，也可解释一些药理效应，如骨保护。

 

 

讨论

研究表明，大豆极大地影响并改变癌症病人中循环肿瘤细胞里有关癌的基因表达。由于病人太少，无法得出一般性结论。然而，我们的结果得到癌细胞系的体外实验和文献的证实。虽然流行病学证据支持大豆在防癌方面是有益的，但其作用机制尚未完全理解。例如，发现对于未建立预防措施的东方女性(14-16) 和白人妇女(17)，大豆异黄酮能保护ER肿瘤妇女。ER细胞为较少分化的癌细胞，实际没有激素受体（图6），对化疗和放疗反应很差。因此，本论文提出了一种新的作用机制，该机制是以“滋养细胞学说”及癌症干细胞理论的演变为基础的。