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目的:近年来,乳腺癌的发病率一直呈逐年上升的趋势,是威胁妇女健康的主要恶性肿瘤,多年来人们一直在为进一步预防和治疗乳腺癌进行着不断的探索。目前新药开发的传统研究思路多集中在单一化学药物合成及功效方面,常常忽略了对天然植物尤其是水果和蔬菜药用价值的研究。流行病学调查发现水果、蔬菜的摄入量与癌症和心脑血管疾病等的发病率和死亡率呈负相关关系。癌症的发生过程常伴随DNA的损伤和突变,且DNA损伤与氧化/抗氧化系统的失衡有关,体内代谢或体外环境因素的某些原因导致这种平衡的破坏,就会造成氧化应激状态,活性氧可攻击生物大分子如脂质、蛋白质和DNA,造成氧化损伤。近年来的研究发现植物化合物多酚类物质的抗氧化作用强于VC、VE、β胡萝卜素等物质,由于水果中的酚类化合物种类多而且含量丰富,我们推测通过有目的地增加这些水果的摄入有可能改善机体抗氧化防御体系功能,从而达到预防肿瘤等慢性疾病发生和发展的目的。本研究从水果的细胞抗氧化角度出发,通过体内外实验研究水果提取物预防乳腺癌发生和发展的机制,并分析它们对抗氧化酶系统、细胞增殖、凋亡和血管生成的影响,为水果植物化合物抗癌机制研究提供理论和实验基础。
方法:选取20种常见新鲜水果,应用Folin-Ciocalteu分光光度法检测水果提取物中多酚类物质的含量;以细胞抗氧化法分析其抗氧化活性;四甲基氮唑蓝法检测其对乳腺癌细胞的抗增殖活性;以二甲基苯蒽诱发的大鼠乳腺癌为模型,观察不同浓度苹果提取物其对成瘤情况的影响;并检测血清血清总抗氧化能力,黄嘌呤氧化酶法测定超氧化物歧化酶(SOD)活性,二硫双对硝基苯甲酸显色法测定谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性,硫代巴比妥酸法测定丙二醛(MDA)含量;5-溴-2-脱氧尿嘧啶核苷标记法检测细胞增殖;原位末端标记法检测细胞凋亡;免疫组化法检测肿瘤微血管密度;ELISA法检测血清血管内皮细胞生长因子(VEGF)和碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)水平。
结果:(1)在所测20种水果中,植物总多酚含量最丰富者为黑莓含量为412±6mg GAE/100g;随后是石榴含量338±14mg GAE/100g;红莓和蓝莓总多酚含量也很丰富,分别为287±5mg GAE/100g和285±9mg GAE/100g;具有中等量总多酚含量的水果包括草莓、李子、葡萄、苹果和樱桃,分别为235±6mgGAE/100g、239±7mg GAE/100g、161±7mg GAE/100g、156±3mg GAE/100g、151±6mg GAE/100g;含量较低的水果包括梨、菠萝、桃、芒果、柑橘、猕猴桃、香蕉和柠檬,分别为94.8±0.7mg GAE/100g.78.1±0.8mg GAE/100g、73.1±2.4mgGAE/100g.71.1±1.3mg GAE/100g、66.3±2.1mg GAE/100g、62.6±4.2mg GAE/100g、60.4±3.3mg GAE/100g、56.9±0.8mg GAE/100g、54.8±1.3mg GAE/100g、50.8±0.9mgGAE/100g;总多酚含量最低的水果是西瓜和甜瓜,分别为14.1±0.3mg GAE/100g和15.5±0.9mg GAE/100g。(2)黑莓和石榴的细胞抗氧化活性最强,分别为88.7±14.8μmol of QE/100 g和95.7±8.3μmol of QE/100 g;表现出中等强度细胞抗氧化活性的水果包括草莓、红莓、蓝莓、苹果、李子和葡萄,分别为42.6±5.5μmolof QE/100 g、36.2±3.6μmol of QE/100 g、29.5±7.3μmol of QE/100 g、17.7±3.1μmolof QE/100 g、13.5±1.2μmol of QE/100 g、11.8±2.1μmol of QE/100 g;抗氧化活性相对较弱的水果包括樱桃、芒果、桃、梨、猕猴桃和柠檬,分别为7.25±0.72μmolof QE/100 g、6.15±0.5μmol of QE/100 g、20±1.3μmol of QE/100g,5.32±0.6μmolof QE/100 g、5.10±0.4μmol of QE/100 g和3.6±0.3μmol of QE/100 g;而香蕉、菠萝、甜瓜和西瓜在所测剂量范围内未显示出细胞抗氧化活性。(3)蓝莓、红莓、石榴和苹果显示出相对较强的抗增殖活性,其半数有效剂量分别为45.6±6.21mg/ml、52.6±3.28mg/ml、47.3±5.16mg/ml、58.6±6.37mg/ml;李子、草莓、葡萄和柑橘也显示出抗增殖活性,其半数有效剂量分别为75.6±6.56mg/ml、79.6±5.26mg/ml、98.2±10.1mg/ml、125.8±10.8mg/ml:其余水果在检测范围内未显示出明显抗增殖能力。(4)在苹果提取物干预的大鼠乳腺癌形成模型中,致癌剂对照组乳腺肿瘤发生率为84.2%,低剂量组为68.4%,中剂量组为63.2%,高剂量组为44.4%;致癌剂对照组乳腺肿瘤平均发生时间为82.5±7.72天,低剂量组为97.54±9.46天,中剂量组为95.73±8.23天,高剂量组为105,72±10.76天;致癌剂对照组乳腺肿瘤的平均体积4.12±2.09cm3,低剂量组为2.08±0.91 cm3,中剂量组为1.25±0.40cm3,高剂量组为0.92±0.76cm3。(5)低剂量组、中剂量组及高剂量组血清总抗氧化活性明显高于致癌剂对照组,同时高剂量组及中剂量组血总抗氧化活性明显高于低剂量组,差异具有显著性;低剂量组、中剂量组及高剂量组血清SOD活性和GSH-Px活性明显高于致癌剂对照组,同时高剂量组及中剂量组血清GSH-Px活性明显高于低剂量组,差异具有显著性:低剂量组、中剂量组及高剂量组血清MDA含量明显低于致癌剂对照组,低剂量组、中剂量组及高剂量组血清MDA含量之间无显著差异。(6)致癌剂对照组乳腺肿瘤的平均增殖指数为(84.7±6.2)%,低剂量组为(76.5±7.8)%,中剂量组为(78.5±8.3)%,高剂量组为(68.4±6.1)%;致癌剂对照组乳腺肿瘤的平均凋亡指数为(10.2±0.84)%,低剂量组为(11.3±1.2)%,中剂量组为(12.5±0.9)%,高剂量组为(14.6±2.3)%。(7)低剂量组、中剂量组及高剂量组血清VEGF水平和肿瘤微血管密度明显低于致癌剂对照组,同时高剂量组及中剂量组血清VEGF水平和肿瘤微血管密度明显低于低剂量组,差异具有显著性;低剂量组、中剂量组及高剂量组血清bFGF与致癌剂对照组无显著差异。
结论:(1)本研究检测的20种水果中,植物总多酚含量较高者为黑莓、石榴、红莓和蓝莓;中等量总多酚含量的水果包括草莓、李子、葡萄、苹果和樱桃;含量较低的水果包括梨、菠萝、桃、芒果、柑橘、猕猴桃、香蕉和柠檬,总多酚含量最低的水果是西瓜和甜瓜。(2)黑莓和石榴细胞抗氧化活性最强;中等强度细胞抗氧化活性的水果包括草莓、红莓、蓝莓、苹果、李子和葡萄;抗氧化活性相对较弱的水果包括樱桃、芒果、桃、梨、猕猴桃和柠檬;而香蕉、菠萝、甜瓜和西瓜在所测剂量范围内未显示出细胞抗氧化活性。(3)苹果是人群摄入多酚类物质的最大来源,摄入苹果提供抗氧化活性物质的比例最高为52%,其次为草莓占17%和葡萄占14%。(4)对多种水果中总多酚的含量与其细胞抗氧化活性进行相关分析,结果表明在乳腺癌细胞中水果的抗氧化活性与总多酚的含量呈正相关关系。(5)蓝莓、红莓、石榴和苹果显示出相对较强的抗乳腺癌细胞增殖活性;李子、草莓、葡萄和柑橘也显示出抗增殖活性;其余水果在检测范围内未显示出明显抗增殖能力。(6)苹果灌胃组的乳腺肿瘤发生率明显低于致癌剂对照组,且潜伏期明显延长,肿瘤的体积也较致癌剂对照组显著减小,高剂量组的效果更为显著,表明苹果提取物能抑制诱发的大鼠乳腺癌的发生和发展。(7)低、中和高剂量苹果提取物组血清总抗氧化活性明显高于致癌剂对照组,而血清MDA含量明显低于致癌剂对照组,提示苹果提取物可提高大鼠外周血抗氧化活性。苹果提取物灌胃组大鼠血清SOD和GSH-Px活性明显高于致癌剂对照组,提示抗氧化酶系统活性增加。(8)随苹果提取物剂量升高,乳腺肿瘤的增殖指数降低;高剂量苹果提取物可诱导乳腺肿瘤的凋亡指数升高;苹果提取物可显著降低大鼠外周血中VEGF水平,乳腺肿瘤新血管生成减少,提示肿瘤血管生成受到抑制。总之,水果中的植物化合物成分可通过抗氧化作用、增加致癌物解毒酶的活性、维持DNA正常的修复功能、促进癌细胞凋亡、抑制细胞增殖、抑制肿瘤血管生成等多种方式作用于肿瘤发生的启动和进展阶段。