劉兆平 中國預防醫學(xué)科學(xué)院營(yíng)養與食品衛生研究所（ 北京 100050）

　　摘要：大豆異黃酮是一種結構與雌激素相似，具有雌激素活性的植物性雌激素。本文從流行病學(xué)、臨床試驗、動(dòng)物實(shí)驗和體外實(shí)驗等各方面，對大豆異黃酮與心血管疾病、乳腺癌絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松和更年期潮熱等疾患的關(guān)系進(jìn)行綜述。結果表明該物質(zhì)對上述激素依賴(lài)性疾患有保護作用。本文還從受體和非受體水平探討其可能的作用機制，同時(shí)也指出該領(lǐng)域尚待深入研究之處。
　　關(guān)鍵詞：大豆異黃酮，心血管病，乳腺癌，骨質(zhì)疏松，潮熱

　　異黃酮（Isoflavones）是植物雌激素的一類(lèi)，以大豆中含量最為豐富，主要有大豆黃苷元（Daidzein）和染料木苷元（Geinistein）兩種，它們結構與雌激素相似，為含有芳香環(huán)的非類(lèi)固醇化合物[1-2]。大豆異黃酮在大豆中通常以沒(méi)有活性的糖苷結合形式存在，只有經(jīng)腸道菌群的葡萄糖苷酶分解后，形成非糖苷型異黃酮才具有生物活性。自然界中，雞豆黃素A（Biochanin A）和刺芒柄花素（Formononetin）分別是大豆黃苷元和染料木苷元的前體，這兩種前體在腸道菌群作用下轉化成大豆異黃酮；染料木苷元可進(jìn)一步代謝成P-甲基酚，大豆黃苷元則可分解成活性更強的雌馬酚（Equol）和O-去甲基安哥拉紫檀素（O-DMA）[3]。
　　未被腸道菌群分解的結合型異黃酮不易被吸收，直接從膽汁分泌入腸道排出體外；去糖苷型的異黃酮經(jīng)肝腸循環(huán)代謝，可與糖苷重新結合形成無(wú)生物活性化合物。由于大豆中異黃酮含量受大豆種類(lèi)、產(chǎn)地、收獲季節以及真菌感染和加工過(guò)程的影響，因此人群的攝入量差異很大，日本居民異黃酮平均攝入量約為20-30 mg/d，而歐美等發(fā)達國家居民的異黃酮攝入量較低[4]。由于影響異黃酮代謝的首要因素是大腸的腸道菌群[5]，其它諸如性別、膳食脂肪和纖維以及內源性雌激素水平對異黃酮代謝也會(huì )有不同程度的影響，因此即使異黃酮攝入量相同，不同個(gè)體血漿異黃酮濃度也有很大的差異[3]，這可能是導致不同地區研究者研究結果不同甚至相反的原因之一。
　　大豆異黃酮帶有兩個(gè)或三個(gè)羥基和芳香環(huán)，此結構相對穩定，易于通過(guò)細胞膜，并利于和受體蛋白以及酶結合[5]。與雌激素相似的結構特點(diǎn)使異黃酮能夠與雌激素受體（ER）結合，從而表現出雌激素活性和抗雌激素活性。異黃酮對機體健康的保護作用以及對疾病的預防治療作用，大多數是由這兩個(gè)重要的生物活性決定的。至于異黃酮在細胞和體內最終表現為何種活性，主要由其局部濃度、內源性雌激素水平以及組織器官的ER水平?jīng)Q定[6]。異黃酮的雌激素活性很弱，一般僅為雌二醇的10-3—10-5倍[7]；當異黃酮濃度較高時(shí)，可與雌激素競爭ER，從而表現為抗雌激素活性[8]。大豆異黃酮的其它生物學(xué)活性包括：抗氧化活性、抑制細胞增殖和分化、抗血管生成、促進(jìn)性激素結合球蛋白（SHBG）合成等[9-11]。
　　大豆膳食對疾病發(fā)病率的影響引起人們對大豆異黃酮與人類(lèi)健康的關(guān)注和深入研究，流行病學(xué)調查發(fā)現[12-14]，亞洲人（尤其是日本人）乳腺癌、心血管疾病、更年期潮熱的發(fā)病率明顯低于歐美等國，盡管這種差異被認為與歐美的高脂膳食和亞洲的高纖維膳食密切相關(guān)。但隨著(zhù)研究的深入，植物雌激素（或大豆異黃酮）在這些疾病發(fā)生中的作用愈來(lái)愈引起研究者的重視[2,6]。大多數學(xué)者認為大豆異黃酮攝入的差異是導致上述疾病發(fā)病率不同的主要原因。迄今為止，大量的流行病學(xué)調查、臨床試驗、動(dòng)物實(shí)驗以及體外實(shí)驗均已證實(shí)了大豆異黃酮在女性心血管疾病、乳腺癌、更年期潮熱、絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松的發(fā)病和預防治療中具有重要的作用。
一、 心血管疾病
　　女性進(jìn)入更年期后，由于卵巢機能衰退，體內雌激素水平合成與分泌不足，雌激素的下降會(huì )導致脂肪和膽固醇代謝失常，使絕經(jīng)女性血脂和膽固醇升高而導致心血管疾病發(fā)病率和死亡率增加。據統計，絕經(jīng)女性冠心病發(fā)病率較絕經(jīng)前增加2-3倍，絕經(jīng)女性使用雌激素替代療法（ERT）后，心血管病的發(fā)病危險性下降35-50%。研究表明，具有雌激素活性的大豆異黃酮在女性心血管疾病發(fā)病中可能發(fā)揮重要作用。
　　Berglehole [13]進(jìn)行的流行病學(xué)調查結果顯示，美國40-69歲女性的冠心病死亡率是日本同年齡組女性的8倍。作者對資料進(jìn)行細致的分析后發(fā)現，大豆蛋白對動(dòng)脈粥樣硬化率的降低作用可能是引起上述死亡率差異的主要原因。Artaud-Wild等[15]對亞洲和發(fā)達的工業(yè)國家的冠心病死亡率進(jìn)行比較也得到相似結論。但由于亞洲和歐美等國生活方式和飲食文化的巨大差異，尚不能排除其它因素或食物成分在冠心病發(fā)生中的作用，因此在流行病學(xué)方面，仍存在不同意見(jiàn)和需進(jìn)行深入研究之處。
　　臨床試驗、動(dòng)物實(shí)驗以及體外實(shí)驗的研究結果進(jìn)一步肯定了大豆異黃酮在心血管疾病中的作用。Cassidy及其同事[16]進(jìn)行了一項人群膳食干預試驗，發(fā)現血膽固醇正常的女性每天攝入45 mg的異黃酮后，可使血膽固醇下降。Potter等[17]對66名高膽固醇血癥的絕經(jīng)女性進(jìn)行為期6月的干預試驗，試驗組每天服用40 g大豆蛋白，結果發(fā)現血漿總膽固醇下降了約0.40 mmol/L，而HDL則上升了0.065 mmol/L，實(shí)驗結束時(shí)總膽固醇與HDL之比下降0.5。此結果表明大豆異黃酮具有降低血漿膽固醇的作用。Anderson[18]對38項大豆異黃酮與血脂或膽固醇關(guān)系的研究進(jìn)行Meta分析，結果發(fā)現有34項研究證實(shí)大豆異黃酮的降血脂作用。在這些試驗中，大豆蛋白平均攝入量為47 g/d，而血清總膽固醇平均降低了0.59 mmol/L（9.3%）。
　　Anthony研究小組[19]利用獼猴研究大豆蛋白對高脂膳食誘導的心血管疾病血脂指標的影響。雌性獼猴被分成3組，Ⅰ組飼料以酪蛋白為蛋白源，Ⅱ 組飼料以去掉異黃酮（乙醇提取）的大豆蛋白為蛋白源，Ⅲ 組飼料以大豆蛋白的粗提物為蛋白源（相當于每人每天143 mg異黃酮）。部分實(shí)驗結果列于表1，可見(jiàn)含有異黃酮的大豆蛋白可有效地降低總膽固醇、LDL、VLDL，并抑制動(dòng)脈粥樣斑塊的形成。本實(shí)驗不僅為大豆異黃酮在心血管疾病中的保護作用提供了證據，而且也證明大豆蛋白中發(fā)揮降脂作用的成分是異黃酮。

表1 蛋白和異黃酮對雌性獼猴血膽固醇和粥樣斑塊的影響

組別	LDL+VLDL 膽固醇		HDL 膽固醇		粥樣斑塊
	濃 度 (mmol/L)	降低率 （ % ）	濃度 (mmol/L)	升高率 （ % ）	發(fā) 生 率 （ % ）	斑塊面積（ cm 2 ）	降低程度（ % ）
Ⅰ	11.30 ± 0.62	0	1.09 ± 0.10	0	73	0.13	0
Ⅱ	10.42 ± 0.57	8	1.29 ± 0.08	19	64	0.06	50
Ⅲ	7.84 ± 0.59	29	1.60 ± 0.08	48	45	0.02	85

　　 最近20年，研究者對大豆異黃酮在心血管疾病中的作用機制進(jìn)行了大量研究，Anthony[19]認為其作用機制是多元性的，目前較成熟的機制有如下幾種：
　　（1）LDL受體調節[20]。大豆異黃酮可以使LDL受體發(fā)生向上性調節（up-regulation），增加LDL受體活性，從而促進(jìn)膽固醇的清除；（2）抗氧化特性。體外研究表明[21]，大豆蛋白具有降低LDL顆粒體積和保護LDL過(guò)度氧化作用，異黃酮通過(guò)這種作用可降低LDL顆粒在冠狀動(dòng)脈壁上的沉積，從而減少粥樣硬化的發(fā)生率；（3）抑制血管平滑肌細胞的增殖[9]。細胞培養發(fā)現25μmol/L的染料木苷元可降低基底纖維生長(cháng)因子（bFGF）以及纖維蛋白溶酶原激活因子的活性，從而抑制平滑肌細胞增殖，而這種細胞的增殖在粥樣硬化的發(fā)生發(fā)展中具有重要的促進(jìn)作用；（4）抗血栓生成作用[22]。酪氨酸蛋白磷酸化與血小板活性密切相關(guān)，染料木苷元通過(guò)對酪氨酸激酶的抑制作用而降低血小板內酪氨酸蛋白磷酸化，進(jìn)而導致血小板活性降低，使其在血管上的沉積和聚積減少，阻止粥樣硬化的發(fā)生。但Nakashima[23]通過(guò)研究則認為染料木苷元和大豆黃苷元可以阻止血栓素A2與其受體結合從而導致血小板對異黃酮無(wú)應答。所以這一機制尚需進(jìn)一步研究證實(shí)。
　　最近有的學(xué)者開(kāi)始關(guān)注脂蛋白（a）[LP(a)]在異黃酮保護機制中的作用[6]。LP(a)是一種獨立的冠心病危險因子，不受一般膳食、藥物治療的影響，但絕經(jīng)女性使用雌激素治療后，該物質(zhì)濃度則顯著(zhù)下降，因此根據大豆黃苷元和染料木苷元的雌激素活性以及可與ER結合的特性，有的學(xué)者推測異黃酮可能會(huì )通過(guò)降低LP（a）來(lái)減少冠心病發(fā)生的危險性，當然這需要研究來(lái)證實(shí)。轉化生長(cháng)因子β1（TGFβ1）異常降低也是冠心病發(fā)生的危險因素，染料木苷元可誘導TGFβ1的生成，因此該途徑也被認為是異黃酮發(fā)揮作用的可能機制[24]。
二、 乳腺癌
　　有關(guān)大豆攝入量與乳腺癌發(fā)病率的流行病學(xué)調查很多。Ingram等[25]通過(guò)長(cháng)期的流行病學(xué)調查，發(fā)現豆漿的攝入量與乳腺癌的發(fā)病率呈負相關(guān)；移居美國的日本人和中國人，其乳腺癌發(fā)病率仍低于美國本土居民，這可能與前者早期的大豆攝入量高有關(guān)； Wu等[12]對1990年后在不同國家進(jìn)行的4個(gè)病例-對照研究進(jìn)行比較分析，結果發(fā)現無(wú)論在歐美等發(fā)達國家，還是在亞洲等國，隨著(zhù)居民每天大豆攝入量或每年豆制品消費次數的增加，乳腺癌的相對危險度呈下降趨勢。該結果為大豆在乳腺癌發(fā)病率中的作用提供了有力的流行病學(xué)證據。
　　給大鼠喂飼含大豆蛋白的飼料，然后暴露于化學(xué)致癌物，發(fā)現大豆蛋白可以阻止腫瘤的生成，但當用乙醇除去大豆蛋白中的異黃酮后，這種腫瘤抑制作用消失[26]。Giri等[27]通過(guò)研究證實(shí)，染料木苷元和大豆黃苷元可以抑制7，12-二甲基苯蒽誘導的DNA加合物的生成。Lamartiniere等[28]的研究結果對大豆異黃酮在乳腺癌中的作用更具說(shuō)服力。研究者以新生大鼠為研究對象，每天喂以染料木苷元，給以7，12-二甲基苯蒽后，發(fā)現染料木苷元可以延長(cháng)癌發(fā)生的潛伏期，并對大鼠成年后乳腺癌的發(fā)生率有顯著(zhù)的降低作用。這一結果表明早期接觸異黃酮有利于后期的癌癥預防，這也可以作為解釋移居美國的亞洲人（早期大豆異黃酮攝入量高）乳腺癌發(fā)病率仍低于美國本土人的原因。
　　多細胞系培養實(shí)驗的研究結果進(jìn)一步證實(shí)異黃酮對乳腺癌的抑制作用，同時(shí)也揭示了大豆異黃酮的抑癌機制。就目前的研究來(lái)看，大豆異黃酮（主要是染料木苷元）的抗癌機制涉及到雌激素受體依賴(lài)性和非雌激素受體依賴(lài)性。在體外實(shí)驗中，用的最多的是人類(lèi)乳腺癌細胞（MCF-7）系。該細胞為ER陽(yáng)性，雌激素或具有雌激素作用的化合物作用于該細胞可產(chǎn)生特異性反應。通過(guò)MCF-7細胞培養發(fā)現染料木苷元低濃度時(shí)可促進(jìn)細胞增殖，但當染料木苷元濃度大于10μmol/L時(shí)，則表現為細胞增殖的抑制作用。而且當染料木苷元和雌二醇同時(shí)存在時(shí)，前者可競爭性結合于細胞核上的ER，從而避免雌二醇與DNA形成致突變性的加合物。這些研究說(shuō)明大豆異黃酮對乳腺癌的抑制作用時(shí)通過(guò)ER途徑介導的[6,29]。但另有研究表明[9,30]，2.5×10-5—10-4 M的染料木苷元可表現出對MCF-7細胞的抑制作用，作者認為這一濃度范圍正好處于酪氨酸激酶和Ⅱ型DNA拓撲異構酶抑制濃度范圍之內，酪氨酸激酶與表皮生長(cháng)因子、胰島素類(lèi)生長(cháng)因子、血小板源性生長(cháng)因子等細胞因子的受體密切相關(guān)，它們在細胞增殖和轉化中發(fā)揮重要作用，異黃酮通過(guò)抑制酪氨酸激酶使癌細胞增殖受阻；染料木苷元也可通過(guò)抑制Ⅱ型DNA拓撲異構酶，從而使癌細胞中與蛋白質(zhì)結合的DNA鏈斷裂，使癌細胞死亡。染料木苷元這種通過(guò)干擾受體后信號通路和DNA 功能而發(fā)揮的抑制作用是非ER依賴(lài)的。Wang等[31]還認為染料木苷元可干擾E2的活性，降低ERmRNA的表達，并可使機體對內源性雌激素的反應性下降，這種抗雌激素作用也是其抗癌機制之一。
　　染料木苷元具有抗氧化和抑制過(guò)氧化物生成的作用[11,32]。在人類(lèi)多型核淋巴細胞（PMNS）和HL60細胞內，染料木苷元可強烈抑制由腫瘤促進(jìn)子12-O酰佛波醇13-乙酸酯（TPA）誘導的H2O2生成，其抑制作用在1-15μM濃度范圍內呈劑量效應關(guān)系；染料木苷元對HL-60細胞超氧化陰離子的產(chǎn)生也有抑制作用。由于過(guò)氧化物是誘發(fā)癌癥的有害因素，因此，染料木苷元的抗氧化作用也是其抗癌機制之一。
　　研究表明，染料木苷元可影響激素代謝酶的活性[5,33]。芳香酶是雄激素向雌激素的轉化酶，而17β雌酮脫羥酶是雌酮向雌二醇的轉化酶，染料木苷元通過(guò)對這些代謝酶活性的抑制作用，可使細胞內雌酮和雌二醇濃度降低，從而阻止雌激素在細胞內形成DNA加合物，達到抑致癌發(fā)生的目的。同時(shí)，通過(guò)這種酶抑制作用，大豆異黃酮也可使體內的雌激素代謝物種類(lèi)和含量發(fā)生變化，Xu等[34]進(jìn)行的一項人體試驗證實(shí)了這一點(diǎn)。給12名絕經(jīng)前女性每天服用相當于10，15，129 mg/d大豆異黃酮的大豆蛋白，持續100天后，發(fā)現尿中的4（OH）E1、4（OH）E2和16(OH)E2等雌激素代謝物的濃度顯著(zhù)下降，而上述代謝物可與DNA生成加合物，具有遺傳毒性，被認為是乳腺癌的危險因子。根據此結果，Xu等認為影響體內雌激素代謝也是異黃酮抗癌的機制之一。另有一些學(xué)者認為異黃酮的促進(jìn)SHBG[10]合成以及延長(cháng)月經(jīng)周期的作用[35]，也是其可能的抗癌機制。
三 絕經(jīng)后潮熱癥狀及骨質(zhì)疏松
　　女性絕經(jīng)后，體內雌激素水平下降會(huì )引起一系列以潮熱出汗為特征的更年期癥狀。骨質(zhì)持續丟失是衰老的自然過(guò)程，老年女性骨質(zhì)疏松發(fā)病率較男性高，其中主要原因是女性進(jìn)入更年期后雌激素水平快速下降，從而加速骨質(zhì)丟失。由于破骨細胞上有ER，雌激素可以與ER結合降低破骨細胞的活性，從而限制骨吸收，有利于絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松的預防和治療[36]。
　　流行病學(xué)調查結果顯示，在日本有25%的更年期女性主訴有潮熱出汗癥狀，但在北美這種女性則高達85%[37]。WHO對日本和歐美絕經(jīng)女性骨質(zhì)疏松發(fā)病率進(jìn)行比較，發(fā)現日本骨質(zhì)疏松和髖骨骨折發(fā)病率明顯低于歐美等國[14]。近10年來(lái)，各國家學(xué)者進(jìn)行大量臨床試驗和動(dòng)物實(shí)驗試圖找到大豆攝入量與更年期女性骨質(zhì)疏松和潮紅發(fā)生率之間的關(guān)系。Albertazzi等[38]對104名絕經(jīng)后女性進(jìn)行了膳食干預試驗，給受試者每天服用60 g大豆蛋白，持續12周。最后發(fā)現有45%的患者潮熱癥狀消失，明顯高于對照組；結果表明大豆蛋白對絕經(jīng)女性潮熱癥狀有顯著(zhù)的改善作用。另有一些人體實(shí)驗同時(shí)觀(guān)察了大豆蛋白對陰道細胞學(xué)和潮熱癥狀的影響，但結果不盡一致（表2）。這可能與實(shí)驗地區、受試人群、大豆制品的形式以及試驗時(shí)間有關(guān)。

　　對于大豆異黃酮與骨質(zhì)疏松關(guān)系的臨床實(shí)驗很少。最近Potter[17]對絕經(jīng)后高膽固醇血癥婦女進(jìn)行了一項膳食干預實(shí)驗。66位女性分為3組，一組為對照組，一組每天攝入56 mg異黃酮，另一組每天攝入90 mg異黃酮。持續60天后測定受試者第1-4腰椎礦物質(zhì)含量和骨密度。結果發(fā)現，每天攝入90 mg異黃酮的受試者骨礦物質(zhì)含量和骨密度增加了2%，與對照組相比有顯著(zhù)性差異。
　　臨床用異丙黃酮（Ipriflavone）來(lái)降低絕經(jīng)期骨丟失是異黃酮與骨質(zhì)疏松關(guān)系的另一有力證據。異丙黃酮為合成異黃酮，它可作為急性卵巢功能缺陷的治療藥物，每天服用200-600 mg能有效增加骨質(zhì)含量減少骨質(zhì)丟失，這可能與其在腸道內被細菌轉化成包括大豆黃苷元在內的許多代謝物有關(guān)[39,40]。在異黃酮與骨質(zhì)疏松的關(guān)系上，目前主要集中在以去勢大鼠為模型的動(dòng)物實(shí)驗上，大量研究表明大豆異黃酮具有減少骨丟失，促進(jìn)骨生成的作用[3,6,41]。
　　上面所述的慢性疾病均是激素依賴(lài)性疾病。另有研究表明，大豆異黃酮對非激素依賴(lài)性疾病或損傷也有保護作用。大豆異黃酮的抗氧化特性可保護DNA免受紫外線(xiàn)損傷[42]，可避免因缺血再灌注引起的肝臟損傷[43]，對2型糖尿病的腎功能和蛋白尿也有一定的改善作用[44]。
　　綜上所述，大量的流行病學(xué)臨床實(shí)驗和動(dòng)物實(shí)驗以及體外實(shí)驗均證實(shí)了大豆異黃酮對女性慢性疾病的保護作用。勿容置疑，增加大豆及大豆制品的攝入有益于人體健康。隨著(zhù)社會(huì )的老齡化，絕經(jīng)女性的健康已引起全社會(huì )的關(guān)注，用ERT來(lái)治療與體內雌激素低下有關(guān)的疾病會(huì )增加患乳腺癌的危險性[45]，而且絕經(jīng)女性不愿接受ERT[46]，因此大豆異黃酮在女性雌激素依賴(lài)性疾病中具有很好的應用前景。
　　但是在大豆異黃酮與疾病關(guān)系上仍需進(jìn)行深入的研究，因為到目前為止，對大豆蛋白對血膽固醇的作用仍存在相反意見(jiàn)[47]；對于異黃酮與癌癥關(guān)系，不能僅從人類(lèi)細胞株實(shí)驗和動(dòng)物實(shí)驗外推到人體，仍需進(jìn)行更多的人體干預實(shí)驗。而對于大豆異黃酮與潮熱和骨質(zhì)疏松的關(guān)系需要更多人體實(shí)驗來(lái)進(jìn)一步證實(shí)大豆異黃酮作用，對其機制也需深入探討。而且大豆異黃酮與其它食物成分的相互作用尚未見(jiàn)報道，每日推薦量也未最后確定。因此對于大豆異黃酮的作用及其機制仍需進(jìn)行深入細致的研究。

參考文獻
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