植物雌激素研究进展
摘要 植物雌激素是一类具有类似动物雌激素生物活性的植物成分，它们对激素相关疾病有广泛作用，尤其对乳腺癌、前列腺癌、绝经期综合征、心血管病和骨质疏松有一定的预防作用。但其中的一些研究结果仍有争议。因此还需进行深入的人体研究和临床验证。
关键词 植物雌激素 异黄酮 木酚素 人类疾病危险
自1926年首次报道植物提取物表现出雌激素活性以来，到1975年已发现几百种植物含有雌激素活性成分；1979和1982年，分别在灵长目和人类尿中发现植物雌激素；90年代，由于得到欧美国家政府和大豆部门的主动拔款资助，植物雌激素研究呈指数级增加。植物雌激素对人类激素相关疾病有一定的预防作用。本文拟阐述这方面的研究进展。
1分类和代谢
植物雌激素（phyto-oestrogens）主要有3类：异黄酮类（isoflavones）、木酚素类（lig-nans）和coumestans，均含在植物及其种籽里。异黄酮类主要有染料木黄酮和黄豆苷原。食物中的异黄酮类与葡萄糖结合形成糖苷，如大豆的主要糖苷是黄豆苷、染料木苷和glycitin，经反刍动物瘤胃中的细菌或体外发酵水解脱掉葡萄糖基，分别形成糖苷配基黄豆苷原、染料木黄酮和大豆黄素。一般认为，结合形式糖苷是无活性的植物雌激素，而非结合形式糖苷配基是有活性的。另外，三叶草中的异黄酮前体——生物链A（biochainA）和刺芒柄花素（formononetin）在反刍动物瘤胃中发酵，被菌群糖苷酶分解，分别转变成染料木黄酮和黄豆苷原；染料木黄酮中的一部分进一步代谢为对乙基酚，而黄豆苷原中的一部分代谢为雌马酚（equol）和氧-去甲基安哥拉紫檀素（O-DMA）。异黄酮类在结构上与雌二醇相似。植物尤其是谷类糊粉层的木酚素前体——开环异落叶松树脂酚（secoisolari-ciresinol）和鸟台树脂酚（matairesinol）在肠道被菌群发酵脱去葡萄糖基和甲基，分别形成的肠二醇（enterodiol）和肠内酯（entero-lactone）在结构上也与雌二醇相似。
虽然没有在人体中进行结合型和非结合型异黄酮的吸收对比研究，但一般认为糖苷配基易吸收，而糖苷不易吸收。不过，结构上与类黄酮相似的异黄酮（例如槲皮苷）可能是结合形式更易吸收。吸收主要在小肠，大肠中亦能吸收。主要经尿和胆汁排泄，经胆汁排泄的可经肠肝循环部分被重吸收。血液和尿中异黄酮水平随膳食大豆补充剂的增加而增加，但尿排出量只占吸收量的7％～30％。排出的代谢物比例的个体差异较大，除受异黄酮和肠道菌群种类不同的影响外，还受膳食成分的影响。例如，高复合碳水化物饮食，刺激大肠发酵，引起黄豆苷原分解成雌马酚。亚洲消费大豆及其制品多的居民尿中异黄酮排出量比消费少的西方居民高。西方居民尿中木酚素水平高于异黄酮。可见，异黄酮的主要食物来源是大豆及其制品（大豆粉1300～1650mg／kg），而木酚素的来源则较广泛，尤其亚麻籽含量最高（600～3700mg／kg）。据估计，日本居民异黄酮平均摄入量约30mg／d。coumestans主要存在于黄豆芽中。
2生物学效力
植物雌激素的生物学效力因其种类、剂量、营养途径不同而有较大变化，多数在结构上是非类固醇化合物，因而比合成雌激素的效力约低1×103～1×105倍。
2.1相对效力
采用人体细胞培养测定的植物雌激素相对效力（与假设雌二醇效力为100比较）为：拟雌内酯（coumestrol）0.202，染料木黄酮0.084，雌马酚0.061，黄豆苷原0.013，刺芒柄花素0.0006。
2.2对雌激素受体的作用
体外实验证实，植物雌激素是一类生物活性较弱的雌激素，因为它们与哺乳动物雌激素受体（ER）的结合能力很低。不同植物雌激素与ER（来自家兔、绵羊和大鼠子宫和人体癌细胞系）的亲合力同雌二醇比较结果显示：在植物雌激素中，以拟雌内酯的亲和力最大，比雌二醇低10～20倍，其次是染料木黄酮，约低100倍，再其次是黄豆苷原和雌马酚，约低1000倍。植物雌激素与ER结合形成ER-复合物，丧失了刺激ER和蛋白质合成的作用，取代了完整的雌激素反应，因此，它们具有抗雌二醇的特征 ，起雌激素和抗雌激素作用。这在大鼠实验中已得到证实。动物摄入过量的植物雌激素，能干扰促性腺激素释放的反馈系统，导致生育问题。肠内酯的抗雌激素作用抑制雌二醇诱导的大鼠子宫RNA合成。
2.3双相作用
植物雌激素在体内外表现出弱的雌激素和抗雌激素活性。早在1946年报道的澳大利亚绵羊“三叶草病”生殖失调，是首次观察到的植物雌激素的雌激素作用。异黄酮能刺激实验动物子宫肥大，表现出雌激素作用。给动物模型雌二醇时，染料木黄酮则起抗雌激素作用，降低子宫对雌二醇的摄取。体外实验已证实，染料木黄酮对人体细胞系有增生（雌激素）和抗增生（抗雌激素）作用，且这种双相作用主要取决于植物雌激素在细胞培养液中的浓度。对于ER阳性的MCF-7乳腺癌细胞，低浓度（1×10－5～1×10－8mol／L）的染料木黄酮，表现出雌激素作用，而高浓度（1×10－4～1×10－5mol／L）时则表现出抗雌激素作用。染料木黄酮、黄豆苷原、雌马酚和肠内酯的类似雌激素作用是由ER介导的，其标志是刺激肽合成酶2（PS2）mRNA的表达；而抗雌激素作用并不由ER介导，因为在ER阴性细胞中仍然表现出抗增生作用。
3 对激素相关疾病的预防作用
植物雌激素对激素相关疾病有广泛预防作用的依据主要是从细胞培养、动物和人体实验中获得的，流行病学调查结果则有些不一致。
3.1 癌症
与西方居民相比，亚洲居民肿瘤的发病率低得多，其中膳食模式不同是一主要影响因素，东方人以植物性食物为主，而西方人动物性食品摄入较多。流行病学调查结果显示，乳腺癌、前列腺癌和肠癌的发病率与谷类等植物性食品摄入量呈负相关。
动物模型中，喂饲大豆异黄酮可以减少化学致癌剂诱导的肿瘤发生率，其机制是由于异黄酮具有雌激素作用，抑制激活的生长因子受体和酪氨酸激酶活性。这种酶通过调节蛋白磷酸化而影响信号转导，促进细胞生长。染料木黄酮能够抑制DNA修复酶——拓朴异构酶，同时具有抗氧化作用，因此可能阻止DNA的氧化损伤。体外细胞培养中，染料木黄酮能改变细胞凋亡特征，防止有害突变和肿瘤的产生。染料木黄酮还能抑制大鼠嗜铬细胞瘤细胞系的ras基因表达。此外，染料木黄酮能抑制肿瘤生长和扩散部位的新血管形成和异常外翻。这些作用中的多数是在很高浓度下观察到的。但采用正常人体受试者血浆水平（约0.4μmol／L）处理细胞则无此作用。抑制细胞增生需5μmol／L，而抑制血管形成则需100μmol／L。
3.1.1乳腺癌
乳腺癌的发生很大程度上取决于与卵巢功能有关的激素。乳腺癌与膳食因素关系中倍受关注的是与脂肪和膳食纤维的关系。1975年报道的25例病例-对照研究结果显示，乳腺癌危险性与脂肪消费量呈正相关。而1996年报道335000例妇女的前瞻性研究结果则表明两者之间无相关性。但乳腺癌与膳食纤维的负相关关系似乎比较肯定。目前认为，膳食纤维使肠道菌群产生的β-葡萄糖醛酸酶减少，干扰雌激素和胆酸的肠肝循环以及增加游离固醇结合物，从而降低血浆雌激素水平。在病例-对照和前瞻性研究中，青春期谷类纤维摄入量与初潮年龄、血浆促性腺激素、雌二醇水平和乳腺癌危险有关。膳食纤维的这种作用也可能与植物雌激素有关，因为富含纤维的食品也是木酚素的来源。植物雌激素对乳腺癌的预防作用不是通过刺激性激素结合球蛋白（SHBG）合成，减少血浆游离雌激素水平，而是通过抑制促性腺激素排出，延长月经周期的卵泡期而起作用的。较长的月经周期将导致一生暴露于黄体期的雌二醇水平较低，这与绝经前后乳腺癌危险度低密切相关。日本的前瞻性调查和新加坡的病例-对照研究已证实，大豆摄入量与乳腺癌危险性呈负相关。34项大豆消费与癌危险的流行病学调查结果显示：降低癌危险性的有16项，占47％，对癌危险性无显著作用的15项，占44％，使癌危险性增加的3项，占9％。
3.1.2前列腺癌
流行病学调查发现，前列腺癌是西方男性最普遍的激素相关癌症。而在亚洲，尤其是大豆消费量很大的远东地区的居民此病罕见。据调查，消费大豆多的地区（如、日本）的男性前列腺中的异黄酮和木酚素浓度比消费少的地区（如葡萄牙、英国）的高得多。大豆和亚麻籽补充物对促性腺促滤泡激素是否有抑制作用 ，迄今的结果还很不一致。大豆对有异常前列腺特殊抗原男性影响的临床实验正在进行之中。
3.2经期综合征
绝经期的热潮红和阴道炎都起因于卵巢功能衰退。热潮红与循环雌激素落差而非绝对水平有关，但也与垂体促性腺素，尤其是促黄体激素（LH）的波动有关。研究表明，利用大豆植物雌激素进行激素替代，能降低绝经期后的血浆促滤泡素而非促黄体激素水平。补充植物雌激素可促进阴道细胞增生，这是逆转绝经期雌激素活性衰退的一项指标。
3.3冠心病
用大豆蛋白质代替动物蛋白质可降低血清胆固醇水平。胆固醇水平高的人平均每天进食47g大豆蛋白质，可使总胆固醇水平降低9％，使低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）水平降低13％，这种效果可能与大豆植物雌激素有关，但机制不清楚。在体外，低水平（0.1μmol／L）的雌马酚、氧-去甲基安哥拉紫檀素和黄豆苷原的另一些产物能抑制LDL的氧化。较高浓度（1μmol／L）的染料木黄酮和黄豆苷原也能抑制氧化作用。
此外，因为低浓度染料木黄酮能够对酪氨酸激酶产生影响，所以它有抑制动脉壁细胞突起的作用。细胞突起可导致从空泡细胞到脂肪条斑扩散、纤维斑破裂和溃疡形成。染料木黄酮还能抑制血小板衍生生长因子引起的动脉壁增生，干扰巨噬细胞炎症细胞因子的释放；它与血栓素竞争结合血栓素受体，从而抑制血小板的凝集。因此，认为染料木黄酮可能具有抑制动脉粥样硬化作用。但目前在人体受试者中尚未发现补充染料木黄酮（以大豆形式）对血小板凝集有明显影响。
3.4 骨质疏松
骨质疏松是指单位体积骨质量下降，但其成分比例仍然没有改变。骨质疏松的取决于青少年时期的峰值骨密度、骨丢失开始的年龄和丢失的速度。所有这些都受激素、体力活动、遗传和营养等因素的影响。
妇女的骨质疏松尤其与绝经期有关，因为雌激素的丧失加速了骨丢失。如果在临床绝经期前几年采用激素替代治疗，可防止骨丢失，至少达75岁。在讨论膳食因素对达到峰值骨密度和预防晚年骨丢失的作用时，钙是值得争论的问题。迄今为止植物雌激素对骨质疏松的预防主要局限于动物模型，尤其是大鼠。已证实大豆蛋白质可增加骨形成，减少骨重吸收。有一篇人体受试者的初步报道，也证实了大豆蛋白质在短期内能增加骨密度。
4潜在副作用
4.1三叶草病
“三叶草病”是植物雌激素摄入过量所致动物生殖紊乱的典型例子。绵羊吃含有三叶草的牧草后患不育症，这是由于三叶草富含的刺芒柄花素在瘤胃发酵转变成黄豆苷原的缘故。
4.2 人乳腺细胞增生
1996年有两篇植物雌激素对正常人乳腺细胞有增生作用的报道。在一项研究中，29名妇女每天摄入60g大豆（含45mg异黄酮），连续14天。采用活组织检查3H-胸腺嘧啶核苷酸掺入量和抗原Ki67评价乳腺细胞增生情况，结果表明其乳腺小叶上皮细胞增生速度明显增加；在另一项研究中，24例妇女每天饮含染料木黄酮38mg的大豆饮料6个月，吸取乳头液体用来分析上皮细胞病改变，结果发现细胞增生频率增加了。
5 问题与展望
5.1 存在的问题
在植物雌激素与人体健康关系的研究中，细胞培养、动物模型、人体实验和营养流行病学调查研究结果仍有许多相互矛盾之处。一方面是因为在细胞培养中的受试物多采用植物雌激素提取物，而在动物模型和人体实验多采用含植物雌激素的食物如大豆和亚麻籽。食物成分复杂，所观察到的结果中很可能有其它成分的作用。另一方面，结果还受实验设计、对象选择和观察例数等诸多因素影响。尤其是人体实验，有很多难以控制的影响因素。
5.2 研究方向
5.2.1 食物成分与营养流行病学调查
食物植物雌激素成分分析难度较大，缺乏内标，迄今没有食物植物雌激素含量的完整资料，这给流行 病学调查带来了困难。流行病学调查的相关分析结论只有在细胞培养、动物模型和人体实验结果都支持的情况下才有意义。试图对一社区总体生活模式中的单一因素进行单因素分析，得出与疾病的相关关系是幼稚的，因为其它有意义的生活模式因素也在起作用。迄今为止，与癌症有关的膳食因素调查主要集中在大豆，还需同时调查另一些食物（成分）与癌症的关系。
5.2.2 临床验证
虽然自80年代以来，对植物雌激素与人类健康的关系做了不少研究，但仍需进行大量而长期的人体研究以彻底证明其临床作用，以及检测其对雌激素靶组织，如乳腺和子宫内膜的影响。
5.2.3 人体研究
植物雌激素与人体癌症关系的研究仍处在初期阶段。将人体细胞培养和动物实验结果外推到人体有局限。因为利用细胞培养所观察到的植物雌激素的增生作用是在较高的浓度条件下，而人体内的浓度则低得多，体内外水平差异较大。因此尚需进行更多的人体研究，以确定植物雌激素作为雌激素激动剂和阻断剂所起的作用，以及对活化的酪氨酸激酶和另一些因子的抑制作用。若要广泛推荐增加植物雌激素的膳食摄入，还需研究它们对非转化正常细胞生长的抑制作用，以及人体植物雌激素暴露与致癌剂之间的时间关系。动物模型证明，青春前期的植物雌激素暴露可能对乳腺癌的预防是必需的。因此，还需继续进行人群的配对前瞻性研究。
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