ไอโซฟลาโวนจากถั่วเหลือง: ชีวเคมี กลไกการออกฤทธิ์ และความเกี่ยวข้องในการป้องกันมะเร็งเต้านม (Soy isoflavones: Biochemistry, mechanism of action and implication for breast cancer preventions)
DOI:
https://doi.org/10.14456/tjg.2014.5Keywords:
ไอโซฟลาโวน, เอสโตรเจน, มะเร็งเต้านมAbstract
มะเร็งเป็นปัญหาหลักของสาธารณสุขทั่วโลกไม่เว้นแม้แต่ในประเทศไทย ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2541 เป็นต้นมามะเร็งเป็นสาเหตุการเสียชีวิตอันดับ 1 ของไทยมาโดยตลอดและยังพบว่ามีอุบัติการณ์การเกิดมะเร็งเพิ่มสูงขึ้น มะเร็งเป็นโรคร้ายแรงและเป็นอันตรายถึงชีวิต สาเหตุของการเกิดมะเร็งมีหลากหลายและซับซ้อน โดยมีหลายปัจจัยที่เพิ่มความเสี่ยงของการเกิดมะเร็ง เช่น ปัจจัยทางด้านอาหาร การติดเชื้อ การได้รับรังสี และปัจจัยอื่นๆ ที่เกี่ยวเนื่องกับมลภาวะทางสิ่งแวดล้อม ซึ่งขณะนี้เป็นที่ทราบโดยทั่วไปว่าอาหารหรือพฤติกรรมการกินมีส่วนช่วยในการลดความเสี่ยงที่ทำให้เกิดมะเร็ง ดังนั้นการป้องกันการเกิดมะเร็งจากอาหารจึงได้รับความสนใจอย่างแพร่หลาย โดยเฉพาะในปี พ.ศ. 2533 เมื่อผู้เข้าร่วมการประชุมเชิงปฏิบัติการที่จัดขึ้นด้วยการสนับสนุนจากสถาบันมะเร็งแห่งชาติของสหรัฐอเมริกาได้เสนอความเป็นไปได้ของไอโซฟลาโวน (สารจำพวก polyphenol ที่ไม่ใช่สเตอรอยด์ที่พบมากในถั่วเหลือง) ในการลดความเสี่ยงในการเกิดมะเร็ง หลังจากนั้นได้มีงานวิจัยจำนวนมากกล่าวถึงความเป็นไปได้ของการใช้ไอโซฟลาโวนในการป้องกันการเกิดมะเร็งโดยเฉพาะอย่างยิ่งในมะร็งเต้านม ดังนั้นในบทความนี้จึงมุ่งเน้นไปที่การศึกษาสารไอโซฟลาโวนที่ได้จากถั่วเหลือง กิจกรรมทางชีวเคมีต่างๆ ที่เกี่ยวข้อง กลไกการออกฤทธิ์และความเป็นไปได้ของไอโซฟลาโวนในการป้องกันมะเร็งเต้านม
Cancer is a main problem of the current public health worldwide. In Thailand, this disease is in the highest rank of the cause of death since 1988, and the incidence rates of cancers are also rising. Cancer is a serious disease and can be fatal. Causes of cancer are diverse and complex. Several factors increase cancer risk such as diets, infections, radioactive exposures and environmental pollutants. It is currently accepted that consumptions some diet and certain eating habits can reduce the risk of cancer. Therefore, cancer preventive compounds from foods have been of great interest. Especially in 1990, when participants at a workshop supported by the National Cancer Institute proposed the possibility of isoflavones (polyphenolic non-steroidal found mostly in soy) in the prevention of several types of cancers. Since, many studies have mentioned the possibility of using isoflavones in the prevention of cancer particularly in breast cancer. In this article, the biochemistry, mechanism of action and implications for breast cancer preventions of the isoflavones, which was isolated form soy, are reviewed.
References
Adlercreutz H, Markkanen H, Watanabe S (1993) Plasma concentrations of phyto-oestrogens in Japanese men. Lancet 342: 1209–1210.
Atkinson C, Warren R, Sala E, Dowsett M, Dunning A, Healey C, Runswick S, Day N, Bingham S (2004) Red-clover-derived isoflavones and mammographic breast density: a double-blind, randomized, placebo-controlled trial [ISRCTN42940165]. Breast Cancer Res 6: R170–R179.
Barnes S, Peterson TG (1995) Biochemical Targets of the Isoflavone Genistein in Tumor Cell Lines. Exp Biol Med (Maywood) 208: 103–108.
Barnes S, Kirk M, Coward L (1994) Isoflavones and their conjugates in soy foods: extraction conditions and analysis by HPLC-mass spectrometry. J Agric Food Chem 42: 2466–2474.
Brooks JD, Thompson LU (2005) Mammalian lignans and genistein decrease the activities of aromatase and 17beta-hydroxysteroid dehydrogenase in MCF-7 cells. J Steroid Biochem Mol Biol 94: 461–467.
Brown BD, Thomas W, Hutchins A, Martini MC, Slavin JL (2002) Types of dietary fat and soy minimally affect hormones and biomarkers associated with breast cancer risk in premenopausal women. Nutr Cancer 43: 22–30.
Cauley J, Lucas F, Kuller L, Stone K, Browner W, Cummings S (1999) Elevated serum estradiol
and testosterone concentrations are associated with a high risk for breast cancer. Study of Osteoporotic Fractures Research Group. Ann Intern Med 130: 270–277.
Clarkson TB (2002) Soy, soy phytoestrogens and cardiovascular disease. J Nutr 132: 566S–569S.
Coldham NG, Darby C, Hows M, King LJ, Zhang AQ, Sauer MJ (2002) Comparative metabolism of genistin by human and rat gut microflora: detection and identification of the
end-products of metabolism. Xenobiotica 32: 45–62.
Coward L, Smith M, Kirk M, Barnes S (1998) Chemical modification of isoflavones in soyfoods during cooking and processing. Am J Clin Nutr 68: 1486S–1491S.
Day AJ, Canada FJ, Diaz JC, Kroon PA, McLauchlan R, Faulds CB, Plumb GW, Morgan MR, Williamson G (2000) Dietary flavonoid and isoflavone glycosides are hydrolysed by the lactase site of lactase phlorizin hydrolase. FEBS Lett 468: 166–170.
Erdman JW, Jr, Stillman RJ, Boileau RA (2000) Provocative relation between soy and bone maintenance. Am J Clin Nutr 72: 679–680.
Evans R (1988) The steroid and thyroid hormone receptor superfamily. Science 240: 889–895.
Fotsis T, Pepper M, Adlercreutz H, Fleischmann G, Hase T, Montesano R, Schweigerer L (1993) Genistein, a dietary-derived inhibitor of in vitro angiogenesis. Proc Natl Acad Sci USA 90: 2690–2694.
Gruber C, Tschugguel W, Schneeberger C,Huber J (2002) Production and actions of estrogens. N Engl J Med 346: 340–352.
Heldring N, Pike A, Andersson S, Matthews J, Cheng G, Hartman J, Tujague M, Strom A, Treuter E, Warner M, Gustafsson J-A (2007) Estrogen Receptors: How Do They Signal and What Are Their Targets. Physiol Rev 87: 905–931.
Hur HG, Beger RD, Heinze TM, Lay JO, Jr., Freeman JP, Dore J, Rafii F (2002) Isolation of an anaerobic intestinal bacterium capable of cleaving the C-ring of the isoflavonoid daidzein. Arch Microbiol 178: 8–12.
Hwang CS, Kwak HS, Lim HJ, Lee SH, Kang YS, Choe TB, Hur HG, Han KO (2006) Isoflavone metabolites and their in vitro dual functions: they can act as an estrogenic agonist or antagonist depending on the estrogen concentration. J Steroid Biochem Mol Biol 101: 246–253.
Key T, Chen J, Wang D, Pike M, Boreham J (1990) Sex hormones in women in rural China and in Britain. Br J Cancer 62: 631–636.
King RA, Bursill DB (1998) Plasma and urinary kinetics of the isoflavones daidzein and genistein after a single soy meal in humans. Am J Clin Nutr 67: 867–872.
Kudou S, Tsuizaki I, Uchida T, Okubo K (1991) Purification and some properties of soybean saponin hydrolase from Aspergillus oryzae KO-2. Agric Biol Chem 55: 31–36.
Kuiper GG, Lemmen JG, Carlsson B, Corton JC, Safe SH, van der Saag PT, van der Burg B, Gustafsson JA (1998) Interaction of estrogenic chemicals and phytoestrogens with estrogen receptor beta. Endocrinol 139: 4252–4263.
Kurzer MS (2000) Hormonal effects of soy isoflavones: studies in premenopausal and postmenopausal women. J Nutr 130: 660S–661S.
Kurzer MS (2002) Hormonal effects of soy in premenopausal women and men. J Nutr 132: 570S–573S.
Li Y, Upadhyay S, Bhuiyan M and Sarkar FH (1999) Induction of apoptosis in breast cancer cells MDA-MB-231 by genistein. Oncogene 18: 3166–3172.
Manach C, Scalbert A, Morand C, Remesy C, Jimenez L (2004) Polyphenols: food sources and bioavailability. Am J Clin Nutr 79: 727–747.
Matthies A, Clavel T, Gutschow M, Engst W, Haller D, Blaut M, Braune A (2008) Conversion of daidzein and genistein by an anaerobic bacterium newly isolated from the mouse intestine. Appl Environ Microbiol 74: 4847–4852.
McInerney EM, Tsai M-J, O'Malley BW, Katzenellenbogen BS (1996) Analysis of estrogen receptor transcriptional enhancement by a nuclear hormone receptor coactivator. Proc Natl Acad Sci USA 93: 10069–10073.
Messina M, Barnes S (1991) The Role of Soy Products in Reducing Risk of Cancer. J Natl Cancer Inst 83: 541–546.
Murphy PA, Song T, Buseman G, Barua K, Beecher GR, Trainer D, Holden J (1999) Isoflavones in retail and institutional soy foods. J Agric Food Chem 47: 2697–2704.
Nielsen IL, Williamson G (2007) Review of the factors affecting bioavailability of soy isoflavones in humans. Nutr Cancer 57: 1–10.
Onate SA, Boonyaratanakornkit V, Spencer TE, Tsai SY, Tsai M-J, Edwards DP, O'Malley BW (1998) The Steroid Receptor Coactivator-1 Contains Multiple Receptor Interacting and Activation Domains That Cooperatively Enhance the Activation Function 1 (AF1) and AF2 Domains of Steroid Receptors. J Biol Chem 273: 12101–12108.
Parkin D (1989) Cancers of the breast, endometrium and ovary: geographic correlations. Eur J Cancer Clin Oncol 25: 1917–1925.
Prietsch RF, Monte LG, da Silva FA, Beira FT, Del Pino FA, Campos VF, Collares T, Pinto LS, Spanevello RM, Gamaro GD, Braganhol E (2014) Genistein induces apoptosis and autophagy in human breast MCF-7 cells by modulating the expression of proapoptotic factors and oxidative stress enzymes. Mol Cell Biochem 390: 235–242.
Rose D, Boyar A, Wynder E (1986) International comparisons of mortality rates for cancer of the breast, ovary, prostate, and colon, and per capita food consumption. Cancer 58: 2363–2371.
Sarkar FH, Li Y (2003) Soy isoflavones and cancer prevention. Cancer Invest 21: 744–757.
Schoefer L, Mohan R, Braune A, Birringer M, Blaut M (2002) Anaerobic C-ring cleavage of genistein and daidzein by Eubacterium ramulus. FEMS Microbiol Lett 208: 197–202.
Schwabe J, Chapman L, Finch J, Rhodes D (1993) The crystal structure of the estrogen receptor DNA-binding domain bound to DNA: how receptors discriminate between their response elements. Cell 75: 567–578.
Setchell KD (1998) Phytoestrogens: the biochemistry, physiology, and implications for human health of soy isoflavones. Am J Clin Nutr 68: 1333S–1346S.
Setchell KD, Cassidy A (1999) Dietary isoflavones: biological effects and relevance to human health. J Nutr 129: 758S–767S.
Setchell KD, Brown NM, Lydeking-Olsen E (2002) The clinical importance of the metabolite equol-a clue to the effectiveness of soy and its isoflavones. J Nutr 132: 3577–3584.
Simons AL, Renouf M, Hendrich S, Murphy PA (2005) Metabolism of glycitein (7,4'-dihydroxy-6-methoxy-isoflavone) by human gut microflora. J Agric Food Chem 53: 8519–8525.
Somponpun S, Sladek CD (2002) Role of estrogen receptor-beta in regulation of vasopressin and oxytocin release in vitro. Endocrinol 143: 2899–2904.
Song T, Barua K, Buseman G, Murphy PA (1998) Soy isoflavone analysis: quality control and a new internal standard. Am J Clin Nutr 68: 1474S–1479S.
Thawornkuno C, Tanaka M, Sone T, Asano K (2009) Biotransformation of daidzein to equol by crude enzyme from Asaccharobacter celatus AHU1763 required an anaerobic environment. Biosci Biotechnol Biochem 73: 1435–1438.
Toniolo PG, Levitz M, Zeleniuch-Jacquotte A, Banerjee S, Koenig KL, Shore RE, Strax P, Pasternack BS (1995) A Prospective Study of Endogenous Estrogens and Breast Cancer in Postmenopausal Women. J Natl Cancer Inst 87: 190–197.
Umesono K, Evans R (1989) Determinants of target gene specificity for steroid/thyroid hormone receptors. Cell 57: 1139–1146.
Wang H, Murphy PA (1994a) Isoflavone Composition of American and Japanese Soybeans in Iowa: Effects of Variety, Crop Year, and Location. J Agric Food Chem 42: 1674–1677.
Wang H, Murphy PA (1994b) Isoflavone Content in Commercial Soybean Foods. J Agric Food Chem 42: 1666–1673.
Webb P, Nguyen P, Shinsako J, Anderson C, Feng W, Nguyen MP, Chen D, Huang S-M, Subramanian S, McKinerney E, Katzenellenbogen BS, Stallcup MR, Kushner PJ (1998) Estrogen Receptor Activation Function 1 Works by Binding p160 Coactivator
Proteins. Mol Endocrinol 12: 1605–1618.
Wilcox G, Wahlqvist ML, Burger HG, Medley G (1990) Oestrogenic effects of plant foods in postmenopausal women. BMJ 301: 905–906.
Witkowska HE, Carlquist M, Engstrom O, Carlsson B, Bonn T, Gustafsson JA, Shackleton CH (1997) Characterization of bacterially expressed rat estrogen receptor beta ligand binding domain by mass spectrometry: structural comparison with estrogen receptor alpha. Steroids 62: 621–631.
Wu A, Ziegler R, Nomura A, West D, Kolonel L, Horn-Ross P, Hoover R, Pike M (1998) Soy intake and risk of breast cancer in Asians and Asian Americans. Am J Clin Nutr 68: 1437–1443S.
Xu X, Duncan AM, Wangen KE, Kurzer MS (2000) Soy consumption alters endogenous estrogen metabolism in postmenopausal women. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev 9: 781–786.
Yu X, Zhu J, Mi M, Chen W, Pan Q, Wei M (2012) Anti-angiogenic genistein inhibits VEGF-induced endothelial cell activation by decreasing PTK activity and MAPK activation. Med Oncol 29: 349–357.
