人参皂苷Rh2抗肿瘤作用研究进展

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导读:杨金祥1 章建芳2 郑 波2 张江峰2 (1.华中科技大学同济医学院药学院 武汉;2.海南亚洲制药有限公司药物研究所 金华) 关键词 人参皂苷Rh2;抗肿瘤;研究进展 肿瘤严重危害人类健康,目前主要依靠手术、放疗、化疗和生物方法进行治疗。化疗的目的在于通过化学药物杀伤肿瘤细胞,促进其死亡或阻止增殖。但绝大多数药物的细胞毒性缺乏特异性,在杀伤肿瘤细胞的同时,往往无选择地杀伤正常细胞,特别是增生活跃的造血干细胞,正常细胞的损伤常导致严重的并发症,影响治疗效果和患者依从性。因而近年来

杨金祥1 章建芳2 郑 波2 张江峰2

(1.华中科技大学同济医学院药学院 武汉;2.海南亚洲制药有限公司药物研究所 金华)

关键词 人参皂苷Rh2;抗肿瘤;研究进展

肿瘤严重危害人类健康,目前主要依靠手术、放疗、化疗和生物方法进行治疗。化疗的目的在于通过化学药物杀伤肿瘤细胞,促进其死亡或阻止增殖。但绝大多数药物的细胞毒性缺乏特异性,在杀伤肿瘤细胞的同时,往往无选择地杀伤正常细胞,特别是增生活跃的造血干细胞,正常细胞的损伤常导致严重的并发症,影响治疗效果和患者依从性。因而近年来从天然药物中寻找高效低毒的抗肿瘤药物成为研究热点。

人参皂苷(ginsenoside,GS)是人参的主要有效成分,现已明确结构的GS单体约有40余种;其中研究最多且与肿瘤细胞凋亡最为相关的为Rh2单体,众多研究表明,它具有很高的抗肿瘤活性,而对正常细胞无毒副作用,与其它化疗药物(如顺铂)联合应用有协同作用。人参皂苷Rh2抗肿瘤机制非常广泛,但主要通过调控肿瘤细胞增殖周期、诱导细胞分化和凋亡来发挥抗肿瘤作用[1][2]。将肿瘤细胞诱导分化成正常细胞有利于控制肿瘤发展,诱导肿瘤细胞凋亡使细胞解体后形成凋亡小体,不引起周围组织炎症反应。人参皂苷Rh2也可以通过调节和增强机体免疫功能,发挥其抗肿瘤作用[3]。Popovich等[4]研究认为,Rh2可以促进人白血病细胞的凋亡,其途径与地塞米松相似,均为受体依赖性。目前我国对人参皂苷Rh2的提取分离方法、制剂工艺、抗肿瘤作用机制及临床应用等方面都做了大量研究,而且已有Rh2单体的新产品推向市场(例如浙江亚克药业有限公司生产的今幸胶囊,每100克内容物中含GS-Rh2 16.2g)。本文综述了近几年有关人参皂苷Rh2抗肿瘤作用的研究与临床应用。


1. 人参皂苷Rh2对人肝癌细胞SMMC-7721的诱导分化作用

曾小莉等[5]以MTT法、光镜、电子显微镜观察人参皂苷Rh2对SMMC-7721细胞增殖、形态、超微结构的影响。用免疫组化染色和ELISA法检测细胞浆中甲胎蛋白(alpha-fetoprotein,AFP)合成情况,酶促反应试剂盒检测细胞浆中碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)和γ谷氨酰转肽酶(γ-glutamyltranspeptidase, γ-CT)活性,放射免疫法检测细胞AFP和白蛋白(albumin,Alb)分泌量,并观察人参皂苷Rh2对以上指标的影响。结果表明人参皂苷Rh2以时间依赖性和浓度依赖性抑制SMMC-7721细胞增殖,10μg/ml人参皂苷Rh2作用6天抑制率达50%;而20μg/ml人参皂苷Rh2作用4天抑制率近50%。经20μg/ml人参皂苷Rh2作用4天,肝癌细胞形态及亚细胞结构向正常肝细胞方向逆转。10μg/ml、20μg/ml人参皂苷Rh2作用SMMC-7721细胞后,AFP合成明显下降;分泌量从6.60±0.30下降到2.35±0.06;γ-CT及耐热型ALb活性显著降低;ALP活性及ALb分泌量显著升高。


2. 人参皂苷Rh2对人肝癌SK-HEP-1细胞凋亡的影响

Ham等[6]研究发现经Rh2处理过的的人肝癌SK-HEP-1细胞会发生明显凋亡,并且在细胞凋亡过程中,c-Jun末端蛋白激酶1(JNK1)的活性随之显著上升。但异位的JNK1过度表达可抑制肿瘤细胞凋亡,而隐性的JNK1突变体表达则能促进凋亡。Park等[7]也证实SK-HEP-1可诱导人肝癌SK-HEP-1细胞的凋亡,他们还发现在此肿瘤细胞凋亡过程中,有bc1-2敏感的caspase-3蛋白激酶的活化。


3. 人参皂苷Rh2对人肝癌Bel-7404细胞增殖和凋亡的影响

南华大学附属第一医院姜浩、樊光华[8]采用MTT比色法观察人参皂苷Rh2对体外培养的Bel-7404细胞生长的抑制作用;应用流式细胞仪检测凋亡细胞和细胞周期变化;采用免疫组化S-P法检测药物处理前后凋亡相关基因产物p53、

Bax和Bcl-2蛋白表达。结果显示,Bel-7404细胞经人参皂苷Rh2作用后生长受抑制,呈剂量依赖性和时间依赖性,半数抑制浓度 (IC50)为 27. 6μg/ml。流式细胞仪检测证实,人参皂苷Rh2能诱导Bel-7404细胞凋亡。当人参皂苷Rh2浓度由 12. 5μg/ml增加至 50. 0μg/ml时,细胞凋亡率 (AR)依次升高 ;但人参皂苷Rh2浓度进一步增加时,AR未见相应升高。人参皂苷Rh2可将细胞周期阻滞于G1期。人参皂苷Rh2处理细胞后,突变型p53表达下调而Bax表达上调,Bcl-2在人参皂苷Rh2处理前后无明显变化。


4. 人参皂苷Rh2对 C6胶质瘤细胞的增殖抑制和诱导凋亡作用

李殿友等[9]采用细胞计数法检测细胞增殖,流式细胞仪分析细胞周期和凋亡。结果发现,人参皂苷Rh2 2,4,8μmol/L对 C6胶质瘤细胞有增殖抑制作用,且呈明显量效关系;人参皂苷Rh2作用 72h后,4μmol/L浓度对C6胶质瘤细胞诱导凋亡作用最为明显;人参皂苷Rh2作用后,G0/G1期细胞百分率明显下降,而S期细胞百分率显著增加。表明人参皂苷Rh2对 C6胶质瘤细胞有明显的增殖抑制和诱导凋亡作用,且这种作用有周期特异性。Kim等[10]在研究Rh2对脑肿瘤的作用时发现,经Rh2处理过的小鼠C6神经胶质细胞引起凋亡,凋亡相关基因bc1-2和bax表达水平无变化,证明Rh2诱导的细胞凋亡与细胞内活性氧和bc1-x1非依赖方式激活的caspase通路有关。


5. 人参皂苷Rh2对食管癌细胞Eca-109周期的影响

河北医科大学李丽、齐凤英[11]应用MTT法测定人参皂苷Rh2对细胞的生长抑制作用,HE染色后光镜观察细胞形态变化,应用免疫细胞化学和Western blot检测细胞周期调控因子cyclinE,CDK2,p21WAF1基因蛋白表达,采用半定量RT-PCR检测基因mRNA表达。结果发现,人参皂苷Rh2对Eca-109细胞生长有抑制作用,并呈剂量、时间依赖性。 20μg•ml-1人参皂苷Rh2作用 1d后细胞达到半数抑制,作用 3d的Eca-109细胞较对照细胞数目明显减少,细胞形态向正常细胞方向逆转。细胞周期分析显示,随着人参皂苷Rh2药物剂量的增加,G0/G1期细胞数逐渐增加,S和G2/M期细胞数逐渐减少,10μg•ml-1和 20μg•ml-1人参皂苷Rh2处理组和对照组比较有显著性差异。20μg•ml-1人参皂苷Rh2处理细胞后,随着作用时间延长,cyclinE和CDK2蛋白及其mRNA表达水平逐渐增高,而p21WAF1蛋白及其mRNA表达水平逐渐降低。结论:人参皂苷Rh2可以将人食管癌细胞Eca-109阻滞于G0/G1期,诱导肿瘤细胞分化,并且通过影响细胞周期调控因子cyclinE,CDK2,p21WAF1基因的表达抑制食管癌细胞的增殖。


6. 人参皂苷Rh2联合顺铂应用对人喉癌细胞Hep-2的作用

徐洪君等[12]将体外培养的喉癌细胞Hep-2分别加入终浓度为 0.5、1.0、2.0、5.0μg/ml的顺铂(DDP)、终浓度为 10、20、30、40μg/ml的人参皂苷Rh2,以及终浓度为20μg/ml的Rh2分别联合终浓度为 0.5、1.0、2.0、5.0μg/ml的DDP ,设空白对照组,待药物作用 48小时后,分别用光学显微镜、MTT法、流式细胞仪 (Flow cytometry,FCM)、荧光显微镜检测培养细胞的作用效果。结果在光镜下可见正常喉癌细胞生长密集。细胞呈梭型或多角型,细胞彼此之间相接触。在低剂量Rh2组和DDP组,可见细胞数量略减少,细胞形态无明显改变。在高剂量Rh2组和DDP组,细胞数量明显减少,可见细胞碎片。而低剂量Rh2和低剂量DDP联合应用后,可获得与高剂量Rh2组和DDP组相同的效果。MTT结果显示Rh2、DDP单独应用和联合应用都呈剂量依赖性增加抑制喉癌细胞的生长。低剂量Rh2和低剂量DDP联合应用,可明显抑制喉癌细胞生长。FCM显示Rh2和DDP单独应用,可诱导细胞凋亡,而联合应用可获得较单独应用更为明显的诱导细胞凋亡效应。吖啶橙染色显示各用药组均可见细胞胞膜出芽、染色质凝集、核片段化及凋亡小体等典型的细胞凋亡特征。可见,人参皂苷Rh2及DDP均可诱导喉癌细胞凋亡,二者联合应用后呈现出协同作用,可发挥更为明显的抗癌作用,因此可相应减少DDP用量,从而降低毒副作用。


7. 人参皂苷Rh2对肺腺癌耐药细胞促凋亡作用的研究

中南大学湘雅医院胡硕等[13]用MTT法分别检测顺铂和Rh2对A549细胞、A549 DDP细胞的抑制率 (IC)。将Rh2作用于A549 DDP细胞,Hoechst 33258染色荧光显微镜下观察细胞核形态,流式细胞仪检测细胞跨膜电位 (Δψ)。 结果发现顺铂对A549细胞、A549 DDP细胞的IC50分别为 24μmol/l、325μmol/l,耐药指数为 13.54。Rh2>10μmol/l时,对A549 DDP细胞有明显抑制作用,且与Rh2的浓度有一定的依赖关系。Rh2作用后A549 DDP细胞核缩小或变形,荧光成团块分布,有凋亡小体形成;细胞线粒体跨膜电位显著性降低 (P <0.01)。结论:Rh2能促使A549 DDP细胞凋亡。


8. 人参皂苷Rh2体外对小鼠黑色素瘤细胞的分化诱导作用

夏丽娟、韩锐[14]以小鼠黑色素瘤B16细胞为模型,研究了人参皂苷Rh2对B16细胞的分化诱导作用,结果表明,Rh2在 10mg/l浓度下,对B16细胞有较强的分化诱导作用,表现为黑色素生成能力明显增加;形态向正常上皮样细胞分化;细胞呈网状结构;黑色素颗粒增加;生长变缓慢。酪氨酸是黑色素合成的限速酶,控制黑色素的合成,用 10mg/l浓度的Rh2作用细胞,4d后酪氨酸活力明显升高,与黑色素生成能力成正比,说明Rh2可诱导B16细胞向正常色素细胞分化。Fei等[15]也发现Rh2还可通过诱导凋亡,抑制体外培养的人恶性黑色素瘤A375-S2细胞的生长。其凋亡的发生部分依赖于caspase-3和-8的通路,但其他凋亡通路也可能参与其中。


9. 人参单体皂苷Rh2对前列腺癌细胞株PC-3M细胞移行周期的影响

吉林大学周桂华等[16]应用[3H]-TdR掺入法和流式细胞仪测定DNA含量及进行细胞周期的分析。结果发现,用不同浓度的Rh2 处理后,PC-3M细胞的[3H]- TdR掺入量明显少于对照组(P<0 01),其作用随着药物浓度的增大而增强;流式细胞仪测定G1期细胞数百分比明显高于对照组,而S、G2期峰降低,在G1峰的前面出现一个小的亚2倍体峰(凋亡峰)。说明Rh2可使PC-3M细胞增殖周期阻滞在G1期,肿瘤细胞增殖减慢。


10. 人参皂苷Rh2注射液对荷肝癌(H22)小鼠免疫功能的影响

大连市中医研究所葛迎春等[17]以荷肝癌 (H22)小鼠为实验模型,观察人参皂苷Rh2注射液对荷瘤小鼠腹腔巨噬细胞吞噬功能、血清溶血素、NK细胞毒活性和IL-2免疫指标的影响。结果表明,人参皂苷Rh2注射液能提高荷瘤小鼠腹腔巨噬细胞的吞噬功能和促进荷瘤小鼠血清中羊红血球抗体生成。NK细胞是细胞免疫中非特异部分,荷肝癌 (H22)模型组小鼠的NK细胞活性处于严重低下状态,而人参皂苷Rh2注射液高、中剂量组与荷瘤组比较NK细胞杀伤活性有明显增强。IL-2主要是由活化的辅助性T淋巴细胞产生的细胞因子,IL-2具有自身正向免疫调节作用,但在大多数荷瘤机体,IL-2系统处于明显的抑制或紊乱,荷瘤小鼠的IL-2活性低于正常组,而人参皂苷Rh2注射液高剂量组显著提高IL-2活性。人参皂苷Rh2注射液通过调节和增强机体免疫功能,发挥其抗肿瘤作用。

综上所述,人参皂苷Rh2可以通过调控肿瘤细胞增殖周期、诱导细胞分化和凋亡来发挥抗肿瘤作用,也可以通过调节和增强机体免疫功能,发挥抗肿瘤作用,且对多种肿瘤细胞具有广泛的抗肿瘤活性。与西药联合应用,可减少西药用量,降低毒副作用,增强患者依从性。另外,人参皂苷Rh2具有很好的安全性,吉林人参研究所高峰等[18]通过实验证实,人参皂苷Rh2对正常小鼠和犬的神经系统、呼吸系统、心血管系统无明显影响,这与其他抗癌化疗药物有明显不同。人参皂苷Rh2作为一种天然抗肿瘤药物将为广大癌症患者带来了新的希望。


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