人參皂苷Rg3抗宮頸癌作用機制的研究進展

鄒萍 陳萬瑛 張婷 陳道楨

隨著人類疾病譜的改變，腫瘤對人類的威脅日益突出。宮頸癌已然成為婦科最常見的惡性腫瘤，大約占女性生殖系統惡性腫瘤的半數。宮頸癌起源于宮頸鱗—柱上皮交界部位，中國是宮頸癌的高發地區。目前，手術切割和放療、化療是治療該類病變的主要手段，早期宮頸癌通過放療可完全治愈，但對晚期宮頸癌而言，需要相對較大放射劑量和較長放射周期，這會導致放療并發癥增多，反而使治療效果大打折扣。因此，需要研制出一種新的治療方法，在增強腫瘤細胞放射敏感性的同時也能降低其對周圍正常組織的損傷。隨著生物醫學和藥學的快速發展，天然藥物在宮頸癌治療中的優勢愈來愈引人關注［1-2］。人參為五加科植物人參Panax ginseng C.A.Mey.的干燥根，是中國傳統中草藥中的滋補養生名藥，自古就有補元氣、生津生血、安神益智的功能。現代研究已充分表明人參皂苷具有抗疲勞、抗腫瘤、增強免疫力等作用，Rh2、Rg3 是人參中的稀有皂苷，也是目前研究發現抗腫瘤活性最強的成分［3-4］。有研究表明人參皂苷Rh2 的(S)型對宮頸癌的抑制活性優于20(R)型，這對人參皂苷各亞型用于治療相關腫瘤疾病時生產工藝的確定具有一定的參考價值［5］。目前國內外實驗研究以及流行病學調查均表明人參皂苷Rg3 具有促進腫瘤細胞凋亡，抑制腫瘤細胞增殖以及抑制腫瘤新生血管形成的作用，也有研究發現其能起到化療增敏的作用。本文對人參皂苷Rg3 抗宮頸癌作用機制進行綜述如下。

1 誘導腫瘤細胞凋亡

成功誘導腫瘤細胞的凋亡對原發腫瘤的治療及其復發和轉移的治療有積極意義。細胞凋亡是受基因調控的，bax 基因可直接激活死亡效應因子caspases 或改變細胞膜通透性來釋放細胞色素C 并使某些離子和小分子物質通過細胞膜從而促進細胞凋亡［6-8］，而Bcl-2 基因是目前研究最深最廣的抑制凋亡的基因之一，其可以通過增強線粒體膜電位來抑制線粒體鈣離子的釋放，使核酸內切酶失活［9］。眾多研究表明，人參皂苷Rg3 可下調Hela 細胞Bcl-2 基因的表達，并上調bax 基因的表達，從而誘導人宮頸癌Hela 細胞發生凋亡［10-11］。牛珂等［12］培養人宮頸癌Hela 細胞，并使用10、20、40、80 μg/ml 人參皂苷Rg3 處理48 小時，通過HE 染色觀察細胞形態學改變，使用CCK-8 法、流式細胞儀檢測細胞的凋亡。結果發現Rg3 作用后Hela 細胞出現了典型的凋亡形態學變化，包括細胞皺縮、細胞核內染色體濃縮;不同濃度人參皂苷Rg3 處理后Hela 細胞的平均生存率依濃度下降，證實了人參皂苷Rg3 以濃度依賴性和時間依賴性的方式誘導Hela 細胞凋亡。Liu 等［13］通過熒光顯微鏡、流式細胞儀和逆轉錄—聚合酶鏈反應等方法在前列腺癌細胞中的研究發現人參皂苷Rg3 能通過Caspase3 來抑制癌細胞增殖，還可激活細胞周期抑制基因p21 和p27 的表達，并使細胞停滯于G1 期。然而學者Jagan 等［14］認為皂苷誘導細胞凋亡并未依賴Caspase。姜浩等［15］則認為皂苷誘導凋亡的機制之一是激活巨噬細胞產生NO。

所有這些研究都表明皂苷能在分子水平上通過不同途徑誘導腫瘤細胞的凋亡，但具體是不是由依賴Caspase3 的途徑介導，目前還沒有定論。而凋亡細胞在產生特征性DNA 降解和形態學改變之前，都有不可逆的線粒體膜的改變，包括線粒體皺縮，膜通透性改變以及線粒體內活性蛋白酶的釋放等，這一點為進一步探索其引起細胞凋亡的途徑提供了一個研究方向。

2 抑制腫瘤細胞增殖

惡性腫瘤的本質是細胞周期失控導致的細胞無限制的分裂和增殖。凋亡和增殖總是密切相關的，細胞周期的調節既能影響細胞分裂又能影響細胞凋亡，因此通過細胞周期阻滯來誘導凋亡已然成為抗腫瘤新藥的一個新靶點。李麗靜等［16］在體外腫瘤實驗中通過電鏡觀察腫瘤細胞形態，Western blot 免疫印記法檢測皂苷對Hela 細胞的細胞周期相關蛋白表達的影響。發現不同濃度皂苷對Hela細胞的增殖均有抑制作用，其作用機制可能與促進腫瘤細胞的凋亡、誘導其凋亡使細胞停滯于G2/M期密切相關，并影響相關蛋白cyclin 及其激酶(CDK1、CDK2 等)的表達，進而誘導凋亡，從而完成抑制Hela 細胞分裂增殖進而殺死宮頸癌細胞的全過程。張秀玲等［17］在研究皂苷與順鉑的聯合應用時也發現了類似的現象。而張文秀［18］用不同濃度皂苷處理Hela 細胞株24、48、72 小時后分別檢測細胞周期，用Western Blot 檢測細胞周期蛋白，發現皂苷引起G0/G1 期細胞阻滯，減少S 期細胞，降低Cyclin D1 蛋白表達。鄧雪云［19］在研究LewisY 抗體聯合Rg3 抑制細胞增殖時發現細胞周期停滯于G1期。那么，皂苷抑制宮頸癌細胞增殖到底是阻滯G2/M 期還是G0/G1 期，具體是通過什么途徑，還需進一步的實驗證實，當然，或許兩個周期點都可能是皂苷的作用點也未可知。

3 提高免疫力

從某種程度來說，腫瘤的發生是免疫監視功能喪失的結果。免疫力低下時，機體對腫瘤細胞的免疫監視功能減弱，免疫功能低下的腫瘤患者預后也差。一直以來人參就作為一種免疫增強劑用于提高患者免疫力，增加食欲和增強身體素質，人參皂苷作為其主要活性成分自然也有著提高免疫力的作用。王庭富等［20］發現人參皂苷Rg3 可以提高小鼠碳粒廓清速率、免疫器官重量、脾淋巴細胞轉化以及自然殺傷細胞的活性。柴瑋杰等［21］進行了類似的實驗，發現人參皂苷在細胞免疫、體液免疫和自然殺傷細胞活性三個方面檢測結果陽性，判定其具有增強免疫力功能作用。吳皓等［22］發現人參皂苷Rg3 能明顯改善腫瘤小鼠化療后腸道黏膜損傷的程度，增強腸道黏膜免疫功能。張仲苗等［23］通過分離純化腫瘤放療患者外周血淋巴細胞，發現人參皂苷Rg3 能使淋巴細胞HLA-DR 和HLA-ABC 表達增高，提示其可能通過增強患者淋巴細胞的抗原遞呈能力來提高其細胞免疫能力。Zhang 等［24］研究發現，人參皂苷Rg3 可通過增加過氧化物歧化酶活性來明顯抑制化療藥物誘導的骨髓細胞及外周淋巴細胞DNA 的損傷，減少骨髓細胞凋亡，并提高淋巴細胞功能。由此不難看出，人參皂苷Rg3 可提高放化療腫瘤患者的免疫力。

4 抑制腫瘤新生血管形成

惡性腫瘤的侵襲和轉移必須依靠新生血管提供足夠的營養，另外腫瘤細胞也可沿新生血管所開啟的膠原裂隙侵襲，這為腫瘤轉移創造了條件。因此抑制腫瘤新生血管形成可降低腫瘤轉移的發生［25］。國內已有很多學者在黑色素瘤、肝癌淋巴道轉移以及肺癌模型中進行了相關研究，并發現人參皂苷Rg3 有抑制腫瘤血管形成的作用［26-27］。段迎春等［28］通過人宮頸癌裸鼠模型探討了人參皂苷Rg3 對腫瘤的生長及其血管生成的影響。他們采用對裸鼠使用濃度為5 mg/kg 人參皂苷Rg3 進行灌胃，用藥5 周，動態監測腫瘤的重量和體積，腫瘤組織免疫組化染色，計數瘤內微血管密度(MVD)。結果發現裸鼠生存質量好，抑瘤效果持久而穩定，腫瘤生長緩慢，腫瘤組織CD31 表達明顯下降，MVD明顯降低，證實Rg3 能抑制宮頸癌腫瘤血管生成。

5 影響腫瘤相關蛋白和基因的表達

腫瘤的發生發展與腫瘤基因激活和(或)抑癌基因失活相關，其基因產物涉及生長因子，轉錄因子，信號傳導分子，細胞周期調節因子等。有國外學者發現，使用人參皂苷Rg3 預處理ICR 小鼠的背部皮膚可以顯著抑制核轉錄因子-κB 的激活及絨毛狀瘤的形成;此外人參皂苷Rg3 還能抑制AP-1 的激活，而這種蛋白與致癌轉活有關［29］。由于人體各種基因、蛋白的作用及調控機制相當復雜，目前如何選取合適的指標進行檢測還存在著一定難度，基因芯片技術為這方面的研究提供了有力工具。現已有學者分別在肺腺癌細胞及大腸癌細胞上采用這種技術進行研究，均發現了一些表達改變的基因和蛋白［30-31］，由此可見人參皂苷Rg3 抗腫瘤作用機制的復雜性，提示在抗宮頸癌方面可能通過多靶點多種機制發揮作用，應該對于變化顯著基因及蛋白進行深入研究。

6 總結

綜上所述，人參皂苷Rg3 作為一種中藥單體成分，具有明顯的抗宮頸癌作用，并已經在體外動物實驗及臨床研究中得到證實，它可下調宮頸癌細胞Bcl-2 基因并上調bax 基因，從而誘導人宮頸癌細胞發生凋亡。它可能通過Caspase3 來抑制細胞增殖，引起細胞停滯于G2/M 期或者G1 期。另外，人參皂苷Rg3 還能通過提高淋巴細胞及自然殺傷細胞等免疫細胞的功能來增強腫瘤患者的免疫力等。當然，大部分的研究還僅限于抑制癌細胞增殖和促進癌細胞凋亡，還需進一步探索并明確其主要的作用機制，從而為臨床治療宮頸癌提供確切依據;人參皂苷Rg3 有很大的臨床應用價值，符合現代腫瘤治療的新策略，且性價比高，相信隨著分子生物學技術的不斷進步，人們對人參皂苷的研究也會不斷深入，促使這一傳統中藥能更好地發揮作用，造福人類。

［1］孫倩.人參皂苷Rh1 誘導Hela 和K562 細胞凋亡［J］.腫瘤藥學，2011，1(5):434-438.

［2］Napolitano U，Imperato F，Mossa B，et al.The role of neoadjuvant chemotherapy for squamous cell cervical cancer (Ib-IIIb):a long-term randomized trial［J］.European journal of gynaecological oncology，2003，24(1):51.

［3］陳聲武，王巖，王毅，等.人參皂苷Rg1 和Rh2 抗腫瘤作用的研究［J］.吉林大學學報:醫學版，2003，29(1):25-28.

［4］Yun T K，Lee Y S，Lee Y H，et al.Anticarcinogenic effect of Panax ginseng CA Meyer and identification of active compounds［J］.Journal of Korean medical science，2001，16 (SUPP):S6-S18.

［5］張蘭蘭，高文遠，馬曉慧，等.人參皂苷Rh2 對宮頸癌U14 荷瘤小鼠的治療作用研究［J］.中成藥，2013，35(2):215-219.

［6］Dogu Y，Díaz J.Mathematical model of a network of interaction between p53 and Bcl-2 during genotoxic-induced apoptosis［J］.Biophysical chemistry，2009，143(1):44-54.

［7］劉風仙，宋揚.刺參酸性黏多糖對宮頸癌HeLa 細胞凋亡及Bax，Bcl-2 基因表達的影響［J］.實用醫學雜志，2010，26(12):2089-2091.

［8］Chwilkowska A，Kulbacka J，Saczko J.Death of tumor cells.Photodynamic reaction in apoptosis induction in cancer cells［J］.Polski merkuriusz lekarski，2011，30(175):45.

［9］He H，Yim M，Liu K H，et al.Involvement of G proteins of the Rho family in the regulation of Bcl-2-like protein expression and caspase 3 activation by Gastrins［J］.Cellular signalling，2008，20(1):83-93.

［10］熊明華.人參皂苷Rg3 對人宮頸癌Hela 細胞凋亡及Bcl-2/bax 基因mRNA 表達的影響［J］.中國現代醫學雜志，2012，22(3):34-36.

［11］羅濤，石孟瓊，劉雄，等.薤白總皂苷對人宮頸癌HeLa 細胞增殖與凋亡作用的影響［J］.疑難病雜志，2012，11(10):762-765.

［12］牛珂，魯永鮮，李寧，等.人參皂苷Rg3 對人宮頸癌Hela 細胞的誘導凋亡作用［J］.現代腫瘤醫學，2012，20 (7):1345-1347.

［13］Liu W K，Xu S X，Che C T.Anti-proliferative effect of ginseng saponins on human prostate cancer cell line［J］.Life sciences，2000，67(11):1297-1306.

［14］Patlolla J M R，Raju J，Swamy M V，et al.β-Escin inhibits colonic aberrant crypt foci formation in rats and regulates the cell cycle growth by inducing p21waf1/cip1 in colon cancer cells［J］.Molecular cancer therapeutics，2006，5(6):1459-1466.

［15］姜浩，樊光華，李全忠，等.人參皂甙激活惡性胸水中的TILs及其與吉西他濱協同抗癌作用的實驗研究［J］.南華大學學報(醫學版)，2002，30(1):7210.

［16］李麗靜，張亞杰，劉佳，等.人參果總皂苷對人宮頸癌Hela 細胞抗腫瘤作用及機制的研究［J］.中藥藥理與臨床，2012，28(5):69-71.

［17］張秀玲，曲群，王桂賢，等.順鉑聯合土貝母皂苷甲對宮頸癌Hela 細胞的增殖抑制作用研究［J］.現代腫瘤醫學，2010，18(10):1909-1912.

［18］張文秀.薯蕷皂苷元對人宮頸癌細胞增殖的影響［J］.中國現代醫生，2011，49(26):5-7.

［19］鄧雪云.LewisY 抗體聯合人參皂苷Rg3 對A431 細胞增殖抑制作用的實驗研究［D］.大連:大連醫科大學，2009.

［20］王庭富，孟正木.人參皂甙Rg3 對免疫功能的影響［J］.中國藥科大學學報，1999，30(2):133-135.

［21］柴瑋杰，趙博，王瑞翀，等.人參精口服液增強免疫力功能的探討［J］.醫藥前沿，2012，19(24):92-93.

［22］吳皓，林洪生，裴迎霞，等.人參皂甙Rg3 對荷瘤及環磷酰胺化療小鼠黏膜免疫力影響［J］.中國腫瘤，2006，15(6):369-371.

［23］張仲苗，江波，鄭筱祥.人參皂苷Rg3 對腫瘤放療患者外周血淋巴細胞的體外免疫增強作用［J］.中國藥學雜志，2004，39(4):261-264.

［24］Zhang Q H，Wu C F，Duan L，et al.Protective effects of ginsenoside Rg3 against cyclophosphamide-induced DNA damage and cell apoptosis in mice［J］.Archives of toxicology，2008，82(2):117-123.

［25］辛穎，倪勁松，王心蕊，等.20(S)-人參皂苷Rg3 抗B16 黑色素瘤轉移的作用［J］.吉林大學學報(醫學版)，2004，30(4):5402.

［26］王兵，高勇，許青，等.人參皂苷Rg3 對肺癌誘導血管內皮細胞增殖的抑制作用［J］.中國新藥雜志，2002，11(9):700-702.

［27］陳大富，趙揚冰，白紹槐.人參皂甙Rg3 與化療藥物聯合應用對裸鼠原位種植人乳腺癌的影響［J］.中國普外基礎與臨床雜志，2002，9(5):300-302.

［28］段迎春，胡平，范麗，等.人參皂甙Rg3 對荷宮頸癌裸鼠血管生成的抑制作用［J］.鄖陽醫學院學報，2007，26(1):25-27.

［29］Keum Y S，Han S S，Chun K S，et al.Inhibitory effects of the ginsenoside Rg3 on phorbol ester-induced cyclooxygenase-2 expression，NF-κB activation and tumor promotion［J］.Mutation Research/Fundamental and Molecular Mechanisms of Mutagenesis，2003，523:75-85.

［30］Chen M W，Yang L，Ni L，et al.The effect of 20(R)-ginsenoside Rg3 on the differential expression of cell signaling genes and other related genes in human lung adenocarcinoma cell line A549［J］.Chinese journal of tuberculosis and respiratory diseases，2005，28(1):37.

［31］Luo X，Wang C Z，Chen J，et al.Characterization of gene expression regulated by American ginseng and ginsenoside Rg3 in human colorectal cancer cells［J］.International journal of oncology，2008，32(5):975.