原人參二醇對腫瘤相關基因表達的影響

滕思瑩，范琳華，張新民

（吉林大學，吉林長春130000）

1 概述

人參是一種具有極高藥用價值和經濟價值的傳統中藥材，4000年前的醫學論著《神農本草經》中已有記載，目前在世界各地，作為滋補的食品添加劑或輔助治療的藥品使用。動物和細胞實驗結果表明，其活性成分人參皂苷的生物學和藥學功能包括神經保護、抗氧化、抗炎、抗腫瘤等。

人參皂苷是一種由30個碳原子組成四環三萜主環的固醇類化合物，人參或人參皂苷口服進入人體后，在消化系統以及腸道微生物的共同作用下，大部分最終降解掉苷元上所有的糖鏈，最終形成原人參二醇和原人參三醇。研究表明：二醇組比三醇組具有更強的抗腫瘤作用，此外，皂苷的糖鏈越少，抗腫瘤活性越強，因此，深入研究原人參二醇功能機制具有更高的藥用價值。

目前，對原人參二醇抗癌機制的報道，一般都是分析了幾個，或者是某個通路基因表達的變化，集中在某一方面，而從整體上來講，這些基因的相互作用關系與種類，主要集中在生物過程，尚未研究和總結。因此，在本研究計劃通過原人參搜索Pubmed、中國知網、萬方等數據庫中抗腫瘤相關報道，對上調和下調的基因進行查找，然后使用生物信息分析工具進行聚類富集，蛋白相互作用網，關鍵節點基因分析，對其抗癌機制進行揭示。

2 方法

數據收集：在pubmed和中國知網中以“原人參二醇”為關鍵詞進行檢索，收集其與腫瘤相關基因。

生物信息學分析：使用Metascape進行富集聚類，string計算蛋白質相互作用網，結果導出后，使用cytoscape進行關鍵節點基因分析并作圖。

3 結果

3.1 原人參二醇對腫瘤相關基因表達的影響

三大數據庫結果表明，原人參二醇在乳腺癌、結直腸癌、肺癌及多種腫瘤細胞中，表現為抑制腫瘤細胞生長，使多種細胞周期停滯在G1/S期，誘發細胞凋亡。匯總涉及基因表達變化的文獻，原人參二醇能夠上調Bax，BTG1,KLF4……下調bcl-2，cdk2，CDC25b……超過80個基因，這些基因屬于多個基因家族，不同的信號通路，功能復雜多樣。

3.2 變化基因的富集聚類分析

將這些基因使用網站metascape的工具進行富集聚類分析，從結果可以看出，這些基因除了與細胞凋亡、細胞周期、衰老通路相關外，還與絲氨酸肽修飾、氧化應激、調節P53蛋白降解、氨基酸饑餓、肌肉細胞增殖、病毒感染等多方面密切相關。

3.3 蛋白相互作用網絡分析

將收集到的基因使用biostring對這些蛋白之間相互作用的網絡進行分析，并使用cytoscape作圖并找出最為重要的10個關鍵基因，發現引起變化的絕大部分基因，相互之間存在聯系，組成了一個網絡，只有幾個基因處于網絡之外，而相互聯系最緊密的關鍵基因能調控超過20多個信號通路。

4 討論

據統計，當前的腫瘤發病率正逐年上升，目前治療方法主要是手術結合放化療治療，而中藥毒副作用小，是良好的輔助治療藥物，但是作用機制研究還需深入研究，這對于選擇敏感腫瘤類型，發現潛在的副作用，合理用藥具有重要意義。據所收集文獻報道表明：傳統中藥人參代謝產物原人參二醇，通過調控超過80多種基因的表達，表現出廣譜的特點。

通過生物信息學工具分析發現，這些基因形成了一個相互影響，精細調節的網絡，尤其是處于網絡中最為關鍵的10個基因，能夠調控多個信號通路，在腫瘤的發生發展過程中扮演著重要角色。例如，Akt1能夠原人參二醇引起變化的MTOR，BCL2，CDK1等28種基因發生相互作用，而這28種基因又可以與其他基因進一步相互作用，衍生出一個巨大的網絡，此外，AKT1 還參與到 PI3K-AKT，mTOR，Ras，凋亡，Rap1等多種信號通路中，這些與腫瘤密切相關。