1、人参皂甙的抗肿瘤作用及其机制杨玉琪 1, 李玛琳 2(1云南省中医中药研究所,云南昆明 650223; 2昆明医学院云南天然药物药理重点实验室,云南昆明650031)摘 要:人参皂甙的抗肿瘤作用机制较为广泛 ,主要表现为直接作用于癌细胞,通过诱导细胞凋亡抑制肿瘤生长或诱导细胞分化使其逆转;作用于肿瘤侵袭的多个环节抑制其转移; 逆转肿瘤的耐药性提高化疗药物的抗肿瘤活性;调节免疫功能增强机体抗肿瘤能力 ;影响细胞连接通讯或抑制酶的活性及拮抗致癌剂的作用等。关键词:人参皂甙;抗肿瘤;作用机制中图分类号:R9791 文献标识码 :A 文章编号:1001-5094(2003)05-0287-04Anti
2、tumor Activities and Mechanisms of GinsenosidesYang Yu-qi1, Li Ma-lin2(1. Yunnan Institute ofChinese Traditional Medicine andMeteria Medica, Kunming650223, China;2. YunnanKeyLaboratory ofPharmacologyforNatural Produacts, KunmingMedical College, Kunming650031, China)Abstract:Ginsenosides have activit
3、ies in the prevention and treatment of cancer. Ginsenosides can inhibit theproliferation of cancer cell by inducing apoptosis and reversing differentiation state, block the metastasis ofcancer by infecting different process of invasion, increase chemotherapy efficiency by reversing drug-resis-tance,
4、 and enhance resistance from cancer via their immunomodulatory activity, preventing from cancer in-duced by carcinogen by affecting intercellular communication and inhibiting the activity of certain enzymes.Key words:Ginsenosides; Anticacer; Mechanism人参皂甙是五加科人参属植物的主要活性成。研究发现,该类化合物在癌症的预防和治疗方具有较强的活性1,
5、2。随着研究的深入,发现人皂甙的抗肿瘤作用及机制较为广泛。人参皂甙可接作用于癌细胞 ,通过诱导其凋亡抑制肿瘤的生或诱导其分化使其逆转;可通过作用于肿瘤侵袭多个环节抑制肿瘤的转移; 可逆转肿瘤的耐药性,高化疗药物的抗肿瘤活性;也可通过影响代谢和调节免疫功能,增强机体对疾病的抵抗能力,从而抑制肿瘤的生长;还可影响细胞连接通讯或抑制酶的活性拮抗致癌剂的作用起化学防癌的作用。本文就人参皂甙以上几方面的抗癌作用及其机制的研究进展作简要介绍。1 诱发肿瘤细胞凋亡细胞凋亡是一种主动的、由遗传控制的程序性死亡。正常情况下细胞增殖与细胞凋亡之间保持着一种动态平衡。这种平衡是维持多细胞生物自身稳定的重要因素。细胞
6、增殖失控或细胞凋亡受阻都可导致肿瘤发生,通过诱导凋亡,人工启动肿瘤细胞死亡来治疗或消除肿瘤是目前许多抗肿瘤药物的主要作用机制之一。人参皂甙 Rh2 能诱导多种肿瘤细胞发生凋亡且途径各不相同。在人肝癌 SK-HEP-1 细胞中,Rh2 作用于凋亡相关蛋白 Bcl-2 非敏感途径,活化 caspase-3 蛋白激酶,该酶促使细胞周期相关复合蛋白p21（AF1/CIP1) 裂解并伴有周期素 A 依赖蛋白激酶 CDK2 的活化,从而导致细胞发生凋亡3,4 。在研究Rh2 诱发鼠神经胶质瘤 C6Bu-1 细胞和人神经母细胞瘤 SK-N-BE(2)细胞的凋亡中发现,Rh2 诱发 SK-N-BE(2)细胞发
7、生凋亡与蛋白激酶 C 有关,蛋白激酶 C 亚型 、 水平在细胞凋亡中发生改变,而在 C6Bu-1 细胞中却没有上述变化 ,无蛋白激酶 C 参与 5。人参皂甙 Rh2 诱导人恶性黑色素瘤A375-S2 细胞凋亡部分依赖 caspase-8 和 caspase-36。用人参二醇皂甙 Rs3 处理人肝癌 SK-HEP-1 细胞,在浓度为 015mol/L 时,细胞被阻滞于 G1/S 期;当浓度升高到 1025mol/L 时,细胞发生凋亡。在细胞发生凋亡前,胞内 p53 和 p21WAF1 蛋白水平升高,而 cyclin A、 cyclin E、p27Kip1 和细胞增殖核抗原水平没有改变。免疫复合激
8、酶分析表明,Rs3 能下调cyclin A、cyclin E 依赖性蛋白激酶。Rs3 还能选择性地升高 p53 和 p21WAF1 蛋白水平,降低周期素依赖性激酶活性,导致细胞周期停滞在 G1/S 期并使细胞发生凋亡7 。人参皂甙 Rs4 也能诱导人肝癌 SK-HEP-1 细胞发生凋亡,其作用机制与 Rs3 相似8。人参皂甙 Rg3 能通过 caspase3 介导凋亡来抑制前列腺癌 LNCaP 细胞的增殖,Rg3 激活周期素激酶制因子 p21 和 p27 的表达,使细胞停滞在 G1 期9 。临床上将 50 例经病理诊断为直肠癌的病人随机分为两组,治疗组 35 例,对照组 15 例。治疗组用人参
9、皂甙连续灌肠 68 天,对照组用等量生理盐水同样方法灌肠。用药结束后手术切除肿瘤,术中取新鲜标本送电镜检查,结果治疗组 35 例中有 23 例肿瘤组织出现凋亡现象,占 657%;而对照组无上述改变10。2 诱导肿瘤细胞分化Odashima 等11在 1979 年发现,人参皂甙粗提物可以使体外培养的 Morris 肝癌细胞在形态和功能方面向正常肝细胞转化。随后他们又发现,从总皂甙中分离到的 Rh2 能使黑色素瘤 B16 细胞的分化发生逆转。Rh2 在体外诱导黑色素瘤 B16 细胞分化,表现为黑色素生成能力明显增加 ,黑色素颗粒增多,细胞形态向正常上皮样细胞分化,呈现网状结构12,13。人参皂甙
10、Rh1 和 Rh2 能诱导畸胎瘤 F9 细胞分化,细胞重新表达分化标志蛋白,如层粘连蛋白 B1 和 IV型胶原。这一诱导分化作用是通过与糖皮质激素受体或同类核受体结合得以实现的14。比较研究人参皂甙 Rh1、 Rh2、 Rh3 和 Rh4 对人早幼粒细胞白血病 HL60 细胞的诱导分化作用,发现 Rh2 和 Rh3 能诱导HL60 细胞向正常粒细胞分化 ,使细胞阻滞于 G1/S 期。诱导分化能力的强弱依次为维 A 酸、Rh2、Rh3,而Rh1 和 Rh4 对 HL60 细胞无诱导分化作用。在 Rh2 诱导的 HL60 细胞分化过程中有蛋白激酶 C 参与15 。3 抗肿瘤侵袭和转移肿瘤血管生成是
11、肿瘤生长和转移的基础。人参皂甙 Rb2、Rg3 等能破坏或抑制血管生成,从而抑制肿瘤的生长和转移。将人参皂甙 Rb2 静脉注射给接种有 B16-BL6 小鼠黑色素瘤细胞的同系小鼠,肿瘤的生长虽然没有受到明显抑制,但连接肿瘤块的血管明显减少,并且这种抗血管生成作用呈剂量依赖性,增加 Rb2的用量可以降低 B16-BL6 小鼠黑色素瘤细胞的肺转移 16。在体外,20(S)-Rg3 和 20(R)-Rg3 能明显抑制B16-BL6 小鼠黑色素瘤细胞对基底膜的浸润 ,减少肿瘤细胞与纤维粘连蛋白、层粘连蛋白的黏附,抑制肿瘤细胞对邻近组织的浸润,减少肿瘤周围新生血管的形成。在体内,连续静脉注射 Rg3 能
12、显著降低 B16-BL6实验性肺转移;口服 Rg3 可以抑制结肠癌 26-M31 细胞的肺转移。同时,经 Rg3 处理的小鼠肿瘤组织血液灌输量显著减少,表明 Rg3 有抑制新生血管形成的作用 17。利用鸡胚尿囊膜和 Lewis 肺癌模型观察 Rg3 对肿瘤新生血管生长的影响。结果人参皂甙 Rg3 可明显抑制 Lewis 肺癌的生长,其中肿瘤新生血管形成的减少是肿瘤生长受到抑制的主要原因之一18。基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases,MMPs)在肿瘤侵袭降解基质过程中发挥着重要作用。在子宫内膜癌细胞系 Ishikawa、HHUA、HEC-1-A 细胞中 MMP2(白
13、明胶酶 A)呈高度表达。研究发现,Rb2 能抑制 MMP2的表达及其活性,从而抑制子宫内膜癌细胞向基底膜侵袭19。4 肿瘤耐药逆转剂临床化疗失败常与肿瘤细胞对化疗药物产生耐药性有关。肿瘤耐药大多为多药耐药,在肿瘤产生多药耐药时伴有一种糖蛋白 Pgp 过度表达,这种蛋白可主动将细胞内药物泵出,使细胞内药物减少,从而使细胞对多种化疗药物产生耐药性。人参皂甙也可以作为肿瘤耐药逆转剂提高化疗药物的抗肿瘤活行。史曦凯等20用白血病多药耐药细胞系 K562/HHT 来研究人参皂甙 Rb1 的耐药逆转,发现 Rb1 可以逆转 K562/HHT的多药耐药性,并在 080mol/L 浓度范围内呈剂量依赖性。人参
14、皂甙 Rh2 和 20（S)-原人参三醇在体外可以促进白血病多药耐药细胞系 P388/ADM 发生耐药逆转,结果提高了柔毛霉素和长春碱的细胞毒作用21。5 增强机体的免疫功能调节细胞产生细胞因子和介导多种免疫效应是人参皂甙发挥抗肿瘤作用的机制之一22。给接种S180 肉瘤的小鼠连续皮下注射人参皂甙 8 天,结果人参皂甙可使受试小鼠荷瘤率降低,瘤重低于对照组,天然杀伤细胞活性高于对照组,IFN 及 IL-2 调节网呈正调节作用23。原人参三醇皂甙能促进 IL-1IL-4 基因的表达和翻译,增强天然杀伤细胞活性24,25。人参皂甙联合肿瘤坏死因子 TNF,在体内可以直接杀伤肿瘤细胞,也可以通过促进
15、机体抗肿瘤免疫间接起抗肿瘤作用,人参皂甙具有增效减毒的作用26。淋巴因子激活的杀伤细胞(LAK)过继输入疗法是一种已经被证明是有效的抗肿瘤免疫治疗措施。但此疗法的临床应用却受到 LAK 细胞抗肿瘤活性低、IL-2 用量大而导致毒性反应等问题的困扰。人参皂甙可与 IL-2 协同诱导外周单个核细胞制成人参皂甙-LAK 细胞,该细胞在增殖数量和杀伤恶性脑胶质瘤细胞活性等方面均优于 LAK 细胞,且能明显减少 IL-2 的用量27 。6 化学防癌人参皂甙除具有上述几种治疗癌症途径外,在化学防癌方面也表现出较强的活性。研究发现,人参皂甙Rb2 在癌症促进阶段能够抑制细胞间隙连接通讯,因而可以抑制促癌剂
16、TPA 和过氧化氢诱发的 WB-F344大鼠肝上皮细胞癌变28。用 BALB/c3T3 细胞体外二阶段转化模型来研究 Rh2 的化学防癌作用时,发现Rh2 能抑制 3-甲基胆蒽的致癌活性,降低癌变的发生29。此外 ,人参皂甙能抑制环加氧酶的活性,降低偶氮甲基苯诱发的结肠癌的发生,是一种有效的癌症预防药物30 。人参皂甙由亲脂性的甾体基团和亲水性的糖基两部分组成。由于糖基数目、种类、与甙元连接方式的不同,可形成化学结构和生物活性有差异的多种人参皂甙。人参皂甙抗肿瘤活性受母核和糖基影响,其抗肿瘤活性强弱依次为:齐墩果酸型、原人参二醇型、原人参三醇型和苷元、单糖苷、二糖苷、三糖苷、四糖苷。目前尚未发
17、现人参皂甙抗肿瘤的作用机制与其结构的关系。从现有资料发现,人参皂甙 Rh2 的作用机制较为广泛,能作用于多个环节,阻滞肿瘤的发生和发展。7 现已开发的人参皂甙制剂人参皂甙的抗肿瘤活性较强,不同单体的抗肿瘤作用机制各不相同。从人参皂甙中可分离出不同单体,开发成为单体皂甙制剂,能充分有效地利用人参皂甙的抗肿瘤活性。我国富力和鲁歧两位博士改进了人参皂甙 Rg3 的制备工艺,成功地从人参中大量提取出 Rg3 单体并使其纯度达 95%,现已在我国成功的开发为一类抗癌新药 参一胶囊。临床试验表明应用参一胶囊可以提高肺癌、乳腺癌、胃癌、肝癌患者的化疗效果,同时能明显改善化疗后气虚症的临床症状,有增效解毒的作
18、用31。昆明医学院魏均娴教授通过半合成人参皂甙,已成功地发现了又一新的抗肿瘤一类新药 ,目前已完成全部临床前研究并申报临床试验。云南特安呐制药股份有限公司研制开发的一类新药七生力片(三七人参皂甙 Rg1 薄膜肠溶片),对各种肿瘤有辅助治疗功效。随着对人参皂甙单体的分离、提取方法和技术的改进及对人参皂甙抗肿瘤机制的深入研究,人参皂甙有望成为新一代高效、低毒的抗癌药物。参考文献:1 Yun TK, Lee YS, Lee YH, et al. Anticarcinogenic effect of Panax ginseng C.A. Meyer and identification of acti
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