人參皂苷Rg3抗腫瘤及其作用機制研究進展

張曉平 馬大龍 陳新梅

（山東中醫藥大學藥學院，山東 濟南 250355）

人參是我國傳統的中藥，其有效成分為人參皂苷，現已分離出40多種，其中一種四環三萜類成分人參皂苷Rg3具有顯著的抗腫瘤作用，現廣泛應用于對腫瘤的治療研究。近年來，人們對人參皂苷Rg3抗腫瘤及其作用機制的研究仍在深入，以促進其在臨床上的應用[1]。本文就近些年人參皂苷Rg3抗腫瘤作用及其作用機制的研究進展作一綜述。

1 誘導腫瘤細胞凋亡

細胞凋亡是由基因控制的細胞自主的有序的死亡，并不是病理條件下自體損傷的一種現象，是機體維持細胞結構、功能正常及細胞數量動態平衡的一種重要調節機制。但腫瘤發展過程中細胞凋亡常受到抑制，因此誘導腫瘤細胞凋亡對腫瘤的治療具有一定作用。張榮等[2]以Hca-F25//6A3-F(F)（具有高淋巴道轉移特性的瘤株）接種于615近交系小鼠，建立肝癌轉移動物模型，檢測血管內皮生長因子（VEGF）的表達，結果表明人參皂苷 Rg3抗腫瘤生長及抑制淋巴轉移機制可能與誘導腫瘤細胞凋亡及抑制腫瘤血管生成有關。簡捷等[3]也研究了人參皂苷Rg3對人肝癌細胞SMMC-7721中Pim-3 及 磷 酸 化 Bad 蛋 白 pBad（Ser112）、pBad（Ser136）表達的影響。結果發現人參皂苷Rg3抑制 Pim-3的表達，促進 pBad（Ser112）表達，可能是Rg3誘導人肝癌細胞SMMC-7721細胞凋亡，抑制其增殖的原因之一。趙自然等[4]對兔耳增生性瘢痕模型用藥前后進行研究，觀察人參皂苷Rg3對兔成纖維細胞凋亡的影響，對成纖維細胞凋亡情況進行組織原位標記檢測，與對照組相比用藥組凋亡細胞數量隨著用藥時間的增加明顯增多，說明人參皂苷Rg3能夠誘導成纖維細胞凋亡，從而為抑制病理性瘢痕的形成提供理論基礎。陳俊霞等[5]以人膀胱癌EJ細胞為工作模型，研究探討Rg3對細胞生長抑制和誘導凋亡作用機制，實驗證明，Rg3可通過誘導EJ細胞凋亡而發揮其抑制細胞增殖的作用。人參皂苷Rg3能夠抑制人肝癌細胞Hep1-6和HepG2的增殖，通過誘導細胞固有凋亡途徑，能改變B細胞淋巴瘤因子（bcl）-2家族蛋白和半胱天冬酶（caspase）-3的活性，從而促進細胞凋亡[6]。Rg3能夠通過干擾一些信號通路誘導細胞凋亡，Yuan HD等[7]通過調節HT-29結腸癌細胞中的腺苷酸蛋白活化激酶（AMPK）的信號通路誘導細胞凋亡，20（S）-Rg3能夠下調抗凋亡蛋白bcl-2的表達，上調促凋亡蛋白p53和Bax蛋白的表達，引起線粒體中的細胞色素 C、DNA修復酶（PARP）和caspase-3的活化，通過介導AMPK信號通路，誘導結腸癌的細胞凋亡。Kim BJ等[8]使用TRPM7通道阻斷劑和小片段干涉（siRNA）來證明TRPM7通路在Rg3誘導人胃癌細胞株凋亡中的作用，實驗表明TRPM7能阻斷Rg3對細胞生長和存活的抑制，亞 G1期（sub-G1）顯著增長，caspase-3 的活性增強，DNA修復酶（PARP）的裂解增多，也證明了Rg3能夠阻斷TRPM7通路的活性從而抑制細胞增殖。

人參皂苷Rg3能在分子水平上通過不同途徑誘導細胞凋亡，凋亡細胞在被誘導產生特征性DNA降解和形態學改變之前，有一個不可逆的線粒體膜結構和功能改變，包括線粒體皺縮、內膜跨膜電位消失、通透性轉換孔打開和線粒體內活性蛋白酶產物釋放等，作用機制較為廣泛。

2 抑制腫瘤細胞增殖生長

Rg3對不同的腫瘤細胞，其作用的增殖周期是不同的，同時其抑制增殖作用程度呈劑量依賴性及時間依賴性。辛穎等[9]也探討20（S）-Rg3抗腫瘤生長作用機制，發現不同濃度Rg3各組瘤重、腫瘤周圍的血管數明顯低于對照組，體外實驗也證明Rg3可阻滯B16黑色素瘤細胞于G0/G1和S期，使G2/M期細胞數明顯減少，Rg3抗腫瘤生長主要作用于細胞G2和S期，其機制可能是通過抑制腫瘤內血管生成及阻止腫瘤細胞進入分裂期來發揮作用的。Rg3也可作為一種有效輔助劑，為結腸癌患者提供臨床治療。結腸癌多是由Wnt/β連環蛋白信號通路的異常活化作用引起的，He BC等[10]對Rg3抗結腸癌細胞活性及其潛在機制進行研究，發現Rg3能抑制癌細胞增殖及其在體外的生存，其作用部分是通過細胞核中β-連環蛋白遷移而抑制其轉錄活性造成的，組織學檢查也證明Rg3能抑制癌細胞增殖，降低核抗原（PNCA）的表達，減少細胞核中β-連環蛋白的著色程度，有效地抑制腫瘤細胞的增殖，為Rg3作為輔助劑治療結腸癌的研究提供了新的方法。Rg3對人膀胱癌細胞增殖也有一定影響，鄒霞等[11]用不同濃度Rg3處理人膀胱癌T24細胞株，觀察Rg3對人膀胱癌T24細胞增殖的抑制作用及對細胞凋亡的誘導作用，用反轉錄-聚合酶鏈式反應（RT-PCR）和蛋白印跡法（Western blot）檢測不同濃度人參皂苷Rg3處理后T24細胞中EphB4 mRNA及其蛋白的表達情況，結果發現Rg3對膀胱癌T24細胞具有較強的抑制作用，不同濃度Rg3作用下細胞中EphB4 mRNA及其蛋白的表達明顯減弱，考慮人參皂苷Rg3的抗癌活性與其抑制EphB4表達有關。也有實驗表明[12]，Rg3對人類乳腺癌MCF-7增殖抑制作用、連接蛋白Cx26基因表達及對細胞間隙連接通訊（GJIC）功能有一定影響，一定濃度人參皂苷Rg3可增強人類乳腺癌細胞MCF-7 Cx26基因表達，可能通過調節細胞內鈣離子的濃度，促進間隙連接蛋白Cx26基因表達，從而恢復其GJIC功能，這可能是人參皂苷Rg3抑制MCF-7細胞增殖，發揮抗腫瘤作用機制之一。Rg3對雌激素受體（ER）陰性乳腺癌細胞株MDA-MB-231增殖也有影響[13]，低濃度Rg3處理的細胞中細胞周期蛋白E（Cyclin E）及細胞分裂周期蛋白25A（Cdc25A）表達增高，高濃度處理組中二者表達下降，說明高濃度的Rg3能夠抑制乳腺癌細胞生長，這可能與抑制細胞周期關鍵蛋白E（Cycfin E）及CIX25A的表達有關。

人參皂苷Rg3抗腫瘤生長主要作用于細胞G2期，有促進處于腫瘤發生不同階段的細胞凋亡作用，對腫瘤的復發和轉移的治療有積極的意義。

3 抑制腫瘤新生血管生成

新生血管形成是惡性腫瘤生長和轉移中的重要生理過程，而血管內皮細胞（VEC）的增殖是新生血管形成的基礎，若能阻斷腫瘤內新生血管的形成，則可抑制腫瘤的生長和轉移，積極尋找具有抗腫瘤新生血管形成作用的中草藥成分成為當今熱點。王兵等[14]探討了人參皂苷Rg3對胃癌細胞MKN-45誘導VEC增殖的抑制作用，篩選出Rg3抑制VEC增殖的最適濃度，從而得出人參皂苷Rg3對胃癌細胞條件培養液誘導的VEC增殖有抑制作用。陳明偉等[15]采用Rg3干預人肺腺癌細胞株A549探討中藥單體人參皂苷Rg3對腫瘤VEGF、堿性成纖維細胞生長因子（bFGF）、間質金屬蛋白酶-2（MMP-2）蛋白表達的抑制作用，檢測上述因子蛋白表達陽性率和灰度變化以及A549細胞基因的差異的表達，發現Rg3干預后，A549細胞 VEGF蛋白陽性表達率、VEGF及其 Fit、KDT和MMP-2蛋白陽性表達強度以及這些蛋白陽性表達的灰度與對照組相比都顯著降低，基因芯片差異性表達顯示有不同數目的基因下調或上調，說明Rg3對腫瘤細胞和VEC的血管生長調控因子蛋白表達有抑制作用，通過不同靶點作用于腫瘤細胞影響腫瘤新生血管的生成。Rg3能夠抑制低氧狀態誘導下人肝癌細胞中VEGF因子表達，以低氧誘導的多重信號通路為目標來下調肝癌細胞中VEGF表達，能夠抑制低氧狀態下低氧誘導因子（HIF）-1α 的表達，常氧條件下環氧合酶（COX）-2的表達和高氧狀態核轉錄因子（NF）-κB的表達，同時Rg3能夠以低劑量依賴方式降低低氧狀態下Eca-109和786-0兩種細胞株中轉錄激活因子3（STAT3）的磷酸化作用，也能抑制低氧狀態下細胞外信號調節激酶（ERK）1/2和c-Jun氨基末端激酶（JNK）的磷酸化作用，從而抑制腫瘤細胞的增殖與生長[16]。

4 抗腫瘤細胞黏附、侵襲和轉移

人參皂苷Rg3能選擇性抑制腫瘤細胞轉移和浸潤，對多種腫瘤均有抑制作用，其抗癌活性也引起關注。目前國內外關于從蛋白組學水平上研究人參皂苷Rg3抗腫瘤侵襲轉移分子作用機制的報道較少，劉基巍等[17]觀察人參皂苷Rg3對小鼠肝癌淋巴結轉移模型中腫瘤細胞凋亡的誘導作用，探討人參皂苷Rg3抗腫瘤淋巴結轉移的機制，Rg3預防組、Rg3治療組及聯合治療組中可抑制淋巴結轉移，發生凋亡的腫瘤細胞數目明顯增多，說明Rg3具有誘導小鼠肝癌細胞凋亡的作用，實驗證明人參皂苷Rg3抗腫瘤細胞淋巴結轉移的作用與誘導細胞凋亡有關。安寧等[18]應用雙向凝膠電泳技術探討人參皂苷Rg3對肺癌細胞蛋白表達的影響及Rg3抗肺癌侵襲轉移分子作用機制，發現氯離子通道蛋白1、泛素結合酶E2-25 Kda等蛋白只在對照組有表達，14-3-3θ蛋白、ski作用蛋白只在藥物處理組有表達，14-3-3ζ蛋白、真核翻譯起始因子4H在藥物處理組的表達與對照組相比顯著提高，提示人肺巨細胞癌高轉移細胞株蛋白質組的表達在Rg3處理前后有明顯差異，這些差異蛋白質多與腫瘤的侵襲轉移相關。14-3-3ζ蛋白在Rg3處理肺癌細胞株后表達上調，可能與抑制肺癌轉移有關，為篩選其他抗肺癌侵襲轉移的藥物提供靶點分子，但人參皂苷Rg3抗腫瘤侵襲轉移作用機制還有待于進一步研究。

Rg3對早期的粥樣動脈硬化有一定作用，Hien TT[19]等人研究了Rg3對人類內皮細胞中腫瘤壞死因子（TNF）α表達的抑制作用及細胞因子誘導的分子黏附的表達，Rg3能夠抑制TNFα誘導的蛋白表達及人內皮細胞中血管細胞黏附分子（VCAM）-1及細胞間黏附分子（ICAM）-1 mRNA的表達，也能抑制促炎細胞因子、TNFα和白細胞介素（IL）-1β的表達。說明Rg3能通過下調細胞黏附分子和內皮細胞中促炎細胞因子的表達來部分調節抗炎和抗血管動脈粥樣硬化。細胞內Ca2＋濃度升高與腫瘤細胞的侵襲性有密切關系[20]，人參皂苷Rg3可通過抑制高閾值電壓依賴型Ca2＋通道，導致Ca2＋向細胞內流受阻，從而降低細胞內Ca2＋濃度，表明 Rg3可通過抑制細胞內 Ca2＋濃度的升高而降低細胞的侵襲能力，從而發揮其抗腫瘤浸潤、轉移作用。

5 逆轉腫瘤細胞多藥耐藥（MDR）作用

在對腫瘤細胞治療的過程中，對抗腫瘤藥物產生MDR是導致藥物失效的重要因素之一，也是制約腫瘤治療的關鍵性問題，通常MDR-1編碼的P-糖蛋白（P-gp）高表達被認為是產生 MDR最主要的原因，Rg3能抵抗誘變，降低腫瘤的發生率。唐泓波等[21]采用正常小鼠和用7，12-二甲基苯并蒽誘導原發性乳腺癌肝特異性胰島素樣生長因子（IGF-1）基因缺失小鼠（LID）進行實驗，比較用藥后各組小鼠乳腺癌的發生率，采用基因芯片分析凋亡相關基因的表達。結果發現，接受Rg3處理的LID小鼠乳腺癌發生率最低，與LID小鼠相比，正常小鼠的TNFα、TNF相關凋亡誘導配體（TRAIL）、caspase-8等部分基因表達下調，淋巴毒素β受體（LTbR）、TNF 受體相關因子 4（TRAF4）等基因表達上調，用藥后上述情況有所改變，提示血清IGF-l水平低時可影響一系列凋亡相關基因的表達，對乳腺腫瘤的發展具有抑制作用。Panwar M等[22]也采用化學方法誘導小鼠發生腫瘤，結果對照組完全發生腫瘤，而實驗組則由于給藥劑量不同腫瘤發生率也不同，同時實驗組的瘤體數量、大小、質量均顯著低于對照組，差異明顯，經光學顯微鏡觀察染色體的畸變程度，發現實驗組處理后小鼠的染色體畸變比例明顯降低，且高劑量組降低幅度較低劑量組大，實驗說明Rg3可以抗誘變，具有化學防癌作用，而這種作用與劑量具有一定的依賴性。Rg3對耐順鉑人肺腺癌細胞系的逆轉也有一定作用，有研究表明[23]Rg3具有中度逆轉腫瘤耐藥作用，使過量表達的MDR-1、多藥耐藥相關蛋白（MRP）表達減弱，并呈一定的時間耐藥性。

6 與化療藥物結合，增強腫瘤患者免疫能力

免疫監視功能喪失會使腫瘤有機可乘，機體免疫力低下，對腫瘤細胞的免疫監視功能減弱，同時腫瘤患者預后也差。以手術治療為主的綜合治療仍然是現今治療腫瘤的主要手段，但化療后患者體質下降，不良反應增多而終止治療?？苄「竦萚24]采用參一膠囊聯合化療對非小細胞肺癌術后免疫功能及疲乏情況進行治療，化療效果得到改善。從免疫功能和疲乏情況看，治療后單純Rg3組和Rg3聯合化療組能使細胞免疫提高，疲乏發生率降低，其機制可能與Rg3保護骨髓，減輕肝腎毒性等有關。張仲苗等[25]用不同濃度Rg3與腫瘤化療患者外周血淋巴細胞共同培養后用流式細胞儀測定淋巴細胞增殖率、細胞膜表面分子表達率各項指標，發現Rg3能增強淋巴細胞增殖，增加人類白細胞抗原（HLA）-DR、HLA-ABC、CD3等分子表達含量，使免疫增強，可能與增強患者淋巴細胞的抗原遞呈能力有關。人參皂苷Rg3對非小細胞肺癌（NSCLC）患者術后的生存期限有一定延長作用，Lu P等[26]對中成藥參一膠囊改變NSCLC患者生存期限的作用機制進行研究，單純參一膠囊用藥組和參一膠囊聯合化療藥物組中自然殺傷細胞不同程度增多，聯合組能提高NSCLC患者術后的生存率，其機制可能與Rg3抗腫瘤血管生成等有關。人參皂苷Rg3與化療藥物聯合應用具有一定的優勢，可能為治療NSCLC提供有效方法。Liu TG等[27]研究人參皂苷Rg3與吉西他濱聯用對C57L/6小鼠肺癌血管生成與生長的抑制作用，以腫瘤大小、抑制率和壞死率為指標，結果表明聯合組能明顯抑制血管生成及肺癌細胞的增長，提高腫瘤細胞的壞死率，降低腫瘤中VEGF表達，減少微血管密度（MVD），提高腫瘤小鼠生存期。人參皂苷Rg3與化療藥物環磷酰胺聯合應用對裸鼠原位種植人乳腺浸潤性導管癌有一定作用[28]，聯合用藥組腫瘤抑制率高于Rg3和環磷酰胺組，環磷酰胺有較強的不良反應，可能與肺內皮細胞損害及免疫功能受到抑制有關，而聯合用藥組不良反應不明顯。

Rg3與化學藥物及抗血管新生藥物相結合將會成為人類肺癌研究中一項新的具有廣闊前景的治療方法。人參皂苷Rg3可以一定程度地提高機體的免疫能力，對于接受放、化療的腫瘤患者也有提高免疫力的作用。

7 展望

人參皂苷Rg3是一種有效抗腫瘤的中藥成分，具有天然安全的優點及重要開發價值，其作用機制具有多環節、多靶點、多效應的特點，可作用于腫瘤發生的多個環節，抗腫瘤作用明顯，不同腫瘤細胞其作用機制不同，現今國內外的研究進展分別是從分子水平研究其抑制腫瘤生長、抗腫瘤轉移和浸潤作用機制，深入研究其抑制腫瘤血管生成的作用靶點，與化療藥物聯合應用調節免疫機制，對離子通道的影響及掌握治療腫瘤的相關劑量。但其確切的作用機理還有待于進一步研究，新的分子生物學技術將從蛋白組和基因組表達水平上對Rg3抗腫瘤的作用機制進行更深入的研究。

人參皂苷Rg3可作為腫瘤綜合治療中的重要輔助治療方法，為防止術后癌癥復發和轉移的治療提供有益探索，同時利于更多傳統中藥抗腫瘤藥物的開發利用，促進中醫藥理論進一步深入研究和發展，使中藥制劑更好地造福人類。

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