人參皂苷Rg3 抑制腫瘤微血管形成的研究進展

姜楠美，張源

（延邊大學農學院，吉林 延吉 133002）

1 人參皂苷Rg3 概述

人參（Panax ginseng C.A.Mey.）屬五加科多年生草本植物，也是一味藥食同源的中藥材，在亞洲一般被用作滋補劑。人參在現代醫學中的治療潛力已被廣泛研究，人參皂苷是人參中的有效成分之一，是一種三萜皂苷類化合物，可影響機體多重代謝通路，也可抑制腫瘤微血管形成。研究發現，人參皂苷有廣泛的抗癌、抗衰老、提高免疫力等功效[1]，人參皂苷可以分成原人參二醇型、原人參三醇型和齊墩果酸型[2]，人參皂苷Rg3為原人參二醇型人參皂苷。近幾年，人參皂苷Rh1[3]、Rg1[4]、Rg3[5]、Rd[6]常被眾多學者研究，人參皂苷Rg3可以抑制腫瘤細胞的增殖和轉移。人參化學成分中有皂苷類物質，適當食用人參可以有效的預防腫瘤生成[7]。人參皂苷Rg3可以有效的被人體吸收，從而發揮增強人體免疫力、抑制腫瘤生長等作用[8]，對于人體健康有很大益處。人參皂苷Rg3的主要提取方法有水提取法、超聲波提取法、有機溶劑提取法、超臨界流體萃取法等[9,10]。人參皂苷Rg3分子式為C42H72O13（圖1）。人參皂苷Rg3還具有廣泛的藥理活性[11-13]，例如抗腫瘤、抗心血管疾病、抗衰老、抗炎、抗病毒、抗疲勞和抗抑郁等作用。另外，人參皂苷Rg3可以作用于腫瘤細胞周圍微血管，有效抑制腫瘤細胞有絲分裂前期ATP 的合成，阻斷營養供給。也可作用于腫瘤細胞生長周期的G2 期[14]，能夠有效減緩腫瘤細胞生長速度，因此，人參皂苷Rg3具有抑制腫瘤細胞生長、抑制腫瘤細胞侵襲、抑制腫瘤微血管形成、促進腫瘤細胞凋亡等作用，進而直擊癌細胞[15]。本文主要綜述了人參皂苷Rg3抑制腫瘤微血管形成的研究進展，旨在為腫瘤患者提供治療方案及人參皂苷Rg3在腫瘤領域的應用提供一定的參考，以期在未來提高腫瘤患者的臨床療效。

圖1 人參皂苷Rg3 結構式Fig.1 Ginsenoside Rg3 structure formula

2 腫瘤微血管形成概述

微血管形成是腫瘤生長和轉移較為重要的一步，因腫瘤細胞的生長離不開血液中的營養物質，微血管可以充當一個通道角色，為腫瘤傳遞營養物質，可見微血管的形成無疑有利于腫瘤細胞的生長繁殖。腫瘤微血管密度（MVD）是腫瘤微血管形成的標志之一，代表著腫瘤微血管形成強度[16]。血管內皮生長因子（VEGF）則是一種特異性有絲分裂原，與腫瘤的生長和轉移也有一定聯系，VEGF 信號是促微血管形成的重要調節因子之一，可以調節腫瘤微血管形成，進而促進腫瘤的生長。VEGF 對腫瘤微血管形成及通透性均有誘導效果[17]。腫瘤微血管形成是由與腫瘤相關的上皮細胞、內皮細胞和基質細胞釋放的正負調控分子介導的。基質金屬蛋白酶（MMPs）在腫瘤侵襲轉移中發揮著關鍵作用，破壞腫瘤細胞侵襲的組織學屏障[18]。在腫瘤生成的早期，VEGF 可以誘導內皮細胞生成組織因子和MMPs，形成凝血酶并促進腫瘤細胞的增殖。腫瘤需要通過腫瘤微血管獲得充足的血液及氧氣，并將代謝產物排出[19]。腫瘤微血管形成的方式有很多，例如出芽式血管生成、套入式血管生成、募集內皮基質細胞的血管生成、血管生成擬態等[20]。腫瘤微血管生成首先要求開啟血管生成開關，隨后MMPs 表達，通過這一方式降解基底膜后，內皮細胞在促血管因子的作用下移至相應的部位后快速增殖，最后通過腫瘤基質細胞的支持形成腫瘤微血管。在這一復雜過程中，腫瘤細胞和腫瘤基質細胞發生相互作用，二者共同形成適合腫瘤微血管形成的微環境[21]。腫瘤微血管的形成過程非常復雜，其需要腫瘤細胞分泌腫瘤細胞基質金屬蛋白酶等降解細胞外基質，然后釋放促進微血管生成因子，讓促血管因子的基數大于抑血管因子，從而促進腫瘤微血管的形成。還能募集宿主細胞至腫瘤部位，通過這些細胞分泌的各種促微血管形成因子來幫助腫瘤微血管形成[22]。另外，腫瘤細胞募集腫瘤基質細胞之后，就成為促微血管形成因子在內的各種細胞因子的主要來源，腫瘤微血管在此基礎上形成[23]。腫瘤微血管形成也是一個多因素作用的結果，其與腫瘤的生長相互促進，如果能較好的抑制腫瘤微血管形成，減少腫瘤所需營養供應，那么在一定程度上可以更好的抑制腫瘤生長。

3 人參皂苷Rg3 抑制腫瘤微血管形成

人參皂苷Rg3抑制腫瘤微血管形成可以應用于眾多惡性腫瘤[24]，例如肺癌、肝癌、胃癌、乳腺癌和結腸癌等。人參皂苷Rg3與常規腫瘤治療的聯合療法被認為更有效[25]，人參皂苷Rg3提高腫瘤細胞對化學藥物的化學敏感性，逆轉多重耐藥性并降低毒性。人參皂苷Rg3抑制腫瘤微血管的形成，有效降低了營養成分的傳遞，降低了癌細胞的存活率。因此在腫瘤生長過程中，抑制腫瘤微血管形成是抑制腫瘤生長和轉移的關鍵一步。幾種促微血管形成因子、抗微血管形成因子和相關信號通路均有助于調節腫瘤微血管的形成。腫瘤微血管形成的關鍵是血管內皮生長因子受體2（VEGFR2）的信號傳導，VEGFR2 在與其主要配體VEGF相互作用時被激活[26]。因此，VEGF 或VEGFR2 的下游信號傳導包括PI3K/AKT，可能是抑制腫瘤微血管形成藥物開發的潛在關鍵點[27,28]。目前，臨床批準的抗血管生成藥物是針對VEGF 的抗體[29]，限制腫瘤治療。因此，開發有效的低毒性治療方法可能具有更少的脫靶效應，臨床副作用更少。人參皂苷Rg3可以抑制腫瘤微血管形成，對腫瘤及其細胞的生長起到干預作用，這些結果使人參皂苷Rg3成為一種很有潛力的腫瘤預防和治療候選物[30]。

3.1 肺癌

人參皂苷Rg3抑制腫瘤微血管形成防治方法已被用于肺癌。陶濤等[31]通過動物試驗證明了人參皂苷Rg3對于晚期或淋巴轉移肺癌具有治療作用。王柯等[32]通過建立Lewis 肺癌小鼠移植瘤模型，評估人參皂苷Rg3聯合GP 的抗腫瘤作用，其抑瘤作用可能與干預Nrf2 信號通路和CD62P 的表達相關，也證實了人參皂苷Rg3可增強GP 對Lewis 肺癌小鼠腫瘤生長及腫瘤新生血管形成的抑制作用。Che 等[33]發現人參皂苷Rg3可延長裸鼠存活期，由于腫瘤組織生長致密且內壓高，肺癌藥物不易輸入，抑制腫瘤微血管的形成有利于藥物的輸入，對肺癌細胞生長具有很好的抑制作用，表明人參皂苷Rg3對肺癌治療效果顯著。Jung 等[34]歸納總結了人參皂苷抗肺癌分子信號機制，我們可以進一步了解人參皂苷Rg3通過抑制腫瘤微血管形成所發揮的抗肺癌作用。

3.2 肝癌

治療早期肝癌的首選辦法是手術切除，但手術切除不適用于較大的腫瘤，且不適用于晚期肝癌。當腫瘤微血管不受控制形成時，肝癌細胞會迅速生長。因此，抑制腫瘤微血管形成被認為是抑制肝癌增殖和遷移的有效手段[35]。王愛紅等[36]通過建立小鼠肝癌模型，根據處理方式不同進行分組，記錄各組小鼠瘤重并計算抑瘤率，記錄腫瘤微血管密度，并使用蛋白質印跡法（Western blot）檢測瘤基質金屬蛋白酶2（MMP2）、基質金屬蛋白酶9（MMP9）、血管內皮生長因子蛋白表達，研究發現各治療組小鼠腫瘤組織中MMP2、MMP9、VEGF蛋白表達量較模型組均下降，得出人參皂苷Rg3可有效抑制肝癌細胞生長增殖結論，其機制可能是抑制腫瘤微血管形成。方煊等[37]研究發現人參皂苷Rg3通過抑制腫瘤微血管形成及調節機體免疫對小鼠肝癌發揮抑制作用。唐琳琳等[38]表述了人參皂苷Rg3的抗肝癌作用，可以通過抑制腫瘤微血管形成機制發揮抗腫瘤作用。鄭淇予[39]研究發現人參皂苷Rg3抑制肝癌細胞增殖，為進一步開展人參皂苷Rg3抑制腫瘤微血管形成的臨床前研究，提供了理論支持。總之，人參皂苷Rg3抑制腫瘤微血管形成對肝癌的發生及發展具有很好的抑制作用。

3.3 胃癌

由胃癌細胞產生的促微血管形成因子，引起許多新生微血管形成，并參與腫瘤生長和轉移。因此，腫瘤微血管的形成可作為胃癌的預后因素。丁健[40]研究發現，人參皂苷Rg3在一定程度上抑制腫瘤微血管生成，抑制腫瘤轉移。Heeok 等[41]對人參皂Rg3抑制腫瘤周圍微血管形成，從而抑制胃癌的生長增殖進行了表述。Yang 等[42]研究發現人參皂苷Rg3可通過調節AKT等信號通路發揮抑制胃癌細胞增殖的作用。李燁婷等[43]以胃癌SGC7901 細胞進行試驗，通過Western blot 等方法檢測相關物質表達，證明了人參皂苷Rg3通過抑制Wnt/β聯蛋白通路阻止胃癌SGC7901 細胞血管生成擬態形成。Hong 等[44]研究了MVD 與胃癌臨床病理特征的相關性，表明在惡性腫瘤中，腫瘤微血管形成與腫瘤增殖和轉移息息相關。從眾多研究結果來看，人參皂苷Rg3可對胃癌細胞的增殖、侵襲及遷移起到良好的抑制作用。從作用機制分析，人參皂苷Rg3可以通過抑制腫瘤微血管形成來抑制腫瘤生長。

3.4 乳腺癌

人參皂苷Rg3可以通過抑制腫瘤微血管形成抑制乳腺癌細胞生長，發揮抗乳腺癌作用。王杰等[45]通過動物試驗研究明，人參皂苷Rg3可抑制乳腺癌生長和轉移，其機制可能與抑制MMP2、MMP9 和VEGF的表達及腫瘤微血管的生成有關。李紅濤等[46]建立乳腺癌大鼠模型并進行分組，通過計算抑瘤率、記錄MVD、檢測VEGF 和MMP9 蛋白表達水平，發現人參皂苷Rg3對乳腺癌細胞增殖具有抑制作用，抑制腫瘤微血管的形成。黎國棟等[47]以MCF-7 對數生長期細胞進行對照試驗和體外管道形成抑制試驗，使用蛋白免疫印跡法檢測人參皂苷Rg3對VEGF-A 和MMP9蛋白表達的影響，發現人參皂苷Rg3可以有效抑制MCF-7 細胞體外血管形成擬態的能力。更有試驗研究表明，人參皂苷Rg3從不同方面發揮抗乳腺癌作用，抑制微血管的形成就是其中一種有效途徑[48-50]。Zhang等[51]在試驗中研究發現，人參皂苷Rg3通過抑制微血管的形成對乳腺癌生長產生抑制作用。

3.5 結腸癌

人參皂苷Rg3治療結腸癌也具有顯著療效。胡倩華等[52]總結并分析了人參皂苷Rg3治療結腸癌作用，如抑制結腸癌細胞生長、增殖、遷移，促進細胞凋亡及通過抑制腫瘤微血管形成改善腫瘤微環境。朱鳴等[53]開展臨床研究發現，化療聯合人參皂苷Rg3治療結腸癌，是通過調節血管內皮生長因子水平發揮作用，說明人參皂苷Rg3作為抗癌輔助藥的顯著功效。簡捷等[54]研究也說明了人參皂苷Rg3顯著的抗結腸癌功效，為其通過抑制腫瘤微血管發揮作用奠定理論基礎。唐雨辰[55]總結了人參皂苷Rg3還可以通過抑制微血管生成和促進抗腫瘤免疫力的途徑重新塑造腫瘤微環境，發揮抑制結腸癌細胞生長的作用。

4 前景與展望

在腫瘤的治療方案中手術治療、化療和放療最為常見，但手術治療需要切開皮膚和組織，可能會導致出血、感染等并發癥，而且并不會遏制某些腫瘤的轉移。化療和放療對人體正常細胞具備較大殺傷力。由于手術切除治療、化療和放療對患者的遠期生存效果一般，找到防治惡性腫瘤新藥物尤為重要。人參皂苷通過多種機制發揮抗腫瘤作用，其中，人參皂苷Rg3在體內外對不同類型的腫瘤均表現出顯著的抗癌活性，人參皂苷Rg3抑制腫瘤機制主要包括抑制細胞增殖、轉移和微血管形成。因為腫瘤的生長增殖需要營養的供給，所以人參皂苷Rg3通過抑制腫瘤微血管形成抗腫瘤應該被人們重視。人參皂苷Rg3無毒且耐受性良好，如能較好的應用在腫瘤領域，在未來將有望降低我國腫瘤發生率。

下一步應對人參皂苷Rg3的作用機制進行探索。例如，人參皂苷Rg3在人骨肉瘤細胞中誘導強烈的遺傳毒性和DNA 損傷。這些遺傳毒性作用是否與細胞周期停滯和細胞凋亡有直接相關。需要進一步研究確定協調不同信號通路的機制，來實現人參皂苷和常規腫瘤治療的協同抗腫瘤活性機制，以便充分了解人參皂苷Rg3在治療中的機制。對部分抗腫瘤藥物水溶性差及口服生物利用度低提出了新的解決方法，例如，制備了載有人參皂苷Rg3的磁性人血清白蛋白納米球[20(S)-Rg3/HSAMNP]。開發出具有改進功效、藥代動力學和生物利用度特征的新型人參皂苷Rg3類似物，有效抑制腫瘤微血管形成，發揮更好的抗癌作用。目前，關于人參皂苷Rg3抑制腫瘤微血管形成的具體機制，尚需進一步研究。相關研究表明，單獨使用人參皂苷Rg3或將人參皂苷Rg3與其他藥物結合使用都可以抑制腫瘤微血管形成，達到良好的抑瘤效果。在后續研究中可以把人參皂苷Rg3開發成強有效的單體抗癌藥物，也可以著重研究人參皂苷Rg3與其他抗癌藥物的聯合使用效果研發組合藥物，并應用于惡性腫瘤治療領域，將會有較好的發展前景。目前很多人參皂苷Rg3新藥已在國內上市，而且含有人參皂苷Rg3的中藥復方也已經應用于腫瘤的臨床輔助治療。

總之，人參皂苷Rg3在未來作為抗癌藥和腫瘤治療的有效輔助劑具有巨大潛力。以后還應更廣泛的挖掘人參皂苷Rg3的藥用價值，使人參皂苷Rg3更廣泛地存在于我們的生活中，極大的發揮預防腫瘤、治療腫瘤作用，從而造福人類。