人参皂苷rh2 抗肿瘤机理的研究进展

人参皂苷 Rh2 抗肿瘤机理的研究进展 郭志廷, 禇秀玲, 付本懂, 韦旭斌 (吉林大学畜牧兽医学院, 吉林长春 130062) 摘要: 论述了从人参中提取的有效成分人参皂苷-Rh2 ( G-Rh2) 的抗肿瘤机理的研究 进展,并探讨了 G-Rh2 在调节肿瘤细胞信号通路系统、逆转肿瘤细胞的异常分化与耐药性、 降低肿瘤细胞端粒酶活性、增强机体免疫力、提高抗肿瘤能力以及阻断肿瘤细胞某些重要 成分的合成与代谢等方面的抗肿瘤活性及其作用机理。 关键词: 人参皂苷-Rh2 ; 抗肿瘤; 端粒酶 中文分类号：S 853.74 文献标识码：A 文章编号：1000-6419（2005）09- 0742-04 肿瘤是一种严重威胁人类和动物健康甚至危及生命的疾病。在中医学文献中,很早就有 关于中草药防治肿瘤的记载。人参作为传统中草药,早在二千多年前就被用于防治疾病。目 前已从人参中分离出 40 余种人参皂苷单体成分,其中人参皂苷 2Rh2 (ginsenoside Rh2 ,G-Rh2) 是从人参中提取的天然活性成分之一,研究证实,该成分具有很强的抗肿瘤活性。 近年来,G2Rh2 的抗肿瘤作用备受国内外科研人员的重视。笔者仅就 G-Rh2 的抗肿瘤作用 机理加以综述。 1 调节肿瘤细胞信号通路系统 细胞信号通路系统是指细胞接受外界信号,通过一整套特定的机理,将胞外信号传导为 胞内信号, 最终调节特定基因表达,并引起细胞的应答反应。信号系统的研究是细胞生物学 研究范畴的前沿,因此,从细胞信号通路的角度来研究 G2Rh2 的抗肿瘤机理有着十分重要的 意义。 1. 1 蛋白激酶 C( PKC) 和胰岛素样生长因子( IG2 Fs) 、胰岛素样生长因子 I 受体( IGF IR) 信号通路 P KC 是一类依赖于 Ca2 + / 磷脂的 ser/ Thr 蛋白激酶,参与细胞多种生理功能的信 号传导,被认为是众多胞外刺激物诱导产生多种脂类第二信使的“经典信号传递物”。曾小 莉等报道,G-Rh2 可能通过降低细胞内 Ca2 + 浓度来抑制 P KC 的转位和激活,并通过抑制 细胞内 P KC 蛋白的表达,最终阻碍 P KC 介导的增殖信号传导过程。 对于许多恶性肿瘤细胞而言,外源性和自分泌性 IGFs 是很强的丝裂原,IGFs 及 IGF IR 介导的信号传导不仅可以促使恶性肿瘤细胞增殖,同时还在细胞的转化、肿瘤的发生发展过 程中起关键作用。研究认为,G-Rh2 可能通过降低肝癌细胞 IGF IR 的表达来阻断 IGFs- IGF IR 增殖信号传导通路,进而抑制肝癌细胞增殖和诱导其分化。此外,在 G-Rh2 诱导的 人成纤维母细胞瘤 SK-N-BE (2) 细胞凋亡过程中, P KC 的 3 种类型、 均随 处理时间的延长而逐渐增加,而在 C6Bu-1 细胞中,、 型的 P KC 变化不太明 显。结果提示,G-Rh2 作用不同的含有或不含有 P KC 类型的细胞可能经由不同的旁路途径 和相互影响来诱导细胞的凋亡。 1. 2 Caspase 和 Bcl-2 的信号通路 Caspase 蛋白家族是一组与细胞因子成熟和细胞凋亡有关的蛋白酶,在肿瘤的信号传导 过程中发挥重要作用,通过调节其在肿瘤细胞中的表达水平, 可有效提高肿瘤的治愈率。在 G-Rh2 作用 SK-N- BE(2) 的早期,p53 的量迅速积累,促进细胞发生凋亡。根据结果推断, Caspase-1 和 Caspase-3 的激活及 Bax 的上调参与了 G-Rh2 诱导的细胞凋亡。G-Rh2 还可 以通过诱导细胞凋亡，抑制离体 A375-S2 细胞的增殖，其诱导的细胞凋亡部分依赖 Caspase-8 和 Caspase-3 的旁路途径。 Bcl-2 作为一种信号转导物质，具有抑制多种形式细胞凋亡的作用，主要通过增加线 粒体膜的通透性,使细胞生长停留在 G0 期,从而达到介导肿瘤细胞信号通路之目的。在 G- Rh2 处理过的鼠胶质瘤 C6Bu-1 细胞中观察到凋亡细胞的一系列特征性形态学变化,如细胞 萎缩、染色质凝聚、核固缩,但作者认为,所引发的细胞凋亡不是通过 Bcl-2 、Bcl-xL 和 Bax 的旁路途径,而是通过别的途径。Jin 等在考察 G-Rh2 对 SK-H EP-1 细胞的作用时,发 现细胞周期蛋白 A-Cdk2 的活动急剧上调,这些上调效应被 Cdk2 的一种显性负效等位基因 的复合表达所阻断,从而促进细胞发生凋亡。有人认为,G-Rh2 是通过产生活性氧( ROS) 来 诱导细胞凋亡的。 G-Rh2 主要通过降低细胞中 P KC 的水平和介导 Caspase 、Bcl-2 等信号旁路途径来 达到抗肿瘤的作用,但是这种调节作用往往不是单纯通过某一个途径来发挥的,而是几个途 径相互影响共同调节,但具体机理尚不太清楚,有待于进一步研究证实。 2 影响细胞端粒酶的活性 端粒酶( telomerase) 是一种 RNA 反转录酶, 它能以自身 RNA 为模板,反转录合成端 粒的重要序列。端粒酶是肿瘤的特异标志物, 端粒酶在正常体细胞为阴性,而绝大多数肿瘤 细胞呈阳性表达。检测端粒酶有助于肿瘤的诊断,有助于对恶性肿瘤的恶性程度和预后进行 判断,也可作为衡量各种抗肿瘤治疗效果的评价指标。Zeng 等在 G-Rh2 对 SMMC-7721 肝癌 细胞系分化的体外诱导试验中发现,G-Rh2 能够通过扭转端粒酶对转录酶 mRNA 的转录水平 而促使细胞向正常情况分化,并且有效抑制了端粒酶的活性。这种抑制作用呈时间依赖性关 系:处理 1d 后其活性从 1. 105 降到了 0. 765 ( P 0. 01) , 而处理 5d 后其活性从 1. 152 降到了 0. 326 ( P 0. 01) ;当 G-Rh2 的剂量达到 20g/ mL 时,人端粒酶逆转录 酶基因 h TER T 的 mRNA 表达明显降低, 其作用机理可能是通过影响 h TER T 的转录水平 和捕获细胞周期的某个过程, 从而有效降低了端粒酶的活性。目前国内外在这方面的研究 较少,设想通过利用 G-Rh2 抑制端粒酶活性,使肿瘤细胞的端粒长度不能维持而进入衰老并 最终死亡,这可能成为治疗肿瘤的新方向。 3 阻断肿瘤细胞重要成分的合成与代谢 研究证实，在防治肿瘤的过程中，通过阻断肿瘤细胞的某些重要成分的合成或抑制它 们的表达是一种有效的抗肿瘤途径。Jun N 末端激酶 1（JNK1）是细胞的重要组成成分之一， 具有明显促使肿瘤细胞发生凋亡的作用。Ham 等报道,在 G-Rh2 诱导的 SK-H EP-1 细胞凋 亡过程中,JN K1 的活动被迅速上调和延长,而在细胞表达为显性负效的突变体- DN-JN K1 或 JN K1 的一种抑制性蛋白 JBD 则被明显地抑制。而且,G-Rh2 介导的 JN K1 的活化在开 始 1030 min 内与 SAPK/ ERK 激酶 1 (SE K1) 的活动有关,而此后持续不变的活化却和 SE K1 的活动无关。可见, SE K1 对于 JN K1 的活化有着非常重要的作用,但并不存在简 单的相关关系。G-Rh2 还可以通过诱导 p21 蛋白质表达和降低细胞周期蛋白 D 的水平来抑 制 MCF-7 细胞增殖,结果下调了 cyclin/ Cdk 复合激酶的活动,减弱了视网膜神经胶质瘤蛋 白(p Rb) 的磷酸化作用和抑制了 E2 F 的释放。磷脂酶 C 在抗肿瘤进程中占据重要地位, 对于 P KC 的活化是必需的。G-Rh2 可以有效降低磷脂酶 C 的活性,结果降低了 P KC 的一 种内生性激活剂甘油二酯在细胞内的水平,从而发挥抗增殖作用。Hyun-Eui 等16 在 研究 G-Rh2 对脑瘤的潜在作用时发现,经 G-Rh2 处理后,特异性的多聚酶(ADP-核糖) 却没 有像在其他凋亡试验中出现的那样断裂成 85 ku 的蛋白,Bcl-2 和 Bax 的表达水平也没有 发生变化,其过度表达的抗氧化蛋白质 Bcl-Xl 也与亲本细胞相类似。已有研究证实,c-myc 是一种致癌基因,在人类很多肿瘤组织中发现有 c-myc 基因的扩增或高表达。有人报道,G- Rh2 还可降低 c-myc 基因的表达。上述结果表明,G-Rh2 主要通过阻断生物反应体系中一 些重要酶类的合成与代谢来发挥抗肿瘤作用,按此途径治疗恶性肿瘤,治疗效果一般比较彻 底,不易复发。 4 逆转肿瘤细胞的异常分化及耐药性 4. 1 逆转肿瘤细胞的异常分化 由于肿瘤细胞分化异常在肿瘤发病学上占有重要地位,因此,有学者提出使用药物对肿 瘤细胞的异常分化进行逆转,即将肿瘤细胞诱导分化为正常细胞或近似正常细胞,作为抗肿 瘤药物研究的新途径, 而从天然化合物中寻找分化诱导剂为当前的研究热点。研究发现,G- Rh2 能够诱导人早期幼粒细胞白血病 HL60 细胞向正常粒细胞分化,使细胞阻滞于 G1/ S 期,且 诱导作用较强,在此过程中有 P KC 参与。一般认为,形态学上的分化成熟是表明恶性肿瘤 细胞分化的标志。试验证实,20g/ mL 的 G-Rh2 对 SMMC-7721 细胞形态上的分化作用表 明为细胞器发育状态改变，其形态结构明显向正常方向转变，甲胎蛋白（AFP）的生成量明 显减少（p0.05），-谷氨酰转肽酶（-GT）和耐热性碱性磷酸酶（ALP）的比活明显 降低（p0.01），而白蛋白和 AL P 活动明显增强( P 0. 01) 。在形态学方面, G-Rh2 诱导肿瘤细胞向正常细胞转化表现得尤为明显。周桂华等研究发现,G-Rh2 在 10 mg/L 浓 度时,对小鼠黑色素瘤 B16 细胞有较强的分化诱导作用,表现为黑色素生成能力明显增加, 形态向正常上皮样细胞分化。如果将 PC-3M 细胞与不同浓度的 G-Rh2 共同孵育 24 h 后, 发现 G-Rh2 能明显抑制体外培养的 PC-3M 细胞生长, 并呈浓度依赖性, 最大抑制率可达 81. 7%, 细胞形态向正常状态转变。在临床治疗中,若能早期诊断,及时对已发生癌变的细 胞进行逆转,对提高疗效有重要意义。 4. 2 逆转肿瘤耐药性 在治疗肿瘤的过程中,发现临床化疗失败常与肿瘤细胞对化疗药物产生耐药性有关。研 究证明, G-Rh2 可以作为肿瘤耐药逆转剂提高化疗药物的抗肿瘤活性。G-Rh2 在体外可以 促进白血病耐药细胞系 P388/ ADM 发生耐药逆转,从而提高了柔毛霉素和长春碱的细胞毒 作用。 一般认为,G-Rh2 在针对癌细胞的化疗药物中扮演两种角色,即可加性或增效性。有人 报道它可以使对紫衫醇产生耐药性的多种乳腺癌细胞致敏。G-Rh2 具有较强的抗肿瘤活性, 可用于对多种抗肿瘤药物产生耐药性的癌症的治疗,尤其和传统的化疗药物联合应用时效果 更好。当剂量为 15. 0 mg/ L 的 G-Rh2 与 0.4 mg/L 的顺铂(DDP) 联合使用时,对 PC-3M 的抑制率与十倍剂量 DDP (4. 0 mg/ L) 的抑癌效果相同,说明 G-Rh2 能提高 PC-3M 。其 机理可能是二者通过不同途径诱导肿瘤细胞凋亡,产生协同作用,从而提高了低剂量 DDP 诱 导细胞凋亡的能力。 5 增强机体免疫力,提高抗肿瘤能力 G-Rh2 可提高机体免疫力, 从而达到抑癌作用,也是其优于其他抗癌药物的一大特点。 G-Rh2 作为免疫调节因子,可促进白蛋白、-球蛋白的合成,提高 T 细胞和巨噬细胞的功 能,因而能抑制肿瘤细胞的增殖,同时还能抑制正常淋巴细胞染色体突变,稳定免疫系统,达 到抑癌效果。研究证实,G-Rh2 注射液能显著提高荷瘤小鼠腹腔巨噬细胞的吞噬功能,促进 荷瘤小鼠血清中红血球抗体生成，如荷肝癌（H22）模型组小鼠的 NK 细胞活性处于严重低 下状态时，注射高、中剂量 G-Rh2 高剂量组显著提高了 IL-2 的活性。还有人报道，G-Rh2 经肠道细菌代谢的人参萜二醇 20-O-D-Glucopyrano-道细菌代谢的人参萜二醇 20