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人参皂苷Rh2诱导肿瘤细胞凋亡的研究进展

  郭凤1,于广久2,综述康健3审校

  (1.齐齐哈尔市第 一医院耳鼻咽喉科;2.齐齐哈尔市第 一医院神经外科,黑龙江齐齐哈尔161005;3.锦州医学院附属第 一医院耳鼻咽喉科,辽宁锦州121000)

  【中图分类号】R261.3【文献标识码】A【文章编号】1000-5161(2006)05-0052-03

  人参皂苷Rh2(G-Rh2)属于Rh2类单体(Rh2类包括Rh1、Rh2、Rh3、Rh4),是从人参中提取的一种有效活性成分,具有较强的抗肿瘤作用。国外学者对其研究颇多,主要从诱导细胞凋亡的角度对其作用机制进行了细胞分子水平上的探讨,并在卵巢癌[1~4]、黑色素瘤[5~8]、肝癌[9~10]、白血病[11]等方面作了大量报道,国内亦有学者进行报道。本文结合国内外学者近十年来对G-Rh2的研究状况,对其研究进展综述如下。

  1人参皂苷研究概况

  目前研究发现:人参(GingsenCAMEYER)含有近40种人参皂苷单体及人参倍半萜烯、人参酸、人参英(Saponin)、人参奎酮、人参宁(Ginsenin)、14种氨基酸和多肽、人参多糖、维生素B1、维生素B2、烟酸、胆碱、微量元素锗等成分。

  人参皂苷为人参主要成分,包括人参皂苷单体Ro、Rb1、Rb2、Rbc、Rd、Re、Rf、20-葡萄糖Rf、Rg1、Rg2、Rg3、Rh1、Rh2、Rh3、Rh4、PD、PT、PPD等,并不断有新成分被发现。各种人参皂苷的作用并不相同,甚至有时作用完全相反,如:Rg类对中枢神经系统具有兴奋作用,而Rb类则具有镇静作用,所以将总皂苷用于研究和治疗已不为国内外专家、学者所赞同,目前已趋向于将单体皂苷用于研究和治疗。G-Rh2为近年从人参中分离出的一种有效成分,非水溶性,但可溶于乙醇。最近,人们发现:其具有较强的抗肿瘤作用。

  2G-Rh2的化学结构与其抗肿瘤作用的关系

  人参皂苷单体按其苷元骨架类型分为三大类:人参二醇型、人参三醇型及齐墩果酸型。G-Rh2属于人参二醇型结构。张有为等[12]在实验中将27种人参皂苷单体按苷元骨架分为三类,结果证实:属于不同类型的G-Rh2(人参二醇组),G-Rf、G-F1、G-Rg1、PPT(人参三醇型),G-Ro(齐墩果酸型)却表现出近乎相同的抗肿瘤作用。

  马文彬[13]的G-Rh2与G-Rh1对小鼠S180肉瘤细胞周期移行影响的实验结果则表明:G-Rh2具有较强的抗癌活性,能够抑制S180肉瘤细胞增殖,而G-Rh1在相同的实验条件下对肿瘤细胞周期影响不大,这与其他学者的体外实验结果相一致。据此认为:G-Rh2与G-Rh1的这种差异与体内或体外实验无关,而是与其自身的分子结构有关,即人参二醇组的G-Rh2的分子构象比三醇组的G-Rh1的分子构象更有利于抑制肿瘤细胞的生长。虽然G-Rh2与G-Rh1在同一分子内同时存在疏水性与亲水性部分,但是由于它们疏水基团在碳链的位置不同而表现出作用上的差别。因此,G-Rh2抗肿瘤作用机理与其特异性化学结构是否有关,目前尚无统一意见。

  3G-Rh2诱导肿瘤细胞凋亡的机制

  细胞凋亡(apoptosis)又叫细胞程序性死亡(programmedcelldeath,PCD),是正常组织清除某些细胞的一种独特的死亡模式。其特征为细胞内出现凋亡小体,即细胞受体外各种刺激后出现细胞核固缩、染色质浓聚、细胞膜皱折、最后裂解成许多有膜包裹的颗粒-凋亡小体。它在生物体生长发育过程中具有十分重要的意义,对保持正常组织的平衡稳定也起着重要作用。但它也出现在病理状态下,尤其在肿瘤的细胞生物学方面。

  3.1G-Rh2诱导肿瘤细胞凋亡与Caspase酶有关

  Caspase酶,即半胱氨酸基天冬氨酸-特异性蛋白酶,属于ICE/CED-3蛋白酶类。目前已发现其家族成员至少有13个,且与所有细胞凋亡的发生有关;其中最为重要的当属Caspase3、Caspase8。Caspase酶可在凋亡的不同阶段发挥作用,形成凋亡信号传导级联放大反应[14]。FeiXF等[5]在人类恶性黑色素瘤细胞A375-S2的体外研究中发现,Caspase3抑制剂(2-DEVD-fmk)、Caspase8抑制剂(2-IETD-fmk)能够抑制G-Rh2诱导黑色素瘤细胞凋亡,呈浓度时间依赖关系;进而证明了Caspase3、Caspase8参与了其诱导的A375-S2细胞的凋亡,也呈浓度时间依赖关系;而Caspase1抑制剂(AC-YVAD-cmk)却没有抑制肿瘤细胞凋亡的作用,因此不能级联放大G-Rh2诱导细胞凋亡的信号,可能与其凋亡无关。

  ParkJA[9]曾研究了G-Rh2与细胞凋亡早期阶段Caspase-3在人肝癌细胞SK-HEP-1特异性水解P21waf1/cip1的关系。结果证实:G-Rh2能够增强Caspase-3活性,诱导肝癌细胞凋亡,且伴随着细胞形态学及DNA片段的改变;即在凋亡早期阶段,P21waf1/cip1被水解成小片段P14。因此推测此为SK-HEP-1细胞凋亡的相关事件,为细胞周期素依赖性激酶活动水平在凋亡早期阶段增强所致。在进一步的实验中发现:在稳定的Bcl-2转染体中,G-Rh2同样能够诱导DNA片段水解,促进细胞凋亡,从而推测G-Rh2抗肿瘤作用与Bcl-2无关。

  KimHe[15]在C6细胞上的实验结果证实G-Rh2可通过依赖ROS(Reactiveoxygenspecies)以及caspase酶的活动诱导细胞凋亡,而与Bal-xl无关。JinYH等[16]也在其实验中证实了Caspase3参与了G-Rh2诱导的肝癌细胞凋亡过程。

  3.2G-Rh2诱导蛋白激酶C参与肿瘤细胞凋亡

  蛋白激酶C(PKC)是细胞生长信号调节途径中的重要成员之一。蛋白激酶C激活后,通过对靶蛋白分子丝氨酸/苏氨酸残基的磷酸化而介导多种分子生物学效应,其中对细胞凋亡起抑制作用,尤其对肿瘤细胞的凋亡作用明显。G-Rh2能够诱导蛋白激酶C参与肿瘤细胞的凋亡。KimYS等[7]研究结果表明:蛋白激酶C的几种亚型在G-Rh2体外诱导的SK-N-BE(2)及C6Bu-1细胞凋亡过程中发挥了各不相同的作用。在SK-N–BE(2)的细胞系实验中,蛋白激酶C亚型PKCA、PKCB、PKCC的表达明显上调,而PKCD在给药3h、6h后分别出现一过性的表达上调,PKCE在给药6h后却表达下调。另外,在细胞凋亡达到最 大限度时,即给药24h后,PKCF显著增高。C6Bu-1细胞系实验中,PKCA、PKCC、PKCD、PKCE、PKCF在给药后的表达均无明显变化。蛋白激酶C各亚型在不同的瘤株中的表达为什么不尽相同,其原因及机制尚不清楚。

  3.3G-Rh2对细胞内Ca2+浓度的影响

  Ca2+作为信号转导系统中的第二信使发挥调节细胞增殖,分化及诱导细胞凋亡的介导作用。1979年Kaiser等首次发现细胞内Ca2+浓度升高与凋亡有关。Mcconkey认为Ca2+通过2条途径诱导细胞凋亡:一是胞内Ca2+库释放,胞外Ca2+内流使胞浆Ca2+浓度持续升高,作为凋亡信号启动凋亡,二是Ca2+的释放打破了细胞内的结构稳定,使得细胞凋亡效应系统的关键成分开始和细胞结构正常分布时不能接触到的基质接触,从而诱发细胞凋亡。目前研究表明:Ca2+可激活蛋白激酶C参与细胞凋亡(特别是肿瘤细胞凋亡),而蛋白激酶C的激活有赖于Ca2+浓度。KimYS等[7]报道G-Rh2能够提高蛋白激酶C表达水平,促进黑色素瘤细胞B16的分化,诱导凋亡,其机制为细胞内Ca2+浓度升高激活蛋白激酶C参与细胞凋亡;表现为Ca2+/磷脂依赖性蛋白激酶C活动加强,Ca2+/磷脂依赖性的磷酸化的38及200Kda内源性蛋白表达上调。

  3.4G-Rh2可促进一氧化氮(NO)的生成

  NO是一种自由基,生物效应多数是通过受体介导的,能够造成肿瘤缺养杀伤肿瘤细胞、介导巨噬细胞杀伤肿瘤细胞、抑制肿瘤细胞所致血小板聚集、防止肿瘤细胞转移、能够使肿瘤细胞DNA断裂诱导凋亡。Him等[17]报道G-Rh2在主动脉可使内源性NO释放增加。Fan等[18]发现G-Rh2可增强由干扰素激活的巨噬细胞或巨噬细胞株RAW264-7的NO产生能力,并且可增强与非粘附的脾细胞共同培养的巨噬细胞的NO的生成。

  ParkYC等[19]实验结果表明:G-Rh2与Rh1可显著抑制由干扰素与脂多糖所致的降低腹膜巨噬细胞生成NO能力,进而增加NO的生成量,并呈浓度依赖性。但是,研究认为NO也可扩张血管,增加血管通畅性,促进肿瘤细胞增殖及肿瘤转移;而G-Rh2作用于肿瘤细胞时,文献报道却只表现出抑制肿瘤细胞生长、增殖。因此,大部分学者认为:NO对生物体具有双刃效应,其诱导或抑制细胞凋亡与其作用的靶细胞,NO浓度以及细胞所处的生理病理环境有关。

  4展望

  G-Rh2诱导肿瘤细胞凋亡的研究为肿瘤的治疗提供了新的思路,并且将更好的指导肿瘤化学治疗的研究与实践。G-Rh2为从人参中提取的一种新的有效成分,大部分实验研究结果证实:G-Rh2具有剂量小、抗肿瘤作用强及毒副作用小等优点,可为一有发展前景的新型抗肿瘤药物,但其抗肿瘤作用发生机制尚未完全阐明,目前研究最多的是其诱导肿瘤细胞凋亡。因此,对G-Rh2诱导肿瘤细胞凋亡及其作用机制的深入将研究具有重大意义。

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  收稿日期2006-03-05

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