薯蓣皂苷元抗肿瘤作用及其机制研究

王晓荣，李湧健，程彬彬

1南京中医药大学，江苏 南京 210023；2苏州市中医院肿瘤科；3第二军医大学附属长海医院中医科

薯蓣皂苷元抗肿瘤作用及其机制研究

王晓荣1，2，3，李湧健2△，程彬彬3

1南京中医药大学，江苏 南京 210023；2苏州市中医院肿瘤科；3第二军医大学附属长海医院中医科

从薯蓣皂苷元（D i osgeni n，D i o）抗肿瘤作用、抗肿瘤作用机制方面综述近十年来国内外薯蓣皂苷元抗肿瘤作用及其机制研究进展，指出薯蓣皂苷元是一种天然的甾体皂苷，其来源广泛，具有调节免疫、抗肿瘤、抗炎等多种药理活性，其抗肿瘤活性引起了广大学者的关注，作用机制具有多靶点、多环节、多效应的特点，同时指出D i o对不同类型的肿瘤作用机制各有不同，研究深度各有差异，因此有必要利用现代分子生物技术对D i o在不同肿瘤中的作用及机制进行更全面更深入的研究；同时，针对D i o的抗肿瘤作用特点，联合其他抗肿瘤药物进行研究，将能更充分发挥传统中药在抗肿瘤方面的独特效用。

肿瘤；增殖；诱导分化；侵袭；凋亡；薯蓣皂苷元

薯蓣皂苷元（D i o s g e n i n，D i o）系薯蓣皂苷的水解产物，是一种重要的甾体皂苷元，广泛存在于薯蓣科、百合科、蔷薇科、石竹科等多种植物中，是多种中（成）药的有效成分之一，也是合成甾体激素类药物的重要原料［1］。现代药理研究表明，薯蓣皂苷元具有调节免疫［2］、抗肿瘤［3］、降血脂［4］、抗炎［5］、舒张血管［6］、保护心肌［7］、抗艾滋病［8］等作用。近年来，其抗肿瘤作用日益引起广大学者的关注，因此，本研究综述近1 0年来国内外有关D i o抗肿瘤作用及其机制的研究，以供参考。

1 抗肿瘤作用

D i o的抗肿瘤作用较为广泛，对不同肿瘤均有一定的抑制作用。王丽娟等［9］观察了 D i o在体内外的抗肿瘤作用，发现D i o对肉瘤（S 1 8 0）、肝癌腹水型H e p A、宫颈癌U 1 4等小鼠移植肿瘤均有一定的抑制作用，抑制率在3 0%～5 0%；体外对小鼠肺上皮癌L 9 2 9、人宫颈癌H e L a、人乳腺癌M C F等多种肿瘤细胞有明显的抑制作用。宋宇等［10］研究发现D i o对人胃低分化黏液腺癌细胞（M G C-8 0 3）、人宫颈癌细胞（H e L a）、人黑色素瘤细胞（A 3 7 5-S）、人小细胞肺癌细胞（N C I-H 4 4 6）、人乳腺癌细胞（M C F-7）、人结肠癌细胞（S W I L L C）、人星形胶质瘤细胞（U 2 5 1）、人胃癌细胞（S G C-7 9 0 1）、人慢性粒细胞性白血病细胞（k 5 6 2）、人肝癌细胞（B E L-7 4 0 2）均有生长抑制作用。M o a l i cS等［11］早期研究发现D i o对人骨肉瘤细胞（1 5 4 7）具有增殖抑制作用，后来研究发现D i o对人喉癌细胞（H E p-2）、黑色素瘤细胞（M 4 B）具有相似的增殖抑制作用［12］。随着研究的深入，更多研究者拟通过探讨D i o抗肿瘤作用的机制，为其临床运用奠定实验基础。

2 抗肿瘤作用机制

2.1 诱导分化 诱导分化是指恶性肿瘤细胞在诱导分化剂作用下，向正常或接近正常细胞方向分化逆转的现象。法国巴黎药学院生物化学实验室的研究人员对D i o抗肿瘤作用进行了多年的研究，1 9 9 5年研究发现D i o可使人红、白细胞（H E L）体积增大，细胞质和细胞核发生多样性改变，糖蛋白I b（G p I b）的表达增加，并诱导H E L细胞向巨噬细胞分化，随后发生细胞凋亡［13］；2 0 0 6年以来，该团队运用沉降场流分离（S d F F F）细胞分选技术，发现D i o诱导分化的细胞，核呈多倍体化，血小板分子标记物C D 4 1的表达增加，伴有血型糖蛋白A（G P A）表达下降［14］，D i o诱导H E L细胞分化的机制可能与抑制N F-κB和丝裂原活化蛋白激酶（M A P K s）信号通路、激活细胞外信号调节激酶（E R K）信号传导通路［15］以及上调环氧化酶-2和凝血恶烷合酶表达有关［16］。 L i uM J等［17］研究发现D i o与薯蓣皂苷相似，具有诱导人慢性粒细胞性白血病细胞K 5 6 2发生凋亡和多核分化作用。诱导分化疗法在造血系统恶性肿瘤中应用较为成熟，但是D i o诱导实体瘤细胞分化作用尚未见到报道，有待进一步研究。

2.2 抗侵袭和转移 肿瘤细胞侵袭转移的能力与其诱导产生蛋白酶降解细胞外基质及基底膜的能力有密切相关。在参与破坏细胞外基质的酶类中，基质金属蛋白酶（M M P s）与肿瘤侵袭转移的关系最为密切；N F-κB能够调控多种基因表达，包括与肿瘤浸润和转移有关的黏附分子及M M P s，活化的N F-κB能够上调黏附分子和M M P s表达，导致细胞外基质和基底膜降解，引起肿瘤浸润。S h i s h od i aS等［18］发现D i o能够抑制肿瘤坏死因子（T N F）诱导的人肺癌细胞H 1 2 9 9的侵袭能力，这可能与D i o通过抑制N F-κB的活性，进而下调T N F诱导侵袭相关基因（M M P-9）表达有关，提示D i o可通过抑制N F-κB调控的基因表达从而抑制肿瘤细胞的侵袭。C h e nP S等［19］研究发现D i o能降低人前列腺癌细胞P C-3细胞M M P-2和M M P-9的活性，并抑制M M P-2、-9、-7的基因表达，诱导基质金属蛋白酶组织抑制剂-2（T I M P-2）的表达增加，同时还发现D i o可抑制E R K、J N K和P I 3 K/A k t信号通路以及N F-κB活性，提示D i o能通过降低M M P s的表达以抑制人前列腺癌细胞P C-3的转移和侵袭［19］。M a oZ J等［20］发现D i o对缺氧刺激敏感的人胃癌B G C-8 2 3细胞有一定的抗侵袭作用，且敲除缺氧诱导因子（H I F-1 α）能增强D i o对B G C-8 2 3的抗侵袭作用；氯化钴缺氧模型降低了E钙黏蛋白和整合素α5的表达，而D i o联合H I F-1 α s h R N A治疗可上调E钙黏蛋白和整合素α5的表达，下调整合素β6表达，提示D i o对B G C-8 2 3的抗侵袭作用涉及细胞吸附分子表达的变化。以上结果提示D i o可能具有抗侵袭和转移作用，但D i o对其他肿瘤是否有相似的抗侵袭和转移作用，D i o在体内对肿瘤侵袭和转移的作用如何尚未见到相关报道。因此D i o的抗肿瘤侵袭和转移作用有待进一步深入研究。

2.3 细胞周期阻滞和诱导凋亡作用 细胞周期是生命活动中一个极其重要的过程，是较为活跃的研究领域。某些细胞毒药物作用于肿瘤细胞后，导致细胞周期调控机制中断，随后出现程序性细胞死亡——凋亡（a p o p t o s i s）。凋亡是程序性细胞死亡的基本形式之一，也是近年来国内外学者研究的重点方向。L i uM J等［17］研究发现D i o能使人慢性粒细胞性白血病K 5 6 2细胞周期非p 5 3依赖性阻滞在G 2/M期，c y c l i nB 1和p 2 1 C i p 1/W a f 1表达水平下调，c d c 2表达上调，细胞周期和凋亡发生早期细胞内C a2+浓度显著下降，M M P超极化和去极化，抗凋亡蛋白B c l-2和B c l-x L表达下调，促凋亡蛋白B a x表达上调，因此认为D i o通过诱导K 5 6 2细胞发生G 2/M周期阻滞和凋亡抑制其增殖，对干扰C a2+体内稳态和线粒体功能障碍起到至关重要的作用。在D i o对人乳腺癌细胞作用的研究中发现，D i o通过抑制A k t、R a f/M E K信号通路以及N F-κB活性诱导乳腺癌（E R+和E R-）细胞凋亡，在体内可抑制肿瘤生长，因此认为D i o可能成为治疗乳腺癌的一个潜在药物［21］。L e p a g eC等［22］发现D i o可通过活化P 3 8M A P K，使D R 5过表达，从而增强T R I L诱导的结肠癌细胞凋亡。在D i o对人肝癌细胞作用的研究中发现，甲基原薯蓣皂苷通过下调细胞周期蛋白B 1和B c l-2以及上调B a x信号通路诱导H e p G 2细胞发生凋亡，并使细胞周期阻滞在G 2/M期［23］。L iF等［24］研究发现D i o能够抑制信号转导子和转录激活蛋白3（S T A T 3）活性及c-S r c、J A K 1和J A K 2活性，而对S T A T 5无影响，D i o诱导S H 2区的磷酸化酪氨酸磷酸酶2（S H-P T P 2）的表达，而后者与下调S T A T 3相关，提示D i o是S T A T 3信号通路的阻断剂，可用于治疗肝癌及其他癌症。K i mD S等［25］的研究结果表明D i o通过B c l-2家族介导的线粒体/c a s p a s e-3信号传导途径诱导肝癌细胞H e p G 2凋亡，同时发现D i o干预H e p G 2细胞后产生大量活性氧（R O S），这种氧化应激可能通过激活凋亡信号调节激酶（A S K 1）诱导细胞凋亡。这些研究结果表明，D i o能够通过多条信号转导通路诱导肿瘤细胞凋亡。

2.4 其他 机体的免疫监视体系在防止肿瘤发生上起重要作用。体内研究发现，D i o能够显著抑制小鼠肉瘤S-1 8 0移植瘤的生长，显著增加小鼠胸腺和脾脏的重量，并伴有血浆T N F-α水平上升；体外研究发现D i o可刺激淋巴细胞转化并增强巨噬细胞的吞噬作用，促进巨噬细胞内N O和T N F-α的分泌，提示D i o可改善特异性和非特异性细胞免疫反应，从而起到抗肿瘤的作用［2］。自噬与肿瘤的关系非常密切。多数肿瘤细胞中存在着自噬能力的降低，可能导致肿瘤的发生发展；但自噬与肿瘤的关系是双重的，诱导肿瘤细胞自噬性死亡也是治疗肿瘤的潜在途径。葫芦巴提取物对人T淋巴瘤J u r k a t细胞的生长抑制作用呈剂量和时间依赖方式，J u r k a t细胞形态呈现出多个大液泡，自噬微管相关蛋白轻链3（L C 3）的表达上调，两者都提示葫芦巴提取物可能通过自噬途径诱导肿瘤细胞死亡［26］，而D i o作为葫芦巴提取物的有效成分之一，也可能具有诱导肿瘤细胞发生自噬的作用，但这一作用还需进一步研究证实。

综上所述，D i o作为一种天然药物中提取的化合物，抗肿瘤作用广泛，其作用机制具有多靶点、多环节、多效应的特点。然而，D i o对不同类型的肿瘤作用机制也各有不同，而且研究的深度也各有差异，因此有必要利用现代分子生物技术对D i o在不同肿瘤中的作用及机制进行更全面更深入的研究；同时，针对D i o的抗肿瘤作用特点，联合其他抗肿瘤药物进行研究，将能更充分发挥传统中药在抗肿瘤方面的独特效用。

［1］罗敏，舒军，陆茵.薯蓣皂苷及苷元提取分离和抗肿瘤研究进展［J］.南京中医药大学学报，2009，25（4）：318-320.

［2］H e Z，Ti an Y，Zhang X，et al.A nt i t um our and i m m unom odul at i ng act i vi t i es of di osgeni n，a nat ural l y occurri ng st eroi dal saponi n［J］.N at Prod Res，2012，26（23）：2243-2246.

［3］W eberD A，W heatJM，Curri e M.Cancerst em cel l sand t he i m pact of Chi nese herbs，i sol at es and ot her compl em ent ary m edi cal bot ani cal s：a revi ew［J］.Zhong X i Y i Ji e H e X ue Bao，2012，10（5）：493-503.

［4］W ang T，Choi RC，Li J，et al.A nt i hyperl i pi dem i c effect of prot odi osci n，an act i ve i ngredi ent i sol at ed from t he rhi zom es of D i oscorea ni pponi ca［J］.Pl ant a M ed，2010，76（15）：1642-1646.

［5］H i ral S，U em ura T，M i zoguchi N，et al.D i osgeni n at t enuat es i nfl am m at ory changes i n t he i nt eract i on betw een adi pocyt es and m acrophages［J］.M olN ut rFood Res，2010，54（6）：797-804.

［6］D i as K L，Correi a N de A，Perei ra K K，etal.M echani sm s i nvol ved i n t he vasodi l at or effect i nduced by di osgeni n i n ratsuperi orm esent eri c art ery［J］.EurJ Pharm acol，2007，574（23）：172-178.

［7］N i ng Z，LiY K，Zhou Y，etal.Effectand m echani sm of m et hyl prot odi osci n i n prot ect i ng cardi om yocyt es agai nst anoxi a/reoxygenat i on i nj ury［J］.Zhong guo Zhong X i Y i Ji e H e Za Zhi，2010，30（4）：407-409.

［8］Turchan J，Pocem i ch C，G ai rol a C，et al.O xi dat i ve st ress i n H IV dem ent ed pat i ent s and prot ect i on exvi vo w i t h novel ant i oxi dant s［J］.N eurol ogy，2003，60（2）：307-314.

［9］王丽娟，王岩，陈声武，等.薯蓣皂苷元体内外的抗肿瘤作用［J］.中国中药杂志，2002，27（10）：777-779.

［10］宋宇，梁长青，何忠梅，等.薯蓣皂苷元体外抗肿瘤作用的研究［J］.中国肿瘤，2004，13（10）：651-653.

［11］M oal i c S，Li agre B，Corbi ère C，et al.A pl ant st eroi d，di osgeni n，i nduces apopt osi s，cel lcycl e arrestand CO X act i vi t y i n ost eosarcom a cel l s［J］.FEBS Let t，2001，506（3）：225-230.

［12］Corbi ere C，Li agre B，Terro F，et al.Induct i on of ant iprol i ferat i ve effect by di osgeni n t hrough act i vat i on ofp53，rel ease ofapopt osi s-i nduci ng fact or（A IF）and m odul at i on of caspase-3 act i vi t y i n di fferent hum an cancer cel l s［J］.Cel l Research，2004，14（3）：188-196.

［13］Beneyt out JL，N appez C，Lebout et M J，et al.A pl ant st eroi d，di osgeni n，a new m egakaryocyt i c di fferent i at i on i nducerofH EL cel l s［J］.Bi ochem Bi ophys Res Com m un，1995，227（1）：398-404.

［14］Leger D Y，Bat t u S，Li agre B，et al.M egakaryocyt e cel l sort i ng from di osgeni n-di fferent i at ed hum an eryt hrol eukem i a cel l s by sedi m ent at i on fi el d-fl ow fract i onat i on［J］..A nal Bi ochem，2006，355（1）：19-28.

［15］D Leger D Y，Li agre B，Beneyt outJL.Rol e of M A PK s and N F-κB i n di osgeni n-i nduced m egakaryocyt i c di fferent i at i on and subsequentapopt osi s i n H EL cel l s［J］.Int J O ncol，2006，28（1）：201-207.

［16］Cai l l et eau C，Li agre B，Bat t u S，et al.Increased cycl ooxygenase-2 and t hrom boxane synt hase expressi on i s i m pl i cat ed i n di osgeni n-i nduced m egakaryocyt i c di fferent i at i on i n hum an eryt hrol eukem i a cel l s［J］.A nal Bi ochem，2008，380（1）：26-34.

［17］Li u M J，W ang Z，Ju Y，et al.D i osgeni n i nduces cel l cycl e arrestand apopt osi s i n hum an l eukem i a K 562 cel l s w i t h t he di srupt i on ofCa2+hom eost asi s［J］.Cancer Chem ot her Pharm acol，2005，55（1）：79-90.

［18］Shi shodi a S，A ggarw alBB.D i osgeni n i nhi bi t s ost eocl ast ogenesi s，i nvasi on，and prol i ferat i on t hrough t he dow nregul at i on ofA kt，I-κB ki nase act i vat i on and N F-κB-regul at ed gene expressi on［J］.O ncogene，2006，25（10）：1463-1473.

［19］Chen PS，Shi h Y W，H uang H C，et al.D i osgeni n，a st eroi dal saponi n，i nhi bi t s m i grat i on and i nvasi on of hum an prost at e cancerPC-3 cel l s by reduci ng m at ri x m et al l oprot ei nases expressi on［J］.PLoS O ne，2011，6（5）：20164.

［20］M ao ZJ，Tang Q J，Zhang CA，et al.A nt i-prol i ferat i on and ant i-i nvasi on effect s ofdi osgeni n on gast ri c cancerBG C-823 cel l s w i t h H IF-1α shRN A s［J］.IntJ M ol Sci，2012，13（5）：6521-6533.

［21］Sri ni vasan S，K oduru S，K um ar R，et al.D i osgeni n t arget sA kt-m edi at ed prosurvi valsi gnal i ng i n hum an breastcancercel l s［J］.IntJCancer，2009，125（4）：961-967.

［22］Lepage C，Léger D Y，Bert rand J，et al.D i osgeni n i nduces deat h recept or-5 t hrough act i vat i on of p38 pat hw ay and prom ot es TRA IL-i nduced apopt osi s i n col on cancer cel l s［J］.Cancer Let t，2011，301（2）：193-202.

［23］W ang G，Chen H，H uang M，et al.M et hyl prot odi osci n i nducesG 2/M cel l cycl earrest and apopt osi s i n H epG 2 l i ver cancer cel l s［J］.Cancer Let t，2006，241（1）：102-109.

［24］Li F，Fernandez PP，Raj endran P，et al.D i osgeni n，a st eroi dal saponi n，i nhi bi t s STA T3 si gnal i ng pat hw ay l eadi ng t o suppressi on of prol i ferat i on and chem osensi t i zat i on of hum an hepat ocel l ul ar carci nom a cel l s［J］.Cancer Let t，2010，292（2）：197-207.

［25］K i m D S，Jeon BK，Lee Y E，et al.D i osgeni n i nduce sapopt osi s i n H epG 2 cel l s t hrough generat i on of react i ve oxygen speci esand m i t ochondri alpat hw ay［J］.Evi d Based Com pl em ent A l t ernat M ed，2012，98：1675-1683.

［26］N asser M A，M aj ed SA，K hal i d M A，et al.Fenugreek ext ract as an i nducerofcel l ul ardeat h vi a aut ophagy i n hum an T l ym phom a Jurkat cel l s［J］.Com pl em ent ary and A l t ernat i ve M edi ci ne，2012，12（1）：202.

Study on Anti-tumor Effects and the Mechanism of Diosgenin

WANG Xiaorong1，2，3，LI Yongjian2△，CHENG Binbin3
1 Nanjing University of Chinese Medicine，Nanjing 210023，China；2 Department of Oncology of Suzhou Hospital of Traditional Chinese Medicine；3 TCM Department of Changhai Hospital Affiliated to the Second Military Medical University

The paper is discussing the progress of anti-tumor effects and its mechanism of diosgenin（Dio）in recent ten years at home and abroad from the anti-tumor effects and its mechanism.Dio is a kind of natural steroidal saponin，and widely available，it shows pharmacological activities such as immunity-regulating，anti-tumor，anti-inflammation，the anti-tumor activity had attracted the attention of many scholars，its mechanism demonstrates the features of multiple target points，multiple links and multiple effects，at the same time，the mechanisms of Dio fighting against different types of tumors are different，and their depths are different，therefore，it is necessary to study the effects and its mechanisms completely with modern molecular biology；meanwhile，the studies centered on anti-tumor features of Dio and the combination with other anti-tumor drugs could fully develop the unique roles of traditional herbs fighting against the tumor.

tumor；proliferation；inducing differentiation；invasion；apoptosis；diosgenin

R730.52

A

1004-6852（2014）05-0140-04

2013-11-06

王晓荣（1989—），女，硕士研究生。研究方向：中医肿瘤学。

△通讯作者：李湧健（1957—），男，硕士研究生导师，硕士学位，主任医师，教授。研究方向：肿瘤疾病的中西医结合防治。