刘 睿,李 迪,李 勇
(北京大学医学部营养与食品卫生学系,北京 100191)
人参皂甙药理作用研究进展
刘 睿,李 迪,李 勇
(北京大学医学部营养与食品卫生学系,北京 100191)
人参是我国传统名贵中草药,皂甙为其主要活性成分。近年对人参皂甙的研究进展及成果颇多,揭示了其在抗肿瘤、抗衰老、增加免疫、防治心血管疾病等方面的作用,本文将以近年来国内外研究人参皂苷的报道为基础,对其药理作用等研究进展进行综述,为进一步深入研究人参皂苷类药物提供思路。
人参皂苷;药理作用;研究进展
作为一种名贵中草药,人参在我国已有几千年的应用历史,人参具有增强免疫力、抗肿瘤、抗衰老、抗辐射、抗疲劳等多种药理活性,研究证实,这与人参含有的多种生物活性物质有关,如人参皂甙、肽类、氨基酸、植物甾醇类、有机酸等,其中人参皂甙是迄今为止研究最多的活性物质,有着显著的生理活性[1]。人参皂甙均属三萜类皂甙,主要分为三种:原人参二醇型,如人参皂甙Rb1、Rb2、Rc、Rd、Rh2等;原人参三醇型,如人参皂甙Re、Rf、Rg1、Rg2、Rh1等;齐墩果酸型,如人参皂甙R0、Rh3等[2]。研究发现,人参皂甙的代谢产物次甙及其甙元更容易被机体吸收入血,从而发挥更好的生物活性。因此,本文将在参考国内外研究的基础上,对人参皂甙及其甙元的各种药理活性进行归纳整理,以期为人参皂甙药用价值的充分利用及针对相关疾病的防治提供参考。
人参皂甙抗肿瘤的作用早已得到共识,大量研究证明其具有显著的抗肿瘤活性,其中人参皂甙Rh2单体的抗肿瘤活性最强,Rg3次之。Rh2和Rg3有着很强的预防和抵抗癌症的作用,临床应用方面配合手术和放化疗治疗效果明显。研究证实,Rh2对肿瘤细胞的生长有抑制作用,可以诱导癌细胞凋亡,逆转癌细胞的异常分化及抗肿瘤细胞转移等作用[3]。Rg3则可通过抗肿瘤细胞的侵袭、转移、抑制新生血管形成和提高机体免疫力等起到预防和抵抗癌症的功效[4]。
樊光华等[5]研究人参皂甙Rh2(GS-Rh2)诱导肝癌Bel-7404细胞凋亡的作用,结果证实Rh2具有诱导体外培养的Bel-7404细胞凋亡的作用,且细胞凋亡率随Rh2浓度增高和作用时间延长而升高,这可能与细胞周期阻滞有关。曾小莉等[6]研究表明,人参皂甙Rh2进入胞内后与胞核中的GR核受体结合,能通过抑制肝癌细胞PKCα和IGFIRβ表达来阻碍PKCα和IGFs-IGFIRβ介导的增殖信号传导通路,从而抑制肝癌细胞的生长和诱导其分化。朴丽花等[7]观察了人参皂甙Rh2对人乳腺癌MCF7/Adr细胞侵袭和迁移的作用,发现人参皂甙Rh2能够减弱MCF7/Adr细胞侵袭和转移,这可能与人参皂甙能显著降低MMP2、MMP9和NF-kB蛋白的表达有关。Nakata Hideyuki等[8]的细胞动力学研究表明,人参皂甙Rh2可将B16黑色素瘤细胞阻断在细胞周期G1期,Rh2进行干预,发现S期细胞明显减少、G1期细胞显著增加,提示了Rh2对B16黑色素瘤细胞具有分化诱导的作用。
柯仕忠等[9]通过建立小鼠Lewis肺癌模型来探讨人参皂甙Rg3的抗癌功效及其可能机制,结果发现,人参皂甙Rg3可明显提高小鼠非特异性及特异性免疫功能,使LLC细胞荷瘤小鼠体内的免疫抑制现象得到明显改善,显著增加了脾脏CD4+T细胞、CD8+T细胞,提高了CD4+/CD8+比值,说明Rg3可通过增加CD4+T细胞数量而辅助细胞毒性T淋巴细胞释放γ-干扰素(IFN-γ),从而起到抗癌的效应,且研究中并未发现人参皂甙具有肝脏、胸腺和脾脏毒性。Kim J W等[10]通过研究人参皂甙Rg3对内皮祖细胞(EPCs)的抑制作用,证实了Rg3的抗肿瘤作用,研究显示,当Rg3作用于体外培养的EPCs时,EPCs的增殖、迁移和新生血管形成被有效抑制,且对血管内皮生长因子(VEGF)依赖的P38/ERK新号级联的磷酸化产生显著干扰,有效抑制了EPCs的生长增殖,表明人参皂甙Rg3作为抗癌药物有很大的应用前景。
人参因具有强身健体的功效,自古以来便被人们当做保健佳品。研究发现,人参主要通过阻止免疫功能低下引起的机体各种不良反应,刺激机体恢复正常的免疫功能,并通过有效影响造血细胞祖细胞及造血细胞肝细胞,从而起到增强免疫细胞的功能,提高机体的抵抗力的作用[11]。
吕梦捷等[12]针对人参皂甙Rbl对T细胞、巨噬细胞和小胶质细胞行为的影响及其对缺血再灌注小鼠损伤的免疫学效应展开了研究,通过体内、体外一系列实验,结果发现,终浓度为5、10、20μmol/L的Rbl对ConA刺激的调节T细胞(Tres)的表达及巨噬细胞的吞噬功能有着明显的促进作用,对ConA刺激的T淋巴细胞增殖、H2O2诱导的淋巴细胞的凋亡、LPS诱导的吞噬作用、巨噬细胞NO的产生、ION诱导的Ca2+内流和Ros的产生有着显著地抑制作用,且在一定浓度范围内对小鼠淋巴细胞的体外活化及增殖有明显的抑制作用,对小鼠腹腔巨噬细胞和小胶质细胞的功能有显著调节作用。
张仲苗等[13]通过观察人参皂甙Rg3对正常小鼠免疫功能的影响,发现人参皂甙Rg3能增强体液免疫功能,部分增强非特异性免疫功能,增加小鼠血清溶血素含量和抗体生成细胞数量,在体外可提高NK细胞的吞噬活性。Wu R等[14]对人参皂甙Rg3的两种立体异构体20(S)-Rg3和20(R)-Rg3分别进行了研究,结果显示,20(S)-Rg3和20(R)-Rg3均可对肝细胞转移瘤H22的生长产生显著的抑制作用,抑制率分别为23.6%和40.9%。用这两种异构体干预后荷瘤小鼠的免疫功能明显提高,但20(R)-Rg3的效果比20(S)-Rg3更为显著,说明20(R)-Rg3用于治疗癌症或其他免疫介导的疾病更为有效,这可能与辅助性T细胞Th1型的刀豆蛋白诱导的淋巴细胞的增殖和刺激白细胞介素-2和干扰素-γ的水平增强有关。
Xiaoming S等[15]发现给灭活H3N3亚型流感病毒诱导的小鼠行人参皂甙Re干预后,可以显著增加小鼠血清IgG、IgGl、IgG2a及IgG2b等特异性抗体的活性,小鼠体液免疫指数(HI)、淋巴细胞增殖程度及辅助性T细胞活性得到了明显提高,证实人参皂甙Re对机体的特异性免疫和非特异性免疫均具有重要调节作用。
大量研究表明,人参皂甙可以增强心肌收缩力、保持心肌细胞膜的完整性,对保护心血管系统及防治动脉粥样硬化、高血压等心血管疾病有着显著的功效。
Wang Y等[16]研究了人参皂甙Rb3(Rb3的)对高血压大鼠血管内皮的保护作用及其可能机制,结果显示,人参皂甙Rb3可显著增强SHR肾动脉环内皮舒张,抑制内皮收缩,减少活性氧的产生和抑制NOX-2、NOX-4和P67(PHOX)的表达水平;显著降低了血管紧张素Ⅱ诱导的WKY大鼠动脉环中NOX-2和NOX-4的表达和抑制了血管紧张素Ⅱ诱导的人脐静脉内皮细胞中NO的产生和NOS的磷酸化;明显抑制了高血压患者肾动脉环或经血管紧张素Ⅱ治疗后产生的动脉环的氧化应激反应。提示人参皂甙Rb3可通过抑制NADPH氧化酶的过度表达、降低活性氧的过度产生及提高NO的生物利用度,来修复高血压患者体内动脉环的血管内皮损伤,即人参皂甙Rb3可降低高血压患者体内的氧化应激水平和保护血管内皮免受损伤。Wang T等[17]研究则观察到人参皂甙Rb3对正常生理条件下的血管平滑肌增殖无显著影响,但对血管紧张素Ⅱ诱导血管平滑肌细胞增殖具有明显的抑制作用。Chen H等[18]对人参皂甙Rg1是否具有对自发性高血压大鼠(SHR)的血管重塑和保护器官免受损伤的功能进行了研究,结果发现,Rgl可通过改变血管壁厚度和降低管腔直径来起到血管重塑的作用,而减缓心脏和肾脏损害的部分原因是通过对心脏和肾小球的结构改变起到改善防治作用。
刘晓敏等[19]建立了大鼠心肌缺血再灌注损伤(MIRI)模型,分别对人参皂甙Rb3及Rb2组合物(G-Rb3/Rb2)和人参皂甙(G-Rb3)对心肌缺血再灌注损伤的保护作用进行了研究,结果显示,G-Rb3/Rb2和G-Rb3对大鼠心肌缺血再灌注损伤均具有显著的保护作用,其机制可能与抗氧化应激、抗炎、抗心肌细胞凋亡有关;G-Rb3/Rb2与G-Rb3均具有抑制心肌细胞凋亡的作用,可能通过抗氧化应激、影响凋亡的内源性和外源性途径及PI3K/AKT通路抑制心肌细胞凋亡,从而发挥对心肌缺血再灌注早期损伤的保护作用;G-Rb3/Rb2与G-Rb3通过降低PTEN,激活PI3K/AKT信号转导通路,提高AKT磷酸化活性,激活抗凋亡基因GSK-3β、Bcl-2,抑制促凋亡基因Bax发挥对心肌细胞的保护作用;G-Rb3/Rb2对心肌缺血再灌注损伤早期的保护作用与G-Rb3并无显著差异,提示G-Rb3/Rb2具有开发为防治MIRI新药的价值。
随着老龄化社会的到来,衰老与抗衰老成为医学生物学领域的研究热点。天然药物在抗衰老方面具有独特的作用,而人参自古以来便被视为延年益寿的保健佳品,而其活性成分人参皂甙则可通过发挥抗氧化作用及对机体其他系统如神经系统、免疫系统、内分泌系统等的调节作用来发挥抗衰老作用[20]。
霍玉书等[21]于1984年进行了一项人参果皂甙抗衰老的临床研究,治疗组口服人参果皂甙150mg/d,2个月后进行检查发现,人参果皂甙对改善衰老症状、调整血浆E2/T的比值、降低胆固醇、降低高血糖患者的血糖水平等均有良好的效果,且与口服人参果皂甙治疗前相比,治疗组有84.2%各项症状得到明显改善,与双盲对照组相比有统计学上的差异。陈俊霖等[22]观察了人参茎叶总皂甙干预后衰老小鼠体内抗氧化水平和皮肤组织的改变,并在细胞水平探讨了人参皂甙单体Rg1和Rbl对中波紫外线(UVB)诱导的人角质形成细胞(HaCTa)损伤的保护作用,结果显示,人参茎叶总皂甙干预可显著提高衰老小鼠全血中CAT、GSH一的Px及皮肤组织匀浆中SOD的活性,显著降低脂质过氧化产物MAD的含量,显著增加皮肤组织中轻脯氨酸和真皮内胶原纤维及弹力纤维的含量;人参皂甙单体Rgl和Rbl能够显著提高因中波紫外线辐射减少的细胞存活率和抑制因中波紫外线辐射而导致的细胞凋亡,从而最终发挥抗皮肤衰老作用。Kim Y H等[23]发现,人参皂甙Rb2比Rb1提高机体超氧化物歧化酶(SOD)活性的能力更强,Rb2主要通过作用于转录因子AP2结合位点来激活体内SOD1基因,提高了机体SOD的活性,从而发挥清除机体自由基作用。
不管是在运动赛场上还是日常生活中,疲劳都严重影响着人们的生活健康。研究证实,人参皂甙可通过增强机体抗氧化能力,减轻脂质过氧化对机体的伤害,提高乳酸脱氢酶活性和对抗环磷酰胺所致的机体免疫力下降等途径,从而达到抗疲劳的效果[24-25]。
Yu S H等[26]评估了人参皂甙单体Rg1对运动性力竭诱导的骨骼肌氧化应激损伤的防治效果,结果显示,Rg1干预组脂质过氧化程度、氧化应激程度显著低于对照组,血清丙二醛浓度、还原型谷胱甘肽浓度、过氧化氢酶和谷胱甘肽过氧化物酶活性与对照组相比差异显著,说明人参皂甙Rg1能加强骨骼肌抗氧化防御系统及减轻力竭运动引起的脂质过氧化和氧化应激对机体的伤害。Joo S S等[27]通过体外实验探索了人参皂甙Rb1和Rg1对与慢性炎症相关的促炎细胞因子、一氧化氮的调节作用,研究发现,Rb1对一氧化氮和促炎细胞因子IL-1β、IL-6、TNF-α的产生具有显著的抑制作用,Rg1则具有相反效果,即可促进一氧化氮和促炎细胞因子的释放,但当Rb1和Rg1以相等剂量联合干预时,Rb1可以抵消Rg1刺激一氧化氮和细胞因子释放的作用,且Rb1和Rg1的联合干预(浓度为250μg/mL)可以上调凋亡调节蛋白bcl-2和Bax蛋白基因的表达。
6.1 抗抑郁作用
抑郁症的发病机理尚不明确,临床上也缺乏有效的治疗药物,近年来从天然中草药中开发新的抗抑郁药越来越受到人们的重视,大量研究表明,人参皂甙具有通过调控中枢神经系统从而达到抗抑郁功效[28-30]。为了验证人参皂甙抗抑郁的能力,Xu C等[31]运用悬尾实验、强迫游泳实验和脑损伤模型-嗅球切除模型来进行20(S)—原人参二醇(20(S)-PPD)抗抑郁的效果研究,发现常用抗抑郁药氟西汀相比PPD具有相似的抗抑郁效果,且PPD可抑制大脑过度氧化应激反应和血清皮质酮浓度的增高,还可显著提高大脑单胺类神经递质的水平,且未发现PPD有干扰中枢神经系统正常功能的现象,而氟西汀则无以上效果。
6.2 抗病毒作用
病毒严重危害着人类的健康,病毒病每年引起大量人和动物的死亡,但针对病毒病的治疗药物很少。梅少林等[32]研究表明,人参皂甙Rg3对正常传代Vero细胞及小鼠脾细胞增殖无毒性作用,能促进体内淋巴细胞转化,增强NK细胞毒活性,提高Th1型细胞因子水平,并具有体外抗单纯疱疹病毒活性的作用,证实人参皂甙Rg3对单纯疱疹病毒性脑炎的具有显著的治疗作用。褚秀玲等[33]以马立克氏病毒(MDV)为模型,对人参皂苷抗马立克氏病毒(MDV)的作用及效果进行了研究,研究发现,与对照组相比在安全浓度下中低浓度人参皂苷衍生物1、3、5、7、8具有以下作用:对细胞具有显著的促增殖作用;对MDV造成损伤,并且损伤程度随作用时间的延长而加重;可以减轻病毒对细胞的损伤程度,降低单位视野中的病毒粒子数,且经修饰后的人参皂苷衍生物7具有更高的抗病毒活性;可以减少脏器肿瘤的发生率,减轻免疫器官的损伤,抑制病毒抗原的表达,延缓MDV病理过程的发生,降低病理变化的程度。
大量研究证实,人参皂甙不仅可以广泛应用于抗肿瘤、增强机体免疫力、防治心血管疾病、抗疲劳等方面的治疗,还具有多种保健作用。但有一项研究发现,当利用人参皂甙Rb1对SD大鼠受孕第9.5d的胚胎进行干预后,发现胚胎的心脏、四肢、眼及关节的发育速度减缓,颅臀长度和体节数量减少[34]。这提示人参皂甙很可能具有生育毒性,虽然该研究只是初步研究,也未在其他动物身上进行验证,实验室很多数据也不明确,但仍值得引起注意。同时,现有研究也未完全明确人参皂甙化学结构与药效作用之间及干预剂量与药效发挥之间的具体关系,在接下来的研究中应该针对这几方面及人参皂甙是否真的具有致畸作用开展系统深入的研究,以便人参皂甙更好地应用于身体保健和疾病治疗。◇
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(责任编辑 李婷婷)
Research Progress on Pharmacological Effects of Ginsenoside
LIU Rui,LI Di,LI Yong
(Department of Nutrition and Food Hygiene,School of Public Health,Peking University Health Science Center,Beijing 100191,China)
Ginseng is a representative crude drug in traditional Chinese medicine,and its main active component is ginsenoside.There are great progress and many outcomes of the studies about ginsenoside,which indicates its effects in immune system,anti-tumor,anti-aging,resistance to oxidation,anti-virus and other pharmacological effects.According to domestic and foreign research reports of ginsenoside in recent years,this article reviewed main pharmacological effects of ginsenosides,and provided relevant information for its further development and utilization.
ginsenoside;pharmacological effect;research progress
刘睿(1991— ),女,在读硕士研究生,研究方向:营养与疾病。
李勇(1958— ),男,博士,教授,研究方向:营养与疾病。