三七总皂苷对细胞凋亡信号传导通路的影响研究进展

梁丽英 陈晶 李海英

摘要：细胞凋亡是当前生命科学研究中最热门的领域之一，细胞凋亡的信号传导通路分为线粒体途径，死亡受体途径，内质网应激反应性途径，这3种途径以线粒体为中心互相影响，相互交错。三七总皂苷是由三七提取的有效成分，近年来有关中药三七调控细胞凋亡的研究日渐增多，三七总皂苷通过对细胞凋亡的信号通路进行调节，进而影响细胞凋亡，维持机体内平衡，阻止组织病理过程的恶化，这为三七的发展开辟了新的途径。

关键词：三七总皂苷 细胞凋亡；信号通路传导

中图分类号：R285.5文献标志码：A文章编号：1007-2349（2017）01-0084-04

【Abstract】Apoptosis is one of the most popular fields in life science research. The signal conduction pathways of apoptosis are divided into mitochondrial pathway，death receptor pathway and endoplasmic reticulum stress response pathway. The mitochondria are the center of the three pathways that mutually influence and mutually stagger. Panax notoginseng saponins are extracted from active ingredients inPanax notoginseng. In recent years the research on the regulation of apoptosis withPanax notoginseng is increasing. Panax notoginseng saponins affect apoptosis and maintain body balance through the regulation of the signaling pathways of apoptosis，thereby preventing the deterioration of pathological process of tissue，which creates a new way for the development of Panax notoginseng.

【Key words】Panax notoginseng saponins，apoptosis，signal pathway conduction

中藥三七为五加科植物人参三七Panax notoginseng（Burk.）F H.Chen的干燥根，含有三七皂苷、黄酮、挥发油、氨基酸、糖类等有效成分[1]。三七历来以其卓著的医药价值而颇受医家重视。现代药理学研究发现，三七对增强人体免疫力、补血养血、延缓衰老和抗疲劳、抗肿瘤有很好的效果。20世纪末，国内外学者对田七进行了广泛的药理研究和临床实验，已证实，三七有心肌保护作用；预防血栓和抗血栓作用；镇痛作用保护肝脏；抗炎症作用、增强免疫作用；抗肿瘤作用；抗辐射作用；增加超氧化物歧化酶活性等[2]。三七总皂苷是由三七提取的有效成分，能调控多种细胞的凋亡[3-5]。三七可对细胞凋亡过程的不同环节进行调节，进而抑制细胞凋亡，维持机体内平衡，阻止组织病理过程的恶化。细胞凋亡的信号途径比较复杂，在凋亡诱导因子的刺激下经历不同的信号途径。本文就中药三七对细胞凋亡的三条信号通路——线粒体途径、内质网途径和死亡受体途径影响做一综述，以便为人们进一步了解细胞凋亡发生的机制，阐明三七在细胞凋亡方面的作用，从而为治疗一些相关的疾病奠定基础。

细胞凋亡是细胞程序性死亡（Program cell death，PCD）中特有的一种细胞死亡方式，是细胞在一系列内源性基因调控下发生的自然或生理性死亡过程，细胞凋亡与细胞坏死不同，细胞凋亡不是一件被动的过程，而是主动过程，它涉及一系列基因的激活、表达以及调控等的作用，它并不是病理条件下，自体损伤的一种现象，而是为更好地适应生存环境而主动争取的一种死亡过程。细胞凋亡对多细胞生命体的生长发育维持机体稳态肿擂免役监视维持正常免役功能等有重要作用。不同细胞在不同环境、不同刺激的情况下，引起的凋亡途径不同，目前认为，凋亡发生的途径分为3种：线粒体途径、内质网途径、死亡受体途径。三七通过细胞凋亡的3个途径调控细胞凋亡，产生广泛的药理作用。

1三七通过线粒体凋亡途径调控

在哺乳动物中，由于凋亡的激活需要线粒体中细胞色素C（CytC）的释放，因此CytC 由线粒体膜间隙释放到细胞质中的多少可以作为判断凋亡发生强弱的指标之一。最近研究认为，线粒体途径发生在凋亡的早期阶段，线粒体跨膜电位（mitochondrial membrane potential）凌乱是细胞凋亡时早期发生的细胞内事件之一，线粒体内膜跨膜电位（Δψm）与线粒体通透性在细胞凋亡过程中起重要作用[6-7]。线粒体膜电位的丧失是细胞凋亡发生的必然途径。深入凋亡机制的研究表明，调控线粒体内容物的释放被认为与线粒体膜上一种称为 mitochondrial permeability transition pore（PT pore）的巨大信道有关，打开此一信道会造成线粒体内膜两侧 H+梯度消失、进而导致线粒体膜电位下降，造成线粒体涨大，外膜涨破之后cytochrome c释放到细胞液中，与凋亡蛋白酶激活因子（Apaf-1）连接，并与 procaspase 9聚集，导致 procaspase 9 的分解和caspase 9的活化。活化的 caspase 9可激活 caspase 3而导致细胞凋亡[8-9]。国内学者研究[5]发现，三七皂苷R1 通过抑制线粒体通路来减弱Aβ1-42 诱导SHSY5Y 细胞和过氧化氢诱导大鼠星形胶质细胞凋亡的作用。刘新文[4]应用三七总皂苷抑制顺铂诱导的大鼠肾细胞凋亡的实验中发现，肾小管上皮细胞线粒体损害明显改善，肾组织细胞凋亡率和Bax、caspase-9表达水平均明显降低，Bcl-2的表达则明显增强，认为三七总皂苷可能通过增加抑凋亡蛋白Bcl-2表达，减少促凋亡蛋白Bax和凋亡相关蛋白caspase-9的表达来调节细胞凋亡，从而发挥保护顺铂肾损害的作用。赵静宇指出[10]三七总皂苷对Aβ25-35诱导的PC12细胞凋亡的保护作用，三七总皂苷能够明显抑制Aβ25-35诱导的PC12细胞活力下降和LDH漏出，减少ROS和MDA的产生，增加SOD、CAT和GSH-Px活力，稳定线粒体膜电位，抑制caspase-3的活化。而且，三七总皂苷还能够上调PC12细胞细胞核Nrf2、总Nrf2和细胞质中HO-1的蛋白表达。吴晓莉等[3]在三七皂苷R1通过线粒体相关通路促进白血病细胞株HL-60凋亡的研究中指出，三七皂苷R1 可显著诱导HL-60 细胞凋亡，后细胞中Bcl-2 蛋白表达显著减少；线粒体膜电位降低，胞质中Cyt-C 蛋白表达水平显著下降，其作用机制可能是通过线粒体通路促进细胞的凋亡。

2三七通过内质网途径调控凋亡

线粒体途径是经典的介导细胞凋亡信号传导通路，近来研究发现过度内质网应激可启动细胞凋亡，是一条新的细胞凋亡信号传导通路，内质网应激是近年来细胞凋亡研究中备受关注的热点，过去几年里，对内质网应激的机制和生理病理意义的研究有了很大的进步，内质网应激是细胞内一种适应性机制，持续或过强的内质网应激则诱导细胞凋亡，造成组织损伤。内质网（endoplasmic reticulum，ER），是真核细胞Ca+储存、脂类合成、蛋白折叠和修饰的重要细胞器。ER对缺血、缺氧、等应激刺激极为敏感，内质网应激可由多种原因引起，如缺氧、饥饿、钙离子平衡失调、自由基侵袭及药物。这些刺激引起从内质网到胞浆和胞核的信号传导，最终导致对存活的适应或凋亡。许多疾病的发病机制都与内质网应激引起的凋亡有关，内质网应激可特异性激活Caspase-12，Caspase-12 裂解Caspase-3 等下游效应蛋白酶，最终导致细胞凋亡[11～12]。黄小平[13]从内质网应激角度探讨三七主要有效成分配伍对小鼠脑缺血再灌注后神经细胞凋亡的影响和作用机制，发现黄芪甲苷与三七的主要有效成分配伍能增强对脑缺血再灌注后神经细胞凋亡的抑制作用，其机制与通过不同环节减轻内质网应激有关，主要作用于JNK 通路和作用于Caspase-12 通路。余晶等[14]探索三七总皂苷在内质网（ER）应激条件下的细胞保护作用，证实了三七总皂苷的抗凋亡作用的机制与稳定内质网内环境，抵消TG-诱导的内质网应激Bip/GRP78产生，降低pro caspase-12向caspase-12转化有关。前人的研究已经证实，ERS与疾病关系非常密切[15]，不同的应激源均可以不同程度诱导应激，持续的应激则可通过凋亡途径诱导细胞凋亡，进而引起不同的功能障碍[16]。所以，为预防这些疾病，开发新的抑制ERS凋亡途径的靶向药物将成为焦点。

3三七通过死亡受体途径调控细胞凋亡

近年来，死亡受体途径引起的凋亡越来越得到重视。死亡受体是细胞上的一种跨膜蛋白，细胞表面的死亡受体接受胞外的凋亡刺激，并对凋亡信号进行传递，进而激活细胞内的凋亡机制，导致细胞凋亡，这是对死亡受体途径的最好概括。死亡受体均属于肿瘤坏死因子受体（TNFR）超家族，其共同点是：胞外区有富含半胱氨酸的区域，胞内区含有由同源氨基酸残基构成并具有蛋白水解功能的“死亡结构域”（deathdomain，DD）[17]。DD 是死亡受体途径的始动效应区，可传递死亡信号。死亡受体途径（也称为外源性途径），经由死亡受体（如TNF，Fas 等）与FADD 的结合而激活Caspase-8 和caspase-10，进一步激活凋亡执行者caspase-3，6，7，从而促进凋亡的发生[18]。虽然死亡受体众多，但其凋亡信号的传导通路却主要有3条：Fas/FasL 途径、TNFR 途径、TRAIL 途径。吴再起[19]在研究三七总皂苷在体外对人胃癌MKN-28 细胞具有抑制增殖和诱导凋亡的作用时，发现三七总皂苷诱发胃癌细胞凋亡与其上调死亡受体5 的表达活性有关。李剑瑜等[20]在三七总皂苷Rg 1、Rb1 对脂多糖引起的大鼠肝细胞凋亡及相关基因表达的保护作用的研究中，发现Rgl、Rbl 对bel-2 的表达时间和数量均无明显影响，而明显抑制促凋亡基因bax、Fas、FasL 的表达，Rg l、Rbl 对促凋亡基因的抑制作用无显著性差异。提示Rg1、Rbl 抗凋亡作用可能是通过影响Fa s/FasL 的表达实现的。徐正祄在观察三七总皂苷对肺缺血再灌注损伤时细胞凋亡及Fas/FasL 的影响发现[21]，三七总皂苷能有效抑制肺缺血再灌注损伤时肺组织细胞的凋亡，其机制是三七总皂苷可能通过抑制Fas/FasL 系统的激活，阻遏肺组织细胞凋亡。

细胞信号通路是一个异常复杂的网络，目前认为凋亡通路主要有死亡受体途径、线粒体途径和内质网途径三条，三条途径中除了线粒体途径中的AIF途径，其它途径都可经过Caspase的激活实现凋亡[22]。另外，根据激活路径不同，凋亡途径又可分为外源性途径和内源性途径，外源性途径即死亡受体途径，内源性途径包括线粒体途径和内质网途径。在外源性途径中，当死亡受体和配体结合后可以通过Caspase-8的活化进一步激活下游的Caspase-3或其他的Caspase来诱导细胞凋亡，也可以通过活化的Caspase-8激活Bcl-2家族中的Bid进而通过线粒体途径诱导凋亡。而在内源性途径中，Caspase-8的下游包含了Bcl-2家族的调节分子，如果抑制凋亡的分子作用增强，即使存在Caspase-8的活化，也不能继续激活下游的分子，Caspase-3当然不会有变化。在凋亡的三条通路中，细胞可能走其中一条通路，也可能两条，甚至三条，而这些通路的启动时间各不相同，各个通路间相互交叉又相互联系，例如在线粒体信号途径和死亡受体信号途径中，死亡受体途径中的Caspase-8可以作用于Bid，切割Bid后产生15KDa的C末端片段tBid，tBid 可以从胞质中转移到线粒体上，促进细胞色素C的释放[23-24]。

4结语

近年来有关中药三七调控细胞凋亡的研究日渐增多，研究涉及缺氧、缺血等因素导致的神经系统、心脑血管、胃肠功能损伤的保护、肿瘤治疗（放、化疗）后骨髓、免疫功能损伤的防治等方面[25-27]。中药三七可对细胞凋亡过程的不同环节进行调节，进而抑制细胞凋亡，维持机体内平衡，阻止组织病理过程的恶化。三七能调控多种细胞凋亡，并且对正常组织细胞的毒性较低。其调控细胞凋亡的机制是多环节、多途径的而且是多环节多途径相互作用，但其最根本的机制是什么，尚有待进一步研究。三七皂苷对心血管系统、中枢神经系统、免疫系统具有较好的预防缓解作用，还可以具有抗辐射、抗癌、抗炎、改善微循環等作用，具有良好的市场前景。近年来，受化学合成类药物不良反应的影响下，人们越来越青睐于植物提取的天然药物，致使三七的应用市场越来越广阔。三七作为产于我国的特有药材，药用价值非常高，我国研究人员及世界研究人员对三七进行了大量的分析对照实验，通过国际的高尖端水平对三七的药理作用进行了较为详细的研究并通过研究三七与机体相互作用及其规律，充分地证实了三七治疗疾病的良好功效，三七的发展前景会越来越好。

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（收稿日期：2016-08-29）