人参皂苷调控非编码RNA抗肿瘤的研究进展

李美乐 金凯 唐婷 郭驹 赵梓粤 谢裕安，，3

作者单位：530021 南宁1广西医科大学附属肿瘤医院实验研究部；530200 南宁2广西中医药大学研究生院；530002 南宁3广西壮族自治区妇幼保健院；530021 南宁4广西医科大学第一附属医院消化内科

人参（Panax ginseng C.A.Meyer）作为珍贵的中药材，被誉为“中草药之王”，人参皂苷（Ginsenoside）是其主要生物活性成分［1］。人参皂苷根据皂苷元可分为原人参二醇型（如Rb1、Rb2、Rb3、Rc和Rd）、原人参三醇型（如Re、Rf、Rg1 和Rg2）和齐墩果酸型（如Ro）三个大类［2］，具有增强免疫力［3］、抗炎［4］、抗肿瘤［5-8］、抗抑郁［9］、保护心肌［10］等功能，其中抗肿瘤活性尤为显著。非编码RNA（non-codingRNAs，ncRNA）是转录组中不翻译为蛋白质的RNA 分子，可在转录和转录后水平调控基因表达，根据功能可分类为管家ncRNA和调节ncRNA［11］。目前，关于人参皂苷调控非编码RNA 的研究主要集中于调节ncRNA，包括微小RNA（miRNA）、长链非编码RNA（long non-coding RNAs，lncRNA）及环状RNA（circular RNAs，circRNA）等。ncRNA 能参与细胞凋亡、增殖、免疫应答等生理病理过程，与肿瘤的发生、发展密切相关［12］。近年来，大量研究［5，13-16］发现人参皂苷单体如人参皂苷Rh2（ginsenoside Rh2，G-Rh2）、人参皂苷Rg3（ginsenoside Rg3，G-Rg3）、人参皂苷Rd（ginsenoside Rd，G-Rd）及人参皂苷Rh7（ginsenoside Rh7，G-Rh7）等可以通过ncRNA调控相关靶基因或者信号通路，从而诱导肿瘤细胞凋亡，抑制肿瘤细胞增殖、迁移、侵袭及Warburg效应等，人参皂苷Rh2 及Rg3 还能通过表观遗传中的甲基化修饰调控ncRNA 进而影响肿瘤相关基因的表达。本文就人参皂苷通过调控非编码RNA 发挥抗肿瘤作用及其机制作一综述，以期为人参皂苷抗肿瘤的相关研究提供借鉴。

1 调控miRNA发挥抗肿瘤作用

miRNA 功能属于转录后修饰调控，主要通过与mRNA 的3'非翻译区域结合影响基因转录后调控，进而调节目标基因的表达。miRNA 可与lncRNA、circRNA 构成内源性RNA，或直接与mRNA、蛋白等结合充当肿瘤促进因子或肿瘤抑制因子［17］。miRNA 的失调与肿瘤细胞耐药、增殖、凋亡、侵袭及EMT 等密切相关［18］，而G-Rh2及G-Rg3能在多种肿瘤细胞中通过调控miRNA，影响肿瘤相关基因表达从而抑制肿瘤进展，在肿瘤的调节网络中发挥重要作用。

1.1 G-Rh2的抗肿瘤作用

G-Rh2 属于达玛烷型四环三萜皂苷中的原人参二醇型，具有较强的抗肿瘤活性。目前的研究显示G-Rh2 主要通过调控miRNA 发挥抗肿瘤效应［21-28］（表1），在肺癌［19］、肝癌［20］、甲状腺癌［21］、结肠癌［22］等多种肿瘤中也证实了G-Rh2 的肿瘤抑制作用以及逆转肿瘤细胞耐药的特性［23-24］。例如，CHEN等［20］对G-Rh2（20µg/mL）处理48 h后的肝癌HepG2、Huh7 和SMMC-7721 细胞进行RT-qPCR 检测，结果显示miR-146a-5p 过表达增强了G-Rh2 对肝癌细胞增殖、凋亡和克隆形成的影响，提示G-Rh2 可能通过上调miR-146a-5p 抑制肝癌细胞增殖及克隆形成，并诱导细胞凋亡。也有研究报道，G-Rh2 能通过下调miR-4295 靶向促进CDKN1 表达，抑制前列腺癌PC3及DU145 细胞增殖［25］。CHEN 等［19］构建了药理学模型以探索G-Rh2 在非小细胞肺癌转移中的作用及机制，发现在缺氧诱导的非小细胞肺癌细胞中，G-Rh2可以通过上调miR-491 表达抑制MMP-9 介导的迁移。此外，G-Rh2 还能通过调控miR-451［23］、miR-34a、miR-222 及miR-29a［24］表达逆转乳腺癌细胞耐药。

表1 G-Rh2调控miRNA抗肿瘤治疗实验Tab.1 G-Rh2 regulated miRNA anti-tumor therapy experiment

1.2 G-Rg3的抗肿瘤作用

G-Rg3 是首个应用于肿瘤治疗的中药单体，已被证实可以明显缓解肿瘤复发和扩散［7］。有研究发现服用G-Rg3 可以明显降低胆囊癌异种移植小鼠模型肿瘤的重量及生长速度，但摄入外源性miR-181b 可以逆转这一趋势［29］。同时，该研究还发现miR-181b在胆囊癌组织中高表达，并通过靶向下调环磷酸腺苷反应元件结合蛋白3 募集因子（cAMP-response element binding protein 3 regulatory factor，CREBRF）促进自噬，从而逆转G-Rg3 对胆囊癌细胞的抑制作用，因此认为Rg3可能通过调控miR-181b发挥抗癌作用。Warburg 效应即有氧糖酵解，是维持肿瘤细胞恶性表型的重要能量代谢特征［30］。ncRNA 是Warburg 效应的关键调控分子［31］。既往研究表明，G-Rg3在卵巢癌细胞中能通过抑制DNA 甲基转移酶3A（DNA methyltransferase 3 Alpha，DNMT3A）介导的DNA 甲基化上调，靶向HK2 的miR-603、miR-532-3p 及HIF-1α 的miR-519a-5p，从而抑制卵巢癌细胞的Warburg 效应［30，32-33］。也有研究报道，miR-4425 在卵巢癌组织中高表达，G-Rg3可通过miR-4425靶向调控FDFT1表达进而抑制卵巢癌细胞增殖、迁移及侵袭［34］。还有研究报道，G-Rg3 能上调靶向FSCN1 的miR-145从而阻断上皮-间充质转化（epithelial mesenchymal transition，EMT）而发挥抑癌作用［35］。

2 调控lncRNA发挥抗肿瘤作用

lncRNA 是长度大于200 个核苷酸的ncRNA，几乎不具有蛋白质编码能力，能在表观遗传调控、转录调控以及转录后调控等多个层面影响基因的表达，并与包括肿瘤在内的多种疾病的发生相关［36］。研究显示，G-Rh2 及G-Rg3 可调控lncRNA 而抑制肿瘤的发生发展，也能通过表观遗传中的甲基化修饰调控lncRNA 进而影响肿瘤相关基因的表达。lncRNA还能作为竞争性内源性RNA（competing endogenous RNA，ceRNA）与miRNA 相互作用，参与靶基因的表达调控［37］。

2.1 G-Rh2的抗肿瘤作用

G-Rh2 能通过调控lncRNA 抑制胶质瘤细胞及乳腺癌细胞的恶性行为。林影等［38］研究发现在胶质瘤U251 细胞中lncRNA-ATB 水平升高，G-Rh2 可下调lncRNA-ATB 表达，从而抑制MMP-9 和锌指蛋白转录因子（Snail）的表达，提示G-Rh2可能通过下调lncRNAATB 减轻胶质瘤细胞的恶性行为。在乳腺癌MCF-7细胞中，G-Rh2 可以通过表观遗传中的甲基化修饰上调lncRNA STXBP5-AS1 的表达，上调后的STXBP5-AS1 通过吸附miR-4425 而作为ceRNA 调控RNF217表达，最终抑制细胞增殖［8］。近期还有研究发现，G-Rh2 能通过促进lncRNA CFAP20DC-AS1 启动子甲基化而下调其表达，从而减弱CFAP20DC-AS1 对miR-3614-3p 的海绵作用，miR-3614-3p 上调后通过降低致癌靶基因BBX 和TNFAIP3 表达，从而抑制乳腺癌MCF-7细胞增殖并诱导其凋亡［39-40］。

2.2 G-Rg3的抗肿瘤作用

目前研究显示，G-Rg3 通过调控lncRNA 可以抑制肿瘤细胞的增殖、迁移、侵袭及Warburg 效应等。例如，在乳腺癌MCF-7 细胞中，G-Rg3 能通过启动子高甲基化下调具有促增殖活性的lncRNA ATXN8OS，减弱ATXN8OS 对miR-424-5p 的海绵作用，进而下调致癌靶基因EYA1、DACH1和CHRM3的表达，从而发挥抑制细胞增殖及诱导凋亡作用［41］。在卵巢癌SKOV3 细胞中，G-Rg3 能下调LncRNA H19 表达，而H19 通过吸附miR-324-5p 作为ceRNA 调控PKM2 的表达，进而减少卵巢癌细胞的葡萄糖消耗量和乳酸生成量，最终抑制卵巢癌细胞的Warburg 效应［42］。在胰腺癌吉西他滨耐药细胞株Panc-1/GEM 及SW1990/GEM 中，G-Rg3 可以通过上调lncRNA CASC2 和磷酸酶及张力蛋白同源蛋白（recombinant phosphatase and tensin homolog，PTEN）的表达抑制细胞活力并诱导细胞凋亡，在Panc-1/GEM 细胞异种移植小鼠模型中，G-Rg3 处理后小鼠肿瘤体积及重量显著降低，同时CASC2和PTEN 的表达上调，提示G-Rg3可能通过调控lncRNA CASC2/PTEN 轴发挥抗癌作用［15］。此外，PU 等［7］在肝癌SMMC-7721和SK-Hep-1细胞中发现G-Rg3 能通过下调lncRNA-HOTAIR 表达抑制PI3K/AKT 信号通路，从而抑制细胞增殖、迁移及侵袭。

2.3 其他类型人参皂苷的抗肿瘤作用

G-Rd 是人参皂苷的主要活性单体之一，在胃癌、肺癌、胶质瘤及乳腺癌等多种肿瘤中发现G-Rd 具有抑制作用［43］。G-Rd通过调控lncRNA-H19/miR-675-5p/CDH1轴抑制舌癌SCC9细胞的迁移和侵袭并逆转H19、miR-675-5p 及CDH1 的表达［5］。CHEN 等［16］研究显示人参皂苷Rh7（ginsenoside Rh7，G-Rh7）可以通过调控LOC147727（即ILF3-AS1）的表达抑制肺癌H1299 和A549 细胞增殖、迁移、侵袭及诱导细胞周期阻滞，且该作用可能是通过ceRNA 网络调控miR212和SMDA1 基因的mRNA 实现的。但目前关于G-Rd和G-Rh7 通过调控ncRNA 发挥抑癌作用的报道仍较少，尚需进一步深入研究。

3 调控circRNA发挥抗肿瘤作用

circRNA 是一类具有闭合环状结构的非编码RNA 分子，主要位于细胞质或储存于外泌体中，不受RNA 外切酶影响，因此表达更稳定且不易降解［44］。circRNAs 通常在转录后或转录水平上对基因进行调控进而影响基因表达，主要功能包括充当miRNA 海绵、转录调节剂及与RNA 结合蛋白互作等［45］。目前的研究显示人参皂苷可通过调控circRNA 表达发挥抑癌作用。WANG 等［6］研究发现在骨肉瘤组织及MG63、SaoS2 细胞中circ_0003074 表达升高，而且在G-Rg3处理后的骨肉瘤细胞中circ_0003074下调并通过miR-516b-5p 抑制KPNA4 表达进而调节细胞增殖、转移和凋亡，因此认为G-Rg3 的抗骨肉瘤作用可能通过调控circ_0003074/miR-516b-5p/KPNA4 轴实现。卞龙艳等［46］也报道结肠癌SW480细胞中circ-DONSON表达升高，而G-Rd处理可降低其表达，进一步的功能实验显示，下调circ-DONSON表达可抑制SW480细胞增殖，诱导细胞凋亡，并改变增殖和凋亡相关蛋白的表达，而上调circ-DONSON 表达逆转了G-Rd 对SW480细胞增殖和凋亡的影响，提示G-Rd 可能通过下调circ-DONSON表达抑制细胞增殖，诱导细胞凋亡。

4 小结

综上所述，人参皂苷可通过调控ncRNA 而发挥抗肿瘤作用，在抑制肿瘤细胞增殖、迁移、侵袭、EMT、逆转耐药以及诱导肿瘤细胞凋亡等方面展现了一定的应用潜力。但是目前的研究大多集中于探索人参皂苷单体成分G-Rh2、G-Rg3 对miRNA 和lncRNA 的调控机制，其他人参皂苷类型单体及其确切的调控机制仍需进一步研究。同时，尽管人参皂苷表现出了较强的抗肿瘤活性，但是由于溶解度较差及生物利用度低，其治疗效果并不理想，如何解决这一问题也是未来值得探索的方向。