中药皂苷对干细胞增殖分化的影响.docx

1、中药皂苷对干细胞增殖分化的影响中药皂苷对干细胞增殖分化的影响（作者:_单位: _邮编: _） 【摘要】 干细胞的研究对基础医学研究具有极大的推动作用和广阔的临床应用前景。干细胞具有多向分化的潜能，对组织器官的损伤修复具有重要意义。如何诱导干细胞分化成为人们所期待的细胞组织，是目前干细胞研究领域的关键。文章综述通过对国内外相关文献研究分析结果表明，人参、三七、黄芪、绞股蓝等中药中的皂苷类成分对多种干细胞的增殖、分化与功能的建立均具有明显的促进作用。这些研究不但揭示了这些中药作用机制的物质基础，也为促进干细胞定向分化的组织修复开辟新的途径，对中药现代化研究与开发，以及对某些疑难疾病治疗等具有重要意

2、义。 【关键词】 天然皂苷; 干细胞; 增殖; 分化干细胞的研究对基础医学研究具有极大的推动作用和广阔的临床应用前景，美国科学杂志于1999年将干细胞研究列为世界十大科学成就的第一，排在人类基因组测序和克隆技术之前。干细胞是指具有自我更新、高度增殖及多分化潜能的细胞。根据所处的发育阶段分为胚胎干细胞和成体干细胞。胚胎干细胞受伦理学问题及取材困难等因素限制。成体干细胞存在于成人的各种组织中, 参与组织更新、创伤修复等过程。它能进行”横向分化”, 即由一种组织的成体干细胞分化成其它组织细胞。成体干细胞来源广泛，不涉及伦理问题，取材容易，临床应用多年，已有丰富经验，发展前景广阔。到目前为止，研究人员

3、已经在多种组织中发现了成体干细胞，如骨髓、神经、内皮、骨骼肌和上皮组织等，其中骨髓造血干细胞研究是人们关注的热点1，2。骨髓造血干细胞在多种调控因子的作用下分化为多能干细胞，并进一步分化为髓系祖细胞、淋巴祖细胞，血管内皮祖细胞，以及骨髓间充质干细胞等。髓系祖细胞继续分化为红细胞、血小板、粒细胞和巨噬细胞;普通淋巴祖细胞分化为T细胞、B细胞、NK细胞等;血管内皮祖细胞分化为血管内皮细胞和淋巴管细胞;骨髓间充质干细胞可以向多种细胞分化，如格根包尔氏细胞、脂肪细胞和软骨细胞等。此外其与多能祖细胞之间也能相互转化，但是具体的机制尚不明确36 。干细胞这种多向分化的潜能、自我更新的能力，对组织器官的创伤

4、修复具有重要意义。人体在受到疾病侵害时，其自身可以对自体分泌的刺激因子发生反应，并从骨髓中转移出各种干细胞来增殖分化成所需的组织，但是自身转移出的干细胞并不能够满足疾病组织修复和再生所需的干细胞数量7。采用何种办法诱导干细胞分化成为人们所期待的细胞或组织，是目前干细胞研究领域的重要环节。影响干细胞分化的因素简单的说就是干细胞所处的特定的微环境，包括内源性生长因子的和外源性刺激的因子8。内源性的因子包括各种细胞内蛋白、转录因子、分泌因子、整合素等生长因子9;外源性的因子如尖杉醋碱、环磷酸胺、阿糖胞苷等抗癌药物，以及G9a组蛋白甲基转移酶的小分子抑制剂BIX-01294 (BIX)10等，能够刺激

5、干细胞的增殖分化。但是这些外源性因子大多具有较强的毒性，也容易使细胞在分裂过程中产生变异。近年来，大量临床研究表明多种含有皂苷的中药如血塞通(三七总皂苷)注射液，人参总皂苷注射液，黄芪注射液，复方丹参片(三七，丹参，冰片)，地奥心血康(绞股蓝)等在组织修复尤其是心脑血管性疾病的治疗过程中效果显著。这些中药作用的物质基础研究结果揭示了其天然皂苷成分对干细胞的增殖分化有调控作用，在组织修复过程中发挥积极作用。现就有关中药中皂苷对干细胞增殖分化的影响研究进展进行综述。1 人参为五加科人参属多年生草本植物Panax ginseng C.A.Meyer的干燥根。主要有效成分为人参皂苷(ginsenosi

6、des，GS)，根据皂苷元的不同被分为原人参二醇类，原人参三醇类及齐墩果酸类皂苷。人参皂苷对中枢神经系统、心血管系统、血液与造血系统、内分泌系统、免疫系统、肝脏和肾脏器官都具有重要的药理作用11。金锦梅等1215采用免疫磁珠法分离纯化脐血C细胞,在造血细胞半固体和液体培养体系中加入不同浓度的GS,检测对C细胞增殖,形成祖细胞集落的提高率,并用流式细胞仪检测液体培养后细胞表面标记的变化。 结果表明GS不但能促进C造血干/祖细胞增殖，提高造血祖细胞的集落产率，而且能诱导其定向分化，具有类似造血生长因子和协同生长因子的作用。郑国庆等16则观察到人参皂苷还能诱导骨髓间充质细胞分化成神经元样细胞。除了骨

7、髓干细胞，GS对其他成体干细胞也具有作用。王莎莉等17经分离培养人胚胎神经干细胞后，观察GS以及GS与白介素-1(IL-1)联合应用时，对人胚胎神经干细胞定向诱导为DA能神经元的影响。结果显示GS能促进神经干细胞定向分化为DA能神经元，而GS与IL-1联合诱导的效果则是单用IL-1的5倍，也就证实了GS能诱导人胚胎神经干细胞向DA能神经元分化。此外，在整体实验水平上，也观察到了GS对多种干细胞的作用。周岐新18证明了GS能促进骨髓造血干细胞进入增殖周期。于志坚等19使急性非淋巴细胞性白血病患者在接受化疗治疗的同时，服用GS片，结果显示口服GS可以提高机体的免疫力，减少骨髓抑制后外周血细胞下降所

8、引起的严重感染，表明GS能够加速骨髓造血，促进骨髓造血功能的恢复。人参皂苷Rg1 单体属于人参三醇类皂苷，对机体药理作用广泛， 具有多途径、多方式、多靶点20作用。王力等21通过对Rg1可促进大鼠BMSC增殖的研究，探讨其机制可能是通过上调GATA1和GATA2的表达以及其与DNA的结合活性来调控BMSC细胞的增殖，促进其下游相应生长因子，如Epo、GM-CSF、IL-23、IL-26等的合成，进而促进BMSC和各系造血祖细胞的增殖分化，这也许是人参调节细胞增殖的可能途径之一。邬伟等22用Rg1诱导分化体外培养扩增的大鼠骨髓间充质干细胞，在人参皂苷Rg1诱导72 h后，观测到部分骨髓间充质干细

9、胞(35.57%)转变为神经元样细胞，免疫细胞化学染色NSE呈阳性，分化的神经元样细胞可能表达NGF mRNA。申红丽等23经实验发现，长期给予Rg1可以显著提高海马区新生功能细胞的存活率，保护CA1区神经元细胞免受缺血性损害;同时明显改善全脑缺血对沙土鼠被动回避记忆能力造成的损伤，并提高动物的空间学习记忆能力。从另一个观点可以说，Rg1对神经干细胞的存活与增殖有影响。崔荣太等24对给Rg1的大鼠腹腔注射5-溴脱氧尿苷(BrdU)以标记处于增殖状态的神经干细胞，观测结果显示应用Rg1后，脑缺血后侧脑室下区及周边脑区BrdU阳性细胞数及双标阳性细胞明显增多，表明Rg1能诱导侧脑室下区神经干细胞增

10、殖、分化，提示其具有促进神经发生的能力。人参皂苷Rb1单体属于人参二醇类皂苷。近年来研究表明Rb1在抗氧化、清除氧自由基、提高学习记忆等方面有较强活性25。牛泱平等26用体外造血祖细胞集落形成技术，观察不同浓度的Rb1对正常人粒-巨噬系祖细胞的刺激增殖作用。实验结果表明Rb1有明显的刺激增殖作用，生长率达提高至65.1%，而且高浓度时不产生抑制作用。韩大良等27设不同终浓度人参皂苷Rb1的细胞培养体系与对照，检测MSC集落生成率，MTT比色法测定MSC集落培养体系细胞的活力。表明Rb1在一定浓度范围内对体外培养条件下的小鼠骨髓MSC具有生长促进作用，但在高浓度时，其促进作用反而减弱。2 三七为

11、五加科植物Panax notoginseng F.H.Chen的干燥根。有效成分为三七皂苷(Panax notoginosides，PNS)，主要成分为人参皂苷Rb1和人参皂苷Rg1，与人参皂苷不同的是不含有齐墩果酸型皂苷。杨博华等28探讨黄芪、三七对骨髓干细胞体外转化并扩增内皮祖细胞的促进作用及其可能的机制。推测其可能通过上调血管内皮细胞生长因子、碱性成纤维细胞生长因子等细胞因子的表达，促进内皮祖细胞的分化、增殖，进而促进内皮细胞的增生，从而促进血管新生。郑茵红等29采用骨髓粒系、红系祖细胞半固体培养集落形成法，观察PNS对人造血祖细胞的刺激增殖作用。结果显示PNS对造血祖细胞有增殖作用，集

12、落产率均明显高于对照组;集落增高则最为明显。钱煦岱等30应用多向祖细胞体外培养集落形成法，观察PNS对C造血干/祖细胞的刺激增殖和诱导定向分化的效应。结果显示PNS对C造血干/祖细胞具有显著的刺激增殖作用，并能够诱导其向粒系细胞定向分化的效应，而对红系细胞则无明显诱导效应。吉光荣等31探讨含PNS的条件培养基对骨髓间质干细胞体外成骨潜能的影响，结果表明体外条件培养的MSCs 具有一定的成骨能力，使用含有PNS的条件培养基可以大大提高其成骨能力。李志泉等32采用骨髓细胞体外培养技术分离大鼠MSCs,以流式细胞仪检测细胞表面标志;采用四氮唑盐法观察PNS对MSCs增殖的影响。结果显示PNS能促进大

13、鼠MSCs体外增殖并可诱导MSCs分化为心肌样细胞,这为细胞移植治疗心肌梗塞提供了实验依据。魏楚蓉等33体外培养海马神经干细胞, 研究PNS对海马神经干细胞活性的影响和分化作用。结果表明在一定浓度范围内PNS能增强海马神经干细胞活性，并促进海马神经干细胞向神经元和胶质细胞方向分化。司银楚等34发现体外PNS可能通过促进胎鼠皮层神经干细胞或前体细胞碱性成纤维细胞生长因子、脑源性神经营养因子自身合成增加,通过自分泌或旁分泌作用,促进其存活、增殖、分化和自我更新。此外，陈俊等35给小鼠腹腔注射PNS，发现能促进骨髓造血干细胞增殖。 3 黄芪为豆科植物 Astragalus membranaceus

14、Bunge的根。黄芪皂苷(Astragalus Saponins，AS)和黄芪异黄酮类是其主要药效成分。现代药理研究表明，黄芪具有抗氧化、清除氧自由基、改善微循环、增加组织细胞抗缺血缺氧能力等功效,并对神经细胞损伤具有保护作用36，37。而在细胞培养中，黄芪可使细胞数明显增多，细胞生长旺盛，寿命延长，推测原因可能是由于黄芪皂苷对干细胞的作用所引起的。余勤等38用黄芪注射液诱导MSCs分化，与用含bFGF的培养液诱导成对照组，光镜下观察MSCs经诱导后细胞的形态变化。发现对照组基本无变化，而经黄芪注射液诱导1 h后细胞形态出现明显变化，其胞体向胞核收缩成锥形、圆形和椭圆形，并伸出较多的细长突起，

15、在细长突起处又出现若干分支，部分相邻细胞的突起连接成网。诱导3 h后，大多数MSC变为典型的神经元样细胞形态。经验证，黄芪诱导后MSCs向神经元样细胞分化，而不是神经胶质细胞。黄芪能诱导MSC向神经元样细胞分化，是否与其抗氧化、对神经细胞有良好的保护作用有关，其确切机制有待进一步研究。4 绞股蓝为葫芦科绞股蓝属植物Gynosteoma pentaphyllu Makfno。主要药效成分为绞股蓝皂苷(Gypenoside，Gyp)，其中6种单体与GS相同。绞股蓝的提取物具有抗疲劳、抗缺氧、免疫调节、降血脂、降血糖、保肝、抗溃疡等作用。董燕湘等39经研究发现，大鼠MSCs在体外扩增522代后，对照

16、组不加任何诱导剂，MSCs可分化为神经样细胞(53.1%)。加入绞股蓝诱导剂诱导15 h，MSCs形态转变为典型的神经样细胞(90.0%)。免疫细胞化学染色显示诱导出的神经样细胞，NSE、nestin、GFAP表达阳性。继续培养1219 d，5 d后对照组所有细胞逐渐死亡，而绞股蓝组神经样细胞形态完好，大部分细胞变为圆形并聚集成团，NSE、nestin、GFAP表达阳性。表明大鼠骨髓间质干细胞用中成药绞股蓝诱导可分化为多种形态的神经样细胞。为了进一步地确定Gyp是否能够诱导干细胞分化，吴婕等40采用体外培养NSCs，并用Gyp诱导，证实了Gyp能够诱导NSCs向神经元细胞分化。综上所述，干细胞具有多向分化潜能和自我更新的能力，可