中藥對骨髓間充質干細胞增殖、凋亡及分化的影響研究進展[權威資料]

中藥對骨髓間充質干細胞增殖、凋亡及分化的影響研究進展 本文檔格式為 WORD,感謝你的閱讀。 摘要 骨髓間充質干細胞（ bone marrow mesenchymal stem cells， BMSCs）是一類來源于骨髓的多能干細胞，不僅能夠提供造血支持，且具有自我更新、高度增殖以及多向分化的潛能，是目前干細胞研究的熱點。近年來，科研人員就中藥對 BMSCs 的影響開展了一系列的研究，發(fā)現有的中藥能夠促進 BMSCs 的增殖，有的則能夠抑制其凋亡，還有的能夠 誘導其向成骨細胞、軟骨細胞等多個方向分化。其中，部分研究還就作用機制進行了探討，作者對其研究進展進行了概述。 關鍵詞 中藥；骨髓間充質干細胞；增殖；凋亡；分化；研究進展 收稿日期 2013-12-22 基金項目 國家自然科學基金項目（ 30860357） 通信作者 李瑪琳，教授， E-mail： 作者簡介 方健康，碩士研究生， E-mail： 骨髓間充質 干細胞（ bone marrow mesenchymal stem cells， BMCSs）已有半個世紀的研究歷史 1，并日益受到研究人員的廣泛關注。 BMSCs 在一定條件下可向成骨細胞、軟骨細胞、心肌樣細胞、血管內皮細胞、神經元樣細胞、肝細胞、脂肪細胞等多個方向分化。 BMSCs 所具備的這種多向分化潛能和自我更新能力，以及較容易獲取、體外擴增快、低免疫排斥等優(yōu)點，使其成為干細胞研究的熱點。近年來，研究人員利用中藥對體外培養(yǎng)的 BMSCs 進行干預，以探索這些中藥對 BMSCs 增殖、凋亡及分化等生命活動的影響。這些探 索將有助于闡明中醫(yī)藥的作用機制，將對我國中醫(yī)藥事業(yè)、重大疾病研究、細胞工程、組織工程等生命科學技術領域的發(fā)展產生積極的影響。 1 中藥促進 BMSCs 的增殖 細胞增殖是生物體最重要的生命活動之一，是生物生長、發(fā)育、繁殖、遺傳的基礎。近幾年研究發(fā)現，多種中藥對 BMSCs 的增殖具有一定的促進作用。曾意榮等 2用由熟地黃、杜仲、補骨脂等組成的補腎活血復方顆粒對 4 周齡 SD 大鼠連續(xù)灌胃給藥 7 d（高劑量組 4.4 g kg10、黃芪多糖11、羌活魚 4等。 機制：黃進等 6認為 ，菟絲子之所以能促進 BMSCs 的增殖，可能與其促進了骨形態(tài)發(fā)生蛋白 -2（ BMP-2） mRNA 的表達有關。另有研究 12發(fā)現，龜板通過調控核轉錄因子 E2F實現對 BMSCs 的促增殖作用。而何首烏 13含藥血清之所以具有促進大鼠 BMSCs 的增殖的作用，可能與其促進干細胞因子（ SCF） mRNA 的表達有關。 2 中藥抑制 BMSCs 的凋亡 細胞凋亡是指為維持內環(huán)境穩(wěn)定，由基因控制的細胞程序性的死亡。研究表明，多種中藥能夠抑制 BMSCs 的凋亡。伏學坤等 14將 BMSCs 在 1%O 代大鼠 BMSCs 的 凋亡減少，表明其同樣具有抗 BMSCs 凋亡的作用。其他如黃芪16、黃連素 17等也能抑制 BMSCs 的凋亡。 機制：溫腎補陽藥含藥血清 18抑制 BMSCs 凋亡的作用機制主要是通過上調抑制凋亡基因 Bcl-2 的表達，下調促進凋亡基因 Bax 的表達，從而降低 BMSCs 的凋亡率。黃連素17則是通過抑制正活性氧（ ROS）的釋放和 c-Jun 氨基末端激酶（ JNK）的激活，從而減少凋亡相關蛋白 CytC 的釋放以及 Caspase-3 的激活，最終發(fā)揮抗 BMSCs 凋亡的作用。 3 中藥誘導 BMSCs 的分化 3.1 中藥誘導 BMSCs 分化為成骨細胞 曾建春等 19用含 10%肉蓯蓉含藥血清的 L-DMEM 培養(yǎng)基分別培養(yǎng) P 機制：張賢等 25在研究杜仲醇提取物誘導 BMSCs 成骨分化過程中，發(fā)現 SD 大鼠 BMSCs 經誘導 3 d 后， Wnt 信號通路相關基因 Fzd2， Fzd3， -catenin， WIF1 的表達量均有顯著變化，提示 Wnt 信號途徑可能參與了杜仲醇誘導 BMSCs 成骨分化的過程。川續(xù)斷皂苷 26誘導 BMSCs 成骨分化的機制可能與升高核心結合因子 -1（ Cbf1 ）的表達量有關，而中藥骨康方 27通過激活 P38-MAPK 信號通路以及促進 Cbfal 的表達誘導去勢大鼠 BMSCs 的成骨分化。云南白藥含藥血清 28-29促進 BMSCs 成骨分化的機制可能與影響 BMP-Smad 信號通路、 P38-Mark 信號通路等相關因子的表達有關。 3.2 中藥誘導 BMSCs 分化為軟骨細胞 研究者將 0.5%的復方丹參注射液加到 P 代兔 BMSCs，探討鹿茸多肽對 BMSCs 軟骨分化的影響，結果發(fā)現其對 BMSCs 向軟骨細胞分化具有明顯的促進作用。文獻報道強肌健力飲 12、復方透骨消痛顆粒 32等也有誘導 BMSCs 軟骨 分化的作用。 機制：透骨消痛顆粒 32能增加 BMSCs 中 型膠原的表達，提示其促進 BMSCs 軟骨分化的機制可能與促進 型膠原表達量的升高有關。另有研究 12發(fā)現，強肌健力飲中的一種化合物 K9 可能啟動了 BMSCs 的軟骨分化過程，且其機制可能與 SHH 信號通路有關。 3.3 中藥誘導 BMSCs 分化為心肌樣細胞 李志泉等 33設計實驗觀察三七總皂苷（ PNS）能否誘導 BMSCs 分化為心肌樣細胞，發(fā)現 150 g L 代大鼠 BMSCs 分化為心肌樣細胞。其他如復方丹參滴丸 35、人參總皂苷 36等也可誘導 BMSCs分化為心肌樣細胞。 機制：誘導 BMSCs 向心肌樣細胞分化的作用多與抗氧化或促進某些誘導因子的產生有關，但具體機制有待進一步研究 37。也有研究發(fā)現復方丹參滴丸 35誘導 BMSCs 向心肌樣細胞分化的同時，間隙連接蛋白 CX-43 表達上調，提示其作用機制可能與這一變化有關。 3.4 中藥誘導 BMSCs 分化為神經元樣細胞 Lu 等 38以丹參注射液作誘導劑干預 P 代的大鼠 BMSCs，探討丹參能否誘導 BMSCs 向神經元樣細胞分化，研究者將 125 L 丹參注射液與 L-DMEM 培 養(yǎng)基混合，誘導 BMSCs 90 min 后，免疫組化檢測到神經烯醇化酶（ NSE）、膠質纖維酸性蛋白（ GFAP）的表達均呈陽性，提示丹參有誘導大鼠 BMSCs 向神經元樣細胞分化的作用。研究發(fā)現，川芎嗪 39、黃芪 40、人參總皂苷 41等也能誘導大鼠 BMSCs 向神經元樣細胞方向分化。 機制：陳亞男等 42發(fā)現紅景天苷能夠激活胞外信號調節(jié)激酶 1/2（ ERK1/2）以及另外 3 個信號通路，即PI3K/AKT/mTOR，進而誘導 BMSCs 向神經元樣細胞分化，提示其機制可能與這些通路有關。而裴晶晶等 43認為紅景天苷誘導 BMSCs 分化為神經細胞的過程與 Ca 有關。 4 小結 綜上所述，多種中藥或中藥提取物能夠影響 BMSCs 的增殖、凋亡或分化，且有的不止有一種作用。如黃芪不僅能夠促進 BMSCs 的增殖，還能抑制其凋亡 11， 16；人參皂苷不僅能夠促進 BMSCs 的增殖，還能誘導其向神經元樣細胞以及心肌樣細胞分化 10， 36， 41；鹿茸多肽不僅能夠抑制BMSCs 的凋亡，還能誘導其成軟骨分化 14， 31。 從已有的報道來看，在中醫(yī)上具有 “ 補腎 ” 、 “ 壯陽 ” 、 “ 補氣 ” 、 “ 補血 ” 等補益作 用的中藥多能促進 BMSCs的增殖、抑制其凋亡或誘導其分化。其中，具有 “ 補腎 ” 、“ 壯陽 ” 作用的中藥或其提取物多能夠誘導 BMSCs 成骨分化，如肉蓯蓉 19、淫羊藿苷 23、淫羊藿次苷 24 、杜仲 22等，這與中醫(yī)上強調的 “ 腎主骨 ” 的理論十分契合；具有 “ 補氣 ” 、 “ 補血 ” 作用的中藥或其提取物多能誘導BMSCs 向心肌樣細胞分化，如三七總皂苷 33、黃芪甲苷34、復方丹參滴丸 35、人參總皂苷 36等，這與中醫(yī)上強調的 “ 心主血脈 ” 、 “ 氣為血之帥 ” 等理論也極為相符。揭示中醫(yī)中藥在 BMSCs 的研究中大有 潛力可挖掘。 5 問題與展望 盡管本領域的研究取得了上述令人鼓舞的進展，但也存在諸多問題。一是中藥有效成分的問題。中藥成分復雜，而產生相關藥理作用的活性成分可能只有一種或幾種，當前本領域的大部分研究缺乏對有效成分的深入探討。二是機制研究的問題。多數研究只對作用進行了研究而未對相應的機制進行探討，或僅開展了初淺的機制研究。三是 BMSCs 的體外培養(yǎng)、鑒定的問題。 BMSCs 的體外培養(yǎng)、鑒定等存在諸多問題，尤其是目前沒有找到其特有的表面標記物 44，使其鑒定還不能形成統(tǒng)一的標準。四是中藥含藥血 清制備的問題。1988 年日本學者田代真一首次提出 “ 血清藥理學 ” 的概念45， 6 年后國內首次報道關于中藥含藥血清的研究 46，含藥血清的應用得到國內中藥研究領域的廣泛認可。本領域的研究也多采用了血清藥理學的方法，但尚存在諸多問題。如： “ 等濃 ” 的問題。培養(yǎng)基稀釋了含藥血清的濃度，以至于細胞的體外培養(yǎng)無法有效模擬體內的反應。為了解決這個問題，研究者多會采用加大給藥劑量的方法來實現 “ 等濃 ” 的效果。但此方法都有其自身的局限性，如血藥濃度并不是隨著給藥劑量的提高而呈現線性變化 47。 采血的問題。藥物、采血方法 、采血時間等多種變量可能導致血清有效活性物質的含量不盡相同。 滅活的問題。對于含藥血清是否需要滅活存在諸多問題。如滅活可能會導致血清中一些穩(wěn)定性差的活性成分失活，進而影響實驗結果 48。 眾所周知， BMSCs 是組織工程中比較理想的種子細胞，研究中藥對 BMSCs 生命活動的影響，對我國的中醫(yī)藥事業(yè)將產生良好的推動作用，在細胞工程、組織工程、重大疾病研究等領域有廣闊的應用前景。比如，利用某些中藥具有促進 BMSCs增殖的作用特點，可以將其應用到組織工程中對之進行安全有效的體外擴增，從而為科研、臨床提供大量的 種子細胞；利用某些中藥可以誘導 BMSCs 成骨、成軟骨分化的特點，可以為快速治療骨折、骨缺損、骨質疏松等骨科疾病提供新的思路；利用中藥誘導 BMSCs 分化為心肌樣細胞的特點，可用干細胞移植的方法重建心肌細胞，這種方法安全、有效，可能是解決心肌梗死這一難題的有效途徑 49；利用中藥誘導BMSCs 成神經樣細胞分化的功能特點，可能對神經系統(tǒng)疾病的治療產生積極的意義。 參考文獻 1 Friedenstein A J， Petrakova K V， Kurolesova A I， et al. 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