中藥皂苷對干細胞增殖分化的影響

1、中藥皂苷對干細胞增殖分化的影響(1)    【摘要】  干細胞的研究對基礎(chǔ)醫(yī)學研究具有極大的推動作用和廣闊的臨床應(yīng)用前景。干細胞具有多向分化的潛能，對組織器官的損傷修復(fù)具有重要意義。如何誘導干細胞分化成為人們所期待的細胞組織，是目前干細胞研究領(lǐng)域的關(guān)鍵。文章綜述通過對國內(nèi)外相關(guān)文獻研究分析結(jié)果表明，人參、三七、黃芪、絞股藍等中藥中的皂苷類成分對多種干細胞的增殖、分化與功能的建立均具有明顯的促進作用。這些研究不但揭示了這些中藥作用機制的物質(zhì)基礎(chǔ)，也為促進干細胞定向分化的組織修復(fù)開辟新的途徑，對中藥現(xiàn)代化研究與開發(fā)，以及對某些疑難疾病治療等具有重要

2、意義。 【關(guān)鍵詞】  天然皂苷; 干細胞; 增殖; 分化干細胞的研究對基礎(chǔ)醫(yī)學研究具有極大的推動作用和廣闊的臨床應(yīng)用前景，美國科學雜志于1999年將干細胞研究列為世界十大科學成就的第一，排在人類基因組測序和克隆技術(shù)之前。干細胞是指具有自我更新、高度增殖及多分化潛能的細胞。根據(jù)所處的發(fā)育階段分為胚胎干細胞和成體干細胞。胚胎干細胞受倫理學問題及取材困難等因素限制。成體干細胞存在于成人的各種組織中, 參與組織更新、創(chuàng)傷修復(fù)等過程。它能進行“橫向分化”, 即由一種組織的成體干細胞分化成其它組織細胞。成體干細胞來源廣泛，不涉及倫理問題，取材容易，臨床應(yīng)用多年，已有豐富經(jīng)驗，發(fā)展前景廣闊。到目前

3、為止，研究人員已經(jīng)在多種組織中發(fā)現(xiàn)了成體干細胞，如骨髓、神經(jīng)、內(nèi)皮、骨骼肌和上皮組織等，其中骨髓造血干細胞研究是人們關(guān)注的熱點1，2。骨髓造血干細胞在多種調(diào)控因子的作用下分化為多能干細胞，并進一步分化為髓系祖細胞、淋巴祖細胞，血管內(nèi)皮祖細胞，以及骨髓間充質(zhì)干細胞等。髓系祖細胞繼續(xù)分化為紅細胞、血小板、粒細胞和巨噬細胞;普通淋巴祖細胞分化為T細胞、B細胞、NK細胞等;血管內(nèi)皮祖細胞分化為血管內(nèi)皮細胞和淋巴管細胞;骨髓間充質(zhì)干細胞可以向多種細胞分化，如格根包爾氏細胞、脂肪細胞和軟骨細胞等。此外其與多能祖細胞之間也能相互轉(zhuǎn)化，但是具體的機制尚不明確36 。干細胞這種多向分化的潛能、自我更新的能力，對

4、組織器官的創(chuàng)傷修復(fù)具有重要意義。人體在受到疾病侵害時，其自身可以對自體分泌的刺激因子發(fā)生反應(yīng)，并從骨髓中轉(zhuǎn)移出各種干細胞來增殖分化成所需的組織，但是自身轉(zhuǎn)移出的干細胞并不能夠滿足疾病組織修復(fù)和再生所需的干細胞數(shù)量7。采用何種辦法誘導干細胞分化成為人們所期待的細胞或組織，是目前干細胞研究領(lǐng)域的重要環(huán)節(jié)。影響干細胞分化的因素簡單的說就是干細胞所處的特定的微環(huán)境，包括內(nèi)源性生長因子的和外源性刺激的因子8。內(nèi)源性的因子包括各種細胞內(nèi)蛋白、轉(zhuǎn)錄因子、分泌因子、整合素等生長因子9;外源性的因子如尖杉醋堿、環(huán)磷酸胺、阿糖胞苷等抗癌藥物，以及G9a組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶的小分子抑制劑BIX-01294 (BIX)1

5、0等，能夠刺激干細胞的增殖分化。但是這些外源性因子大多具有較強的毒性，也容易使細胞在分裂過程中產(chǎn)生變異。近年來，大量臨床研究表明多種含有皂苷的中藥如血塞通(三七總皂苷)注射液，人參總皂苷注射液，黃芪注射液，復(fù)方丹參片(三七，丹參，冰片)，地奧心血康(絞股藍)等在組織修復(fù)尤其是心腦血管性疾病的治療過程中效果顯著。這些中藥作用的物質(zhì)基礎(chǔ)研究結(jié)果揭示了其天然皂苷成分對干細胞的增殖分化有調(diào)控作用，在組織修復(fù)過程中發(fā)揮積極作用?，F(xiàn)就有關(guān)中藥中皂苷對干細胞增殖分化的影響研究進展進行綜述。1 人參金錦梅等1215采用免疫磁珠法分離純化臍血C細胞,在造血細胞半固體和液體培養(yǎng)體系中加入不同濃度的GS,檢測對C細

6、胞增殖,形成祖細胞集落的提高率,并用流式細胞儀檢測液體培養(yǎng)后細胞表面標記的變化。 結(jié)果表明GS不但能促進C造血干/祖細胞增殖，提高造血祖細胞的集落產(chǎn)率，而且能誘導其定向分化，具有類似造血生長因子和協(xié)同生長因子的作用。鄭國慶等16則觀察到人參皂苷還能誘導骨髓間充質(zhì)細胞分化成神經(jīng)元樣細胞。除了骨髓干細胞，GS對其他成體干細胞也具有作用。王莎莉等17經(jīng)分離培養(yǎng)人胚胎神經(jīng)干細胞后，觀察GS以及GS與白介素-1(IL-1)聯(lián)合應(yīng)用時，對人胚胎神經(jīng)干細胞定向誘導為DA能神經(jīng)元的影響。結(jié)果顯示GS能促進神經(jīng)干細胞定向分化為DA能神經(jīng)元，而GS與IL-1聯(lián)合誘導的效果則是單用IL-1的5倍，也就證實了GS能誘

7、導人胚胎神經(jīng)干細胞向DA能神經(jīng)元分化。此外，在整體實驗水平上，也觀察到了GS對多種干細胞的作用。周岐新18證明了GS能促進骨髓造血干細胞進入增殖周期。于志堅等19使急性非淋巴細胞性白血病患者在接受化療治療的同時，服用GS片，結(jié)果顯示口服GS可以提高機體的免疫力，減少骨髓抑制后外周血細胞下降所引起的嚴重感染，表明GS能夠加速骨髓造血，促進骨髓造血功能的恢復(fù)。人參皂苷Rg1 單體屬于人參三醇類皂苷，對機體藥理作用廣泛， 具有多途徑、多方式、多靶點20作用。王力等21通過對Rg1可促進大鼠BMSC增殖的研究，探討其機制可能是通過上調(diào)GATA1和GATA2的表達以及其與DNA的結(jié)合活性來調(diào)控BMSC細

8、胞的增殖，促進其下游相應(yīng)生長因子，如Epo、GM-CSF、IL-23、IL-26等的合成，進而促進BMSC和各系造血祖細胞的增殖分化，這也許是人參調(diào)節(jié)細胞增殖的可能途徑之一。鄔偉等22用Rg1誘導分化體外培養(yǎng)擴增的大鼠骨髓間充質(zhì)干細胞，在人參皂苷Rg1誘導72 h后，觀測到部分骨髓間充質(zhì)干細胞(35.57%)轉(zhuǎn)變?yōu)樯窠?jīng)元樣細胞，免疫細胞化學染色NSE呈陽性，分化的神經(jīng)元樣細胞可能表達NGF mRNA。申紅麗等23經(jīng)實驗發(fā)現(xiàn)，長期給予Rg1可以顯著提高海馬區(qū)新生功能細胞的存活率，保護CA1區(qū)神經(jīng)元細胞免受缺血性損害;同時明顯改善全腦缺血對沙土鼠被動回避記憶能力造成的損傷，并提高動物的空間學習記憶

9、能力。從另一個觀點可以說，Rg1對神經(jīng)干細胞的存活與增殖有影響。崔榮太等24對給Rg1的大鼠腹腔注射5-溴脫氧尿苷(BrdU)以標記處于增殖狀態(tài)的神經(jīng)干細胞，觀測結(jié)果顯示應(yīng)用Rg1后，腦缺血后側(cè)腦室下區(qū)及周邊腦區(qū)BrdU陽性細胞數(shù)及雙標陽性細胞明顯增多，表明Rg1能誘導側(cè)腦室下區(qū)神經(jīng)干細胞增殖、分化，提示其具有促進神經(jīng)發(fā)生的能力。人參皂苷Rb1單體屬于人參二醇類皂苷。近年來研究表明Rb1在抗氧化、清除氧自由基、提高學習記憶等方面有較強活性25。牛泱平等26用體外造血祖細胞集落形成技術(shù)，觀察不同濃度的Rb1對正常人粒-巨噬系祖細胞的刺激增殖作用。實驗結(jié)果表明Rb1有明顯的刺激增殖作用，生長率達提

10、高至65.1%，而且高濃度時不產(chǎn)生抑制作用。韓大良等27設(shè)不同終濃度人參皂苷Rb1的細胞培養(yǎng)體系與對照，檢測MSC集落生成率，MTT比色法測定MSC集落培養(yǎng)體系細胞的活力。表明Rb1在一定濃度范圍內(nèi)對體外培養(yǎng)條件下的小鼠骨髓MSC具有生長促進作用，但在高濃度時，其促進作用反而減弱。2 三七鄭茵紅等29采用骨髓粒系、紅系祖細胞半固體培養(yǎng)集落形成法，觀察PNS對人造血祖細胞的刺激增殖作用。結(jié)果顯示PNS對造血祖細胞有增殖作用，集落產(chǎn)率均明顯高于對照組;集落增高則最為明顯。錢煦岱等30應(yīng)用多向祖細胞體外培養(yǎng)集落形成法，觀察PNS對C造血干/祖細胞的刺激增殖和誘導定向分化的效應(yīng)。結(jié)果顯示PNS對C造血

11、干/祖細胞具有顯著的刺激增殖作用，并能夠誘導其向粒系細胞定向分化的效應(yīng)，而對紅系細胞則無明顯誘導效應(yīng)。吉光榮等31探討含PNS的條件培養(yǎng)基對骨髓間質(zhì)干細胞體外成骨潛能的影響，結(jié)果表明體外條件培養(yǎng)的MSCs 具有一定的成骨能力，使用含有PNS的條件培養(yǎng)基可以大大提高其成骨能力。李志泉等32采用骨髓細胞體外培養(yǎng)技術(shù)分離大鼠MSCs,以流式細胞儀檢測細胞表面標志;采用四氮唑鹽法觀察PNS對MSCs增殖的影響。結(jié)果顯示PNS能促進大鼠MSCs體外增殖并可誘導MSCs分化為心肌樣細胞,這為細胞移植治療心肌梗塞提供了實驗依據(jù)。魏楚蓉等33體外培養(yǎng)海馬神經(jīng)干細胞, 研究PNS對海馬神經(jīng)干細胞活性的影響和分化

12、作用。結(jié)果表明在一定濃度范圍內(nèi)PNS能增強海馬神經(jīng)干細胞活性，并促進海馬神經(jīng)干細胞向神經(jīng)元和膠質(zhì)細胞方向分化。司銀楚等34發(fā)現(xiàn)體外PNS可能通過促進胎鼠皮層神經(jīng)干細胞或前體細胞堿性成纖維細胞生長因子、腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子自身合成增加,通過自分泌或旁分泌作用,促進其存活、增殖、分化和自我更新。此外，陳俊等35給小鼠腹腔注射PNS，發(fā)現(xiàn)能促進骨髓造血干細胞增殖。本篇論文由網(wǎng)友投稿，讀書人只給大家提供一個交流平臺，請大家參考，如有版權(quán)問題請聯(lián)系我們盡快處理。3 黃芪為豆科植物 Astragalus membranaceus Bunge的根。黃芪皂苷(Astragalus Saponins，AS)和黃芪

13、異黃酮類是其主要藥效成分?，F(xiàn)代藥理研究表明，黃芪具有抗氧化、清除氧自由基、改善微循環(huán)、增加組織細胞抗缺血缺氧能力等功效,并對神經(jīng)細胞損傷具有保護作用36，37。而在細胞培養(yǎng)中，黃芪可使細胞數(shù)明顯增多，細胞生長旺盛，壽命延長，推測原因可能是由于黃芪皂苷對干細胞的作用所引起的。余勤等38用黃芪注射液誘導MSCs分化，與用含bFGF的培養(yǎng)液誘導成對照組，光鏡下觀察MSCs經(jīng)誘導后細胞的形態(tài)變化。發(fā)現(xiàn)對照組基本無變化，而經(jīng)黃芪注射液誘導1 h后細胞形態(tài)出現(xiàn)明顯變化，其胞體向胞核收縮成錐形、圓形和橢圓形，并伸出較多的細長突起，在細長突起處又出現(xiàn)若干分支，部分相鄰細胞的突起連接成網(wǎng)。誘導3 h后，大多數(shù)M

14、SC變?yōu)榈湫偷纳窠?jīng)元樣細胞形態(tài)。經(jīng)驗證，黃芪誘導后MSCs向神經(jīng)元樣細胞分化，而不是神經(jīng)膠質(zhì)細胞。黃芪能誘導MSC向神經(jīng)元樣細胞分化，是否與其抗氧化、對神經(jīng)細胞有良好的保護作用有關(guān)，其確切機制有待進一步研究。4 絞股藍為葫蘆科絞股藍屬植物Gynosteoma pentaphyllu Makfno。主要藥效成分為絞股藍皂苷(Gypenoside，Gyp)，其中6種單體與GS相同。絞股藍的提取物具有抗疲勞、抗缺氧、免疫調(diào)節(jié)、降血脂、降血糖、保肝、抗?jié)兊茸饔?。董燕湘?9經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，大鼠MSCs在體外擴增522代后，對照組不加任何誘導劑，MSCs可分化為神經(jīng)樣細胞(53.1%)。加入絞股藍誘導劑誘

15、導15 h，MSCs形態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榈湫偷纳窠?jīng)樣細胞(90.0%)。免疫細胞化學染色顯示誘導出的神經(jīng)樣細胞，NSE、nestin、GFAP表達陽性。繼續(xù)培養(yǎng)1219 d，5 d后對照組所有細胞逐漸死亡，而絞股藍組神經(jīng)樣細胞形態(tài)完好，大部分細胞變?yōu)閳A形并聚集成團，NSE、nestin、GFAP表達陽性。表明大鼠骨髓間質(zhì)干細胞用中成藥絞股藍誘導可分化為多種形態(tài)的神經(jīng)樣細胞。為了進一步地確定Gyp是否能夠誘導干細胞分化，吳婕等40采用體外培養(yǎng)NSCs，并用Gyp誘導，證實了Gyp能夠誘導NSCs向神經(jīng)元細胞分化。綜上所述，干細胞具有多向分化潛能和自我更新的能力，可修復(fù)組織器官創(chuàng)傷及治療多種疾病。三七、人參

16、、黃芪、絞股藍、蒺藜中的皂苷，對干細胞 增殖分化均具有明顯的作用。這些研究不但揭示了這些中藥作用機制的物質(zhì)基礎(chǔ)，也為促進干細胞定向分化的組織修復(fù)開辟新的途徑，對中藥現(xiàn)代化研究與開發(fā)，以及對某些疑難疾病治療等具有重要意義?！緟⒖嘉墨I】  1 Szilvassy A J.The biology of hematopoietic stem cellsJ.Arch Med Res, 2003, 34：446.2 Dunsmore SE, Shapiro SD.The bone marrow leaves its scar: new concepts in pulmonary fibrosis

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