張艷, 周淑如, 韓仕陽, 江佳佳

(江蘇大學(xué)附屬澳洋醫(yī)院腫瘤研究院, 江蘇 蘇州 215600)

人參在亞洲國家作為天然滋補品被廣泛應(yīng)用,最初主要被用作食物和能量的來源,后來研究者逐漸發(fā)現(xiàn)人參對免疫功能、心血管系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)和癌癥治療等方面有重要作用[1-2]。人參皂苷是人參的主要活性成分,目前很多研究報道了人參皂苷具有調(diào)節(jié)免疫功能的作用,并觀察到人參皂苷改善胰島素抵抗、體外抑制病毒、改善小鼠肢體缺血并促進血管新生等現(xiàn)象[3-5]。本文主要從人參皂苷對免疫器官、免疫細(xì)胞及免疫分子等方面的調(diào)節(jié)作用及其可能的作用機制進行綜述和分析。

1 人參皂苷概述

人參皂苷主要是從人參的根、莖、葉、花和果實中提取的一組三萜皂苷,是一種多糖衍生物,主要由糖和非糖化合物的半縮醛羥基組成[6]。目前已分離鑒定的人參皂苷有100多種,由于皂苷元的區(qū)別,主要分為兩種類型:達(dá)瑪烷型和齊墩果烷型,其中達(dá)瑪烷型人參皂苷含量最多,達(dá)瑪烷型人參皂苷依據(jù)皂苷元C-6上有無羥基分為原人參二醇型皂苷(如Rb1、Rb2、Rb3、Rc、Rg3)和原人參三醇型皂苷(如Re、Rf、Rg、Rg2、Rh1)[7]。人參皂苷具有廣泛的生物學(xué)功能,如抗氧化、抗癌、抗肥胖、免疫調(diào)節(jié)、保護肝臟、降血脂,還具有調(diào)節(jié)代謝及改善心血管疾病的作用,甚至可作為腫瘤靶向治療和糖尿病治療的輔助用藥等[3,8-11]。

2 人參皂苷對免疫器官的調(diào)節(jié)作用

免疫器官是免疫調(diào)節(jié)的根本,主要包括中樞免疫器官和外周免疫器官,前者主要由骨髓、胸腺構(gòu)成,后者主要由脾臟、淋巴結(jié)構(gòu)成。人參皂苷通過對免疫器官的調(diào)節(jié)可延緩多種疾病的進展。人參皂苷Rg3通過Ca2+依賴途徑增強線粒體抗氧化能力,提高人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的增殖和分化潛力,防止骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞衰老[12]。Liu等[13]發(fā)現(xiàn)環(huán)磷酰胺誘導(dǎo)免疫抑制小鼠體重減輕,胸腺和脾臟指數(shù)下降,病理損傷嚴(yán)重,然而當(dāng)Rg3治療后可逆轉(zhuǎn)環(huán)磷酰胺誘導(dǎo)的免疫抑制作用,胸腺與脾臟形態(tài)明顯改善,臟器指數(shù)升高,表明Rg3可以改善免疫抑制小鼠的免疫功能。冉瑞圖等[14]發(fā)現(xiàn)Rg1能夠顯著降低D-半乳糖致大鼠衰老胸腺細(xì)胞的凋亡率,提高大鼠衰老胸腺細(xì)胞對刀豆蛋白A的增殖反應(yīng)能力、胸腺皮/髓質(zhì)比例與胸腺指數(shù)等,說明Rg1通過提高胸腺細(xì)胞的增殖能力及胸腺指數(shù)延緩機體的衰老。

在抗腫瘤研究中也觀察到人參皂苷對免疫器官的正向調(diào)節(jié)作用。再生障礙性貧血小鼠模型中,原人參二醇型皂苷能顯著增加骨髓造血細(xì)胞數(shù)量,髓系、紅系和巨核祖細(xì)胞的集落數(shù)明顯增加[15]。Cao等[16]發(fā)現(xiàn)人參皂苷Rg1通過抑制Bax易位導(dǎo)致的線粒體凋亡來改善再生障礙性貧血的造血干細(xì)胞,從而恢復(fù)造血功能?；熓悄[瘤治療的主要途徑之一,骨髓抑制是其主要不良反應(yīng),動物實驗結(jié)果表明,原人參二醇型中的Rb1、Rc、Rb2、Rd和原人參三醇型中的Re、Rg1、Rf能有效改善環(huán)磷酰胺誘導(dǎo)的骨髓抑制,經(jīng)人參皂苷治療后,小鼠體重、血細(xì)胞數(shù)量、造血相關(guān)細(xì)胞因子以及脾臟與胸腺指數(shù)增加,并抑制骨髓細(xì)胞凋亡[17]。此外,對肝癌小鼠模型連續(xù)給藥Rg3后,小鼠免疫器官中超氧化物歧化酶的活性增強,而黃嘌呤氧化酶活性和丙二醛水平降低,表明Rg3具有良好的抗腫瘤和抗氧化活性,并可改善荷瘤機體的免疫狀態(tài),說明人參皂苷可通過促進免疫器官生長,調(diào)節(jié)機體抗腫瘤免疫功能[18]。越來越多的研究發(fā)現(xiàn)人參皂苷及其代謝物可能通過參與調(diào)節(jié)多種氧化信號通路發(fā)揮其抗氧化作用[8],如Keap1/Nrf2/ARE、PI3K/Akt、NF-κB信號通路等。

3 人參皂苷對免疫細(xì)胞的調(diào)節(jié)作用

免疫細(xì)胞是人體免疫應(yīng)答的參與者,同時還是免疫功能的執(zhí)行者,包括淋巴細(xì)胞、樹突細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、NK細(xì)胞、肥大細(xì)胞等?，F(xiàn)代藥理學(xué)研究表明,人參皂苷對免疫細(xì)胞具有調(diào)節(jié)作用。

3.1 對T細(xì)胞的調(diào)節(jié)

T細(xì)胞在免疫應(yīng)答過程中發(fā)揮重要作用,具有多種生物學(xué)功能,如直接殺傷靶細(xì)胞,輔助和抑制B細(xì)胞產(chǎn)生抗體,對特異性的抗原和促有絲分裂原的應(yīng)答反應(yīng),以及產(chǎn)生細(xì)胞因子等。已有多項研究報道了人參皂苷對T細(xì)胞的免疫調(diào)節(jié)作用。Wang等[19]研究發(fā)現(xiàn),人參皂苷Rh2作用于小鼠黑色素瘤模型后可抑制腫瘤生長并延長小鼠的存活期,T淋巴細(xì)胞浸潤腫瘤明顯增高,說明Rh2可以增強小鼠抗腫瘤免疫反應(yīng)。但在一定條件下人參皂苷也可抑制T細(xì)胞增殖。Wang等[20]通過大鼠皮膚移植模型觀察到Rd可顯著降低大鼠外周血中CD4+T細(xì)胞和CD8+T細(xì)胞,抑制Th1細(xì)胞因子的表達(dá)水平,能延長皮膚移植物的存活時間,改善移植物的病理損傷,有效拮抗同種異體移植排斥反應(yīng),這使人參皂苷Rd可能用于治療Th1誘導(dǎo)的疾病,包括移植排斥反應(yīng)。此外,Th17細(xì)胞自身免疫反應(yīng)過度和Treg細(xì)胞功能障礙可能是多發(fā)性硬化癥和自身免疫性腦脊髓炎等自身免疫性疾病發(fā)生的重要原因[21]。Park等[22]發(fā)現(xiàn)Rg3可以負(fù)向調(diào)節(jié)CD4+T細(xì)胞中RORγt的表達(dá),進而抑制Th17細(xì)胞分化和Th17介導(dǎo)的神經(jīng)炎癥。

3.2 對B細(xì)胞的調(diào)節(jié)

B細(xì)胞主要是接受抗原刺激后產(chǎn)生抗體,并通過體液免疫來發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用。有研究發(fā)現(xiàn)人參皂苷被人體吸收的主要形式是人參皂苷代謝物compound K(CK)。Zhang等[23]通過研究發(fā)現(xiàn),對于膠原誘導(dǎo)性關(guān)節(jié)炎,CK治療能夠降低小鼠多發(fā)性關(guān)節(jié)炎指數(shù)、關(guān)節(jié)腫脹個數(shù)、脾臟病理評分、B細(xì)胞增殖和血清抗體IgG1、IgG2a等的水平,部分通過抑制B細(xì)胞活化來改善膠原誘導(dǎo)性關(guān)節(jié)炎的惡化。Chen等[24]在非特異性關(guān)節(jié)炎大鼠模型中同樣發(fā)現(xiàn)CK可以通過抑制記憶B細(xì)胞發(fā)揮作用,以減輕非特異性關(guān)節(jié)炎的嚴(yán)重程度。在系統(tǒng)性紅斑狼瘡復(fù)雜的發(fā)病機制中,免疫功能調(diào)節(jié)障礙是其發(fā)病的主要原因之一,特征在于B細(xì)胞的高度活化并產(chǎn)生大量自身抗體。余昕[25]在人參皂苷對系統(tǒng)性紅斑狼瘡體液免疫的調(diào)節(jié)研究中發(fā)現(xiàn)Rb1、Rh1、Rg1和Rg3均能抑制B細(xì)胞增殖,促進B細(xì)胞凋亡,抑制IgG和IgM分泌,表明人參皂苷具有抑制體液免疫的功能。

3.3 對巨噬細(xì)胞的調(diào)節(jié)

巨噬細(xì)胞是炎癥反應(yīng)的主要作用細(xì)胞,在不同條件下,有著明顯的形態(tài)和功能異常。根據(jù)活化狀態(tài)、發(fā)揮功能以及分泌因子的不同,主要分為經(jīng)典活化的M1型巨噬細(xì)胞和選擇性活化的M2型巨噬細(xì)胞。M1型巨噬細(xì)胞一般受脂多糖、IFN-γ、TNF-α或粒細(xì)胞-巨噬細(xì)胞集落刺激因子(GM-CSF)刺激,表達(dá)CD68、CD80、CD86,分泌IL-1β、IL-6、IL-12等促炎因子,在炎癥早期及抗腫瘤過程中發(fā)揮重要作用。M2型巨噬細(xì)胞通過Th2細(xì)胞因子如IL-4、IL-10、IL-13及免疫復(fù)合物進行活化,表達(dá)CD163、CD204、CD206及抑制炎癥因子,發(fā)揮抑制炎癥反應(yīng)及組織修復(fù)的作用,在腫瘤中分泌IL-10、TNF、CCL17等細(xì)胞因子促進腫瘤進展[26]。在不同條件下,人參皂苷對不同亞型巨噬細(xì)胞具有不同的調(diào)節(jié)作用。

人參皂苷Rg3作用于脂多糖誘導(dǎo)的小鼠腹腔巨噬細(xì)胞后發(fā)現(xiàn),Rg3可以抑制M1型巨噬細(xì)胞標(biāo)志基因的表達(dá)以及iNOS和NO的產(chǎn)生,并誘導(dǎo)M2型巨噬細(xì)胞極化,促進小鼠腹膜炎模型炎癥的消除,為人參藥理學(xué)在消炎藥物的設(shè)計方面提供了一種新的思路[27]。人參皂苷Rh2則可顯著誘導(dǎo)M2巨噬細(xì)胞向M1表型分化,從而抑制肺癌細(xì)胞增殖、遷移和減少血管內(nèi)皮生長因子相關(guān)蛋白、MMP2、MMP9等多種因子的表達(dá),提示人參皂苷Rh2可通過調(diào)節(jié)肺癌中腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞的表型改善腫瘤微環(huán)境[28]。此外,CK作為人參皂苷的一種活性代謝物也可發(fā)揮調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞的作用。Liu等[29]研究發(fā)現(xiàn),CK在治療小鼠膠原誘導(dǎo)性關(guān)節(jié)炎過程中可顯著抑制巨噬細(xì)胞吞噬功能,并促進巨噬細(xì)胞從M1型向M2型轉(zhuǎn)化,抑制小鼠血漿和腹腔巨噬細(xì)胞培養(yǎng)上清液中炎性因子的分泌,提高IL-10的水平,表明CK可以通過增加抗炎巨噬細(xì)胞的極化來治療膠原誘導(dǎo)性關(guān)節(jié)炎[30]。

3.4 對NK細(xì)胞的調(diào)節(jié)

NK細(xì)胞是一種細(xì)胞毒性先天淋巴樣細(xì)胞,是機體受到外來病原體攻擊時的第一道免疫防線。NK細(xì)胞可以產(chǎn)生多種趨化因子和細(xì)胞因子(如IFN-γ),招募和激活各種免疫細(xì)胞(如T細(xì)胞和巨噬細(xì)胞),對靶細(xì)胞產(chǎn)生協(xié)調(diào)的免疫反應(yīng)。NK細(xì)胞與多種疾病的發(fā)生、發(fā)展或治療有關(guān),而人參皂苷可通過對NK細(xì)胞的調(diào)節(jié)延緩疾病進展。

有研究發(fā)現(xiàn)人參皂苷Rg1的去糖基化代謝物人參皂苷F1可通過促進NK細(xì)胞功能減輕慢性鼻竇炎嗜酸性粒細(xì)胞炎癥反應(yīng),降低IL-4和IL-13以及產(chǎn)生前列腺素D2所需的造血前列腺素D合成酶的表達(dá),但當(dāng)NK細(xì)胞缺失時人參皂苷F1的治療則無效,這表明人參皂苷F1增強NK細(xì)胞活性可能是一種潛在的治療慢性鼻竇炎中嗜酸性粒細(xì)胞炎癥的策略[31]。Kwon等[32]研究也發(fā)現(xiàn)人參皂苷F1可促進NK細(xì)胞的細(xì)胞毒性和IFN-γ的產(chǎn)生。以上結(jié)果均表明人參皂苷F1可以增強NK細(xì)胞的功能,為以NK細(xì)胞為基礎(chǔ)的免疫治療提供理論依據(jù)。在腫瘤研究方面,人參皂苷對NK細(xì)胞的調(diào)節(jié)作用也起到關(guān)鍵作用。Lee等[33]發(fā)現(xiàn)Rg3通過激活MAPK/ERK通路促進NK細(xì)胞活性,提示Rg3可作為NK細(xì)胞的細(xì)胞毒性激活劑,用于多種癌癥的治療。綜上可見,人參皂苷可通過增強NK細(xì)胞的活性提高機體的免疫功能。

3.5 對樹突細(xì)胞的調(diào)節(jié)

樹突細(xì)胞是機體功能最強的專職抗原遞呈細(xì)胞,能高效地攝取、加工處理和遞呈抗原,并有效激活初始型T細(xì)胞處于啟動、調(diào)控并維持免疫應(yīng)答的中心環(huán)節(jié)。目前已有多篇文獻報道人參皂苷對樹突細(xì)胞的免疫調(diào)節(jié)作用。

王毅等[34]研究發(fā)現(xiàn)Rg1、Rh1能夠增加細(xì)胞表面第一、二信號系統(tǒng)重要分子HLA-DR和ICAM-1的表達(dá),增加介導(dǎo)細(xì)胞間黏附的分子CD25、CD11c、CD44的表達(dá),有利于樹突細(xì)胞-T細(xì)胞簇的形成及抗原的遞呈,從而導(dǎo)致樹突細(xì)胞免疫功能的增強,表明人參皂苷Rg1、Rh1可以增強樹突細(xì)胞的抗原遞呈能力。大量文獻已報道人參皂苷具有雙向免疫調(diào)節(jié)作用,不僅可以增強樹突細(xì)胞的抗原遞呈能力,在一定條件下可抑制樹突細(xì)胞的作用。Chen等[35]發(fā)現(xiàn)人參皂苷代謝物CK可下調(diào)關(guān)節(jié)炎中樹突細(xì)胞啟動的T細(xì)胞激活,抑制CCL21/CCR7介導(dǎo)的樹突細(xì)胞遷移以及T細(xì)胞與樹突細(xì)胞之間的信號轉(zhuǎn)導(dǎo),從而減輕炎癥的發(fā)生。雒宏等[36]研究發(fā)現(xiàn)人參皂苷可以通過調(diào)節(jié)膠原誘導(dǎo)性類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎(rheumatoid arthritis,RA)模型小鼠脾臟細(xì)胞中樹突細(xì)胞比例而抑制炎癥,進而緩解RA模型小鼠關(guān)節(jié)炎病理改變,表明人參皂苷抑制RA模型小鼠外周血炎癥可能是通過調(diào)節(jié)脾臟中傳統(tǒng)樹突細(xì)胞亞群種類而發(fā)揮作用的。Son等[37]將脾樹突細(xì)胞(CD11c+)與鈣網(wǎng)蛋白標(biāo)記的腫瘤細(xì)胞共培養(yǎng),發(fā)現(xiàn)經(jīng)Rg3處理后CD11c+細(xì)胞比例顯著增加,表明Rg3可以提高樹突細(xì)胞對腫瘤細(xì)胞的攝取能力。

4 對免疫分子的調(diào)節(jié)

免疫分子主要由T淋巴細(xì)胞、B淋巴細(xì)胞和巨噬細(xì)胞等受抗原刺激后產(chǎn)生。主要包括淋巴因子、補體、抗體等,人參皂苷對免疫分子的調(diào)節(jié)功能在多種疾病中發(fā)揮重要作用,目前被認(rèn)為是調(diào)節(jié)機體免疫的首選中藥。

4.1 對細(xì)胞因子的調(diào)節(jié)

細(xì)胞因子包括多種類型,如白細(xì)胞介素、干擾素、腫瘤壞死因子等。研究發(fā)現(xiàn)人參皂苷通過參與細(xì)胞因子的調(diào)節(jié)作用干擾多種疾病的發(fā)生發(fā)展。Long等[38]采用人參皂苷Rg1干預(yù)硫酸葡聚糖鈉誘導(dǎo)BALB/c小鼠潰瘍性結(jié)腸炎,發(fā)現(xiàn)連續(xù)給藥14天后結(jié)腸炎小鼠體重、結(jié)腸重量、結(jié)腸長度、結(jié)腸重量指數(shù)和病理損傷評分均得到有效改善,伴有較少的潰瘍形成和炎癥細(xì)胞浸潤,IL-6、IL-33、CCL-2、TNF-α水平降低,IL-4和IL-10水平升高,提示人參皂苷Rg1可有效調(diào)控結(jié)腸組織中炎性細(xì)胞因子的表達(dá)。人參皂苷作用于CD14+單核細(xì)胞后,細(xì)胞上清液中IL-6、TNF-α、IL-10水平顯著升高,但IL-1b水平未明顯升高,提示人參皂苷可以調(diào)節(jié)單核細(xì)胞的作用[39]。H22荷瘤小鼠模型中也觀察到Rh2辛基酯衍生物可增強脾淋巴細(xì)胞的增殖能力和細(xì)胞毒性,并與TLR4相關(guān);TLR4-/-小鼠脾淋巴細(xì)胞中細(xì)胞因子(如IFN-γ、IL-2、IL-4)分泌水平明顯增高[11]。上述研究均表明人參皂苷通過調(diào)節(jié)細(xì)胞因子的水平發(fā)揮抗炎與抗腫瘤作用。

4.2 對補體的調(diào)節(jié)

補體廣泛存在于血清、組織液和細(xì)胞膜表面,是一個具有精密調(diào)控機制的蛋白質(zhì)反應(yīng)系統(tǒng),可廣泛參與機體抗感染防御反應(yīng)、機體免疫應(yīng)答及某些免疫病理過程的發(fā)生和發(fā)展。目前人參皂苷對補體在免疫反應(yīng)中的調(diào)節(jié)作用越來越受到研究者的關(guān)注。尤艷利等[40]發(fā)現(xiàn)人參皂苷可以提高潑尼松治療的臨床療效,降低血沉,促進補體C3的生成,表明人參皂苷通過對補體的促進作用,可以提高機體的免疫防御功能。

4.3 對抗體的調(diào)節(jié)

抗體是免疫系統(tǒng)在抗原刺激下,由B細(xì)胞或記憶B細(xì)胞增殖分化成的漿細(xì)胞所產(chǎn)生的,可與相應(yīng)抗原發(fā)生特異性結(jié)合的免疫球蛋白,按照理化性質(zhì)和生物學(xué)功能,可以將抗體分為IgM、IgG、IgA、IgE、IgD五類。Park等[41]研究發(fā)現(xiàn)人參皂苷Rg1和20(S)-Rg3可以直接刺激B細(xì)胞產(chǎn)生IgA,表明人參皂苷可以增強機體的免疫功能。在系統(tǒng)性紅斑狼瘡模型研究中,Yu等[42]研究發(fā)現(xiàn)人參皂苷Rb1、Rh1、Rg1、Rg3可抑制B細(xì)胞分泌的IgG和IgM,并且呈劑量依賴性。

5 展望

免疫系統(tǒng)由免疫器官、免疫細(xì)胞和免疫分子組成,是機體執(zhí)行免疫應(yīng)答及免疫功能的重要系統(tǒng),具有識別和排除抗原性異物、與機體其他系統(tǒng)相互協(xié)調(diào),共同維持機體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定和生理平衡的功能。當(dāng)機體免疫系統(tǒng)發(fā)生紊亂時,便會引發(fā)各種疾病的發(fā)生,如炎癥、腫瘤、糖尿病、肝腎等疾病。因此選擇合適的藥物來維持機體免疫系統(tǒng)的平衡至關(guān)重要。人參皂苷作為傳統(tǒng)中藥的一種,備受廣大研究者的關(guān)注。近年來,多項研究報道了人參皂苷對免疫器官、免疫細(xì)胞或者免疫分子發(fā)揮調(diào)節(jié)作用(表1),表明人參皂苷在治療腫瘤、炎癥或者糖尿病等方面均發(fā)揮藥用價值。

表1 人參皂苷對免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)

目前,人參皂苷在免疫系統(tǒng)方面的機制研究尚不夠深入,如抗氧化應(yīng)激的潛在機制尚不明確。雖然動物模型中應(yīng)用人參皂苷的相關(guān)研究較多,但其在臨床試驗中的研究報道較少。未來需進一步開展人參皂苷在免疫系統(tǒng)方面的機制研究,增加臨床應(yīng)用相關(guān)研究,為促進人參皂苷在臨床研究中的應(yīng)用提供更可靠的證據(jù)。