人参多糖抗肿瘤活性及机理研究

人参(Panax ginseng C. A. Meyer)是名贵中药,具有多种药理学活性,多糖是其有效成分之一。已经有多篇文献报道人参多糖的抗肿瘤活性,但它的构效关系和作用机理目前尚不明确。本文利用各种结构较明确的人参多糖,探讨人参多糖的构效关系及其抗肿瘤作用机理。 本文按照实验室已经建立的人参多糖系统分级方法制备得到人参总糖。再将人参总糖依据电荷及分子量的差异分离纯化出三种不同类型的多糖级分,包括淀粉样中性糖、同源型聚半乳糖醛酸(HG型果胶)和阿拉伯半乳聚糖(AG型果胶)。另外,用内切聚半乳糖醛酸酶将人参总果胶进行水解,然后将产物经离子交换层析和凝胶过滤分离得到人参RG-I型果胶级份。 利用这些样品,本文首先研究了不同级份人参多糖对不同肿瘤细胞生长的抑制作用,结果显示,不同级份的人参多糖对于肿瘤细胞生长的抑制作用具有选择性,淀粉样人参中性糖对肿瘤细胞没有直接的抑制作用,而人参果胶对肿瘤细胞具有明显的抑制作用。 然后选取了S180细胞,用小鼠移植瘤模型研究人参总糖WGP、人参淀粉WGPN以及人参果胶WGPA的抗肿瘤活性及机理。结果显示,这三种级份均具有抗肿瘤活性,对荷瘤小鼠的免疫系统均具有调节作用,据此推测它们的抗肿瘤活性可能与其免疫调节活性有关。应用该模型还研究了RG-I型人参果胶RG-I-2、RG-I-3B和RG-I-4的抗肿瘤作用,结果显示,这三种RG-I型人参果胶均具有抗肿瘤活性,对荷瘤小鼠的免疫系统具有微弱的调节作用,因此推测,人参RG-I型果胶的抗肿瘤活性可能与其免疫调节活性有关,但除了免疫调节还可能通过其他途径产生抗肿瘤作用。 在上述研究结果的基础上,本论文选取了具有结构代表性的多糖:淀粉样葡聚糖WGPN、AG型果胶WGPA-2-RG、HG型果胶WGPA-3-HG以及含有HG和AG结构域的果胶WGPA-1-HG作为测试样品,研究不同级份人参多糖的抗肿瘤活性,探讨人参多糖的构效关系及其抗肿瘤作用机理。结果表明它们的活性强弱顺序是WGPA-1-HG> WGPA-2-RG>WGPN>WGPA-3-HG;多糖对荷瘤小鼠淋巴细胞增殖、巨噬细胞吞噬、细胞因子分泌影响的活性强弱顺序是WGPN> WGPA-1-HG≥WGPA-2-RG>WGPA-3-HG。由于这几种多糖的免疫活性与抗肿瘤活性不完全符合,推测人参多糖除了免疫调节外,还可能通过其它途径产生抗肿瘤作用。随后利用免疫荧光和流式细胞术等细胞学实验方法进一步研究了这几种多糖对肿瘤细胞增殖、凋亡和周期的影响。体内实验结果显示,WGPA-1-HG和WGPA-3-HG能诱导小鼠移植瘤细胞凋亡,WGPA-2-RG能使移植瘤细胞产生周期阻滞。相反,WGPN对移植瘤细胞凋亡和周期均无影响。体外实验结果与体内实验结果基本一致,即WGPA-1-HG,WGPA-2-RG和WGPA-3-HG都能直接作用于肿瘤细胞,而WGPN对肿瘤细胞几乎没有直接作用。HG型人参果胶除了直接作用于肿瘤细胞,还可能通过其酵解产物诱导肿瘤细胞凋亡。 综上所述,不同结构的人参多糖抗肿瘤活性机理不同。淀粉样中性多糖主要通过提高机体的免疫能力,而酸性多糖不但能增强机体免疫功能,还能直接作用于肿瘤细胞,其中,HG型果胶能诱导肿瘤细胞凋亡,AG型果胶能引起细胞周期阻滞。相比之下,只有免疫活性(例如WGPN)或只有抑制肿瘤细胞活性(例如WGPA-3-HG)的多糖体内抗肿瘤活性较差,而同时具有免疫活性和抑制肿瘤细胞活性的多糖(例如WGPA-1-HG和WGPA-2-RG)体内抗肿瘤活性较强。