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为探究黑参总皂苷(Rg3/Rg5-BG)对结直肠癌(CRC)的作用及机制,研究人员开展相关研究。结果显示,Rg3/Rg5-BG 可抑制 CRC 细胞活力、诱导凋亡、抑制肿瘤生长,还能调节肠道菌群。这为 CRC 治疗提供新方向。
在癌症治疗领域,结直肠癌(Colorectal Cancer,CRC)是全球癌症死亡的重要原因之一。当前,CRC 的治疗手段众多,像化疗、放疗、手术、靶向治疗以及免疫治疗等,但患者的死亡率和发病率依旧居高不下。常用的化疗药物,比如 5 - 氟尿嘧啶(5-FU),虽然能在一定程度上对抗癌症,却会引发腹泻、骨髓抑制和心脏毒性等一系列副作用 。在这样的困境下,从天然产物中寻找安全有效的抗癌药物成为了科研人员的重要探索方向。
人参,作为东亚传统草药,其在癌症预防和治疗方面展现出了潜力,其中的人参皂苷被证实具有抑制多种癌细胞增殖的能力。黑参(Black Ginseng,BG)作为人参的加工品,含有比白参和红参更多的稀有人参皂苷,理论上可能具有更强的生物活性和抗癌效果。然而,目前关于黑参中人参皂苷对 CRC 的作用及详细分子机制的研究还较为匮乏。
为了解决这些问题,来自国内的研究人员开展了一项关于黑参中人参皂苷抗 CRC 作用的研究。他们创新性地采用低温蒸汽加热工艺制备了富含 20R-Rg3 和 Rg5 的黑参提取物(Rg3/Rg5-BG),并对其化学组成、抗癌效果及潜在机制进行了深入探究。该研究成果发表在《Current Research in Food Science》上。
研究人员为开展此项研究,主要运用了以下关键技术方法:采用 UPLC-MS/MS 技术对 Rg3/Rg5-BG 的化学成分进行分析;通过细胞计数试剂盒 8(CCK8)实验检测细胞活力,利用流式细胞术评估细胞凋亡和细胞周期;构建裸鼠异种移植瘤模型进行体内实验;运用 ELISA 分析检测细胞因子水平;借助蛋白质免疫印迹法(Western blot)检测凋亡相关蛋白水平;通过粪便 DNA 提取和 16S rRNA 测序分析肠道菌群组成和功能 。
下面来看具体的研究结果:
- Rg3/Rg5-BG 提取物中含有丰富的稀有人参皂苷:研究人员检测了 20 种人参皂苷,发现黑参中总稀有人参皂苷(TRG)含量远高于总普通人参皂苷(TCG),且 TRG 含量是红参的 13.7 倍,其中 20R-Rg3、Rg5 等稀有人参皂苷含量显著高于红参,这表明黑参可能具有良好的抗癌效果。
- Rg3/Rg5-BG 降低细胞活力并诱导 HCT116 和 CT26 细胞凋亡:CCK8 实验表明,Rg3/Rg5-BG 对 CRC 细胞的抑制作用呈剂量依赖性,其半数抑制浓度(IC50)在 HCT116 细胞中为 3.0mg/mL,在 CT26 细胞中为 1.7mg/mL。流式细胞术检测发现,Rg3/Rg5-BG 处理后,细胞凋亡率显著增加,同时细胞周期发生改变,HCT116 细胞主要阻滞在 G0/G1 期,CT26 细胞则阻滞在 G2/M 期。
- Rg3/Rg5-BG 抑制裸鼠 CRC 异种移植瘤的生长:在体内实验中,Rg3/Rg5-BG 抑制了裸鼠肿瘤的生长,且未对小鼠体重产生明显影响。组织学评估和 TUNEL 染色显示,Rg3/Rg5-BG 处理组肿瘤细胞增殖减少,凋亡增加。此外,Rg3/Rg5-BG 还能显著提高小鼠血清中白细胞介素 - 2(IL-2)和肿瘤坏死因子 -α(TNF-α)的水平,增强免疫功能,抑制肿瘤细胞发展。
- Rg3/Rg5-BG 通过激活 Akt 抑制 CRC 的恶性进展:研究发现,Rg3/Rg5-BG 处理可降低抗凋亡蛋白 Bcl-2 和磷酸化 Akt(p-Akt)的水平,同时增加促凋亡蛋白 Bax、半胱天冬酶 - 8(caspase-8)和裂解的半胱天冬酶 - 3(cleaved caspase-3)的水平,提高 Bax/Bcl-2 比值,从而抑制 Akt 磷酸化,增强细胞凋亡,抑制 CRC 的恶性进展。
- Rg3/Rg5-BG 调节肠道微生物组组成:分析 Rg3/Rg5-BG 对 CRC 小鼠粪便微生物群的影响发现,它可部分恢复肠道微生物物种丰富度,改变肠道菌群组成。在门水平上,增加了有益菌 Candidatus_Saccharibacteria 的相对丰度;在属水平上,减少了有害菌如 Vampirovibrio、Clostridium_XlVb 等的相对丰度,同时增加了 Saccharibacteria_genera_incertae_sedis 的相对丰度。此外,Rg3/Rg5-BG 还调节了肠道微生物的代谢功能,影响细胞增殖和分化。
综合研究结果和讨论部分,此项研究意义重大。它首次揭示了低温蒸汽加热工艺制备的黑参总皂苷(Rg3/Rg5-BG)通过激活 Akt/Bax/caspase-3 通路和调节肠道菌群来抑制 CRC 肿瘤生长的作用机制。Rg3/Rg5-BG 不仅在体外实验中有效抑制 CRC 细胞活力、诱导细胞凋亡和细胞周期阻滞,在体内实验中也显著抑制了肿瘤生长,同时还调节了机体免疫功能和肠道菌群平衡。这为 CRC 的治疗提供了新的潜在策略,表明 Rg3/Rg5-BG 有望作为一种天然药物用于 CRC 的治疗和管理,为未来癌症治疗领域中天然产物的应用开辟了新的方向 。