人参皂苷Rh3在涉及MMP2/9的体外血脑屏障模型中诱发与屏障功能相关的损伤

《NeuroToxicology》：Ginsenoside Rh 3 Induces Barrier-Associated Injury in an In Vitro Blood-Brain Barrier Model with Involvement of MMP2/9

　　

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  GRh₃会以剂量依赖性方式破坏血脑屏障的完整性。
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  MMP2/9与TIMP1的失衡是GRh₃导致屏障功能异常的机制。
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  研究结果揭示了基于GRh₃的抗癌疗法所存在的神经血管风险。

引言

人参作为传统中医的核心药材，因其广泛的药用价值而闻名，可用于增强体力及调节生理功能（Lin等人，2025年）。然而，诸如《神农本草经》之类的古籍也曾警示其潜在风险，有句古语说道：“用人参救人的医生少，而因其致病的人却很多。”现代临床研究也证实了这些历史记载，表明过量摄入（每天超过2.5克）会导致失眠、头痛、胃肠道问题以及心律失常等不良反应（Mancuso和Santangelo，2017年；Ran等人，2022年）。这些不良反应主要源于人参皂苷和人参萜类等生物活性成分，它们具有复杂多样的药理作用（Goodwin和Best，2023年）。

其中，人参皂苷以其抗疲劳、抗炎、抗癌、抗氧化以及保护心脏的作用而备受关注（He等人，2022年；Sarhene等人，2021年；Shah等人，2023年）。不过，某些人参皂苷，比如人参皂苷Rg₅，也与人参制剂相关的不良反应有关（Wang等人，2022年）。GRh₃是一种罕见的原人参二醇型皂苷，同时也是GRg₅的细菌代谢产物，它对结直肠癌和肺癌细胞具有很强的抗癌作用（Cong等人，2020年；Wu等人，2023年；Xue等人，2022年）。尽管具有潜在的治疗价值，但我们的前期研究显示，GRh₃在体外环境中具有神经毒性，这引发了人们对其在中枢神经系统安全性的担忧（Wang等人，2025年）。此外，我们最近的组织分布研究发现在大鼠口服GRh₃后，该物质可出现在包括大脑区域在内的多种组织中（Hu等人，2025年）。鉴于GRh₃的高分子量（604道尔顿）、较大的极性表面积（120平方埃）以及较差的水溶性，通常认为它很难通过血脑屏障。然而，在口服给药后仍能在脑组织中检测到该物质，这说明在实验条件下GRh₃确实能够进入大脑（Fong，2015年；Xie等人，2019年）。一种合理的解释是，GRh₃可能会破坏血脑屏障的完整性，从而使其自身得以进入（Hu等人，2025年）。这一发现促使我们进一步研究GRh₃是否会影响血脑屏障的完整性。

血脑屏障由脑微血管内皮细胞构成，这些细胞通过ZO-1、闭合蛋白以及Claudin-5等跨膜蛋白紧密相连，同时还有周细胞和星形胶质细胞的足突在结构和功能上为血脑屏障提供支持。血脑屏障功能的破坏与阿尔茨海默病、帕金森病以及多发性硬化症等神经系统疾病密切相关（Lacoste等人，2024年；Sweeney等人，2019年）。基质金属蛋白酶，尤其是MMP2和MMP9，可通过降解细胞外基质成分以及跨膜蛋白来调控血脑屏障的完整性（Wei等人，2021年）。适度的MMP活性有助于神经血管系统的重塑，但过度激活则会导致血脑屏障破裂、神经炎症以及神经元损伤。MMPs与组织金属蛋白酶抑制剂，包括TIMP1之间的平衡对于维持血脑屏障的稳定性至关重要，而这种平衡的紊乱则与多种中枢神经系统疾病的发病机制有关（Tang等人，2020年）。

为探究GRh₃导致血脑屏障损伤的机制，我们建立了包含小鼠来源的bEnd.3内皮细胞、周细胞以及C8-D1A星形胶质细胞的共培养转孔式血脑屏障模型（Nakagawa等人，2009年）。这一体外系统能够模拟神经血管单元内的关键细胞相互作用，便于在受控的实验条件下评估与血脑屏障相关的特性。我们推测，GRh₃会通过打破MMP2、MMP9与TIMP1之间的平衡，进而影响血脑屏障的功能，最终导致跨膜蛋白的丢失。本研究旨在探讨MMP2和MMP9在GRh₃引发的血脑屏障损伤中的作用，为进一步评估GRh₃的神经血管安全性提供依据。

章节摘要

化学品与试剂

GRh₃（编号AZCC2209，通过高效液相色谱法检测纯度≥98%）购自中国成都的Alfa Biotechnology Co., Ltd.。细胞培养试剂，包括胎牛血清（编号10099-141，批号A2932148CP，内毒素含量低于0.50 EU/mL）、Dulbecco改良Eagle培养基（编号C1199500BT）以及磷酸盐缓冲液（编号C10010500BT），均购自美国马里兰州盖瑟斯堡的Gibco BRL公司。小鼠周细胞的完全培养基（编号CM-M194）以及聚-L-赖氨酸（编号PB180522）则来自Procell Life公司。

GRh₃在体外血脑屏障模型中引发与屏障功能相关的损伤

为评估GRh₃对血脑屏障功能的影响，我们建立了体外共培养转孔式血脑屏障模型（见图1A）。作为阳性对照的TNF-α能显著降低跨细胞电导率，这一结果证明了该模型对能够破坏血脑屏障的物质的反应能力（F?rster等人，2008年）。而GRh₃处理则会导致跨细胞电导率出现显著的、与浓度相关的下降（见图1C）。对bEnd.3细胞的活死染色分析也显示，经过GRh₃处理后，细胞的存活率明显下降。

讨论

本研究探讨了从人参中提取的生物活性皂苷GRh₃的神经毒性潜力，重点研究了其对血脑屏障的影响。虽然GRh₃展现出了良好的抗癌效果（Li等人，2023年；Teng等人，2022年），但它对中枢神经系统的影响目前还了解不多。我们之前的研究已经发现，GRh₃在体外环境下会引发神经毒性变化，包括IP3R介导的钙离子信号传导激活、NOX2相关的氧化应激以及NF-κB介导的炎症反应。

结论

总体而言，本研究通过在体外血脑屏障模型中观察到GRh₃会引发与屏障功能相关的损伤，并且发现MMP2和MMP9在这一过程中可能起到一定作用，从而加深了我们对GRh₃潜在神经血管效应的理解。尽管GRh₃具有不错的抗癌前景，但它会导致跨细胞电导率下降、细胞损伤加剧以及跨膜蛋白丢失，这些都表明有必要对其安全性进行进一步研究。不过，MMP的催化活性、对跨膜蛋白的直接切割作用、旁细胞通透性以及直接作用等机制

资金来源

本研究得到了大连市高峰计划项目（项目编号DF2023021、DF2023023）的支持。

未引用参考文献

（人参皂苷Rh3，无具体引用日期）

CRediT作者贡献说明

刘宇：软件应用、正式分析、数据整理。 王晓静：实验研究、正式分析、数据整理、概念设计。 王玉恒：初稿撰写、可视化分析、软件应用、方法设计、数据整理。 胡聪：初稿撰写、可视化分析、软件应用、方法设计、数据整理。 常庚：审稿与编辑、项目管理、资金申请、概念设计。 陈建文：审稿与编辑、项目管理、资金相关事务

关于写作过程中生成式人工智能及人工智能辅助技术的声明

作者声明，在撰写本稿件时并未使用任何生成式人工智能技术。

利益冲突声明

所有作者均不存在需要声明的利益冲突。

致谢

我们衷心感谢遵义医科大学教育部基础药理学重点实验室，感谢他们为我们提供的实验平台与大力支持。

王玉恒|胡聪|刘宇|王晓静|常庚|陈建文