丹參誘導(dǎo)干細胞分化及其機制的研究進展

羅小秀　周　隆

[摘要] 近幾年來,再生醫(yī)學(xué)得到了飛速的發(fā)展,尤其在干細胞的誘導(dǎo)分化領(lǐng)域成為了研究熱點。利用干細胞的強大分化潛能所培養(yǎng)出來的神經(jīng)樣細胞、心肌細胞、成骨樣細胞、軟骨細胞等為臨床治療提供了新的方案。隨著中西結(jié)合治療思想的深入,更多的學(xué)者將研究的重點投注于中藥的誘導(dǎo)分化的研究。本文旨在探討近幾年來中藥丹參及其主要成分對成體干細胞和胚胎干細胞(ES)的誘導(dǎo)分化作用的研究,提出當(dāng)前研究存在的問題,為深入研究丹參的臨床應(yīng)用提供新思路,同時為進一步研究神經(jīng)、心肌等組織細胞移植的組織工程學(xué)提供理論依據(jù)。

[關(guān)鍵詞] 丹參;骨髓間質(zhì)干細胞(MSC);ES;神經(jīng)樣細胞;心肌細胞;誘導(dǎo)分化

[中圖分類號] R329.1 [中圖分類號] A[文章編號] 1673-9701(2009)24-49-02

Stem Cell Differentiation and Mechanism Induced by Danshen: Research Progress

LUO XiaoxiuZHOU Long

7-Year Program of Clinical Medicine,China Medical University,Shenyang 110001,China

[Abstract] In recent years,regenerative medicine has been developed rapidly,particularly in stem cell induced differentiation field. The nerve-like cells,myocardial cells,osteoblast-like cells and cartilage cells and so on cultured by differentiation of stem cells provide a new program for clinical treatment. With the development of combined traditional Chinese and western medicine in the treatment of diseases,more scholars focus on researches of the induced differentiation of Chinese medicine. This paper aims to explore the induced differentiation of adult stem cells and embryonic stem cells by traditional Chinese medicine Danshen and its major components in recent years,and at the same time,point out current research problems,providing new ideas for the clinical application of Danshen and a theoretical basis for tissue engineering.

[Key Words] Danshen;Bone marrow mesenchymal stem cell;Embryonic stem cell;Neuron-like cells;Myocardial cell;Induced differentiation

1丹參的主要成分和藥理作用

丹參為唇形科植物,味苦,性微寒,具有活血祛瘀、養(yǎng)血安神、調(diào)經(jīng)止痛、涼血消癰的功效?，F(xiàn)就其有效成分、藥理作用介紹如下:丹參的有效成分主要分為脂溶性和水溶性兩大類。丹參中脂溶性成分主要為丹參酮型的二萜類化合物,主要包括丹參酮Ⅰ、ⅡA、ⅡB、隱丹參酮等。它具有改善微循環(huán)、抗炎、抗凝、抗氧化等作用,其中以丹參酮ⅡA含量最高、活性最強;丹參酮具有較強的抗菌作用。研究表明,丹參酮還具有誘導(dǎo)腫瘤細胞凋亡[1]、抑制成骨細胞分化[2]、抑制血管平滑肌細胞增生[3]等作用。

丹參的水溶性成分主要為酚性酸類化合物,包括丹參素、原兒茶醛、丹酚酸A/B等,具有改善微循環(huán)、抗血栓、促進組織恢復(fù)等多種活性?？偡铀犷惓煞志哂泻軓姷目怪|(zhì)過氧化和清除自由基等作用,其中含量最高的兩個成分丹酚酸A和B活性最強,對脂質(zhì)過氧化引起的細胞膜損傷有明顯的保護作用[4]。研究表明,丹酚酸B還具有肝細胞保護作用[5],促進體外血管生成等作用。

2丹參對干細胞的誘導(dǎo)分化及其機制

諸多研究發(fā)現(xiàn),丹參或其單體成分如丹參酮、丹參素、丹酚酸等均有對干細胞的誘導(dǎo)分化作用,有誘導(dǎo)成神經(jīng)樣細胞、心肌細胞、成骨樣細胞、軟骨樣細胞等,尤其是向神經(jīng)樣細胞、心肌細胞分化做了大方面的研究,取得了很大的進展,為疑難雜病的治療提供了新的方向。如下將主要從這兩方面來綜述。

2.1向神經(jīng)樣細胞的誘導(dǎo)分化及其機制

王勇等[6]用丹參體外誘導(dǎo)大鼠的MSCs發(fā)現(xiàn),丹參誘導(dǎo)90min后,細胞發(fā)生了明顯的形態(tài)學(xué)變化,大多數(shù)細胞轉(zhuǎn)變?yōu)轭愃齐p極或多極神經(jīng)元樣形態(tài),伸出軸突或樹突樣突起,并且表達神經(jīng)干細胞的表面標(biāo)志Nestin和成熟神經(jīng)元的表面標(biāo)志NSE,不表達神經(jīng)膠質(zhì)細胞表面標(biāo)志GFAP,RT-PCR檢測ngn-1、mash-1的表達也為陽性,說明丹參注射液有誘導(dǎo)BMSCs分化為神經(jīng)元樣細胞的能力,而且他們大膽地提出了丹參誘導(dǎo)MSCs向神經(jīng)元樣的分化可能與ngn-1,mash-1有關(guān)。而李祿全等[7]不僅發(fā)現(xiàn)丹參有誘導(dǎo)MSCs向神經(jīng)樣細胞的能力,并且提出不同劑量的誘導(dǎo)分化效率不同。筆者認(rèn)為(100～200)g/L為最佳的體外誘導(dǎo)濃度。

人臍帶來源的細胞有MSCs的性質(zhì),且來源豐富,為成功誘導(dǎo)臍帶來源的細胞為中樞神經(jīng)系統(tǒng)細胞的移植提供了豐富的資源。MA Lian等[8]從足月嬰兒身上提取人臍帶血細胞,并用丹參和β-巰基乙醇成功地誘導(dǎo)人臍帶來源的間充質(zhì)干細胞分化為神經(jīng)元樣細胞。經(jīng)過丹參誘導(dǎo)后,其細胞形態(tài)顯著改變,同時神經(jīng)相關(guān)基因表達陽性。

眾多的實驗都證實了丹參的強誘導(dǎo)分化能力,而關(guān)于誘導(dǎo)干細胞分化成神經(jīng)系統(tǒng)細胞的機制目前并不清楚,有許多推測:①從基因水平上來說,許多學(xué)者認(rèn)為發(fā)育相關(guān)基因如bHLH家族中ngn-1,mash-1基因的表達,與細胞分化成熟過程密切相關(guān),尤其與神經(jīng)元的分化成熟密切相關(guān)。因為mash-1與神經(jīng)元的分化成熟密切相關(guān),nng-1在促進神經(jīng)干細胞向神經(jīng)元分化的同時抑制干細胞向膠質(zhì)細胞分化。這可能是丹參大的誘導(dǎo)分化機制之一,但需要進一步的實驗證實。②從發(fā)育生物學(xué)角度來說[9],MSCs來源于中胚層,而神經(jīng)元來源于外胚層,一般認(rèn)為MSCs在抗氧化劑(如2-巰基乙醇、叔丁基對甲氧酚)存在的條件下可向神經(jīng)細胞分化。丹參注射液是一種抗氧化劑,含有丹參酮、總丹酚酸等多種抗氧化成分,常用于治療缺血性腦血管病,其機制可能與總丹酚酸降低神經(jīng)細胞缺氧損傷時的細胞死亡率,減少脂質(zhì)過氧化物生成有關(guān)。據(jù)此還可推測丹參注射液誘導(dǎo)MSCs向神經(jīng)元樣細胞分化的機制也可能與其具有抗氧化作用有關(guān)。

2.2向心肌細胞的誘導(dǎo)分化

雖然丹參在心腦血管疾病方面有不可比擬的療效,但研究丹參誘導(dǎo)干細胞向心肌細胞分化的報道還不是很多。然而這卻為不可逆性的心肌損傷的治療提供了新的希望。毫無疑問,研究中藥如何誘導(dǎo)干細胞向心肌細胞分化將成為現(xiàn)代醫(yī)學(xué)的一個新的切入點。

于艷秋等[10]利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)將pαMHC-EGFP質(zhì)粒轉(zhuǎn)染到小鼠D3系胚胎干細胞,構(gòu)建了pαMHC-EGFP小鼠轉(zhuǎn)基因胚胎干細胞株,當(dāng)其向心肌細胞分化時,即MHC轉(zhuǎn)錄的同時就有EGFP的合成。因而心肌細胞具有綠色熒光蛋白的標(biāo)記。利用丹參誘導(dǎo)pαMHC-EGFP小鼠轉(zhuǎn)基因胚胎干細胞向心肌細胞分化,并觀察其誘導(dǎo)效果,結(jié)果顯示,RT-PCR檢測出αMHC、Anf、MLC2v基因在分化的心肌細胞中表達。丹參可明顯提高第10、11、12天的心肌細胞分化率(P<0.01),以50mg/mL丹參的作用效果最明顯(P<0.05),但對心肌細胞的分化時間沒有明顯影響。說明丹參可以體外提高pαMHC-EGFP小鼠轉(zhuǎn)基因胚胎干細胞向心肌細胞的分化率。范英昌等[11]也用實驗證實丹酚酸B誘導(dǎo)骨髓基質(zhì)細胞向心肌細胞轉(zhuǎn)化的潛能,可作為細胞外科一種良好的移植細胞來源。諸多實驗證實了丹參誘導(dǎo)干細胞向心肌細胞分化的可能性,但其機制還不是很清楚,需要進一步的研究。

3問題和展望

干細胞移植已經(jīng)為干細胞治療學(xué)拓展出新的道路,產(chǎn)生了新的技術(shù)方法。相信隨著對干細胞誘導(dǎo)分化研究的深入,干細胞移植組織再生將是治療疾病的有效手段之一。中醫(yī)藥介入組織工程學(xué)領(lǐng)域,如心肌細胞移植將是中醫(yī)藥走向現(xiàn)代化的一個切入點,具有重要的實際意義。

但是如何進行有效的分化調(diào)控,使得干細胞誘導(dǎo)分化成功,移植時機的把握是直接將體外擴增后的細胞進行植,還是在體外進行預(yù)分化后再進行移植?如何才能獲得最佳效果?供體細胞如何與受體組織整合,重建生理功能和聯(lián)系? 干細胞移植的安全性問題及其所涉及的社會倫理問題都值得深入研究課題。而且誘導(dǎo)分化來源的細胞容易發(fā)生基因突變,導(dǎo)致腫瘤發(fā)生的危險性增加。

綜上所述,傳統(tǒng)中藥丹參是中醫(yī)藥學(xué)寶庫中的珍品,擁有廣泛的生物活性和藥理作用。丹參有望成為一種干細胞的有效誘導(dǎo)劑,并在組織工程學(xué)得到廣泛應(yīng)用。在采用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)方法的基礎(chǔ)上,隨著對丹參活性成分及其藥理作用研究的深入,丹參必將具有更廣闊的臨床應(yīng)用前景。但是,目前丹參有效成分間的相互配伍關(guān)系、有效成分的作用靶點及作用的分子機制還不明確,有待進一步的研究。

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(收稿日期:2009-03-16)