中药对骨髓间充质干细胞增殖、凋亡及分化的影响研究进展
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中药对骨髓间充质干细胞增殖、凋亡及分化的影响研究进展作者：方健康周轶平李玛琳来源：《中国中药杂志》2014年第15期[摘要] 骨髓间充质干细胞（bone marrow mesenchymal stem cells，BMSCs）是一类来源于骨髓的多能干细胞，不仅能够提供造血支持，且具有自我更新、高度增殖以及多向分化的潜能，是目前干细胞研究的热点。
近年来，科研人员就中药对BMSCs的影响开展了一系列的研究，发现有的中药能够促进BMSCs的增殖，有的则能够抑制其凋亡，还有的能够诱导其向成骨细胞、软骨细胞等多个方向分化。
其中，部分研究还就作用机制进行了探讨，作者对其研究进展进行了概述。
[关键词] 中药；骨髓间充质干细胞；增殖；凋亡；分化；研究进展[收稿日期] 2013-12-22[基金项目] 国家自然科学基金项目（30860357）[通信作者] 李玛琳，教授，E-mail：limalinb@[作者简介] 方健康，硕士研究生，E-mail：jackfang1987@骨髓间充质干细胞（bone marrow mesenchymal stem cells，BMCSs）已有半个世纪的研究历史[1]，并日益受到研究人员的广泛关注。
BMSCs在一定条件下可向成骨细胞、软骨细胞、心肌样细胞、血管内皮细胞、神经元样细胞、肝细胞、脂肪细胞等多个方向分化。
BMSCs所具备的这种多向分化潜能和自我更新能力，以及较容易获取、体外扩增快、低免疫排斥等优点，使其成为干细胞研究的热点。
近年来，研究人员利用中药对体外培养的BMSCs进行干预，以探索这些中药对BMSCs增殖、凋亡及分化等生命活动的影响。
这些探索将有助于阐明中医药的作用机制，将对我国中医药事业、重大疾病研究、细胞工程、组织工程等生命科学技术领域的发展产生积极的影响。
1 中药促进BMSCs的增殖细胞增殖是生物体最重要的生命活动之一，是生物生长、发育、繁殖、遗传的基础。
近几年研究发现，多种中药对BMSCs的增殖具有一定的促进作用。
曾意荣等[2]用由熟地黄、杜仲、补骨脂等组成的补肾活血复方颗粒对4周龄SD大鼠连续灌胃给药7 d（高剂量组4.4 g·kg-1，中剂量组2.2 g·kg-1，低剂量组1.1 g·kg-1），末次给药1 h后进行腹主动脉采血，获得补肾活血中药含药血清。
分别用这些含药血清培养P3代的大鼠BMSCs（药物组为10%的含药血清，对照组为10%的正常血清），观察其生长情况，发现含药血清组BMSCs的增速明显快于正常对照组，且与用药量基本成正比。
张文信等[3]用金匮肾气丸复方含药血清对新西兰兔BMSCs进行体外干预，发现10%金匮肾气丸含药血清能够提高新西兰兔BMSCs的活性，促进G O/G1期的BMSCs向S期转化，最终促进BMSCs增殖。
同样具有促BMSCs增殖作用的中药还有黄精[5]、菟丝子[6]、何首乌[7]、左归丸[8]、接骨散[9]、人参皂苷Rg1[10]、黄芪多糖[11]、羌活鱼[4]等。
机制：黄进等[6]认为，菟丝子之所以能促进BMSCs的增殖，可能与其促进了骨形态发生蛋白-2（BMP-2）mRNA的表达有关。
另有研究[12]发现，龟板通过调控核转录因子E2F实现对BMSCs的促增殖作用。
而何首乌[13]含药血清之所以具有促进大鼠BMSCs的增殖的作用，可能与其促进干细胞因子（SCF）mRNA的表达有关。
2 中药抑制BMSCs的凋亡细胞凋亡是指为维持内环境稳定，由基因控制的细胞程序性的死亡。
研究表明，多种中药能够抑制BMSCs的凋亡。
伏学坤等[14]将BMSCs在1%O2及无血清培养基条件下培养24 h 后，分别观察加或不加人参皂苷Rg1（ginsenoside Rg1）时BMSCs的生长情况。
结果发现加Rg1的高（500 μg·L-1）、中（100 μg·L-1）、低（10 μg·L-1）剂量组BMSCs的凋亡率明显低于对照组，且剂量越高作用越明显。
提示人参皂苷对低氧-无血清培养诱导的BMSCs的凋亡有一定的保护作用，即能抑制其凋亡。
于勤等[15]研究发现，低（4 mg·L-1）、中（40 mg·L-1）剂量的薯蓣皂苷能够使缺血条件下P4代大鼠BMSCs的凋亡减少，表明其同样具有抗BMSCs凋亡的作用。
其他如黄芪[16]、黄连素[17]等也能抑制BMSCs的凋亡。
机制：温肾补阳药含药血清[18]抑制BMSCs凋亡的作用机制主要是通过上调抑制凋亡基因Bcl-2的表达，下调促进凋亡基因Bax的表达，从而降低BMSCs的凋亡率。
黄连素[17]则是通过抑制正活性氧（ROS）的释放和c-Jun氨基末端激酶（JNK）的激活，从而减少凋亡相关蛋白CytC的释放以及Caspase-3的激活，最终发挥抗BMSCs凋亡的作用。
3 中药诱导BMSCs的分化3.1 中药诱导BMSCs分化为成骨细胞曾建春等[19]用含10%肉苁蓉含药血清的L-DMEM 培养基分别培养P4代大鼠BMSCs 10，12，20 d，发现到第10天时ALKP染色阳性，第12天可见白色钙结节，第20天茜素红染色阳性。
表明肉苁蓉含药血清有诱导BMSCs成骨分化的作用。
史春民等[20]用10.0，1.0，0.1 mmol·L-1的异补骨脂素分别处理在成骨诱导培养液中培养的P O代大鼠BMSCs，发现3个浓度的异补骨脂素均能够促进大鼠的BMSCs向成骨细胞方向分化，且浓度为1.0 mmol·L-1的异补骨脂素的作用最佳。
除此之外，具有此作用的中药或中药提取物还有土鳖虫[21]、接骨散[9]、杜仲叶提取物[22]、淫羊藿苷[23]、淫羊藿次苷II[24]等。
机制：张贤等[25]在研究杜仲醇提取物诱导BMSCs成骨分化过程中，发现SD大鼠BMSCs经诱导3 d后，Wnt信号通路相关基因Fzd2，Fzd3，β-catenin，WIF1的表达量均有显著变化，提示Wnt信号途径可能参与了杜仲醇诱导BMSCs成骨分化的过程。
川续断皂苷[26]诱导BMSCs成骨分化的机制可能与升高核心结合因子α-1（Cbfα1）的表达量有关，而中药骨康方[27]通过激活P38-MAPK信号通路以及促进Cbfal的表达诱导去势大鼠BMSCs的成骨分化。
云南白药含药血清[28-29]促进BMSCs成骨分化的机制可能与影响BMP-Smad信号通路、P38-Mark信号通路等相关因子的表达有关。
3.2 中药诱导BMSCs分化为软骨细胞研究者将0.5%的复方丹参注射液加到P3代大鼠BMSCs培养体系中，发现其不但能够明显促进BMSCs的增殖，还能促进其向软骨细胞分化[30]。
Xiu等[31]用含10 g·L-1鹿茸多肽的培养液培养P3代兔BMSCs，探讨鹿茸多肽对BMSCs 软骨分化的影响，结果发现其对BMSCs向软骨细胞分化具有明显的促进作用。
文献报道强肌健力饮[12]、复方透骨消痛颗粒[32]等也有诱导BMSCs软骨分化的作用。
机制：透骨消痛颗粒[32]能增加BMSCs中Ⅱ型胶原的表达，提示其促进BMSCs软骨分化的机制可能与促进Ⅱ型胶原表达量的升高有关。
另有研究[12]发现，强肌健力饮中的一种化合物K9可能启动了BMSCs的软骨分化过程，且其机制可能与SHH信号通路有关。
3.3 中药诱导BMSCs分化为心肌样细胞李志泉等[33]设计实验观察三七总皂苷（PNS）能否诱导BMSCs分化为心肌样细胞，发现150 g·L-1的PNS能使P8代大鼠BMSCs的呈结蛋白（Desmin）、肌钙蛋白（cTnI）、α-心肌球蛋白重链（α-MHC）、β-心肌球蛋白重链（β-MHC）的表达呈阳性，表明PNS具有诱导BMSCs分化为心肌样细胞的作用。
冼绍祥等[34]研究发现，终浓度为250 g·L-1的黄芪甲苷可定向诱导P3代大鼠BMSCs分化为心肌样细胞。
其他如复方丹参滴丸[35]、人参总皂苷[36]等也可诱导BMSCs分化为心肌样细胞。
机制：诱导BMSCs向心肌样细胞分化的作用多与抗氧化或促进某些诱导因子的产生有关，但具体机制有待进一步研究[37]。
也有研究发现复方丹参滴丸[35]诱导BMSCs向心肌样细胞分化的同时，间隙连接蛋白CX-43表达上调，提示其作用机制可能与这一变化有关。
3.4 中药诱导BMSCs分化为神经元样细胞 Lu等[38]以丹参注射液作诱导剂干预P5代的大鼠BMSCs，探讨丹参能否诱导BMSCs向神经元样细胞分化，研究者将125 μL丹参注射液与L-DMEM培养基混合，诱导BMSCs 90 min后，免疫组化检测到神经烯醇化酶（NSE）、胶质纤维酸性蛋白（GFAP）的表达均呈阳性，提示丹参有诱导大鼠BMSCs向神经元样细胞分化的作用。
研究发现，川芎嗪[39]、黄芪[40]、人参总皂苷[41]等也能诱导大鼠BMSCs向神经元样细胞方向分化。
机制：陈亚男等[42]发现红景天苷能够激活胞外信号调节激酶1/2（ERK1/2）以及另外3个信号通路，即PI3K/AKT/mTOR，进而诱导BMSCs向神经元样细胞分化，提示其机制可能与这些通路有关。
而裴晶晶等[43]认为红景天苷诱导BMSCs分化为神经细胞的过程与Ca2+密切相关。
该实验组先用红景天苷诱导BMSCs 12 h，再分别加入含EGTA（细胞外Ca2+螯合剂）、Nifedipine（L型Ca2+通道阻断剂）、LY294002（IP3受体阻断剂）分别阻断细胞外Ca2+、L型Ca2+通道、IP3受体，结果发现在不加阻断剂的情况下红景天苷能够诱导BMSCs向神经元样细胞分化，而加阻断剂后神经元特异性烯醇化酶和Nurr1基因、蛋白的表达均显著下调，神经元样细胞分化受到抑制。
提示红景天苷诱导BMSCs向神经元样细胞分化的机制与Ca2+有关。
4 小结综上所述，多种中药或中药提取物能够影响BMSCs的增殖、凋亡或分化，且有的不止有一种作用。
如黄芪不仅能够促进BMSCs的增殖，还能抑制其凋亡[11，16]；人参皂苷不仅能够促进BMSCs的增殖，还能诱导其向神经元样细胞以及心肌样细胞分化[10，36，41]；鹿茸多肽不仅能够抑制BMSCs的凋亡，还能诱导其成软骨分化[14，31]。
从已有的报道来看，在中医上具有“补肾”、“壮阳”、“补气”、“补血”等补益作用的中药多能促进BMSCs的增殖、抑制其凋亡或诱导其分化。
其中，具有“补肾”、“壮阳”作用的中药或其提取物多能够诱导BMSCs成骨分化，如肉苁蓉[19]、淫羊藿苷[23]、淫羊藿次苷Ⅱ[24]、杜仲[22]等，这与中医上强调的“肾主骨”的理论十分契合；具有“补气”、“补血”作用的中药或其提取物多能诱导BMSCs向心肌样细胞分化，如三七总皂苷[33]、黄芪甲苷[34]、复方丹参滴丸[35]、人参总皂苷[36]等，这与中医上强调的“心主血脉”、“气为血之帅”等理论也极为相符。
