原人参二醇对肿瘤相关基因表达的影响

滕思莹，范琳华，张新民

（吉林大学，吉林长春130000）

1 概述

人参是一种具有极高药用价值和经济价值的传统中药材，4000年前的医学论著《神农本草经》中已有记载，目前在世界各地，作为滋补的食品添加剂或辅助治疗的药品使用。动物和细胞实验结果表明，其活性成分人参皂苷的生物学和药学功能包括神经保护、抗氧化、抗炎、抗肿瘤等。

人参皂苷是一种由30个碳原子组成四环三萜主环的固醇类化合物，人参或人参皂苷口服进入人体后，在消化系统以及肠道微生物的共同作用下，大部分最终降解掉苷元上所有的糖链，最终形成原人参二醇和原人参三醇。研究表明：二醇组比三醇组具有更强的抗肿瘤作用，此外，皂苷的糖链越少，抗肿瘤活性越强，因此，深入研究原人参二醇功能机制具有更高的药用价值。

目前，对原人参二醇抗癌机制的报道，一般都是分析了几个，或者是某个通路基因表达的变化，集中在某一方面，而从整体上来讲，这些基因的相互作用关系与种类，主要集中在生物过程，尚未研究和总结。因此，在本研究计划通过原人参搜索Pubmed、中国知网、万方等数据库中抗肿瘤相关报道，对上调和下调的基因进行查找，然后使用生物信息分析工具进行聚类富集，蛋白相互作用网，关键节点基因分析，对其抗癌机制进行揭示。

2 方法

数据收集：在pubmed和中国知网中以“原人参二醇”为关键词进行检索，收集其与肿瘤相关基因。

生物信息学分析：使用Metascape进行富集聚类，string计算蛋白质相互作用网，结果导出后，使用cytoscape进行关键节点基因分析并作图。

3 结果

3.1 原人参二醇对肿瘤相关基因表达的影响

三大数据库结果表明，原人参二醇在乳腺癌、结直肠癌、肺癌及多种肿瘤细胞中，表现为抑制肿瘤细胞生长，使多种细胞周期停滞在G1/S期，诱发细胞凋亡。汇总涉及基因表达变化的文献，原人参二醇能够上调Bax，BTG1,KLF4……下调bcl-2，cdk2，CDC25b……超过80个基因，这些基因属于多个基因家族，不同的信号通路，功能复杂多样。

3.2 变化基因的富集聚类分析

将这些基因使用网站metascape的工具进行富集聚类分析，从结果可以看出，这些基因除了与细胞凋亡、细胞周期、衰老通路相关外，还与丝氨酸肽修饰、氧化应激、调节P53蛋白降解、氨基酸饥饿、肌肉细胞增殖、病毒感染等多方面密切相关。

3.3 蛋白相互作用网络分析

将收集到的基因使用biostring对这些蛋白之间相互作用的网络进行分析，并使用cytoscape作图并找出最为重要的10个关键基因，发现引起变化的绝大部分基因，相互之间存在联系，组成了一个网络，只有几个基因处于网络之外，而相互联系最紧密的关键基因能调控超过20多个信号通路。

4 讨论

据统计，当前的肿瘤发病率正逐年上升，目前治疗方法主要是手术结合放化疗治疗，而中药毒副作用小，是良好的辅助治疗药物，但是作用机制研究还需深入研究，这对于选择敏感肿瘤类型，发现潜在的副作用，合理用药具有重要意义。据所收集文献报道表明：传统中药人参代谢产物原人参二醇，通过调控超过80多种基因的表达，表现出广谱的特点。

通过生物信息学工具分析发现，这些基因形成了一个相互影响，精细调节的网络，尤其是处于网络中最为关键的10个基因，能够调控多个信号通路，在肿瘤的发生发展过程中扮演着重要角色。例如，Akt1能够原人参二醇引起变化的MTOR，BCL2，CDK1等28种基因发生相互作用，而这28种基因又可以与其他基因进一步相互作用，衍生出一个巨大的网络，此外，AKT1 还参与到 PI3K-AKT，mTOR，Ras，凋亡，Rap1等多种信号通路中，这些与肿瘤密切相关。