陈洪超(综述)，曾维政(审校)

(成都军区总医院消化内科，成都 610083)

中药单体诱导间充质干细胞定向分化研究进展

陈洪超(综述)，曾维政※(审校)

(成都军区总医院消化内科，成都 610083)

摘要：间充质干细胞(MSCs)具有自我更新和多向分化能力，应用前景广阔。利用诱导剂诱导MSCs定向分化是干细胞研究领域的关键。中药单体成分多样，结构明确，活性广泛。应用中药单体诱导干细胞定向分化成为中药研究的新热点。该文对近年来中药单体诱导MSCs向成骨细胞、神经样细胞、心肌细胞、肝样细胞的定向分化研究进行综述，为中药深入开发提供新思路。

关键词：中药单体；间充质干细胞；定向分化

间充质干细胞(mesenchymal stem cells,MSCs)是来源于发育早期中胚层的一类具有高度自我更新能力和多向分化潜能的成体干细胞[1]。MSCs具有多向分化的潜能，不仅能分化成中胚层起源的多种组织细胞(如成骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞等)，而且在适宜条件下跨组织分化为肝细胞、神经细胞、心肌细胞、上皮细胞、肺、小肠细胞等，并具有相应的功能[2-4]。MSCs对损伤的组织和器官具有修复作用，对其研究开发成为组织工程、细胞工程、细胞治疗及基因治疗等领域的研究热点。传统中药取材方便，使用安全，在治疗人类疾病和保障健康方面具有不可替代的作用。中药单体复杂多样，活性广泛。近年来，利用中药单体定向诱导MSCs的研究成为中药研究的新热点，许多研究者对中药单体定向诱导MSCs进行了探索性研究。现对中药单体诱导MSCS定向分化研究进展进行综述。

1中药单体诱导MSCs向成骨细胞分化

各种原因引起的骨缺损后期修复是骨科领域的难题之一，但长期以来中医药治疗骨折愈合疗效显著，具有较高的安全性。联合中药和MSCs，利用中药单体诱导MSCs向成骨细胞定向分化对此难题的解决具有积极意义。体外培养MSCs使其向成骨细胞分化，主要依赖于一定的培养条件，因此控制好培养条件是体外诱导分化为成骨细胞的关键。诱导MSCs成骨分化的中药单体筛选多来源于抗骨质疏松中药。

1.1中药淫羊藿单体成分翟远坤等[5]研究发现，淫羊藿次苷Ⅱ可通过提高诱导性一氧化氮合酶活性，促进一氧化氮生成，激活NO信号通路，促进MSCs向成骨细胞分化。杨丽等[6]研究提示，上调转化生长因子β1、骨形态发生蛋白2的表达量可能是淫羊藿苷诱导促进MSCs骨向分化的作用机制之一。张锦芳等[7]研究表明，Wnt信号通路抑制剂DKK-1能部分抑制淫羊藿黄酮诱导MSCs的成骨效果，说明Wnt信号通路参与了其诱导成骨分化的过程。

1.2中药蛇床子单体成分明磊国等[8]研究发现，蛇床子素能提高MSCs的碱性磷酸酶活性，促进骨钙素分泌、钙盐沉积量，增加钙化结节数量，提高碱性成纤维细胞生长因子、胰岛素样生长因子1、成骨细胞锌指结构转录因子和Runt相关转录因子2的mRNA表达水平，明显促进其向成骨性分化，证明蛇床子素是中药蛇床子抗骨质疏松的有效成分。蛇床子素浓度高于10-4mol/L时对细胞有强烈抑制甚至有毒害作用，其中1×10-5mol/L组促进MSCs的成骨性分化能力最强[8]。

1.3其他抗骨质疏松中药单体成分尚希福等[9]用茶黄素、杨渊等[10]用柚皮苷、武密山等[11]用川续断皂苷Ⅵ体外均成功诱导 MSCs定向分化为成骨细胞，川续断皂苷Ⅵ促进MSCs向成骨细胞增殖和分化的作用可能与其升高核心结合因子亚单位1 mRNA的表达有关。

2中药单体诱导MSCs向神经细胞分化

近几年，国内在用中药单体诱导MSCs分化为神经元样细胞方面进行了尝试。抗氧化作用可能是中药单体产生定向诱导的主要原因之一，作为钙离子拮抗剂或钙离子通道阻断剂保护神经元也是一些中药单体起效的影响因素。

2.1具有抗氧化作用的丹参单体成分余勤等[12]用丹参素诱导骨髓MSCs，其中碱性成纤维细胞生长因子可能参与了MSCs向神经元分化的启动，而丹参素在其后向神经元样细胞转化及扩增中起重要作用。夏文杰等[13-14]用丹参酮ⅡA、隐丹参酮均成功诱导MSCs在体外分化为神经元样细胞。丹参有效成分丹参素、丹参酮ⅡA、隐丹参酮，均具有抗氧化作用，其作用机制可能是抑制环核甘酸磷酸二酯酶的活力，提高胞内cAMP环核苷酸水平，后者进一步激活cAMP依赖蛋白激酶、p38、细胞外调节蛋白激酶1和2等信号转导，最终引起神经突起发生和延长。

2.2具有钙离子拮抗剂作用的单体成分川芎嗪是从川芎中提取的一种生物碱单体，是一种新型的钙离子拮抗剂，对中枢神经系统有镇静作用，可保护视神经，促进骨髓移植后造血重建等作用。刘云云等[15]研究表明，川芎嗪具有体外诱导MSCs分化为神经元样细胞的作用。人参皂苷RgⅠ具有钙离子拮抗作用，对神经元有保护作用。邬伟等[16]研究表明，人参皂苷RgⅠ可以在体外诱导MSCs分化为神经元样细胞，并且可能表达神经生长因子mRNA。

2.3其他具有神经元样细胞诱导作用的单体成分汪泱等[17]用阿魏酸钠、黄家贵等[18]用白藜芦醇、项平和李海标[19]用黄连素、潘国强等[20]用金雀异黄素体外分别诱导MSCs成功向神经元样细胞分化。颜晓华和黄瑞滨[21]用黄芩苷在体外成功诱导MSCs分化为神经细胞，低浓度的黄芩苷体外扩增在一定程度上起到了预诱导分化作用，黄芩苷诱导作用温和、稳定而持久，诱导出的神经元样细胞成活时间长，其诱导机制可能与黄芩苷的抗氧化、调控细胞核因子κB的活性从而刺激多种细胞因子的表达和生成有关。苏平等[22]研究显示，银杏内酯B诱导的MSCs不仅具有神经细胞的外形和免疫学特征，而且具有神经元的基本电生理功能。

3中药单体诱导MSCs向心肌细胞分化

常用的心肌细胞体外诱导剂5-氮胞苷是抗肿瘤制剂，其心肌细胞的分化率很低，临床安全性和长期有效性难以实现。而中药具有临床应用安全性和长期有效性的特点，因此国内学者对中药单体诱导MSCs分化为心肌细胞进行了相关探索。季红等[23]将MSCs分为4组：空白对照组、5-氮胞苷组、丹酚酸B组、5-氮胞苷联合丹酚酸B组进行诱导，诱导4周。诱导分化后的各组不同程度的阳性表达心肌细胞特异性蛋白心肌肌钙蛋白T，诱导组糖原合成激酶基因表达上调，β-联蛋白基因表达下调。丹酚酸B促进MSCs向心肌细胞分化，伴有Wnt经典信号通路的抑制。

冼绍祥等[24]对MSCs进行分组诱导：黄芪甲苷组(终浓度为250 mg/L)、5-氮胞苷组(终浓度为10 μmol/L)、黄芪甲苷加5-氮胞苷组(终浓度分别为250 mg/L、10 μmol/L)，诱导后继续培养4周。诱导后细胞呈梭形，并出现肌管；各组在不同时间的心肌样细胞诱导率无明显差异；诱导后MSCs表达心肌特异性结蛋白、肌钙蛋白I和成熟的心肌特异性蛋白心肌肌球蛋白重链、心肌肌球蛋白重链。但黄芪甲苷诱导MSCs定向分化为心肌样细胞的诱导率仍有待提高。

4中药单体诱导MSCs向肝样细胞分化

肝脏疾病是严重危害人类健康的一类疾病，是人类疾病死亡的主要原因之一。目前，肝移植仍然是临床上治疗中晚期肝脏疾病的最后手段，但由于供肝来源困难、免疫抑制剂的终生应用及昂贵的手术费用等诸多因素，大大限制了肝移植在临床上的普及应用。干细胞移植作为一种新兴起的先进疗法，与肝脏移植相比，具有手术简单、创伤小、费用低廉、来源相对丰富、细胞可以储备及免疫原性弱等诸多优点。

当前，诱导MSCs向肝样细胞分化常用诱导剂肝细胞生长因子是个多效应的生长因子，其作用的多效性相应降低了干细胞肝向分化的专一性，使诱导所得的肝样细胞数量低于预期。因此，从对肝功能具有保护作用和对肝脏损伤有一定临床治疗作用的中药中寻找诱导干细胞肝样分化的有效成分，将其单独或联合应用诱导干细胞向肝样细胞分化具有重要意义。

黄伟等[25]研究显示，在红景天苷单独诱导作用下MSCs在体外能转化为肝样细胞，与单用肝细胞生长因子、红景天苷相比，两者联合应用可增强脐血MSCs向肝样细胞分化的诱导作用，其中以10 mol/L红景天苷联合10 μg/L肝细胞生长因子的诱导效果最佳。此后，杜超等[26]研究也表明，红景天苷能诱导MSCs向肝样细胞分化，红景天苷联合淤胆血清能更有效地诱导MSCs向肝样细胞分化。而Ouyang等[27]对红景天苷定向诱导MSCs向肝样细胞分化机制进行研究，发现诱导过程中加入细胞外调节蛋白激酶1和2、p38以及磷脂酰肌醇3-激酶信号转导通路抑制剂，3条信号通路均有参与，磷脂酰肌醇3-激酶信号转导通路起主要作用。陈艳等[28]研究表明，20 μmol/L姜黄素能单独诱导大鼠骨髓间充质干细胞分化为肝细胞，与成纤维细胞生长因子4联合应用可使姜黄素的诱导浓度降低，效果更好，安全性更可靠。

5问题与展望

虽然中药单体在体外诱导MSCs定向分化方面已有较多成功的实验报道，但要将其应用于临床，仍有诸多问题亟待解决。已证实的在体外具有诱导MSCs定向分化的中药单体诱导效果如何？诱导分化的细胞是否具有相应的生理功能？能否在体内试验中同样诱导MSCs产生定向分化？目前对中药单体诱导MSCs定向分化机制研究过于简单，多为描述性研究，仍有待深入研究。

诱导分化机制研究方面，已有研究开始利用基因芯片技术对中药单体诱导MSCs的机制进行研究，通过基因芯片技术寻找与分化相关的信号通路，进而利用基因和蛋白等分子生物学技术对各相关信号通路进行验证和研究[29]。磁性纳米粒子体外标记MSCs等技术的发展则实现了对干细胞移植后在体内的分化与分布进行实时监控，对中药单体诱导MSCs体内分化的效果进行评价[30]。在今后的研究中，如何建立高效的中药诱导MSCs分化筛选体系是研究开发的关键。高通量筛选对MSCs分化具有明显作用的中药有效成分，进而对MSCs诱导过程中细胞分化方向、信号通路及诱导分化机制进行更加深入的研究。通过上述相关研究，有望从中药中开发出促进MSCs定向分化的有效药物，对中药现代化研究与开发具有重要意义。

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Research Advances on the Oriented Differentiation of Mesenchymal Stem Cells Induced by Chinese Medicinal MonomersCHENHong-chao,ZENGWei-zheng.(DepartmentofGastroenterology,GeneralHospitalofChengduMilitaryCommand,Chengdu610083,China)

Abstract:Mesenchymal stem cells(MSCs) are a group of cells with the capability of self-renewal and potential of multilineage differentiation,which have broad application prospects.Oriented differentiation of MSCs induced by revulsant is a key point in the field of stem cell research.Chinese medicinal monomers are diverse and have widespread activity.Application research of the oriented differentiation of MSCs induced by Chinese medicinal monomers has become a new hotspot.Here reviews some progresses on osteoblasts,neurons-like cells,cardiomyogenic cells,hepatocyte-like cells differentiation of MSCs induced by some Chinese medicinal monomers in recent years,providing new ideas for further development of traditional Chinese medicine.

Key words:Chinese medicinal monomers; Mesenchymal stem cell; Oriented differentiation

收稿日期：2015-01-04修回日期：2015-04-20编辑：伊姗

基金项目：成都军区总医院院管重点课题(2013YG-A008)

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.22.016

中图分类号：R691

文献标识码：A

文章编号：1006-2084(2015)22-4075-03