人参对活性氧自由基（ROS）的动态平衡调节机制研究

Ginseng has multiple pharmacological effects, many of which are related to its down-regulation of levels of reactive oxygen species (ROS) which play an important role in pathogenesis of many diseases. Our previous results surprisingly showed that addition of ginseng extract is able to restore ROS level to the same level in the wild-type flies in both Drosophila ROS up-regulation and down-regulation intestinal stem cell model. These results indicated that ginseng may have a bidirectional modulation effect on ROS level. This study intends to investigate how various components of ginseng, including saponins, polysaccharides and other effective proteins, affect ROS level in Drosophila intestine in vivo model, by specifically manipulating key proteins in mitochondrial electron transport chain, antioxidant proteins as well as key elements in oxidative stress signaling pathway at gene level. Thereby, the relationship between the different components of ginseng and intracellular ROS levels will be established and its underlying mechanisms will be further explored. This study will not only lay a scientific basis for better understanding ginseng’s anti-aging and adaptive bidirectional modulation effect but also elucidate how to effectively control ROS levels for disease treatment.

人参的药理作用非常广泛，而由于活性氧自由基（ROS）在许多疾病的发生过程中均扮演了重要角色，因此，人参对ROS的调节作用越来越受到密切关注。我们前期的实验表明，对于肠道干细胞ROS水平上调和下调的果蝇模型，加入人参提取物培养后其ROS水平可恢复至与野生型果蝇相同水平。这一结果提示我们：人参对ROS水平可能具有双向调节作用。因此，本课题拟利用果蝇肠道作为活体器官模型，从基因水平上特异性操控线粒体传递链上的关键蛋白，抗氧化蛋白以及氧化应激信号通路关键元件，从而操控果蝇肠道细胞内的ROS水平。在此基础上，针对人参中皂苷、多糖、蛋白等不同成分，研究人参对细胞内不同ROS水平的影响，发现人参不同成分与ROS水平之间潜在的对应关系，探讨人参调节ROS水平的机制。课题的研究不仅为更好的发挥人参抗衰老、双向调节等功效奠定科学依据，而且对如何有效控制机体内的ROS水平进而治疗疾病产生较重要的理论指导意义。

人参的药理作用非常广泛，而其发挥诸多药理作用的机制和物质基础是什么，还在被许多学者试图从不同角度不断研究和探索。由于在许多疾病的发生过程中活性氧自由基（ROS）均扮演了重要角色，因此，本研究试图以ROS为切入点，利用果蝇作为模式生物构建活体器官模型，针对人参中不同成分研究其对果蝇细胞内ROS水平的影响。主要研究结果如下：.1.成功构建了ROS水平上调和下调的果蝇品系。在基因水平上通过特异性操控线粒体传递链上的关键蛋白（ND-75）、抗氧化相关蛋白（SOD、Cat）及氧化应激信号通路中的关键元件（CncC），来操控果蝇肠细胞内的ROS，构建了4种ROS水平上调的果蝇模型和3种ROS水平下调的果蝇模型。.2.表征了各模型中果蝇肠道细胞的ROS水平。通过DHE荧光探针法表征果蝇肠道细胞ROS水平，4种RNAi基因（CncC IR、Cat IR、SOD IR和ND75 IR）均可导致果蝇肠道细胞内的ROS水平显著上调，3种过表达基因（CncC OE、Cat OE和SOD OE）均可导致果蝇肠道细胞内ROS水平的下调。.3.建立了人参不同成分与果蝇肠道细胞内ROS水平的对应关系。在7种人参成分中，Rb1、Rg1、总皂苷和总蛋白对ROS水平上调的果蝇模型具有不同程度的恢复作用，总皂苷对ROS水平下调的果蝇模型具有恢复作用，且只有总皂苷具有双向调节ROS水平的作用，而Rg3、Rh2和多糖对不同果蝇模型均无明显作用。.4.初步揭示了人参调节ROS水平的机制。其机制可能是通过间接扰动线粒体电子传递链，调节抗氧化酶的表达以及激活Keap1-Nrf2-ARE信号通路，从而恢复细胞内的ROS水平至正常状态。.本研究利用果蝇建模进行人参临床功效物质基础研究，有别于以往传统中药研究方法，可对其他中药材研究起到示范与借鉴作用。通过多种手段调控果蝇细胞内的ROS，以此获得的数据更为完善，为更好的发挥人参抗衰老、双向调节等功效奠定了科学依据。