第四节 刺五加现代分子生物学作用机制研究
分子生物学（molecular biology）是从分子水平研究生物大分子的结构与功能，从而阐明生命现象本质的科学。自20世纪50年代以来，分子生物学蓬勃发展，其主要研究领域包括蛋白质体系、蛋白质-核酸体系（中心是分子遗传学）和蛋白质-脂质体系（即生物膜）。生物大分子，特别是蛋白质和核酸结构功能的研究，是分子生物学的基础。近年来，随着刺五加研究的深入，其分子生物学机制逐渐被人们认识，为刺五加在临床中的深入应用提供良好的理论基础。
一、治疗帕金森病
帕金森病（Parkinson’s disease，PD）是一种以黑质纹状体通路的退变为主要特征的神经系统变性疾病。临床上以锥体外系运动障碍为特征，表现为运动迟缓，静止震颤和强直，自主神经功能障碍和痴呆。帕金森病的发病机制现在仍不清楚，目前有以下说法：多巴胺（DA）、乙酰胆碱（ACh）等神经递质失衡学说，线粒体功能障碍学说，氧化应激学说，细胞凋亡学说，转运体失调学说，谷氨酸的毒性机制，免疫炎性机制，遗传因素及基因因素，环境因素等。帕金森病的治疗一直是医学界的难题，目前尚无根治的方法。
中医学认为，帕金森病属于虚风内动之“内风”证，阴血不足、筋脉失养之“痉”证。《神农本草经》刺五加谓“壮筋骨”。《日华子本草》曰：“治中风骨节挛急，补五劳七伤。”能益气健脾，补肾安神。
（一）DA、ACh等神经递质失衡机制
有研究报道，随年龄的增长，多巴胺能神经元和多巴胺（DA）含量逐渐减少。正常成年人的黑质DA含量以每年7.4%的速率，呈年龄依赖性下降。当多巴胺能神经元减少了50%时，或者多巴胺的生成减少80%以上时，则出现PD症状。
最早系统描述这种疾病的是英国内科医生詹姆斯·帕金森博士。在1960年，受到利血平引起实验动物震颤麻痹症状的启发，他对PD患者进行脑尸检分析，发现中脑黑质和纹状体的多巴胺含量减少，从病理形态上发现，黑质多巴胺能神经元发生变性，因此认为，黑质多巴胺能神经元死亡为原发性帕金森病最主要的病理改变，多巴胺不能在其致密部合成，导致纹状体区多巴胺与乙酰胆碱的功能失衡而发病。但引发黑质多巴胺能神经元发生变性的机制仍不明确。FujikawaT等研究发现，刺五加口服给药可显著提高纹状体多巴胺含量，还可提高皮质、下丘脑、纹状体、海马区、黑质部的去甲肾上腺素含量，这表明刺五加能够通过调节脑特定区域的DA和去甲肾上腺素（NA）水平而影响帕金森病。
刘树民等研究发现，刺五加组分（其所在实验室提取并通过大孔树脂柱纯化分离而得到）对MPTP所致PD小鼠的爬杆行为具有改善作用；可以逆转MPTP所致小鼠纹状体DA含量的下降，能明显提高黑质-纹状体通路中DA的含量，减少DA/HVA比值的代偿性增加。刺五加组分能明显改善DRD1、DRD2的上调效应，使基底核的直接回路和间接回路的功能恢复平衡。表明刺五加组分具有保护黑质-纹状体中DA能神经元形态和功能的作用。
（二）线粒体功能障碍机制
线粒体功能障碍可导致ATP水平的降低，并诱发自由基生成而最终导致神经元凋亡。研究发现，在PD患者中可检测到线粒体功能障碍，主要为线粒体复合物I受损。线粒体复合物I的缺失可导致氧化应激及增加神经元对兴奋性毒性死亡的易感性。
元红花等将神经细胞生长因子（NGF）诱导的PC12细胞用10mol/L Aβ25～35处理，建立体外老年性痴呆模型。采用线粒体琥珀酸脱氢酶活性测定法、乳酸脱氢酶（LDH）测定法、丙二醛（MDA）含量检测法、流式细胞仪检测法、Western印迹方法检测活化的Caspase-3蛋白水平。结果Aβ25～35损伤组与对照组比较，噻唑蓝（MTT）代谢率下降，LDH释放量增多（P<0.05或P<0.01），MDA含量增高。细胞凋亡率明显增高，活化的Caspase-3蛋白水平明显增高。刺五加皂苷组可不同程度地保护Aβ25～35的细胞毒性及细胞凋亡。结论：刺五加皂苷对Aβ25～35处理PC12细胞毒性及细胞凋亡有较好的保护作用。
（三）氧化应激机制
目前大量研究表明，氧化应激可能在PD的发生、神经细胞最终凋亡中发挥着重要作用。与脑内其他部位相比，黑质致密部暴露于较高水平的氧化应激状态，PD患者H2O2不能有效清除，反应后可生成高度毒性的羟自由基。
陈应柱等进行的离体实验结果表明，刺五加皂苷（ASS）能抑制缺氧复氧引起的一氧化氮释放。研究取胎鼠大脑皮质神经元进行原代分离培养，建立缺氧复氧诱导的皮质神经元损伤模型。随机分成正常对照组、缺氧复氧组及ASS组；用MTT法测定神经元存活率，用硝酸还原酶法测定细胞培养上清液中一氧化氮合酶（NOS）的含量，用流式细胞仪检测神经元凋亡率。结果：神经元缺氧2、4、6、8小时复氧24小时后，存活率分别为（0.604±0.022）%、（0.592±0.017）%、（0.543±0.037）%、（0.534±0.021）%；缺氧8小时复氧24小时后，神经元凋亡率由（4.13±0.87）%增加至（31.34±0.85）%，NOS含量由（5.23±0.28）μmoL/L增加至（11.39±0.21）μmoL/L（P<0.01）；ASS组神经元存活率、神经元凋亡率、NOS含量分别为（0.636±0.021）%、（16.37±0.66）%、（8.02±0.18）μmoL/L，与缺氧8小时复氧24小时比较，差异有非常显著性意义（P<0.01）。提示ASS对缺氧复氧引起的神经元损伤有保护作用，刺五加皂苷可能是通过抑制一氧化氮的释放、抑制神经元凋亡来拮抗神经元损伤。
安丽凤等研究刺五加有效部位对MPP+诱导的PC12细胞损伤的帕金森病体外模型的保护作用，其通过MTT实验和流式细胞仪等手段，检测PC12细胞的存活率及细胞内乳酸脱氢酶（LDH）、一氧化氮（NO）、一氧化氮合酶（NOS）和丙二醛（MDA）的量。结果显示，刺五加有效部位可以有效地提高PC12细胞的存活率，降低凋亡，并且可以降低细胞内乳酸脱氢酶（LDH）、一氧化氮（NO）、一氧化氮合酶（NOS）和丙二醛（MDA）的量。提示刺五加有效部位可以很好地保护MPP+诱导的PC12细胞损伤。
（四）细胞凋亡机制
细胞凋亡又称程序性细胞死亡（PCD），它是20世纪70年代提出的不同于坏死的一种细胞死亡方式。PCD不是一种被动过程，而是一种主动过程，并涉及一系列基因的激活、表达及调控等作用，是维持组织细胞内环境稳态、清除一些多余细胞的必不可少的机制。然而，PCD也是一种病理现象，如在神经退行性疾病中发现有大量的神经元发生凋亡。国外学者研究发现，在PD患者脑部有0.6%～4.8%（平均2.1%）的黑质多巴胺能神经细胞发生凋亡，并且在多巴胺能细胞中观察到染色质浓缩和凋亡小体等特征。Tompkins等在PD患者的中脑黑质致密部发现了凋亡小体，提供了PD及其相关疾病的神经元凋亡的确凿证据。
研究发现，神经递质、自由基、化学毒物、营养缺乏、物理性损害等都能诱发细胞凋亡。导致PD患者黑质多巴胺能神经细胞凋亡的可能原因是：①线粒体功能缺陷与氧化应激。②细胞色素C：细胞色素C做为凋亡起始因子在启动细胞凋亡的过程中起重要作用。③凋亡诱导因子：它是一种57kD的双功能黄素蛋白，可独立作用于核染色质，具有促凋亡作用。④金属离子：研究表明，中脑黑质区含色素的神经元具有蓄积金属元素的特性，此部位蓄积的多种金属元素已被证实有促黑质细胞凋亡的作用，主要有锰离子、钙离子、铁离子、镁离子等。⑤Caspase：它是一种天冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白酶，研究证实Caspase的激活都发生在细胞凋亡之前，属于凋亡起始因子，被活化的Caspase蛋白酶激活后通过多种级联反应激活下游的Caspase效应分子，最后水解一系列底物，造成DNA降解，进入细胞凋亡的最终通路。⑥受凋亡相关基因影响，主要是Bcl-2家族（c-myc，c-fos，c-jun，ICE，P53，Fas，survivi等）。⑦信号转导系统：目前认为主要有两条通路，即膜受体通路和线粒体通路，这两条通路的下游途径都是通过激活Caspase级联反应，最终导致细胞死亡。
1.通过调控相关基因抑制细胞凋亡
细胞凋亡是基因调控的结果，Bcl-2基因、P53基因、Bax基因和半胱氨酸蛋白酶3（Caspase-3）等是目前研究较多的凋亡相关基因。Jang MH等通过MTT实验、流式细胞法、DNA片段化分析、RT-PCR反应及Caspase-3蛋白检测等方法来评价刺五加对人神经细胞的保护作用，研究结果显示，刺五加可以提高Caspase-3蛋白的mRNA的表达和活性，提示刺五加对乙醇诱导的人神经母细胞瘤细胞系（SK-N-MC）的细胞凋亡有保护作用。
董杨等观察刺五加苷B对MPP+诱导损伤的PC12细胞ERK1/2蛋白及相关转录因子表达的影响，探究其神经保护作用机制。研究以MPP+损伤的PC12细胞为模型组，以正常PC12细胞为对照组，Western blot法检测细胞ERK1/2表达及磷酸化水平，荧光定量PCR法检测c-fos和c-jun mRNA的表达水平。结果显示，模型组ERK1/2磷酸化水平较对照组显著降低（P<0.01），c-fos和c-jun表达明显上调，差异有统计学意义。给予刺五加苷B（10mg/L）后，受损细胞ERK1/2的磷酸化水平明显升高，c-fos和c-jun基因的过表达水平降低。提示刺五加苷B对MPP+诱导的PC12细胞损伤的保护作用机制可能与提高ERK1/2蛋白磷酸化水平，避免诱发c-fos和c-jun基因过表达有关。
卢芳等研究刺五加苷B对MPP+诱导损伤的PC12细胞凋亡及Caspase-3蛋白的活性印迹的影响，用紫外法检测乳酸脱氢酶的释放及细胞中超氧化物歧化酶和丙二醛的含量，用流式细胞仪检测细胞的凋亡及线粒体膜电位和细胞内钙离子浓度的变化，用Western blot法监测Caspase-3蛋白的表达。结果显示，刺五加苷B可以有效降低细胞凋亡，降低细胞中乳酸脱氢酶的释放及细胞中超氧化物歧化酶和丙二醛的含量，起到抗氧化应激的作用，提高线粒体膜电位，降低细胞内钙离子浓度，从而抑制Caspase-3蛋白的表达。
2.通过调节Ca2+浓度抑制细胞凋亡
细胞内Ca2+浓度异常升高可使受Ca2+调节的磷酸酶、蛋白酶、核酸内切酶等被激活，导致膜磷脂分解和细胞骨架破坏；另外胞浆内Ca2+浓度异常升高可激活一氧化氮合酶（NOS），使NO大量生成，也可引起神经元细胞的坏死。钙在神经易性方面和介导凋亡过程的明确作用，有学者提出了钙拮抗剂对凋亡做为细胞死亡最终模式情形的有益作用的可行性。研究表明，钙拮抗剂对毒素1-甲基-4苯基-1，2，3，6-四氢吡啶（MPTP）处理的黑质神经元具有保护作用。
睢大员等采用大鼠结扎双侧颈总动脉伴低血压模型，探讨刺五加苷对实验性脑缺血大鼠脑含水量、脑组织病理、超氧化物歧化酶（SOD）、丙二醛（MDA）、钙离子（Ca2+）及乳酸（LA）的影响。结果刺五加苷能明显降低实验性脑缺血大鼠的脑含水量，改善脑组织病理变化，提高脑组织SOD活性，降低MDA、Ca2+、LA水平。结论：刺五加苷对大鼠实验性脑缺血具有明显保护作用，可能与其抑制脂质过氧化物损害、提高抗氧化酶活性及降低LA酸中毒和细胞内钙超载有关，表明其对脑组织的保护作用可能与降低脑组织中Ca2+水平有关。
（五）谷氨酸的毒性机制
兴奋性氨基酸毒性学说认为，兴奋型神经递质如谷氨酸（Glu）等的大量释放，通过激动a-氨基羟甲
唑丙酸（AMPA）受体、N-甲基-D-天冬氨酸（NMPA）受体、代谢型Glu受体和膜去极化激活电压依赖性钙通道而造成胞内钙超载，最终通过一系列机制导致细胞死亡。
陈应柱等还进行了刺五加皂苷（ASS）对神经元谷氨酸毒性损伤的保护作用研究，无菌条件下对胎鼠大脑皮层神经元进行原代分离培养，建立谷氨酸诱导的皮层神经元损伤模型。用MTT、LDH测定神经元活性，用硝酸还原酶法测定细胞培养上清液中NO的含量，用流式细胞仪检测细胞凋亡率，并在电镜下观察细胞形态学变化。结果表明，经谷氨酸处理的神经元，其细胞存活率呈剂量和时间依赖下降，ASS能不同程度提高细胞存活率；谷氨酸处理组的神经元凋亡率、LDH释放量和NO含量均升高，与正常对照组及ASS组比较有明显差异（P<0.01）。表明一定浓度的ASS对谷氨酸引起的神经元损伤有保护作用，可能是通过抑制NO的释放和稳定细胞膜，拮抗神经元损伤。
周纯等用大鼠离体海马脑片和组织学检查，观察使用刺五加注射液组（AS组）和未使用AS组（对照组）对谷氨酸（Glu）所致的缺血海马脑片顺向群峰电位（OPS）的影响，及两组脑片的超微结构变化。结果AS组脑片在加入Glu后5分钟左右OPS减小并消失，去除Glu1小时后OPS恢复率为83.3%，平均恢复程度为86.4%；对照组脑片加入Glu后OPS在3分钟左右迅速减小并消失，去除Glu1小时后OPS恢复率为16.6%，恢复程度为41.5%。两组比较有显著性差异（P<0.05）。电镜下观察发现，加有Glu脑片的CA1区锥体细胞核染色加深，核膜不完整，核内染色质凝聚成块，胞浆中内质网高度扩张。使用AS后的神经细胞核膜完整，核内染色质轻度凝聚，内质网轻度扩张。结论：AS对Glu毒性作用所致的脑损伤具保护作用。
（六）免疫炎性机制Abramsky等在1978年提出免疫学异常可能与帕金森病有关的学说。以后多项研究认为，免疫炎性机制可能参与了PD神经变性的发病过程。活化的胶质细胞可能通过产生超氧化物阴离子、自由基、神经生长因子、白细胞介素-1β（IL-1β）、肿瘤坏死因子α等多种物质，参与PD黑质神经元的变性及坏死。因此，目前免疫炎性机制已成为PD发病机制研究的又一热点。
现已有多项研究认为，免疫炎性机制可能参与了帕金森病神经变性的发病过程。刺五加具有调节免疫功能、增强巨噬细胞吞噬功能、促进抗体生成、促诱生干扰素等作用。刺五加茎皮中分离的鹅掌楸碱有抗炎和抗损伤作用。已有研究表明，刺五加水提物通过刺激免疫系统而有抗肿瘤转移活性，Ha ES等通过实验研究得出刺五加中提取的糖蛋白（EN-SP）有抗肿瘤及免疫激活活性。体外研究表明，刺五加可溶蛋白层（GF-AS）可促进脾细胞增殖，还可刺激腹腔巨噬细胞，继而产生细胞活素类，如IL-1β、TNF-α、IL-12和IFN-γ。
（七）环境毒素机制
环境因素导致PD发病学说可源于1983年。当时美国一群年轻瘾君子在吸食毒品后，出现了严重的不可逆的PD样综合征，包括运动迟缓和肌僵硬，并且左旋多巴能够对其产生很好的疗效。随后对他们吸食的合成毒品进行检测，发现其中含有1-甲基-4-苯基-1，2，3，6-四氢吡啶（MPTP）。大量的流行病学调查显示，除草剂、杀虫剂等农药也是PD的重要危险因素。动物实验证实，环境毒素通过抑制线粒体复合酶的活性能够导致PD的发生。
有研究显示，刺五加对黑质纹状体的多巴胺系统有特异性活性，因而对MPTP引发的帕金森病中运动过缓和僵直反应的发生有预防作用。芝麻素（sesa-min）是刺五加的活性成分，能够缓解鱼藤酮（rotenone）诱发的帕金森病行为迟缓和僵直，对酪氨酸羟化酶（TH）和胶质细胞源性神经营养因子（GDNF）两种细胞的减少均有明显抑制作用。因此，芝麻素可防治因环境神经原毒素或杀虫剂所引发的帕金森病。
二、心血管疾病
心血管疾病，又称循环系统疾病，是一系列涉及循环系统的疾病。循环系统指人体内运送血液的器官和组织，主要包括心脏、血管（动脉、静脉、微血管），可以细分为急性和慢性，一般都与动脉硬化有关。这些疾病都有着相似的病因、病发过程及治疗方法。
孟德欣等通过观察不同剂量的刺五加叶皂苷对实验性非胰岛素依赖型（NID-DM）大鼠心肌LDH和ICDH的影响，对心肌病变治疗的机制做初步探讨。大鼠造成NIDDM模型后分别给予刺五加皂苷100mg/kg、200mg/kg灌胃8周。结果显示，刺五加叶皂苷能提高糖尿病大鼠心肌LDH、ICDH的活性，治疗组明显高于模型组（P<0.01）。表明刺五加叶皂苷可提高糖尿病大鼠心肌中LDH和ICDH的活性，恢复心肌的正常能量代谢。
吕文伟等观察刺五加冻干粉针剂对心肌三酶、心肌梗死面积、心肌细胞超微结构的影响。采用麻醉开胸结扎犬的冠状动脉左前降支制备急性心肌梗死模型，取血测心肌三酶（AST、CPK、LDH）；组织学切片染色法和落点求积法测量心肌梗死区面积和非梗死区面积；采用透射电镜观察心肌细胞超微结构。结果显示，刺五加冻干粉针剂可以减少心肌三酶的释放，降低缺血造成的心肌细胞损伤，减少缺血心肌的梗死范围，对缺血心肌具有保护作用。
周逸等研究刺五加皂苷B（Sb）对心肌线粒体ATP敏感性钾通道（mito KATP）的作用。用酶解法获取兔心室肌细胞，分为对照组、0.1mmol/LSb组、0.5mmol/LSb组、1mmol/LSb组、格列本脲组和格列本脲+1mmol/LSb组。用罗丹明（Rhodamine123）染色，激光扫描共聚焦显微镜（多光子模式）观察线粒体荧光强度变化。结果显示，15分钟对照组线粒体荧光强度无明显变化；0.1、0.5和1mmol/LSb组均可见用药后线粒体荧光强度明显增加，分别增加10.3%±6.78%、18.4%±5.51%和24.1%±7.64%，荧光强度的增加以前5分钟为主；3μmol/L格列本脲不影响线粒体荧光强度，但可以阻断Sb对线粒体荧光强度的作用。表明刺五加苷B对mito KATP有开放作用。
刘宝堂等研究刺五加注射液对缺血再灌注损伤心肌细胞的保护作用机制中PI3K/AKT信号通路的作用。取Wistar大鼠幼鼠心室肌细胞进行体外培养，缺氧及复氧各3小时建立缺血再灌注损伤细胞模型。培养的心肌细胞分成正常对照组（Co）、缺血再灌注组（I/R）、I/R+复方刺五加注射液组（Pi）和I/R+复方刺五加注射液+LY294002（Pi+Ly）组。采用免疫细胞化学染色法和Western-blo-ting检测细胞内P-AKT蛋白含量。免疫细胞化学染色法及Western-bloting结果均显示，I/R组P-AKT蛋白表达水平明显高于正常对照组；实验组（Pi）与其他各组（I/R、Pi+Ly）比较，实验组（Pi）P-AKT蛋白表达水平明显升高。提示刺五加注射液减轻心肌缺血再灌注损伤可能与其激活PI3K/AKT信号通路有关。
三、肿瘤相关疾病
肿瘤已逐渐取代心脑血管疾病成为全球头号杀手，2007年全球有760万人死于恶性肿瘤。环境污染、老龄化与城市化，是肿瘤发病率直线上升的主要推力。近年来，刺五加及其制剂的抗肿瘤作用已被大量药理试验所证实。刺五加抗肿瘤的作用机制目前认为有如下几种：
（一）诱导肿瘤细胞凋亡
细胞凋亡是受基因控制的自动性细胞自杀过程，在控制生物体细胞的增殖和分化、肿瘤的发生和生长方面有非常重要的意义。
罗强等研究刺五加多糖对体外培养人白血病K562细胞有无增殖抑制和凋亡诱导作用。取培养至对数生长期的K562细胞（密度为5×104/mL和1×106/mL）分别接种于96孔培养板（100μL/孔）及50mL培养瓶（1.5mL/瓶）中，加入不同浓度的刺五加多糖作用24小时后，用CCK-8法检测刺五加多糖对K562细胞的增殖抑制作用；荧光显微镜检测细胞凋亡。结果显示，不同浓度刺五加多糖（0.405、0.810、1.620、2.430、3.240mg/mL）作用于K562细胞24小时，抑制率分别为16%、27%、48%、50%、55%；荧光显微镜下观察发现，培养K562细胞中出现核固缩、凋亡小体。表明刺五加多糖对体外培养K562细胞生长有明显的抑制作用，可诱导K562细胞凋亡。
赵俊霞等研究刺五加多糖（ASPS）诱导H446细胞凋亡及其可能的作用机制。采用MTT法检测ASPS对小细胞肺癌H446细胞增殖的抑制作用；Hoechst33258染色和流式细胞技术检测经ASPS处理后H446细胞凋亡的形态特征及凋亡率的变化；Western印迹法检测凋亡相关基因Bax、Bcl-2、P53表达的变化。MTT分析表明，ASPS作用48小时后可明显抑制H446细胞的增殖，半数抑制浓度（IC50值）为476.36μg/mL；Hoechst染色结果表明，H446细胞ASPS诱导下出现典型的凋亡形态；流式细胞术检测结果显示，对照组及浓度为240、480、960μg/mL药物处理组凋亡率分别是（5.02±0.4）%、（11.12±1.8）%、（19.89±2.5）%、（22.54±1.8）%；Western印迹显示，在ASPS的诱导下Bax、P53的表达量提高，而Bcl-2的表达量下降。表明ASPS对H446细胞增殖有抑制作用，并能促进其凋亡；ASPS通过上调Bax、P53表达，下调Bcl-2表达促进H446细胞凋亡。
张曼颖等探讨刺五加皂苷（ASS）诱导肺癌细胞凋亡的作用机制。经流式细胞仪和透射电镜观察ASS对Spc-A1肺癌细胞的细胞周期动力学的影响和形态改变。结果显示，ASS可诱发肺癌细胞凋亡，电镜观察肺癌细胞呈凋亡改变，其效应与其作用的剂量成正比。表明ASS可促进体外培养的肺癌细胞凋亡，抑制DNA合成。
叶红军等探讨刺五加叶皂苷（ASS）诱导体外培养肝癌细胞凋亡的作用。流式细胞仪检测ASS对Hep G2肝癌细胞的细胞周期动力学和凋亡诱导率的影响，并用维甲酸（RA）做为对照药物。结果显示，ASS和RA均作用于细胞周期的S期，抑制肝癌细胞的DNA合成，ASS还减少G2M期细胞数量，抑制细胞有丝分裂，诱发细胞凋亡率显著高于RA的作用，上述效应与其作用时间和剂量有关。表明ASS可促进体外培养肝癌细胞凋亡，抑制DNA合成。
王秀岩等探讨刺五加皂苷（ASS）对肝癌细胞凋亡的影响及其可能机制。将刺五加皂苷以不同浓度和时间作用于肝癌细胞，采用免疫组化法检测Bcl-2和Bax的表达。结果显示，刺五加皂苷（0.25mg/mL、0.5mg/mL、1.0mg/mL）作用于肝癌细胞，随着作用时间和剂量的增加，Bcl-2表达降低，Bax的表达增高。表明刺五加皂苷促进肝癌细胞凋亡，其作用机制可能与Bcl-2表达降低，Bax的表达增高有关。
李颖璐等采用EC9706细胞株建立裸鼠人食管癌移植瘤模型，随机分为5组，刺五加叶皂苷（ASS）低、中、高浓度组分别按50、100、150mg/kg剂量给予ASS腹腔注射；5-FU组按20mg/kg体质量给药；对照组给予等体积的生理盐水，腹腔注射。观察用药前后肿瘤生长情况、裸鼠体质量变化，测定抑瘤率；检测肿瘤组织的凋亡相关基因Bax及Bcl-2蛋白的表达情况，并取裸鼠的肝、肾组织进行形态学观察。结果发现，ASS组肿瘤较NS组肿瘤明显缩小；凋亡相关基因Bax蛋白表达增加，Bcl-2蛋白表达下降；肝肾组织学观察未见明显异常。认为ASS具有一定的体内抗肿瘤作用。
王恩军等探讨刺五加注射液对人宫颈癌细胞Hela体外增殖的抑制作用。采用MTT法测定了不同浓度的刺五加注射液对人宫颈癌细胞株Hela的体外抑制作用，倒置显微镜观察细胞形态变化。结果显示，刺五加注射液浓度越高，对Hela细胞抑制作用越好，作用时间越长抑制效果越强，量效关系和时效关系良好；形态学观察到细胞凋亡。表明刺五加注射液对人宫颈癌细胞株Hela的细胞增殖有较强的抑制作用。
（二）抑制肿瘤细胞的侵袭和转移
侵袭与转移是恶性肿瘤最显著的生物学特征，是导致癌症患者临床死亡的主要原因。因此阻止肿瘤细胞的侵袭和转移是恶性肿瘤治疗的关键因素。
张敬一等探讨刺五加对小鼠Lewis肺癌侵袭、转移干预作用的效果。Lewis肺癌C57/BL雌性小鼠分成刺五加+环磷酰胺组、环磷酰胺组、刺五加组和肿瘤组，通过检测各组小鼠的瘤重和抑瘤率，应用酶联免疫吸附试验（ELISA）法检测血浆、瘤和肺组织中I型纤溶酶原激活剂抑制剂（plasminogen activator inhibito r-Ⅰ，PAI-1）、尿激酶型纤溶酶原激活剂（uroleinase type plasminogen activa-tor，uPA）活性，观察刺五加对Lewis肺癌的干预作用。结果显示，刺五加组较肿瘤组瘤重及血浆、瘤、肺组织中PAI-1、uPA活性明显降低。表明刺五加有抑制肿瘤生长，减少瘤、肺组织和血浆中uPA、PAI-1活性，对实验性小鼠肺癌侵袭、转移过程显示出了一定的干预作用。刺五加+环磷酰胺组的效果比单独用环磷酰胺或刺五加的效果更好。
叶炯贤等探讨刺五加叶皂苷（ASS）抑制宿主肝癌生长和转移的作用机制。给BAB L/c小鼠腹腔内注射Hep G2肝癌细胞，10日后给予ASS腹腔注射，8周后处死小鼠，取瘤称重。用免疫组织化学方法检测ASS对移植肝癌组织nm23-H1和P53基因蛋白表达的影响及抑瘤率，观察ASS对肝癌细胞在小鼠腹腔生长和转移的抑制作用。结果显示，当ASS剂量为0.25、1.00mg/kg时，抑瘤率分别为45.43%和72.06%，显著低于对照组（P<0.05）。ASS 1.00mg/kg治疗组的nm23-H阳性表达率明显高于对照组。表明ASS有抑制人肝癌在小鼠体内生长和转移的作用，其作用随剂量增加而递增，此作用可能与ASS促进肝癌细胞nm23-H1基因蛋白表达有关。（三）增强细胞免疫
严鹏科等对9例食管癌的TIL进行分离培养，采用扶正中药当归、刺五加水提物，单用或与IL-2联合应用作为刺激物，诱导食管癌TIL体外扩增，并与其他细胞因子联合组（IL-2+IL-4、IL-2+TNF-a）相比较；采用放射性同位素检测，定量分析其增殖力。结果显示，当归、刺五加在有IL-2（1000u/mL）存在的情况下，对TIL的激活有促进作用。当归+IL-2或刺五加+IL-2，对食管癌TIL体外扩增的促进作用强度与IL-2+TNF-a相当（P>0.05），不及IL-2+IL-4（P<0.05）。表明当归、刺五加对于食管癌TIL的体外增殖有促进作用，能够替代或部分替代IL-4、TNF-α，用于食管癌TIL体外培养及提高其杀伤活性。
林秋叶等用不同浓度刺五加提取物培养RAW264.7巨噬细胞，采用LPS与IFN-γ做为诱导剂，37℃培养24小时，Griess试剂检测培养上清液中的NO含量，ELISA法检测培养上清液中的TNF-a含量。结果表明，刺五加提取物在浓度10～1000mg/L内对RAW264.7巨噬细胞分泌的NO具有极显著抑制作用（P<0.01），且呈剂量和时间依赖关系；刺五加提取物对TNF-α的分泌没有影响。这表明刺五加提取物可以显著抑制RAW264.7巨噬细胞产生的NO，而对肿瘤坏死因子-α的产生无明显抑制作用。
（四）肿瘤细胞的耐药逆转作用
史亦谦等初步研究刺五加体外对人白血病细胞系K562/S（敏感株）及其多药耐药细胞系K562/ADR（耐药株）的影响，并进一步探讨中药在肿瘤化疗中扶正增效作用的可能途径。以MTT法测定刺五加对K562/S和K562/ADR的直接细胞毒作用；测定柔红霉素（DNR）对细胞的细胞毒作用；测定细胞在不同浓度刺五加作用后DNR的细胞毒性变化；用荧光法测定细胞内药物（DNR）浓度的变化。结果显示，刺五加在25～200μg/mL浓度之间对K562/S和K562/ADR细胞均无明显的毒性，当浓度大于200μg/mL，细胞毒性呈增加的趋势，因此选择50μg/mL、100μg/mL、200μg/mL为实验浓度进行以下实验。DNR对K562/S和K562/ADR的半数抑制浓度（IC50）分别为0.087μg/mL和8.36μg/mL，K562/ADR耐药细胞的耐药倍数为96倍。K562/ADR细胞在50μg/mL、100μg/mL、200μg/mL刺五加作用24小时后可增加DNR对其的细胞毒作用，IC50下降分别为6.874μg/mL，4.028μg/mL及1.978μg/mL，逆转倍数分别为1.22倍、2.08倍、4.23倍。3种浓度的刺五加对K562/S敏感细胞的DNR IC50也有一定影响。刺五加（100μg/mL和200μg/mL）可提高K562/ADR细胞内DNR的含量，从对照组的0.286μg/mL蛋白分别提高到1.045μg/mg蛋白和1.712μg/mg蛋白，与对照组相比均有统计学意义（P<0.05）；但对K562/S细胞无显著影响，且耐药细胞株内DNR的含量亦未恢复到敏感细胞的水平（2.895μg/mg蛋白，P<0.05）。表明高浓度刺五加有一定抗肿瘤作用，对抗肿瘤化疗有扶正增效作用。
（五）刺五加多糖抑癌机制
对刺五加多糖抑癌机制的研究主要是提高机体免疫功能，对细胞膜及细胞信使系统的影响。
1.提高免疫功能
一般认为刺五加多糖（ASPS）是通过影响免疫系统功能间接起到抗肿瘤作用的。谢蜀生等发现用过药的小鼠再次经受同量肿瘤的攻击时不产生肿瘤，说明小鼠对肿瘤产生了免疫。并且还报道说，刺五加多糖还能增强CTL活性和增强ConA刺激小鼠脾细胞产生IL-2。有研究指出，刺五加多糖可做为LAK细胞活性增强剂，从而有抗肿瘤作用。刺五加多糖的促诱发干扰素作用是通过免疫途径抗肿瘤的另一机制。钱农的实验研究表明，刺五加多糖有促诱生干扰素的作用，是理想的干扰素诱生剂。实验已证实刺五加多糖有抗感染（特别是抗病毒），增强机体抑抗力，抗肿瘤及免疫调节作用，这与干扰素的生物活性非常相似。张乃哲等研究大鼠实验性肝癌形成过程中抑凋谢基因Bcl-2和N-乙酰氨基葡萄糖转移酶作为反映肝细胞癌变的指标时，提出刺五加多糖对实验性肝癌的形成有一定减缓、抑制作用。提示刺五加可改善肺肿瘤化疗患者的免疫状况，提高机体的抗肿瘤效应，在临床抗肿瘤辅助治疗中具有广阔的应用前景。
2.对细胞膜的影响
肿瘤细胞膜的许多表型变化，例如肿瘤细胞膜唾液酸含量的变化与肿瘤关系密切。周莉等的研究证实，刺五加多糖可以提高唾液酸（SA）细胞膜表面含量，从而改变细胞膜的生物学特性、化学特性，可能与抗肿瘤有一定联系。磷脂酰肌醇（PI）的转换是影响抗肿瘤作用的另一因素。磷脂酰肌醇存在于细胞膜与内质网上，在其激酶催化下发生磷酸化反应的过程称为磷脂酰肌醇的转换。某些肿瘤细胞中磷脂酰肌醇转换明显增加。刺五加多糖对肿瘤细胞磷脂酰肌醇转换有抑制作用。另有报道，磷脂酰肌醇转换增强还与癌基因有关。黄添友等研究显示，刺五加多糖能显著抑制S18n细胞膜磷脂酰肌醇转换。
ASPS的抗癌机理与膜生化特性改变有关，其中对膜磷脂含量、脂肪酸组成和做为膜磷脂组分之一的肌醇磷脂代谢的影响是重要环节。日本野岛武研究认为，刺五加多糖与细胞膜接触24小时可使细胞膜唾液酸含量增高，膜磷脂含量下降，膜磷脂脂肪酸组成改变，干扰膜肌醇磷脂代谢，抑制磷脂酰肌醇转换，达到抑制肿瘤细胞增殖作用。如强烈抑制体外培养小鼠S180和人白血病K562细胞的增殖，其半数有效浓度分别为0.38g/L和0.28g/L。
3.对细胞信使系统的影响
环磷酸腺苷（cAMP）是细胞内的第二信使，细胞的分化与细胞内外cAMP的水平有着密切联系。由于细胞内cAMP含量偏低，可以通过增强外源性cAMP的含量来抑制肿瘤细胞的生长。
刺五加能使由cAMP引起的机体损伤恢复正常水平，可增加荷瘤小鼠腹腔巨噬细胞的吞噬功能；能明显地增强荷瘤小鼠SOD活性，使细胞调节因子IL-2及TNF-α水平提高。综上结果可认为，刺五加对由cAMP引起的机体损伤有扶正作用，使各项免疫指标恢复正常水平。
四、其他分子生物学机制
周亮等研究刺五加对大鼠运动后骨骼肌细胞AMP激活蛋白激酶（AMPK）蛋白表达的影响及其恢复期的时相性变化。采用Western blot方法分析骨骼肌的AMPK蛋白含量。结果显示，运动后骨骼肌的AMPK蛋白表达量上调，运动后即刻最高（209.23±21.32），随后逐渐恢复；补药显著地提高了机体在消耗糖原运动后即刻和4小时后的股四头肌AMPK蛋白含量（225.11±20.58和186.31±15.26vs195.19+13.31和157.11±16.43），运动后12小时两组间没有差异。表明运动可激活骨骼肌细胞AMPK，补充刺五加皂苷可上调运动后的AMPK蛋白表达。
张捷等采用石棉灌肺制成大鼠肺纤维化模型，在其早期给予刺五加和地塞米松体内实验治疗，动态观察肺泡炎阶段BALF中IL-6水平和组织形态学改变。结果显示，刺五加组IL-6水平明显降低（P<0.01），激素组与对照组的IL-6水平降低不明显（P>0.05）。表明刺五加组和激素组组织形态学改变均轻于非用药组对照。
刘宏雁等观察了刺五加叶皂苷（ASS）对正常大鼠及实验性高脂血症大鼠的血小板形态、PGI2、HDL、TC的影响。结果表明，ASS能明显抑制高脂血症大鼠的血小板聚集，明显提高高脂血症大鼠血浆中的PGI2及血清中HDL的含量，对TC无明显影响。作者认为ASS通过调整高脂血症大鼠脂蛋白——胆固醇的代谢，显著提高HDL的含量，进而提高PGI2的含量，抑制血小板聚集。这些作用可能是刺五加保护高脂血症动物，防止动脉粥样硬化发生和发展的主要作用。
杨卫东等观察刺五加注射液对60Co-γ放射损伤小鼠骨髓红系集落形成单位（CFU-E）和红系爆式集落形成单位（BFU-E）生成的影响。小鼠接受60Co-γ6.0Gy射线照射后，立即分别腹腔注射刺五加注射液，每日2次，连续3日；照射后第4日取股骨骨髓制备骨髓有核细胞悬液，甲基纤维素半固体培养法测定CFU-E和BFU-E集落。结果显示，刺五加注射液能明显提高有核细胞CFU-E和BFU-E集落数量，与模型组相比均具有显著差异。表明刺五加注射液能明显提高放射损伤小鼠骨髓有核细胞数量及红系祖细胞集落形成，从而保护受损小鼠骨髓造血功能。
曾超等研究刺五加注射液在大鼠体外肝微粒体中对CYP2C9、CYP2D6、CYP2E1和CYP3A4活性的影响。在大鼠体外肝微粒体中分别加入四种亚型酶的探针药物甲苯磺丁脲（TB）、右美沙芬（DM）、氯唑沙（CLZ）、睾酮（TS）和低、中、高剂量的刺五加注射液，温孵后用HPLC法测定各空白对照组和不同剂量刺五加注射液给药组中各探针药物代谢产物的浓度并比较代谢率的差异，以评价刺五加注射液对各亚型酶活性的影响；中剂量组活性显著降低的亚型酶进一步考察抑制作用的强弱（即IC50和Ki值）。结果显示，与空白对照组比较，刺五加注射液低、中、高剂量给药组CYP3A4活性的影响均有统计学意义（P<0.01），抑制率分别为10.22%、19.00%、30.29%，其IC50和Ki值分别为3.96%和2.74%（V/V）；低、中、高剂量给药组对CYP2D6活性的影响均无统计学差异（P>0.05）；低剂量给药组对CYP2C9、CYP2E1活性的影响无统计学差异（P>0.05），中、高剂量给药组对两个亚型的抑制作用有统计学差异（P<0.05），但中剂量给药组抑制率均小于8.50%，高剂量给药组抑制率均小于12.00%。表明刺五加注射液对大鼠体外肝微粒体CYP3A4有抑制作用，且符合混合型抑制模型；对CYP2C9、CYP2E1抑制作用较弱；对CYP2D6活性无影响。
贾琳琳等研究刺五加注射液对谷氨酸（Glu）所致离体豚鼠耳蜗外毛细胞（OHCs）内钙浓度的影响。分离耳蜗外毛细胞后用Fluo-3染色，观察细胞内钙浓度的变化情况。结果显示，正常静息状态下和加入刺五加注射液后OHCs内钙浓度保持稳定；Glu作用于OHCs后，细胞内的钙浓度迅速升高，与静息状态下的OHCs钙浓度相比差异明显；同时加入刺五加注射液和Glu后发现，细胞内的钙浓度有所增加，但增加的幅度与单独加入Glu所引起的细胞内钙浓度增加的幅度相比明显降低，而与正常静息状态下的OHCs[Ca2+]i相比，无显著性差异。表明刺五加注射液能明显减低由Glu引起的单离豚鼠耳蜗外毛细胞内的钙浓度增加，提示刺五加注射液对Glu的毒性作用有拮抗作用。