薯蕷皂苷元（diosgenin）俗稱皂素，是一種植物自然合成的甾體皂苷元，屬螺甾烷醇糖苷元（圖1），結構式為 C27H42O3,相對分子質量為 414.63,廣泛存在于豆科和薯蕷科植物中。薯蕷皂苷元最主要的來源是葫蘆巴 Trigonella foenum-graecum L.的種子，也可通過水解、發酵、萃取等方法從盾葉薯蕷 Dioscorea zingiberensis C. H. Wright、穿龍薯蕷D. nipponica Makino、黃山藥 D. panthaica Prain etBurkill、紫黃姜 D. nipponica Makino ssp. rosthornii（Prain et Burkill） C. T. Ting 等植物的塊莖中提取獲得。作為合成甾體激素類藥物和甾體避孕藥的重要原料，薯蕷皂苷元一般被用來生產孕烯醇酮、孕酮、可的松等藥物。在過去的幾十年間，薯蕷皂苷元的藥理作用得到了深入的研究。薯蕷皂苷元有明顯的抗腫瘤作用，另外還有調血脂、抗血小板聚集以及促進膽汁分泌的作用，是治療心血管疾病、腦炎、皮膚病及腫瘤的重要用藥。本文就近 5 年來薯蕷皂苷元藥理作用的研究進展進行綜述。
1 抗腫瘤作用
體內外研究均表明，薯蕷皂苷元對多種腫瘤細胞，包括乳腺癌細胞、結腸癌細胞、前列腺癌細胞、肺癌細胞、胃癌細胞、成骨肉瘤細胞等均有細胞毒性，可通過抑制腫瘤細胞增殖、誘導腫瘤細胞凋亡、阻斷細胞周期和抗腫瘤轉移等方式發揮抗腫瘤作用。
研究表明薯蕷皂苷元能夠通過環氧酶（COX-2）和脂肪氧合酶（5-LOX）途徑誘導人結腸癌細胞HT-29 和 HCT116 細胞凋亡。COX-2 和 5-LOX 參與花生四烯酸的不同代謝途徑，HT-29、HCT116 細胞均表達 5-LOX,但只有 HT-29 細胞表達 COX-2.用薯蕷皂苷元處理 2 種細胞，均出現凋亡，但是 HT-29細胞出現凋亡延遲的現象，且細胞中 COX-2 表達增加。2 種細胞中 5-LOX 和白三烯 B4 表達均增加。
5-LOX 抑制劑多西苯醌（AA-861）顯著降低薯蕷皂苷元對 2 種細胞的凋亡誘導作用，但 COX-2 抑制劑NS-389 顯著增強薯蕷皂苷元誘導 HT-29 細胞凋亡的作用[1].在薯蕷皂苷元與腫瘤壞死因子相關凋亡誘導配體（TRAIL）合用的實驗中得到同樣的結果。
HT-29 對 TRAIL 不敏感，而薯蕷皂苷元通過激活p38 絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路，促進下游死亡受體 5（DR5）的表達，從而增敏 TRAIL.此外兩藥單用或合用均可激活HT-29細胞中COX-2的表達，增強前列腺素 E2（PGE2）活性。COX-2抑制劑塞來昔布增強兩藥誘導的細胞凋亡[2].使用氧化偶氮甲烷（AOM）/葡聚糖硫酸鈉（DSS）誘導小鼠結腸癌實驗發現，薯蕷皂苷元給藥組小鼠結腸癌癥狀明顯減輕，結腸黏膜潰瘍和發育異常隱窩顯著減少。由 AOM/DSS 誘導產生的炎癥細胞因子如白細胞介素-1β（IL-1β）表達增加和血清三酰甘油水平升高的現象也在給藥后得到緩解。
另外，薯蕷皂苷元可增加脂蛋白脂肪酶的表達，改變與抗氧化應激和凋亡有關的如血紅素氧化酶-1（HO-1）、超氧化歧化酶-3（SOD-3）和半胱氨酸蛋白酶-6（caspase-6）的蛋白表達水平[3].薯蕷皂苷元抑制前列腺癌細胞 PC-3 的增殖、轉移和侵襲，與其降低基質金屬蛋白酶 MMP-2 和MMP-9 的活性有關。實驗發現，給予薯蕷皂苷元后MMP-2、MMP-7、MMP-9 mRNA 水平降低，細胞外基質金屬蛋白酶誘導因子（EMMPRIN）誘導物1加，血管內皮生長因子（VEGF）表達降低，內皮細胞的管狀形成減少。此外薯蕷皂苷元還抑制胞內磷脂酰肌醇激酶（PI3K）、絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶（Akt）、細胞外調節蛋白激酶（ERK）、氨基端激酶（C-jun）、C-jun 氨基末端激酶（JNK）的磷酸化，抑制核因子 κB（NF-κB）[4].而對于前列腺癌 DU145細胞，薯蕷皂苷元則通過下調泛素蛋白連接酶（Mdm2）和波形蛋白（vimentin）抑制肝細胞生長因子（HGF）誘導的上皮間葉細胞轉移（EMT）。
肝細胞生長因子/酪氨酸激酶（HGF/c-Met）通路的大量激活導致腫瘤細胞的擴散和侵襲這一現象出現在多種類型的腫瘤細胞中，包括前列腺癌。對于DU145 細胞，在 HGF 誘導的 EMT 中，薯蕷皂苷元不是通過調控一系列 EMT 標志蛋白，而是特異性增加 Mdm2 和 vimentin 的蛋白表達，下調 Akt 和哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）的磷酸化[5].
近年來，在強侵襲性且具有抗性的惡性腫瘤治療中，Akt 信號通路得到了極大的關注。對于雌性激素陽性（ER+）和陰性（ER）的乳腺癌 BCa 細胞，薯蕷皂苷元在不影響 PI3K 水平的情況下抑制pAkt 的表達和 Akt 激酶活性，導致其下游靶點NF-κB、凋亡相關蛋白 Bcl-2、凋亡抑制蛋白 survivin和 X 連鎖凋亡抑制蛋白（XIAP）受到抑制。其他功能性下游靶點 Raf/MEK/ERK 信號通路，在 ER+BCa 細胞中被薯蕷皂苷元抑制，而 ERBCa 中無此現象。此外，薯蕷皂苷元在 2 種細胞中，還通過下調周期素 D1（cyclin D1）、周期素依賴性激酶（cdk-2、cdk-4）的表達而導致細胞周期 G1期被阻斷、細胞增殖抑制和細胞凋亡。實驗表明薯蕷皂苷元顯著抑制乳腺癌細胞 MCF-7（ER+）和 MDA-231（ER）在裸鼠體內生長，但對正常胸上皮細胞MGF-10A 沒有明顯毒性.薯蕷皂苷元還可抑制人類表皮生長因子受體（HER2）過表達的乳腺癌細胞增殖，誘導細胞凋亡，作用機制是抑制 Akt 和 mTOR的磷酸化，增加 JNK 磷酸化。薯蕷皂苷元還可以增強紫杉醇對 HER2 過表達乳腺癌細胞的毒性[7].
薯蕷皂苷元劑量依賴性地誘導肝癌細胞HepG2 凋亡，激活天冬氨酸蛋白酶-3（caspase-3）、caspase-8、caspase-9,導致聚腺苷二磷酸核糖聚合酶（PARP）切割，細胞色素 C（cytC）釋放，凋亡相關蛋白 Bax 表達上調，Bcl-2 和 Bid 下調。細胞凋亡同時還伴隨著 p38、JNK 和凋亡信號調節激酶 1（ASK-1）的磷酸化，以及活性氧（ROS）的產生。
細胞 ROS 清除劑 N-乙酰半胱氨酸（NAC）可逆轉薯蕷皂苷元誘導的細胞凋亡。這些結果表明，薯蕷皂苷元通過 ROS 和線粒體途徑誘導 HpeG2 凋亡[8].信號傳導及轉錄激活因子 3（STAT3）介導多種通路，包括細胞內轉錄、腫瘤細胞存活、增殖、轉移、侵襲和血管形成。STAT3 激活在多種腫瘤細胞包括肝癌細胞（HCC）中出現。研究表明薯蕷皂苷元抑制 STAT3 的激活，但對 STAT5 沒有作用，抑制與STAT3 激活相關的非受體酪氨酸激酶（c-Src）、兩面神激酶（JAK1、JAK2）的活性，誘導與下調 STAT3激活有關的 SH-PTP2 蛋白表達。薯蕷皂苷元同樣下調 STAT3 調控的基因產物的表達，并且增強紫杉醇和阿霉素的誘導細胞凋亡作用，作為 STAT3 激活通路的新型阻斷劑，薯蕷皂苷元為肝癌和其他癌癥的治療提供了新方法[9].
藥物抵抗是限制抗癌藥物發揮療效的一個重要因素，缺氧誘導因子（HIF-1α）是缺氧條件下的中心轉錄因子，已被研究證明與藥物抵抗有關。用氯化鈷作用人胃癌細胞 BGC-823z 模擬缺氧，發現在缺氧條件下，薯蕷皂苷元抑制腫瘤細胞侵襲和增殖效果更好。此外，HIF-1α 特異性的短發夾 RNA（shRNA）與薯蕷皂苷元合用，對 BGC-823z 細胞抑制效果更好。薯蕷皂苷元抗侵襲作用與鈣黏素（E-cadherin）和整合素（integrin α 5、integrin β 6）有關。因此得出結論，薯蕷皂苷元對于缺氧條件下的胃癌細胞有抗侵襲和增殖抑制作用，比合用下調HIF-1α 表達的藥物效果更好[10].薯 蕷 皂 苷 元 可 抑 制 人 皮 膚 鱗 狀 細 胞 癌SCCA431 和喉鱗狀細胞癌 Hep2 細胞增殖，誘導細胞凋亡。通過增加 Bax/Bcl-2 比例，激活 caspase,切割 PARP,抑制 Akt 和 JNK 磷酸化等發揮作用。
百里香醌與薯蕷皂苷元合用，能夠協同抑制腫瘤細胞存活，顯著減小荷瘤小鼠瘤體，誘導細胞凋亡。
百里香醌與薯蕷皂苷元合用為治療皮膚鱗狀癌提供了新的策略[11].誘導腫瘤細胞分化是阻滯腫瘤細胞增殖的一個重要方法。薯蕷皂苷元可以誘導人紅細胞白血病細胞（HEL）分化和凋亡。薯蕷皂苷元誘導 HEL 細胞分化后誘導成熟巨核細胞凋亡的通路與激酶 c-Src、雷帕霉素靶蛋白（target of rapamycin,TOR）、Akt、環腺苷酸反應元件結合蛋白（CREB）、核糖體 S6蛋白激酶（RSK）和細胞周期檢測點激酶 2（checkpointkinase 2,Chk2）有關[12].研究者利用薯蕷皂苷元誘導 HEL 細胞分化后凋亡的研究模型改進了沉降場流分化（SdFFF）裝置，從而實現更快、更早、可回收地監測細胞凋亡與分化；并將該裝置用于腫瘤相關研究，分離細胞，研究生物學狀態（如凋亡）與細胞狀態（如細胞周期）之間的關系[13].利用 SdFFF 裝置證明了薯蕷皂苷元能夠增加 COX-2 和血栓素合酶（TxS）表達，誘導 HEL 細胞分化[14].利用 SdFFF 裝置評價細胞周期和薯蕷皂苷元誘導的細胞分化之間的關系，發現 G1期的 HEL 細胞對于薯蕷皂苷元的分化誘導比S/G2/M 期細胞更為敏感[15].利用 SdFFF 裝置研究薯蕷皂苷元誘導人慢性髓原白血病細胞 K562 凋亡的動力學[16]時也發現，G0/G1期細胞比其他細胞周期（S/G2/M 期）更易發生細胞凋亡[17].
