薯蓣皂苷是一种应用广泛的医药中间体,是合成甾体激素的主要原料并且具有多种生物活性和一定的药用价值。但由于薯蓣皂苷的成分复杂,有必要对单体成分进行进一步的活性及可能作用机制研究。本实验用薯蓣皂苷元MPD（methyl protodioscin,纯度98%）进行生物活性及作用机制研究。利用MPD干预体外培养的雌激素依赖性癌细胞,观察是否影响其增殖,结果显示MPD具有抑制白血病细胞K562生长的能力,IC50为71.49μg/ml。而另外两种雌激素依赖性癌细胞人乳腺癌细胞系（MCF-7）和宫颈癌HeLa细胞株经过与MPD的共培养后,细胞却表现出不同程度的增殖,随着浓度梯度的增加,增值率也增加,呈现浓度剂量依赖性。进一步利用单细胞凝胶电泳（SCGE）检测MPD干预后白血病细胞的DNA完整性,结果MPD明显促进K562细胞DNA的断裂损伤。说明MPD竞争结合K562细胞的激素受体,阻断雌激素的作用,加速细胞的凋亡。而对正常乳鼠心肌细胞和成纤维细胞的干预实验结果中,MPD对心肌成纤维细胞有促进增殖作用,促进心肌细胞的蛋白质合成。由于心肌细胞和成纤维细胞的生长也依赖于雌激素,因此,MPD具有激素样的生物活性,在体外可以直接或间接和靶细胞受体结合对细胞产生效应,促使激素依赖性的癌细胞增殖或者促进乳鼠心肌细胞的蛋白合成。在体内薯蓣皂苷元代谢转化为激素如促黄体发生激素、睾酮等,P450芳香化酶可将睾酮转化雌酮和雌二醇,本实验在小鼠腹腔注射MPD,8天后测小鼠肝脏的CYP450含量明显高于对照组,而反应CYP2C,CYP2D,CYP1A亚家族活性水平的氨基比林-N-去甲基化酶却不受影响,说明MPD也是经肝脏P450酶代谢转化。为了研究MPD是否具有影响心脏活动的功能,用MPD干预体外培养心肌细胞和离体心脏。结果5min内MPD使心肌细胞搏动频率和强度均降低,而一定浓度的MPD与细胞孵育24h后,却增强心肌细胞搏动频率强度;蛙心经MPD灌流后,心脏搏动频率有不同程度的降低;在缺氧再复氧引起心肌细胞损伤的实验中,MPD使心肌细胞LDH的漏出量减少,有保护心肌细胞的作用。进一步采用Ca²⁺荧光指示剂Fura-2/AM研究MPD对大鼠心肌细胞Ca²⁺内流的影响,发现MPD可以抑制细胞膜电压依赖性钙通道,直接阻滞钙离子进入心肌细胞。并且发现MPD维持缺氧再复氧的心肌细胞膜Na+-K+ATP酶、Ca²⁺-Mg²⁺-ATP酶活性,抑制质膜的钠钙交换体的mRNA表达。MPD具有阻滞钙离子内流,维持细胞内Ca²⁺低浓度的作用。从以上的结果说明,MPD至少具有激素样和钙拮抗剂样的双重生物活性。其生物活性作用途径是基因途径,通过直接或者间接和细胞的受体结合,激活细胞内的信号蛋白,促进细胞的增殖或蛋白合成,尽管基因途径效应慢,但效应持续久,但同时,MPD这种激素样生物活性作用可以因靶细胞生物特性的不同而表现为抗激素作用,抑制部分激素依赖性细胞生长。另外,MPD也可经起效快速的非基因途径,即细胞膜途径起作用,可以阻滞钙离子的内流,维持膜ATP酶活性,从而起到阻碍细胞的钙超载、抑制心肌组织活动等作用。