Panax ginseng has been used as a medicinal plant in Asia for thousands of years. Current use in Western countries has been diverse, with focused research on cancer therapeutics. P. ginseng apparently mitigates cancer through anti-inflammatory, antioxidant, and apoptotic mechanisms to influence gene expression. However, a comparison of Korean white ginseng (WG) and red ginseng (RG) in their apoptotic effects and identification of selective cellular uptake of ginsenosides in human breast cancer cells is not fully understood. In the present study, we found that RG exerted more potent cytotoxicity than WG against MCF-7 and MDA-MB231 cells in a dose-dependent manner. RG also increased Annexin V-positive apoptotic bodies and sub-G1 DNA contents of cell cycle undergoing apoptosis in MCF-7 cells. Besides, we demonstrate that RG induces apoptosis through the activation caspase-3 and further confirmed that caspase-3 plays a critical role in RG-induced apoptosis in MCF-7 cells by using caspase-3 inhibitor. We also observed that RG decreased angiogenetic, proliferative, anti-apoptotic proteins and potentiated paclitaxel-induced apoptosis in these cells. Furthermore, we observed selective cellular uptake of ginsenosides, and results showed that relative non-polar and protopanaxadiol (PPD) class ginsenosides such as ginsenoside Rg3, Rk1, Rg5, Rh2, compound-K and PPD showed cellular uptake on MCF-7 cells, but relative polar and protopanaxatriol (PPT) class ginsenosides were not accumulated on these cells. Taken together, our data demonstrate the evidence that RG exerts anti-tumor activity through specific cellular uptake of ginsenosides on MCF-7 cells.
Panax ginseng은 수천년동안 아시아에서 다양한 효과가 있는 약초로 사용되어 왔다. 오늘날 서구권 국가들에서도 Panax ginseng은 널리 사용되고 있고 특히 암의 치료에 연구가 집중되고 있다. Panax ginseng은 암세포의 유전자 발현에 영향을 미치는 항염증, 항산화 및 apoptosis 기전을 통해 암을 완화하는 작용을 한다. 하지만 한국산 백삼과 홍삼의 apoptosis 효과 비교와 사람의 유방암 세포에 대한 ginsenoside의 선택적 세포 흡수에 대해서는 명백히 알려진 바가 없다. 본 연구의 결과를 통해 백삼보다는 홍삼이 MCF-7과 MDA-MB231 세포에서 처리한 양에 비례하여 더 나은 세포 독성을 보이는 것을 알 수 있었다. 홍삼은 Annexin V-positive apoptotic body의 측정량을 증가시켰고 MCF-7 세포의 apoptosis에서 cell cycle의 sub-G1 단계의 DNA 함량을 증가시켰다. 본 연구는 홍삼이 caspase-3의 활성화를 통해 apoptosis를 유발한다는 것을 증명하였고, caspase-3가 홍삼에 의해 유발된 MCF-7 세포의 apoptosis에서 결정적인 역할을 한다는 것이 확인되었다. 또한 홍삼은 angiogenetic, proliferative, anti-apoptotic proteins를 감소시키며 paclitaxel에 의해 유발된 MCF-7 세포의 apoptosis 효과를 증식시킨다. Ginsenoside의 선택적 세포 흡수를 관찰한 결과, Rg3, Rk1, Rg5, Rh2, compound-K와 같이 비교적 극성이 없는 protopanaxadiol class ginsenoside는 MCF-7 세포에서 세포 흡수가 높게 측정되었으나, 비교적 극성이 있는 protopanaxatriol class ginsenoside는 낮게 측정되었다. 이러한 결과는 홍삼이 MCF-7 세포에서 ginsenoside의 세포 흡수를 통해 항암 작용에 효과를 나타낸다는 것을 의미한다.