乙酰紫草素药理作用的研究进展

江周影 谢鹏发 郭嘉秀 容家英 唐星宇 白 琳 邓 鑫

1.广西中医药大学瑞康临床医学院，广西南宁 530001；2.广西中医药大学基础医学院，广西南宁 530001

乙酰紫草素（acetylshikonin，ASK）是紫草素衍生物，属于萘醌类色素化合物。ASK 分子式为C18H18O6，分子量为330.331 9，相对密度为1.326 g/cm3。其溶解性与多数有机化合物类似，遇酸以沉淀的形式析出。在临床上，ASK 具有抗菌等多重作用[1-2]。近年来，中西医结合治疗癌症肿瘤是热门研究方向。ASK 是紫草抗肿瘤的主要成分之一。ASK 使细胞周期停留在脱氧核糖核酸（deoxyribonucleicacid，DNA）合成期，促进细胞凋亡[3]。计算机模拟技术、体外激酶实验、下拉蛋白实验等多种实验多方面地验证了ASK 的抗肿瘤性[3-4]。ASK 还对多种细菌有抑菌作用，可通过降低诱导型一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthase，iNOS）蛋白表达来减弱炎症反应[5]。细菌感染是多种疾病的诱因，通过对ASK 抗菌作用的研究，可为临床疾病提供新的治疗思路。黏度测定等方法获得的科研数据表明其具有遗传毒性等毒副作用，ASK 作为一种萘醌类色素已在日常生活中投入使用，研究其毒性作用，可为日后食品、药品的研发提供相关的数据[6]。

1 ASK 的药理作用

1.1 抗菌作用

紫草在经过科学的研究与开发后，发现其提取物与衍生物也具有出色的药用价值。其中紫草素类与其异构体阿卡宁类具有优秀的抗菌作用。面对ASK 时，不仅是金色葡萄球菌、白色葡萄球菌、绿脓杆菌等被明显抑制[7]，具有NorA 蛋白外泵的耐甲氧西林金黄色葡萄球菌也表现出相似的被抑制效果[8]。ASK 与黏菌素共同作用后更是能抑制泛耐药的大肠埃希菌（U3790）和克雷白氏肺炎杆菌（BC936）。不过在斑马鱼模型中，ASK 在与黏菌素发挥协同作用时，也提高了乙酰胆碱酯酶活性和α-萘酚的水平，具有一定的毒副作用[9]。

1.2 抗炎作用

机体对病原微生物发生的感染、创伤、变态等反应被称为炎症反应，由多种细胞、生物酶、转录因子引发。而生物酶、转录因子等由基因调控，故可以说炎症反应由基因调控。在基因调控炎症中，核因子-κB（nuclear factor kappa-B，NF-κB）是一种重要的转录因子。NF-κB 活性的提高能使iNOS 蛋白的表达增加，介导炎症反应[5]，降低iNOS 的表达可以减弱炎症反应。ASK 能抑制细胞外调节蛋白激酶的磷酸化，降低NFκB 的活性，下调iNOS 的表达，发挥抗感染作用[11]。

现有研究表明，紫草的水、醇提取物在抗感染方面有一定的效果。在小鼠耳肿胀模型中，紫草醇提取物起到抗感染作用[12]。大鼠肉芽组织的增生能被右旋紫草素及紫草素促进[13]，使用这两种药物有利于炎症的恢复。

1.3 抗病毒作用

ASK 作为传统中草药紫草的提取物，具有良好的抗病毒功效。Gong 等[14]、Mao 等[15]研究发现，ASK 和紫草素均可激活活性氧和c-Jun 氨基末端激酶诱导细胞凋亡。Moon 等[16]进一步发现ASK 可通过产生活性氧的方式诱导内质网应激，使表达乙型肝炎病毒X蛋白（hepatitis B virus X protein，HBX）的Hep3B-HBX肝癌细胞中细胞核孤生受体Nur77 蛋白增多，c-Jun氨基末端激酶激活，启动凋亡程序，促进乙型肝炎病毒清除。ASK 也能抑制Huh7 细胞中丙型肝炎病毒的增殖复制，且能降低细胞自噬标志因子LC3 基因表达水平，提示抑制丙型肝炎病毒的增殖复制可能是ASK 通过调节细胞自噬途径达成的[17]。程珂举[18]研究发现，ASK 还可以诱导细胞氧化应激，介导DNA 损伤，促进细胞凋亡。ASK 可通过病毒颗粒灭活和自噬途径表现出抗病毒活性，但抗病毒药物必须在不损害宿主细胞和机体的前提下对病毒具有选择性抑制作用，所以其还需要进一步的研究。

1.4 抗肿瘤作用

ASK 具有促细胞凋亡作用和有广谱抗瘤活性。赵景明等[19]发现，ASK 能加速结肠癌HCT116 细胞的凋亡，且不同浓度的ASK 均能显著提高HCT116 细胞的凋亡指数和凋亡率；通过实时聚合酶链反应检测到Bax 表达提高，Bcl-2 表达降低。赵冉[3]通过免疫印迹研究揭示ASK 能够下调HCT-116、HCT-15、SW620 和DLD-1 细胞中凋亡蛋白标志物多聚二磷酸腺苷核糖聚合酶和caspase-3 的表达，上调蛋白凋亡标志物cleaved caspase-3、cleaved caspase-7 和p21 的表达；通过TOPK 体外激酶实验得出ASK 能够抑制蛋白激酶TOPK 的活性，证实了其作用靶点为TOPK，后期利用腺苷三磷酸竞争性结合实验和酶促动力学实验证实了其和TOPK 靶点结合的方式为腺苷三磷酸竞争性结合（现阶段猜测TOPK 与结直肠癌细胞增殖有关）。ASK 可能将卵巢癌SKOV3 细胞[20]、结肠癌细胞[3]的细胞周期阻滞在G0/G1期，抑制其增殖。近期研究发现，癌细胞的侵袭转移与上皮间质转化的发生相关，上皮间质转化进程进行时，上皮细胞会发生上皮极性消失，相邻细胞原有的黏附性降低。而ASK 可以增加E-钙黏蛋白的信使核糖核酸（messenger RNA，mRNA）的表达，下调N-钙黏蛋白和波形蛋白mRNA 的表达，遏制癌症扩散转移[21]。Lim 等[22]研究发现，乙酰基希科宁可以抑制HCT-15 和LoVo 细胞的增殖能力。

ASK 注射剂具有明显的抗肿瘤作用，但尚在研究阶段，暂未应用于临床。研究表明其对小鼠Lewis 肺癌、S180 肉瘤、人胃癌SGC-7901 肿瘤的生长抑制与剂量呈正相关[2，23-24]，据目前的研究推测，2 mg/ml 浓度的ASK 注射剂对肿瘤的抑制效果最佳，但考虑ASK 的毒性作用，其在抗肿瘤方面有待进一步研究。

1.5 降脂作用

ASK 具有显著的降脂作用。目前研究从以下几个方面展开。

1.5.1 酰基辅酶A 胆固醇酰基转移酶和降脂的关系酰基辅酶A 胆固醇酰基转移酶可通过游离胆固醇与脂肪酰基辅酶A 在细胞内的酯化作用生成胆固醇酯[25-26]。An 等[27]发现ASK 及其类似物丙酰紫草素均对酰基辅酶A 胆固醇酰基转移酶有抑制作用，后者作用较强。

1.5.2 ASK 的脂质调节作用 在3T3-L1 细胞中ASK能够抑制脂肪细胞分化和成脂转录因子的表达[28]。给肥胖大鼠饲喂ASK，可致其白色脂肪组织量、体重、血清甘油三酯及游离脂肪酸水平下降。ASK 可通过调节蛋白激酶A 水解三酰基甘油[29]。ASK 在自发性肥胖db/db 小鼠的肥胖治疗上表现出了良好的效果，其机制与丙氨酸转氨酶、天冬氨酸转氨酶的抑制有关[29]。

1.5.3 ASK 增加基础代谢减脂 芳乙醇胺类药物克仑特罗是一种长效β2肾上腺素能激动剂，可以通过增加小鼠的能量消耗来达到减脂的目的。Kim 等[30]科学家通过类比发现ASK 具有与克仑特罗极其相近的降脂机制。

1.2 资料收集 采用助产机构妇幼信息系统分娩上报数据，除外存在信息缺失值数据，纳入2016年≥28周分娩产妇234 763例，与北京市年报数据差值<5%。分为非高龄初产、非高龄经产、高龄初产、高龄经产4组，对其妊娠合并症及并发症、分娩方式及不良妊娠结局进行回顾性分析，比较不同组别间的差异。

综上，ASK 是一种天然药物，具有一定的降脂作用，并且在避免副作用方面明显优于其他类别的化学合成药物。

1.6 其他药理作用

现国内外研究学者已得出多项研究数据表明ASK 具有较强的抗氧化性，其可以通过结合氧自由基抑制某些自氧化体系，达到抗氧化的作用[31-32]。

有研究表明ASK 可以通过抑制白三烯和5-羟色胺的合成、抑制细胞脱颗粒及肿瘤坏死因子-α mRNA 的表达，起抗过敏的作用[33]。临床上，ASK 在治疗类风湿性关节炎、过敏性鼻炎、荨麻疹、银屑病等疾病上具有一定的效果。

ASK 因其二取代萘醌的长酯链而对糖尿病有改善作用，酯链对蛋白质酪氨酸磷酸酶1B 有抑制作用，而蛋白质酪氨酸磷酸酶1B 的降低对糖尿病的治疗有重要意义[34]。ASK 也能改善作为并发症的糖尿病肾病，Li 等[35]研究发现ASK 可以抗肾脏纤维化，抑制TGFβ1/Smad 途径的激活，有效治疗糖尿病肾病及其并发症。由此可见，ASK 在治疗糖尿病及其并发症方面具有巨大的潜力。

ASK 可以通过降低钙离子浓度抑制血小板的激活从而抗凝血[36]。ASK 也可以抑制血小板激活因子、胶原蛋白、花生四烯酸等物质，从而抑制提纯过的兔血小板凝聚[28]。ASK 在抗凝血方面的研究前景十分明晰。

ASK 能够通过竞争性抑制的方式抑制小鼠脑单胺氧化酶-A 和单胺氧化酶-B 的活性，并作为新型乙酰胆碱酯酶抑制剂，抑制线粒体膜电位的丧失和活性氧的产生，起保护神经作用[37]。

Li 等[38]发现，ASK 可以通过抑制Wnt/β-catenin通路阻止血管紧张素Ⅱ诱导的脑血管平滑肌细胞增殖和迁移，对脑血管重塑起治疗作用。ASK 中的乙酰基可以通过减少氧化应激和神经炎症等方式减弱小鼠的D-半乳糖诱导的认知障碍和海马衰老[35]，起到减缓小鼠大脑衰老的作用。

2 毒性作用

药物在临床使用阶段中的毒性作用不可忽视。ASK 因其具有的抗感染、抗菌、抗肿瘤等作用而作为药物使用，但其毒性作用严重影响其作用广度。目前关于ASK 的毒性研究主要是细胞毒性试验及极少部分毒性机制研究。有研究报道，紫草提取物具有肝毒性[39-40]。桂春等[41]研究表明，ASK 在一定浓度条件下对培养的大鼠心肌细胞具有毒性作用，且其毒性作用有凋亡机制的参与。李蔚仑等[6，42]研究发现，ASK 的毒性可能主要是通过与DNA 产生小沟槽键合作用实现，该作用可抑制拓扑异构酶与DNA 结合从而使其无法发挥生理作用并且改变DNA 的结构，另一方面ASK具有羟基、羰基及平面刚性的萘醌母环从而具备与DNA 结合的结构基础，使其在与DNA 结合后可干扰DNA 的复制转录，最终发挥毒性作用使细胞死亡。

3 小结与展望

我国中药资源丰富，已有多项研究表明，中药草本植物紫草中的重要化学成分——ASK 在抗感染、抗菌、抗病毒、抗肿瘤等多方面有着重要作用。随着国内外研究学者对ASK 的深入研究，其抗癌技术逐渐成熟，ASK 注射剂有望进一步研究应用于临床抗癌。深入研究ASK 促凋亡的机制具有重要意义，即可以增加治疗肿瘤的途径[4]。根据国内外学者的研究成果发现，ASK 抗感染、抗菌作用的研究尚未成熟，深入研究其作用机制，可为临床上感染性疾病的治疗提供多种途径。

综上，ASK 具备多种药理作用，尽管其具体机制有待进一步研究探索，但仍有很大的发展空间。ASK有望为多种临床病症带来更好的治愈希望，更深入地研究ASK 与其他药物的结合使用对有关疾病的预防与治疗可能产生更加深远的研究意义和影响。