乙酰紫草素藥理作用的研究進展

江周影 謝鵬發 郭嘉秀 容家英 唐星宇 白 琳 鄧 鑫

1.廣西中醫藥大學瑞康臨床醫學院，廣西南寧 530001；2.廣西中醫藥大學基礎醫學院，廣西南寧 530001

乙酰紫草素（acetylshikonin，ASK）是紫草素衍生物，屬于萘醌類色素化合物。ASK 分子式為C18H18O6，分子量為330.331 9，相對密度為1.326 g/cm3。其溶解性與多數有機化合物類似，遇酸以沉淀的形式析出。在臨床上，ASK 具有抗菌等多重作用[1-2]。近年來，中西醫結合治療癌癥腫瘤是熱門研究方向。ASK 是紫草抗腫瘤的主要成分之一。ASK 使細胞周期停留在脫氧核糖核酸（deoxyribonucleicacid，DNA）合成期，促進細胞凋亡[3]。計算機模擬技術、體外激酶實驗、下拉蛋白實驗等多種實驗多方面地驗證了ASK 的抗腫瘤性[3-4]。ASK 還對多種細菌有抑菌作用，可通過降低誘導型一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthase，iNOS）蛋白表達來減弱炎癥反應[5]。細菌感染是多種疾病的誘因，通過對ASK 抗菌作用的研究，可為臨床疾病提供新的治療思路。黏度測定等方法獲得的科研數據表明其具有遺傳毒性等毒副作用，ASK 作為一種萘醌類色素已在日常生活中投入使用，研究其毒性作用，可為日后食品、藥品的研發提供相關的數據[6]。

1 ASK 的藥理作用

1.1 抗菌作用

紫草在經過科學的研究與開發后，發現其提取物與衍生物也具有出色的藥用價值。其中紫草素類與其異構體阿卡寧類具有優秀的抗菌作用。面對ASK 時，不僅是金色葡萄球菌、白色葡萄球菌、綠膿桿菌等被明顯抑制[7]，具有NorA 蛋白外泵的耐甲氧西林金黃色葡萄球菌也表現出相似的被抑制效果[8]。ASK 與黏菌素共同作用后更是能抑制泛耐藥的大腸埃希菌（U3790）和克雷白氏肺炎桿菌（BC936）。不過在斑馬魚模型中，ASK 在與黏菌素發揮協同作用時，也提高了乙酰膽堿酯酶活性和α-萘酚的水平，具有一定的毒副作用[9]。

1.2 抗炎作用

機體對病原微生物發生的感染、創傷、變態等反應被稱為炎癥反應，由多種細胞、生物酶、轉錄因子引發。而生物酶、轉錄因子等由基因調控，故可以說炎癥反應由基因調控。在基因調控炎癥中，核因子-κB（nuclear factor kappa-B，NF-κB）是一種重要的轉錄因子。NF-κB 活性的提高能使iNOS 蛋白的表達增加，介導炎癥反應[5]，降低iNOS 的表達可以減弱炎癥反應。ASK 能抑制細胞外調節蛋白激酶的磷酸化，降低NFκB 的活性，下調iNOS 的表達，發揮抗感染作用[11]。

現有研究表明，紫草的水、醇提取物在抗感染方面有一定的效果。在小鼠耳腫脹模型中，紫草醇提取物起到抗感染作用[12]。大鼠肉芽組織的增生能被右旋紫草素及紫草素促進[13]，使用這兩種藥物有利于炎癥的恢復。

1.3 抗病毒作用

ASK 作為傳統中草藥紫草的提取物，具有良好的抗病毒功效。Gong 等[14]、Mao 等[15]研究發現，ASK 和紫草素均可激活活性氧和c-Jun 氨基末端激酶誘導細胞凋亡。Moon 等[16]進一步發現ASK 可通過產生活性氧的方式誘導內質網應激，使表達乙型肝炎病毒X蛋白（hepatitis B virus X protein，HBX）的Hep3B-HBX肝癌細胞中細胞核孤生受體Nur77 蛋白增多，c-Jun氨基末端激酶激活，啟動凋亡程序，促進乙型肝炎病毒清除。ASK 也能抑制Huh7 細胞中丙型肝炎病毒的增殖復制，且能降低細胞自噬標志因子LC3 基因表達水平，提示抑制丙型肝炎病毒的增殖復制可能是ASK 通過調節細胞自噬途徑達成的[17]。程珂舉[18]研究發現，ASK 還可以誘導細胞氧化應激，介導DNA 損傷，促進細胞凋亡。ASK 可通過病毒顆粒滅活和自噬途徑表現出抗病毒活性，但抗病毒藥物必須在不損害宿主細胞和機體的前提下對病毒具有選擇性抑制作用，所以其還需要進一步的研究。

1.4 抗腫瘤作用

ASK 具有促細胞凋亡作用和有廣譜抗瘤活性。趙景明等[19]發現，ASK 能加速結腸癌HCT116 細胞的凋亡，且不同濃度的ASK 均能顯著提高HCT116 細胞的凋亡指數和凋亡率；通過實時聚合酶鏈反應檢測到Bax 表達提高，Bcl-2 表達降低。趙冉[3]通過免疫印跡研究揭示ASK 能夠下調HCT-116、HCT-15、SW620 和DLD-1 細胞中凋亡蛋白標志物多聚二磷酸腺苷核糖聚合酶和caspase-3 的表達，上調蛋白凋亡標志物cleaved caspase-3、cleaved caspase-7 和p21 的表達；通過TOPK 體外激酶實驗得出ASK 能夠抑制蛋白激酶TOPK 的活性，證實了其作用靶點為TOPK，后期利用腺苷三磷酸競爭性結合實驗和酶促動力學實驗證實了其和TOPK 靶點結合的方式為腺苷三磷酸競爭性結合（現階段猜測TOPK 與結直腸癌細胞增殖有關）。ASK 可能將卵巢癌SKOV3 細胞[20]、結腸癌細胞[3]的細胞周期阻滯在G0/G1期，抑制其增殖。近期研究發現，癌細胞的侵襲轉移與上皮間質轉化的發生相關，上皮間質轉化進程進行時，上皮細胞會發生上皮極性消失，相鄰細胞原有的黏附性降低。而ASK 可以增加E-鈣黏蛋白的信使核糖核酸（messenger RNA，mRNA）的表達，下調N-鈣黏蛋白和波形蛋白mRNA 的表達，遏制癌癥擴散轉移[21]。Lim 等[22]研究發現，乙酰基希科寧可以抑制HCT-15 和LoVo 細胞的增殖能力。

ASK 注射劑具有明顯的抗腫瘤作用，但尚在研究階段，暫未應用于臨床。研究表明其對小鼠Lewis 肺癌、S180 肉瘤、人胃癌SGC-7901 腫瘤的生長抑制與劑量呈正相關[2，23-24]，據目前的研究推測，2 mg/ml 濃度的ASK 注射劑對腫瘤的抑制效果最佳，但考慮ASK 的毒性作用，其在抗腫瘤方面有待進一步研究。

1.5 降脂作用

ASK 具有顯著的降脂作用。目前研究從以下幾個方面展開。

1.5.1 酰基輔酶A 膽固醇酰基轉移酶和降脂的關系酰基輔酶A 膽固醇酰基轉移酶可通過游離膽固醇與脂肪酰基輔酶A 在細胞內的酯化作用生成膽固醇酯[25-26]。An 等[27]發現ASK 及其類似物丙酰紫草素均對酰基輔酶A 膽固醇酰基轉移酶有抑制作用，后者作用較強。

1.5.2 ASK 的脂質調節作用 在3T3-L1 細胞中ASK能夠抑制脂肪細胞分化和成脂轉錄因子的表達[28]。給肥胖大鼠飼喂ASK，可致其白色脂肪組織量、體重、血清甘油三酯及游離脂肪酸水平下降。ASK 可通過調節蛋白激酶A 水解三酰基甘油[29]。ASK 在自發性肥胖db/db 小鼠的肥胖治療上表現出了良好的效果，其機制與丙氨酸轉氨酶、天冬氨酸轉氨酶的抑制有關[29]。

1.5.3 ASK 增加基礎代謝減脂 芳乙醇胺類藥物克侖特羅是一種長效β2腎上腺素能激動劑，可以通過增加小鼠的能量消耗來達到減脂的目的。Kim 等[30]科學家通過類比發現ASK 具有與克侖特羅極其相近的降脂機制。

1.2 資料收集 采用助產機構婦幼信息系統分娩上報數據，除外存在信息缺失值數據，納入2016年≥28周分娩產婦234 763例，與北京市年報數據差值<5%。分為非高齡初產、非高齡經產、高齡初產、高齡經產4組，對其妊娠合并癥及并發癥、分娩方式及不良妊娠結局進行回顧性分析，比較不同組別間的差異。

綜上，ASK 是一種天然藥物，具有一定的降脂作用，并且在避免副作用方面明顯優于其他類別的化學合成藥物。

1.6 其他藥理作用

現國內外研究學者已得出多項研究數據表明ASK 具有較強的抗氧化性，其可以通過結合氧自由基抑制某些自氧化體系，達到抗氧化的作用[31-32]。

有研究表明ASK 可以通過抑制白三烯和5-羥色胺的合成、抑制細胞脫顆粒及腫瘤壞死因子-α mRNA 的表達，起抗過敏的作用[33]。臨床上，ASK 在治療類風濕性關節炎、過敏性鼻炎、蕁麻疹、銀屑病等疾病上具有一定的效果。

ASK 因其二取代萘醌的長酯鏈而對糖尿病有改善作用，酯鏈對蛋白質酪氨酸磷酸酶1B 有抑制作用，而蛋白質酪氨酸磷酸酶1B 的降低對糖尿病的治療有重要意義[34]。ASK 也能改善作為并發癥的糖尿病腎病，Li 等[35]研究發現ASK 可以抗腎臟纖維化，抑制TGFβ1/Smad 途徑的激活，有效治療糖尿病腎病及其并發癥。由此可見，ASK 在治療糖尿病及其并發癥方面具有巨大的潛力。

ASK 可以通過降低鈣離子濃度抑制血小板的激活從而抗凝血[36]。ASK 也可以抑制血小板激活因子、膠原蛋白、花生四烯酸等物質，從而抑制提純過的兔血小板凝聚[28]。ASK 在抗凝血方面的研究前景十分明晰。

ASK 能夠通過競爭性抑制的方式抑制小鼠腦單胺氧化酶-A 和單胺氧化酶-B 的活性，并作為新型乙酰膽堿酯酶抑制劑，抑制線粒體膜電位的喪失和活性氧的產生，起保護神經作用[37]。

Li 等[38]發現，ASK 可以通過抑制Wnt/β-catenin通路阻止血管緊張素Ⅱ誘導的腦血管平滑肌細胞增殖和遷移，對腦血管重塑起治療作用。ASK 中的乙酰基可以通過減少氧化應激和神經炎癥等方式減弱小鼠的D-半乳糖誘導的認知障礙和海馬衰老[35]，起到減緩小鼠大腦衰老的作用。

2 毒性作用

藥物在臨床使用階段中的毒性作用不可忽視。ASK 因其具有的抗感染、抗菌、抗腫瘤等作用而作為藥物使用，但其毒性作用嚴重影響其作用廣度。目前關于ASK 的毒性研究主要是細胞毒性試驗及極少部分毒性機制研究。有研究報道，紫草提取物具有肝毒性[39-40]。桂春等[41]研究表明，ASK 在一定濃度條件下對培養的大鼠心肌細胞具有毒性作用，且其毒性作用有凋亡機制的參與。李蔚侖等[6，42]研究發現，ASK 的毒性可能主要是通過與DNA 產生小溝槽鍵合作用實現，該作用可抑制拓撲異構酶與DNA 結合從而使其無法發揮生理作用并且改變DNA 的結構，另一方面ASK具有羥基、羰基及平面剛性的萘醌母環從而具備與DNA 結合的結構基礎，使其在與DNA 結合后可干擾DNA 的復制轉錄，最終發揮毒性作用使細胞死亡。

3 小結與展望

我國中藥資源豐富，已有多項研究表明，中藥草本植物紫草中的重要化學成分——ASK 在抗感染、抗菌、抗病毒、抗腫瘤等多方面有著重要作用。隨著國內外研究學者對ASK 的深入研究，其抗癌技術逐漸成熟，ASK 注射劑有望進一步研究應用于臨床抗癌。深入研究ASK 促凋亡的機制具有重要意義，即可以增加治療腫瘤的途徑[4]。根據國內外學者的研究成果發現，ASK 抗感染、抗菌作用的研究尚未成熟，深入研究其作用機制，可為臨床上感染性疾病的治療提供多種途徑。

綜上，ASK 具備多種藥理作用，盡管其具體機制有待進一步研究探索，但仍有很大的發展空間。ASK有望為多種臨床病癥帶來更好的治愈希望，更深入地研究ASK 與其他藥物的結合使用對有關疾病的預防與治療可能產生更加深遠的研究意義和影響。