馬芳芳，王 萌，覃 圣，胡慧楠，阿依木古麗·阿不都熱依木，王明明

(1.西北民族大學(xué) 生命科學(xué)與工程學(xué)院， 甘肅 蘭州 730030；2.甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué) 動(dòng)物醫(yī)學(xué)院，甘肅 蘭州 730070)

肝臟是人和動(dòng)物最重要的內(nèi)臟器官之一，引起肝損傷的原因很多，常見(jiàn)的有藥物、酒精、飲食、年齡、射線(xiàn)以及不同病原等.肝臟疾病是醫(yī)學(xué)上面臨的主要問(wèn)題，因急性肝損傷引起的死亡率依然在上升.因此，對(duì)肝損傷保護(hù)性藥物的研發(fā)顯得尤為重要.已有研究表明，紫草素具有良好的抗炎[1]、抗氧化[2]、保肝[3]和護(hù)肝[4]等作用.

1 紫草素的生理功能

紫草素(Shikonin)，又稱(chēng)紫草紅或紫草寧，分子式如圖1所示，是紫草科植物紫草中提取的一類(lèi)萘醌類(lèi)化合物，具有較強(qiáng)的脂溶性，是紫草生物活性成分中作用最廣泛的一種[5].β，β-丙乙烯酰阿卡寧、乙酰紫草素是紫草素的主要有效成分，都屬于紫草寧衍生物，常以酯形式存在.紫草素具有傳遞電子和質(zhì)子的作用，所以通過(guò)對(duì)一些生化反應(yīng)的影響，來(lái)調(diào)節(jié)生物機(jī)體的藥物代謝過(guò)程，表現(xiàn)出多種生物活性[6].

圖1 紫草素分子式[7]

紫草素有較強(qiáng)的抗炎藥理活性，王文杰等[1]161研究表明紫草素對(duì)小鼠巴豆油耳炎和大鼠酵母性足趾腫有明顯抑制作用.紫草素對(duì)超氧自由基和1，1-二苯基-2-苦苯肼自由基均有較強(qiáng)的清除能力，并對(duì)β-胡蘿卜素自氧化體系有明顯的抑制作用，表明紫草素具有抗氧化活性[7].張萍等[8]研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)紫草素治療可明顯改善荷肝癌裸鼠飲食狀況和精神狀態(tài)，加快腫瘤細(xì)胞凋亡，可使移植瘤瘤體減小，腫瘤活動(dòng)度降低，具有較強(qiáng)的抗腫瘤作用.劉彤等[3]7研究發(fā)現(xiàn)紫草素通過(guò)激活PI3K/Akt通路可對(duì)肝臟缺血及再灌注引起的損傷起到保護(hù)作用.于明欣等[9]研究發(fā)現(xiàn)紫草素可直接作用于內(nèi)皮細(xì)胞，通過(guò)抑制其增殖、遷移及管腔形成而發(fā)揮其抗血管新生作用.紫草素同時(shí)具有降血糖[10]、殺菌[11]等作用.

2 肝損傷機(jī)制

肝損傷是指由多種致病因素引起肝細(xì)胞受到破壞，進(jìn)而影響肝臟的正常功能，引起機(jī)體一系列不適癥狀及肝功能指標(biāo)異常[12].常見(jiàn)致病原因主要包括以下幾種：藥物性肝損傷，常由西藥、傳統(tǒng)中藥、保健品、生物制劑、減肥藥、膳食補(bǔ)充劑及其代謝產(chǎn)物等引起[13]；病毒性肝損傷，如嗜肝病毒引起的甲肝、乙肝等肝損傷[14]；酒精性肝損傷，主要是指乙醇對(duì)肝臟的直接毒性及其代謝產(chǎn)物對(duì)肝細(xì)胞功能的影響[15];自身免疫性肝損傷，主要是遺傳因素及自身免疫性疾病，如類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、甲狀腺炎、潰瘍性結(jié)腸炎、1型糖尿病等破壞肝細(xì)胞導(dǎo)致肝損傷[16]；非酒精性脂肪性肝損傷，多伴有肥胖、高血壓、糖尿病等代謝綜合征，發(fā)病與脂質(zhì)代謝異常相關(guān)[17].

隨著新藥的不斷研發(fā)和藥品使用種類(lèi)的增加，藥物性肝損傷有逐年上升的趨勢(shì).有些地方由藥物引起的急性肝功能衰竭占肝衰竭發(fā)生總量的10%～52%，病死率為11.9%[18]，肝臟很容易受到藥物和藥物代謝產(chǎn)物的損害.已明確有1000多種藥物引起肝臟的損傷.因此，藥物性肝損傷是目前面臨的主要問(wèn)題.藥物性肝損傷或稱(chēng)藥物性肝病[19]是指中藥或西藥本身或著它們的活性代謝產(chǎn)物所導(dǎo)致的肝功能不全，嚴(yán)重時(shí)可導(dǎo)致死亡.藥物性肝損傷的發(fā)生是多重因素綜合作用的結(jié)果，發(fā)生機(jī)制涉及藥物的直接肝毒性、特異質(zhì)肝毒性、線(xiàn)粒體功能損傷、氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)等多個(gè)方面[20～21].

2.1 藥物的直接肝毒性

藥物本身或其代謝產(chǎn)物直接引起肝細(xì)胞的損傷，最常見(jiàn)的就是對(duì)乙酰氨基酚的肝毒性[22]，其代謝產(chǎn)物N-乙酰醌亞胺就是毒性產(chǎn)物.藥物在肝臟中通過(guò)兩步反應(yīng)完成代謝，即Ⅰ相和Ⅱ相反應(yīng).Ⅰ相反應(yīng)：將藥物進(jìn)行水解、氧化、還原，產(chǎn)生代謝產(chǎn)物，主要的代謝酶是細(xì)胞色素P450(Cytochrome p450，CYP450).另外，CYP1A2、CYP2A6、CYP2D6及CYP2E1等都是和藥物性肝損傷相關(guān)的關(guān)鍵氧化酶，而CYP2E1不僅參與藥物的代謝，也是毒物前體成分的催化劑.Ⅱ相反應(yīng)：代謝產(chǎn)物與轉(zhuǎn)移酶結(jié)合成新的化合物，通過(guò)尿液或膽汁排出體外，而當(dāng)藥物攝入過(guò)多時(shí)，轉(zhuǎn)移酶數(shù)量供給不足，代謝產(chǎn)物開(kāi)始在體內(nèi)蓄積，對(duì)肝細(xì)胞直接造成損傷，這樣形成的肝毒素通常呈劑量及時(shí)間依賴(lài)性，且易受外界環(huán)境因素影響，這樣循環(huán)往復(fù)，對(duì)肝臟造成嚴(yán)重?fù)p傷.

2.2 藥物的特異質(zhì)肝毒性與炎癥反應(yīng)

特異質(zhì)肝毒性主要與不同個(gè)體有關(guān)，與藥物代謝酶缺損、活性低及免疫應(yīng)答異常等有關(guān)[23].藥物性肝損傷不僅是肝細(xì)胞損傷的過(guò)程，同時(shí)也是炎癥反應(yīng)過(guò)程，該過(guò)程與先天性免疫和獲得性免疫有關(guān)[24].肝臟的先天性免疫系統(tǒng)主要由巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞或自然殺傷T細(xì)胞構(gòu)成.當(dāng)發(fā)生藥物性肝損傷時(shí)，受損傷的肝細(xì)胞周?chē)写罅烤奘杉?xì)胞浸潤(rùn)，吞噬已受損的肝細(xì)胞并釋放多種細(xì)胞因子.另外，高遷移率族蛋白-1(High mobility group protein box，HMGB-1)是一種損傷相關(guān)分子模式(Damage associated molecular pattern，DAMP)，HMGB-1可誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞浸潤(rùn).HMGB-1還可與Toll樣受體結(jié)合并促進(jìn)細(xì)胞因子釋放，如腫瘤壞死因子-α(Tumor necrosis factor alpha，TNF-α)，干擾素-1(Interferon，IFN-1)及白介素-6(interleukin-6，IL-6)等，使藥物性肝損傷加重.此外，某些藥物如環(huán)孢素可通過(guò)抑制獲得性免疫系統(tǒng)，降低T淋巴細(xì)胞活化，抑制肝細(xì)胞表達(dá)一氧化氮合酶(Nducible nitric oxide synthase，NOS)，使一氧化氮(Nitric oxide，NO)合成減少，而NO是一個(gè)多功能的分子，在炎癥性損傷中具有重要的作用，是各種類(lèi)型的肝損傷炎癥的重要促進(jìn)和效應(yīng)分子[25-26]，導(dǎo)致肝細(xì)胞缺血缺氧而損傷肝細(xì)胞.

藥物性肝損傷誘發(fā)的炎癥被稱(chēng)為無(wú)菌炎癥[21]884，外環(huán)境中的相關(guān)損傷分子在組織損傷時(shí)釋放并激活免疫細(xì)胞上的受體，機(jī)體處于免疫應(yīng)答狀態(tài)，產(chǎn)生大量促炎因子.已有研究顯示[27]，發(fā)生炎癥時(shí)機(jī)體對(duì)藥物的敏感性增強(qiáng)，藥物自身或其產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物可直接啟動(dòng)細(xì)胞凋亡系統(tǒng)，使肝細(xì)胞凋亡.

2.3 藥物導(dǎo)致線(xiàn)粒體損傷與氧化應(yīng)激

線(xiàn)粒體是細(xì)胞能量代謝，是抗腫瘤藥物、抗病毒藥物等的重要靶標(biāo)[24]850.線(xiàn)粒體損傷是藥物所致肝損傷的主要原因.其機(jī)制主要包括：1)抑制線(xiàn)粒體呼吸鏈中酶的活性；2)干擾細(xì)胞能量代謝及對(duì)線(xiàn)粒體膜產(chǎn)生攻擊，最終導(dǎo)致線(xiàn)粒體損傷，進(jìn)而啟動(dòng)細(xì)胞凋亡程序；3)藥物及其毒性產(chǎn)物可通過(guò)破壞抗氧化防御系統(tǒng)，引起氧化應(yīng)激反應(yīng)，誘導(dǎo)大量的氧自由基產(chǎn)生，導(dǎo)致線(xiàn)粒體DNA氧化損傷，嚴(yán)重時(shí)可降解線(xiàn)粒體DNA[28].

在生物氧化過(guò)程中，產(chǎn)生大量氧自由基，具有高度活性，稱(chēng)為活性氧基團(tuán)(Reactive oxygen species，ROS)[29].正常肝臟有活性氧產(chǎn)生系統(tǒng)和消除系統(tǒng)，二者以動(dòng)態(tài)平衡維持肝細(xì)胞的正常代謝.若抗氧化系統(tǒng)受到某些藥物破壞，肝細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生大量ROS，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)各種成分如多聚不飽和脂肪酸、蛋白質(zhì)、氨基酸和核酸等發(fā)生過(guò)氧化損傷.

3 紫草素對(duì)肝損傷保護(hù)作用的研究進(jìn)展

3.1 紫草素對(duì)特異質(zhì)肝毒性的保護(hù)作用

抗炎性是紫草素的主要藥理作用之一，而藥物引起的特異質(zhì)肝毒性的主要表現(xiàn)是炎癥反應(yīng).研究發(fā)現(xiàn)，紫草素可通過(guò)其抗炎作用對(duì)一些致炎因子引起的肝損傷起到保護(hù)作用.如刀豆蛋白A(Concanavalin A，Con A)誘導(dǎo)的急性肝損傷[30]和四氯化碳誘導(dǎo)的肝纖維化[31].Con A是一種特異性T細(xì)胞分裂原，能夠使T細(xì)胞增殖分化速度加快，造成免疫調(diào)節(jié)功能障礙，引發(fā)機(jī)體無(wú)法控制的免疫反應(yīng)，同時(shí)活化免疫細(xì)胞,如巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞和自然殺傷細(xì)胞等.免疫細(xì)胞作用于肝臟，釋放促炎因子及活性氧等分子，導(dǎo)致炎性損傷.而巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞等免疫細(xì)胞引發(fā)的肝臟炎癥是Con A誘導(dǎo)的自身免疫性肝炎的基本特征.TNF-α和IL-6是免疫細(xì)胞分泌的效應(yīng)分子，對(duì)肝損傷進(jìn)展有重要作用[32].IL-6能夠與細(xì)胞表面IL-6受體結(jié)合，使信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)蛋白GPL30聚合并活化，進(jìn)而激活JAK2/STAT-3信號(hào)軸，STAT-3磷酸化后進(jìn)入細(xì)胞核，促進(jìn)TNF-α和IL-6等炎癥介質(zhì)的合成與釋放，加強(qiáng)炎癥反應(yīng)[33],且TNF-α作用于肝細(xì)胞表面TNF-α受體，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，加劇肝臟損傷.沈淼[34]研究發(fā)現(xiàn)，Con A誘導(dǎo)的小鼠肝損傷模型組與正常對(duì)照組相比較，谷草轉(zhuǎn)氨酶(Aspartate Aminotransferase，AST)和谷丙轉(zhuǎn)氨酶(Alanine Aminotransferase，ALT)及誘生型NOS活性顯著升高.肝損傷小鼠肝細(xì)胞嚴(yán)重腫脹，散亂排布，大量炎性細(xì)胞浸潤(rùn)，肝小葉大面積壞死.給予紫草素治療后，ALT和AST活性顯著降低，誘生型NOS、NO和IL-6都有所下降，肝臟病變得以改善.

肝臟對(duì)慢性肝損傷的修復(fù)過(guò)程中容易出現(xiàn)肝纖維化(Hepatic fibrosis，HF)[35-36]，該過(guò)程受多種細(xì)胞因子尤其是腫瘤壞死因子-β1(Transforming growth factor-β1，TGF-β1)的影響[37].TGF-β1調(diào)節(jié)肝星狀細(xì)胞(Hepatic stellate cell，HSC)中Ⅰ、Ⅲ和Ⅳ型膠原、纖連蛋白和層粘連蛋白的表達(dá)，增加纖連蛋白與蛋白多糖的合成，促進(jìn)纖連蛋白和膠原在細(xì)胞外基質(zhì)中的沉積[38].龍大碧等[39]研究發(fā)現(xiàn)，紫草素對(duì)四氯化碳所致大鼠肝纖維化具有保護(hù)作用.另有研究表明[40]，紫草素能降低HF大鼠血清中層粘連蛋白及Ⅲ型膠原含量.

綜上所述，紫草素能夠抑制IL-6/STAT-3炎癥通路，減輕炎癥反應(yīng),并且通過(guò)降低TGF-β1表達(dá)，減少纖連蛋白和膠原在肝細(xì)胞外基質(zhì)中的沉積，從而發(fā)揮抗HF的作用.

3.2 紫草素對(duì)線(xiàn)粒體損傷導(dǎo)致肝損傷的保護(hù)作用

抗氧化作用是紫草素的另一主要藥理作用，而氧化應(yīng)激是引起肝損傷的又一常見(jiàn)因素，紫草素通過(guò)抗氧化對(duì)肝臟具有一定的保護(hù)作用.研究表明，人和動(dòng)物在高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)后機(jī)體會(huì)產(chǎn)生大量自由基破壞肝細(xì)胞生物膜系統(tǒng)，產(chǎn)生脂質(zhì)過(guò)氧化物，導(dǎo)致蛋白質(zhì)變性、線(xiàn)粒體功能障礙，進(jìn)而導(dǎo)致肝損傷[41].

生物機(jī)體中超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase，SOD)和谷胱甘肽(Glutathione，GSH)是主要的抗氧化酶.通過(guò)清除體內(nèi)自由基，發(fā)揮抗氧化作用.巰基(-SH)作為維持機(jī)體功能的重要活性基團(tuán)，對(duì)代謝過(guò)程中產(chǎn)生的氧自由基具有清除作用，有效防止其對(duì)組織細(xì)胞的損傷.脂質(zhì)過(guò)氧化產(chǎn)物(Lipid peroxide，LPO)是機(jī)體脂質(zhì)在自由基的作用下發(fā)生過(guò)氧化的終產(chǎn)物，LPO含量高低是判斷機(jī)體脂質(zhì)過(guò)氧化水平和細(xì)胞損傷程度的主要依據(jù)[42].徐小仙等[43]研究表明，疲勞大鼠肝組織中SOD和GSH活性顯著降低而LPO含量升高，紫草素治療逆轉(zhuǎn)這一變化.表明，紫草素能顯著減少高強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的自由基，從而修復(fù)肝氧化損傷.

機(jī)體處于氧化應(yīng)激狀態(tài)時(shí)，產(chǎn)生大量自由基，線(xiàn)粒體膜破壞，引起細(xì)胞能量代謝障礙，甚至細(xì)胞凋亡.Na+/K+-ATP酶和Ca2+/Mg2+-ATP酶是維持線(xiàn)粒體膜正常流動(dòng)性的關(guān)鍵酶[44].這兩種酶的活性降低，會(huì)影響線(xiàn)粒體Na+/K+-ATP酶的正常功能，發(fā)生水腫，線(xiàn)粒體膜流動(dòng)性減弱，從而影響線(xiàn)粒體氧化磷酸化功能，使三磷酸腺苷合成嚴(yán)重不足，從而降低ATP酶活性[45].徐小仙等[43]242研究發(fā)現(xiàn)，強(qiáng)力運(yùn)動(dòng)顯著降低大鼠肝細(xì)胞線(xiàn)粒體中這兩種ATP酶活性，細(xì)胞膜發(fā)生脂質(zhì)過(guò)氧化.紫草素治療能顯著增加肝線(xiàn)粒體Na+/K+-ATP和Ca2+/Mg2+-ATP酶活性.

綜上所述，隨著新藥的不斷研發(fā)和使用，藥物性肝損傷逐年增加，藥物所致的肝損傷主要有：藥物的直接肝毒性、特異質(zhì)肝毒性、炎癥反應(yīng)、線(xiàn)粒體功能損傷和氧化應(yīng)激，其中炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激是藥物所致肝損傷的主要表現(xiàn).紫草素具有多種藥理作用,包括抗炎、抗氧化、抗腫瘤、抗菌等.已有研究證實(shí)紫草素通過(guò)抗炎和抗氧化對(duì)不同因素所致肝損傷的保護(hù)作用，但是，紫草素抗藥物性肝損傷機(jī)制仍不明確，需要進(jìn)一步研究.