癌症是全球主要的公共卫生问题，2022年全球新发癌症病例约2000万，死亡人数达到970万。传统治疗手段如手术、化疗、放疗及免疫疗法虽显著提高了患者生存率，但因肿瘤异质性、遗传突变和肿瘤微环境的复杂性，导致药物耐药性和治疗效果受限。此外，传统治疗往往伴随系统性毒副作用。基于此，天然产物尤其是膳食植物化学物质因其多靶点作用、低毒性及植物来源的优势，成为癌症辅助治疗的重要研究方向。

紫草素（shikonin）是一种从紫草根部提取的萘醌类天然色素，传统上用于中医药中，具有抗炎和促进皮肤修复的作用。近年来，紫草素在多种癌症模型中展现出抑制肿瘤生长、促进程序性细胞死亡、阻断肿瘤代谢和转移的潜力，尤其在肺癌、卵巢癌等多种癌症中具有广泛的应用前景。

紫草素的化学性质及制备方法

紫草素结构中含有1,4-萘醌，具有羟基和羟基戊烯基侧链，分子式为C16H16O5。其水溶性差，易受光和热影响降解。传统提取方法包括浸渍和索氏提取，近年来超声辅助提取、微波辅助提取及超临界二氧化碳提取等技术被广泛应用以提高提取效率和纯度。紫草素的衍生物通过化学修饰侧链和羟基生成，显示出更强的抗癌活性和选择性，成为新药开发的重要方向。

紫草素的抗癌机制

紫草素通过多种程序性细胞死亡途径发挥抗癌作用，包括：

细胞凋亡：紫草素诱导内源性途径中线粒体功能失调，激活MAPK信号通路和ROS介导的内质网应激，促进caspase家族激活，从而执行细胞凋亡。同时也激活外源性死亡受体途径，通过FasL及caspase-8介导凋亡。

细胞周期阻滞：紫草素在多种癌细胞中诱导G1、S及G2/M期阻滞，调控CDK和周期蛋白表达，抑制肿瘤细胞增殖。

图：紫草素在多种癌症中诱导内在和外在凋亡通路。上调基因以（↑）表示，下调基因以（↓）表示。

抑制转移和侵袭：通过调控EMT相关转录因子（如SNAIL）和miRNA（如miR-15-5p），上调抑癌基因PTEN及CDH1，降低MMP-2和MMP-9表达，抑制肿瘤细胞迁移和侵袭。

诱导新型程序性细胞死亡：包括坏死性凋亡、铁死亡（ferroptosis）和焦亡（pyroptosis），紫草素通过调节RIPK1/RIPK3/MLKL通路、铁代谢及炎症介质，实现多重细胞死亡模式。

抑制肿瘤代谢：主要通过抑制糖酵解关键酶PKM2的活性，调节Warburg效应，降低肿瘤细胞糖酵解和乳酸生成，改变肿瘤免疫微环境，促进抗肿瘤免疫反应。

表：紫草素衍生物通过多种通路在多种癌症中诱导凋亡

紫草素联合治疗潜力

紫草素作为化疗增敏剂可增强顺铂、紫杉醇等药物疗效，逆转耐药，机制涉及抑制PKM2相关的代谢重编程和外泌体信号传导。同时，紫草素在内分泌治疗中通过诱导线粒体介导的凋亡和修复tamoxifen耐药相关lncRNA表达，增强疗效。此外，紫草素诱导免疫原性细胞死亡，促进树突状细胞成熟和细胞毒性T细胞活化，提升免疫检查点抑制剂的抗肿瘤效果。其衍生物β,β-二甲基丙烯酰紫草素能显著提高放疗敏感性，增强放疗引起的ROS产生和DNA损伤。

图：紫草素在多种癌症中诱导细胞周期阻滞通路

临床前及临床研究进展

紫草素在多种动物肿瘤模型中表现出显著抗肿瘤活性，能够抑制肿瘤生长、转移及增强化疗及免疫治疗效果。然而，由于生物利用度低、肝毒性及潜在的皮肤过敏反应，限制了其临床应用。迄今仅有一项较早期肺癌临床试验报告，显示一定疗效但缺乏详细剂量及安全性数据。新型纳米药物载体系统已显示出改善紫草素稳定性和靶向性的潜力，为临床转化提供支持。

图：紫草素通过坏死性凋亡、铁死亡和焦亡诱导调控性细胞死亡

挑战与未来展望

紫草素临床转化面临药代动力学限制和安全性挑战。未来需加快开发靶向纳米递送系统，优化剂型，提高生物利用度并减少非靶向毒性。此外，深入解析其多靶点作用机制和联合用药机制，开展高质量临床试验，明确安全有效的剂量及适应症，是实现紫草素临床应用的关键。紫草素作为连接传统药物和精准肿瘤治疗的桥梁，前景广阔，有望成为多耐药肿瘤的新型辅助治疗策略。

结语

紫草素作为一种多靶点膳食植物化学物质，通过多种细胞死亡机制及代谢调控发挥抗肿瘤作用。其能够协同传统疗法克服耐药，并显示良好的安全性和抑瘤效果。未来通过先进的药物递送技术和临床研究，紫草素有望成为创新癌症治疗的重要组成部分，推动抗癌药物的多样化和精准化发展。

原始出处

Lew, C.-Y.; Tang, Y.-T.; Lee, A.Y.-J.; Chin, Z.-J.; Chang, W.-L.; Chen, C.-H.; Chye, S.-M. Shikonin as a Dietary Phytochemical with Multi-Target Anti-Cancer Activities: From Molecular Mechanisms to Translational Applications. Nutrients 2025, 17, 3085. https://doi.org/10.3390/nu17193085

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Tags： 从传统中药到抗癌新方向：紫草素通过多重细胞死亡途径，为癌症治疗提供新思路