Pharmacy Information 药物资讯, 2020, 9(2), 64-70Published Online March 2020 in Hans. /journal/pihttps:///10.12677/pi.2020.92010Research Progress in ImmuneMicroenvironment of ShikoninJunfei Zhou, Xuemei Ji, Yu Liu*School of Life Science and Technology, China Pharmaceutical University, Nanjing JiangsuReceived: Mar. 1st, 2020; accepted: Mar. 16th, 2020; published: Mar. 23rd, 2020AbstractShikonin is a naphthoquinone compound extracted from comfrey, which has various biological ac-tivities of anti-tumor, antiviral, anti-inflammation and anti-bacteria. In recent years, its effect on immune diseases and tumor immunotherapy has received extensive attention and research. In this paper, the research progress of shikonin on T cells, DC cells, macrophages and other immune cells was reviewed to provide references for the research and utilization of shikonin and its deriv-atives.KeywordsShikonin, Immune Microenvironment, Immunotherapy紫草素与免疫微环境的研究进展周俊菲，纪雪梅，刘煜*中国药科大学生命科学与技术学院，江苏南京收稿日期：2020年3月1日；录用日期：2020年3月16日；发布日期：2020年3月23日摘要紫草素是从紫草科植物中提取的一种具有抗肿瘤、抗病毒、抗炎、抗菌等多种生物活性的萘醌类化合物。
近年来，其对于免疫性疾病和肿瘤免疫治疗的作用得到了广泛的关注和研究。
本文以紫草素对T细胞，DC 细胞和巨噬细胞等免疫细胞作用的研究进展进行综述，为紫草素及其衍生化合物的研究及利用提供参考。
*通讯作者。
周俊菲 等关键词紫草素，免疫微环境，免疫治疗Copyright © 2020 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0)./licenses/by/4.0/1. 引言紫草素(Shikonin)是从紫草科植物藏药藏紫草Onose hookeri-C.B.claike var.longi-florun Duithe.、新疆紫草Arnebia euchroma (Royle ) Johnst.和紫草Lithospermum erythrorhizon Sieb. et Zucc.的干燥根中提取分离的一种红色成分，属萘醌类化合物，分子式为C 16H 16O 5，结构式见图1，具有抗炎、抗氧化应激、抗病毒、抗肿瘤、抗菌等多种生物学活性[1] [2]。
在紫草素的抗肿瘤作用中，有大量研究表明紫草素可以通过多种不同的方式抑制肿瘤细胞。
紫草素能够增加细胞内ROS (reactive oxygen species ，活性氧簇)，降低线粒体膜电位以及Noxa 和tBid 促凋亡蛋白的表达，同时伴随DNA 片段化，诱导Caspase 依赖的人组织细胞淋巴瘤U937细胞的凋亡，发挥抗组织淋巴瘤的作用[3]。
紫草素诱导RIP1 (Receptor-interacting protein 1，受体相互作用蛋白激酶1)和RIP3 (Receptor-interacting protein 3，受体相互作用蛋白激酶3)表达及RIP1/RIP3坏死体的形成，增加细胞内ROS 和MitoSOX (Mitochondrial Superoxide Indicator ，线粒体超氧化物)来诱导神经胶质瘤细胞的坏死[4]。
此外，紫草素被证明可以非凋亡途径诱导人乳腺癌细胞MCF-7细胞坏死，从而绕过由p-糖蛋白、Bcl-2和Bcl-xL 介导的乳腺癌细胞紫杉醇耐药[5]。
紫草素在抗病毒和抗菌方面也发挥一定作用，研究表明紫草素可以抑制EV71 (Enterovirus 71，肠道病毒71型) [6]、H1N1 (Influenza a ，甲型流感) [7]和HIV-1 (Human Immuno-deficiency Virus ，人免疫缺陷病毒1型)等病毒。
其中抗HIV-1病毒的作用主要是通过抑制单核细胞趋化和钙通量，调节各种趋化因子，同时通过下调HIV-1协同受体CCR5基因和蛋白的表达，抑制HIV-1的复制[8]。
紫草素联合膜渗透剂和ATP 酶抑制剂，可显著抑制MRSA (Methicillin-resistant Staphylococcus aureus ，耐甲氧西林金黄色葡萄球菌)的生长，诱导MRSA 细胞质膜的破坏，导致细胞解体和裂解。
而添加肽聚糖可抑制抗菌活性，表明紫草素该抗菌作用和其与细胞表面的肽聚糖的相互作用有关[9]。
除此之外，多项研究发现紫草素可通过调控T 细胞、巨噬细胞、B 细胞、中性粒细胞等免疫细胞的功能，进一步调节TNFα、IFN-γ、IL-12和IL-10等多种细胞因子的分泌来调控疾病的进展。
本文就紫草素与免疫细胞及与疾病的相关性研究进行综述。
Figure 1. Chemical structures of Shikonin (1) and its enantiomer, Al-kannin (2)图1. 紫草素及其对映异构体(左旋紫草素)的化学结构式周俊菲等2. 紫草素与免疫细胞2.1. T细胞自身反应性T细胞可诱发自身免疫性疾病，而同种反应性T细胞可引起移植物排斥反应[10]。
引流淋巴结中激活的T细胞迁移到移植器官/组织，协调移植排斥反应的过程，通过激活效应T细胞产生大量促炎细胞因子，导致组织破坏和最终的同种异体排斥反应，因此抑制T细胞的活化可抑制排斥反应的关键。
研究发现紫草素可通过抑制mTOR信号通路抑制T细胞的增殖及活化，减少促炎细胞因子的基因表达，包括IFNγ、IL-6、TNFα、IL-17A，增加抗炎介质IL-10、TGF-β1的表达，发挥抑制移植物的排斥反应；同时紫草素可能通过上调DC细胞中IDO (Indoleamine 2,3 dioxygenase，吲哚胺2，3双加氧酶)基因表达，阻碍其成熟分化，诱导CD4+Foxp3+Tregs细胞(Regulatory cells，调节性T细胞)的产生，显著延长同种异体皮肤移植的小鼠存活时间(p < 0.01) [11]。
Th细胞(helper T cell，辅助性T细胞)在关节炎中起着重要作用，Th1细胞驱动疾病的发生与疾病炎症有关，而Th2细胞在一定程度上对抗炎症。
在正常情况下，Th1和Th2细胞相互促进，相互制约，使机体Th1/Th2细胞维持一定的平衡；在某种特定的病理环境中会导致Th1/Th2的失衡，首先可能是Th1和Th2细胞数量分化不平衡，使得Th1和Th2细胞所分泌的炎性细胞因子和抗炎细胞因子失衡，从而启动疾病的发生。
在关节炎动物模型中，紫草素通过调节T-bet转录因子降低Th1细胞因子TNFα和IL-12的表达，以及增加GATA3转录因子的表达，上调Th2细胞因子IL-4和IL-10的表达，通过调节Th细胞由Th1细胞向Th2细胞极化从而发挥抗炎的作用，结果明显减少了滑膜组织和关节软骨的损伤[12]。
紫草素以PKM2 (pyruvate kinase，丙M2型酮酸激酶)相关途径，抑制由Hcy (homocysteinemia，同型半胱氨酸血症)增强的葡萄糖代谢，抑制糖代谢中间产物使CD4+ T细胞IFN-γ分泌量减少，抑制巨噬细胞向M1促炎表型极化，改善动脉粥样硬化[13]。
另外，研究表明紫草素能够通过NF-κB和MAPK信号途径抑制T淋巴细胞的增殖与激活，即通过抑制IKKβ活性和JNK 磷酸化而不影响ERK和P38蛋白磷酸化，发挥抑制IL-2、IFN-γ分泌和促进细胞周期阻滞的作用。
以上结果表明紫草素具有开发为免疫抑制药物的潜在价值[14]。
2.2. DC细胞(Dendritic Cells，树突状细胞)研究发现，紫草素可以强烈刺激肿瘤细胞的ICD (Immunogenic cell death，免疫原性细胞死亡)，通过DC细胞诱导出强有力的免疫反应，抑制肿瘤的生长和转移[15][16][17]。
深入研究表明，紫草素作用于分子靶点hnRAPA1 (heterogeneous nuclear ribonucleoprotein A1，异质核核糖核蛋白A1)诱导乳腺癌中ICD，hnRAPA1是颗粒酶A的底物，可干扰RNA合成导致免疫介导的程序性细胞死亡[16]。
紫草素使DC细胞表型和功能成熟，增加Th17 (T helper cell 17，辅助T细胞17)细胞群，从而增强Th1细胞和细胞毒性T细胞活性，发挥杀伤肿瘤及诱导肿瘤细胞裂解的作用，因此，紫草素可作为增强DC细胞免疫治疗疫苗的佐剂[18]。
在哮喘的人和动物模型中，CD4+Th2淋巴细胞起着关键作用，而DC细胞是肺中主要的抗原呈递细胞，在Th2启动和维持过敏性气道炎症中发挥重要作用[19]。
紫草素通过降低MHC II类分子、共刺激分子CD80、CD86、OX40L和CCR7的细胞表面表达，呈剂量依赖性地抑制卵白蛋白(OVA)和胸腺基质淋巴细胞生成素(TSLP)共诱导的BM-DC (bone marrow-derived dendritic cells，骨髓来源树突状细胞)分化成熟，从而抑制CD4+ T细胞的增殖以及Th2细胞因子的IL-4和IL-5的释放，抑制过敏性气道炎症[20]。
2.3. 巨噬细胞用LPS (脂多糖)刺激THP-1单核细胞的实验发现，紫草素显著抑制了大约50个的炎症早期表达基因，其中一些与趋化因子和炎症调节的相关细胞因子一致，如TNF-α，CCL8，IL-1β和NFATC3，结果证明周俊菲等紫草素对巨噬细胞的活化有很强的抑制作用[21]。