综述:紫草属植物植物学、植物化学、药理学及资源保护的综合评述

【字体: 时间:2025年09月28日 来源:Phytochemistry Reviews 7.6

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  本综述系统总结了紫草属植物的植物学特征、化学成分、药理活性及资源保护策略。重点阐述了其标志性活性成分萘醌类化合物(如紫草素shikonin)在抗炎、抗肿瘤(通过调控NF-κB/MAPK通路)、抗菌、肝保护及免疫调节等方面的多重药理机制,并强调了该属植物资源面临的过度采挖与生境破坏威胁,呼吁加强可持续利用与保护研究。

  
植物学特征与地理分布
紫草属(Arnebia)为紫草科多年生或一年生草本植物,根系富含紫色物质,茎直立或匍匐,叶互生,花序为具苞片的蝎尾状聚伞花序,花具异型花柱。全球约38种,主要分布于北非、欧洲和中亚地区。中国境内分布的特色种包括软紫草(A. euchroma)和黄花软紫草(A. guttata),被《中华人民共和国药典》收录为药材"紫草"的正源。其生境多为排水良好的山坡、砾石地或沙质草原,对温度波动、降水模式和光照强度高度敏感。由于过度采挖和栖息地破坏,多个物种被列为濒危保护植物,如软紫草被列入中国《国家重点保护野生植物名录》二级保护和国际自然保护联盟(IUCN)红色名录的濒危(Endangered)物种。
化学成分研究进展
紫草属植物的化学成分以萘醌类化合物为核心,同时包含醌类、黄酮类、酚类、多糖、酯类、萜类和有机酸等。萘醌类可根据光学活性分为R型(紫草素shikonin)和S型(阿尔卡宁alkannin)。其中紫草素、乙酰紫草素(acetylshikonin)、β,β-二甲基丙烯酰紫草素(β,β-dimethylacrylshikonin)等为主要活性单体。研究还分离出黄酮类如槲皮素(quercetin)、黄芩素(baicalein);酚类如原儿茶酸(protocatechuic acid)、阿魏酸(ferulic acid);以及三萜类、甾醇类(如β-谷甾醇β-sitosterol)和多糖组分(如AG90)。溶剂极性显著影响活性成分提取效率,甲醇提取物总酚含量(72.9 mg GAE/g)和DPPH自由基清除能力(IC50=16.1 μg/mL)均高于石油醚提取物,但后者对MCF-7乳腺癌细胞抑制更强(IC50=60.1 μg/mL),提示极性差异导致活性导向不同。
药理活性机制
  1. 1.
    抗炎作用:紫草素通过抑制p38 MAPK磷酸化,下调IL-6、IL-1β、TNF-α等炎症因子表达,并阻断NF-κB和MAPK信号通路,对急性胰腺炎、类风湿性关节炎、肺炎等多种炎症模型具有治疗潜力。
  2. 2.
    肝保护作用:紫草素可抑制肝星状细胞活化、细胞外基质形成,降低TNF-α、IL-6、IL-1β水平,并通过上调Nrf2表达抑制氧化应激,对乙酰氨基酚和四氯化碳(CCl4)诱导的肝损伤具有保护作用。乙酰紫草素还能降低血糖、增加血清胰岛素,延缓肝细胞脂肪变性。
  3. 3.
    抗肿瘤作用:紫草素通过诱导ROS生成、抑制外泌体释放、调控PI3K/Akt/mTOR和MAPKs信号通路,抑制TrxR1、PKM2、RIP1/3等靶点激活,诱导肿瘤细胞凋亡、坏死性凋亡和自噬。其对肝癌、结肠癌、骨髓瘤、胃癌、白血病等多种肿瘤细胞系显示抑制作用,并能增强化疗药物敏感性。
  4. 4.
    抗菌抗病毒作用:紫草提取物对变异链球菌(Streptococcus mutans)生长和黏附具有抑制作用,可预防龋齿;紫草素通过ROS/TXNIP通路降低布鲁氏菌感染负荷;多糖组分AG90对烟草花叶病毒(TMV)的抑制效果优于利巴韦林。
  5. 5.
    其他作用:包括促进伤口愈合(通过激活Wnt和Notch1信号通路)、止血、降血糖(调节TLR4/NF-κB和IRS/PI3K/AKT/GSK3β通路)、改善骨质疏松(调控RANKL/RANK/TRAF6和PCSK5/GDF11通路)及心血管保护(抑制Notch2通路减轻心肌损伤)。
资源保护与可持续利用
紫草属植物资源因生长环境特殊、自然更新缓慢及过度采挖而急剧减少。当前需采取多项保护策略:开展资源普查与动态监测、建立自然保护区实施就地保护、加强人工育种与栽培技术研究(如优化育苗基地和栽培方法)、开发新药与健康产品以提升经济价值,并通过生态旅游和教育宣传提高公众保护意识。同时需强化法律法规打击非法采挖贸易,并加强国际合作促进资源可持续利用。
研究局限与展望
现有研究多集中于软紫草和紫草素,对属内其他物种研究匮乏。未来需拓展物种覆盖面,深化粗提物活性成分鉴定与作用机制解析,结合高通量筛选和组学技术分析生物合成通路与化学多样性。生态学与保护生物学评估亦是制定有效保护策略的科学基础。
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