《Frontiers in Pharmacology》：Natural products target the NRF2-ferroptosis axis in hepatocellular carcinoma: tumor sensitization versus hepatoprotection
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肝细胞癌（HCC）仍是癌症死亡的主要原因。一线系统治疗目前由基于免疫检查点抑制剂（ICI）的方案主导，尤其是阿替利珠单抗联合贝伐珠单抗以及度伐利尤单抗联合曲美木单抗，而索拉非尼和仑伐替尼主要用于免疫治疗不适用时及后续治疗；耐药性限制了这两种策略的持久性。铁死亡
肝细胞癌（HCC）仍是癌症死亡的主要原因。一线系统治疗目前由基于免疫检查点抑制剂（ICI）的方案主导，尤其是阿替利珠单抗联合贝伐珠单抗以及度伐利尤单抗联合曲美木单抗，而索拉非尼和仑伐替尼主要用于免疫治疗不适用时及后续治疗；耐药性限制了这两种策略的持久性。铁死亡是一种由磷脂过氧化驱动的铁依赖性调节性细胞死亡方式，为克服这种耐药性提供了潜在策略。核因子红细胞2相关因子2（NRF2）是该脆弱性的一个核心但具有背景依赖性的调节因子。瞬时NRF2激活可保护非转化肝细胞免受氧化损伤，而HCC中的持续性NRF2激活则强化了SLC7A11和GPX4依赖的抗氧化防御，促进免疫逃逸并支持药物抵抗。本综述评估了天然产物及相关制剂如何调节这一双重程序。重楼皂苷I、山奈酚-3-O-β-D-葡萄糖苷（tiliroside）、冬凌草甲素（ponicidin）、鬼臼毒素衍生物（picropodophyllin）、姜黄素、七叶内酯（esculetin）、苏木酮A（sappanone A）和紫花前胡素（decursin）作用于不同的上游节点，但均汇聚于抑制p62-KEAP1-NRF2通路或其下游效应器SLC7A11/GPX4，从而在临床前HCC模型中恢复铁死亡敏感性。相反，人参皂苷Rg1、百里醌和桧木醇则在非恶性肝损伤模型中激活NRF2。由于FSP1-CoQ10和DHODH系统独立于GPX4保护膜免受磷脂过氧化，这些平行通路的残余活性可能限制针对NRF2-SLC7A11-GPX4轴的药物的疗效。这些发现支持肿瘤选择性NRF2调节而非无差别系统性抑制。偏向性破坏KEAP1-p62相互作用以及肿瘤靶向核酸递送已提供概念验证，但转化仍受限于有限的药代动力学、靶点结合、毒理学和临床证据。
1 引言
肝细胞癌是全球癌症相关死亡的主要原因之一。系统治疗现已围绕免疫疗法重组：当前指南将基于免疫检查点抑制剂的联合方案置于晚期疾病的一线地位，阿替利珠单抗联合贝伐珠单抗和度伐利尤单抗联合曲美木单抗已在随机III期试验中得到确立，纳武利尤单抗联合伊匹木单抗也于近期被纳入。酪氨酸激酶抑制剂在临床上仍然重要，但已不再作为首选序列：索拉非尼和仑伐替尼用于不适合检查点抑制的患者，而在免疫治疗进展后则使用仑伐替尼、瑞戈非尼、卡博替尼和雷莫西尤单抗。在这两种情况下，获益常因原发性或获得性耐药而受限。铁死亡是一种由不可控的磷脂过氧化破坏膜完整性所介导的铁依赖性调节性细胞死亡。由于多种酪氨酸激酶抑制剂与氧化还原和铁代谢存在交叉，恢复铁死亡易感性已成为耐药性HCC的一种可行策略。氧化还原适应也与免疫治疗相关，因为CD8+ T细胞来源的干扰素γ会抑制SLC7A11并促进肿瘤细胞铁死亡，因此同一防御程序决定了细胞对激酶抑制剂和检查点阻断的反应。
核因子红细胞2相关因子2协调抗氧化和异源物应激反应。在非转化肝脏中，瞬时NRF2激活可限制氧化损伤和纤维化信号传导。然而在HCC中，持续的NRF2活性可通过增强胱氨酸摄取、谷胱甘肽合成和磷脂氢过氧化物解毒来支持增殖、免疫逃逸和治疗抵抗。因此，NRF2是一个药理上具有吸引力但潜在危险的靶点。
天然产物提供了化学结构多样性的支架，并常参与氧化还原网络中的多个节点。临床前研究表明，一些天然产物抑制NRF2信号以恢复HCC中的铁死亡，而另一些则激活NRF2以保护受损肝细胞。本综述审视了这一背景依赖性的双重性，评估了药理学证据的强度与局限性，并探讨了肿瘤选择性调节如何能将NRF2从一个概念悖论转化为可行的治疗策略。图1对比了这两种程序并将其置于更广泛的铁死亡防御网络中。
2 综述方法
原始综述采用聚焦性叙述检索策略，查询了PubMed、Web of Science核心合集和Embase中2015年1月至2026年1月发表的同行评议文献。此外，通过PubMed和出版商记录检索至2026年8月14日以纳入近期研究。修订期间对相同来源进行了截至2026年9月21日的重新筛选，补充了下文引用的临床指南、GPX4非依赖性防御和肿瘤免疫方面的文献；此日期之后的工作未涵盖。检索概念组合包括（NRF2 或 NFE2L2 或 KEAP1）与（铁死亡 或 脂质过氧化 或 GPX4 或 SLC7A11 或 FSP1 或 AIFM2 或 DHODH）、（肝细胞癌 或 肝癌 或 肝损伤）以及（天然产物 或 草药 或 植物化学物 或 传统医学 或 纳米颗粒）。优先纳入将特定化合物、制剂、递送系统或内源性介质与HCC细胞或肝细胞中NRF2依赖性铁死亡控制联系起来的主要研究。综述用于提供背景，并筛选参考文献以获取关键早期研究。缺乏涉及NRF2通路的机制证据的记录不予重点讨论。由于目标是进行简明、批判性的综合而非详尽的证据汇总，本综述未经注册，也未包含基于PRISMA的选择流程或正式偏倚风险评估。
3 肝脏中的NRF2：适应性细胞保护与致癌依赖性
3.1 KEAP1-NRF2信号与肝脏保护
在基础条件下，Kelch样ECH相关蛋白1将NRF2招募至Cullin 3泛素连接酶复合物，促进其蛋白酶体降解。氧化或亲电应激修饰KEAP1上的反应性半胱氨酸残基，使NRF2得以积累、进入细胞核并诱导细胞保护基因，包括HMOX1/HO-1、NQO1、SLC7A11和GPX4。这种反应在短暂且适度的情况下具有保护作用。马瑞素1通过NRF2/HO-1/GPX4信号减少铁死亡性肝损伤；人参皂苷Rg1在慢性脂多糖损伤模型中促进KEAP1降解和NRF2核转位；栀子果实提取物通过AMPK/SIRT1和NRF2相关信号减轻硫代乙酰胺诱导的纤维化。这些模型确立了在恶性组织外激活NRF2的生理学依据。
3.2 持续性激活、铁死亡抵抗与免疫逃逸
在HCC中，持续的NRF2激活将这种适应性反应转变为致癌依赖性。NRF2增加SLC7A11介导的胱氨酸摄取并支持GPX4活性，从而维持谷胱甘肽依赖的磷脂氢过氧化物清除。NRF2还调节药物转运和代谢程序，包括ABCC5相关的耐药性。HO-1的作用具有背景依赖性，因为血红素分解代谢可增强抗氧化适应，但也可能扩大不稳定铁池；因此其效应方向应通过实验确定，而非仅从表达水平推断。
多种上游病变汇聚于NRF2。KEAP1功能缺失提供了直接途径，而磷酸化的p62/SQSTM1竞争性占据KEAP1，阻止氧化或药物压力下的NRF2周转。线粒体TSPO可通过破坏自噬流促进p62积累；IGF2BP3稳定m6A修饰的NFE2L2 mRNA；NOTCH1胞内结构域干扰KEAP1-NRF2相互作用；DDX5缺失通过Wnt/β-catenin和非经典NF-κB信号增加NRF2表达。马兜铃酸提供了一个致癌实例，通过改变p53依赖的转录并抑制铁死亡发挥作用。
NRF2还与抗肿瘤免疫相交织。TSPO驱动的NRF2活性增加了HCC模型中的PD-L1表达，而PP1A依赖的KEAP1去磷酸化与NRF2激活、PD-L1表达、T细胞耗竭以及仑伐替尼联合免疫检查点阻断疗效降低相关。
3.3 与GPX4平行的防御系统
由于NRF2导向的策略通常通过SLC7A11和GPX4来读取结果，因此需要明确讨论那些无需谷胱甘肽过氧化物酶活性即可运作的防御系统。铁死亡抑制蛋白1在质膜处被豆蔻酰化，在此将泛醌还原为泛醇，再生一种独立于谷胱甘肽和GPX4的亲脂性自由基捕获抗氧化剂。二氢乳清酸脱氢酶在线粒体内膜中进行类似的辅酶Q还原，并在GPX4被抑制时特别地限制线粒体脂质过氧化。这两个系统与本综述考虑的通路相关联：在KEAP1失活的肿瘤中，组成性NRF2活性提高FSP1表达并产生一个可靶向的CoQ-FSP1依赖性，因此抑制NRF2可能降低这一分支但无法完全消除它。在肝癌中，赖氨酰氧化酶样3稳定DHODH并限制线粒体铁死亡以促进化疗耐药。因此，残留的FSP1或DHODH活性是对NRF2-SLC7A11-GPX4轴破坏后铁死亡不完全的一个简洁解释，相关化合物的研究报告应包含这些效应器或泛醇依赖性拯救实验，而非仅报告GPX4。
4 参与NRF2-铁死亡轴的天然产物
现有的临床前文献可分为两类药理学程序：抑制NRF2以使恶性细胞对铁死亡敏感，以及激活NRF2以保护非转化肝脏。表1总结了代表性化合物、制剂、递送系统和机制对照物。
4.1 抑制p62-KEAP1-NRF2通路
化学结构不相关的化合物通过不同的上游靶点汇聚于NRF2。重楼皂苷I降低了NRF2/HO-1/GPX4信号，并在HCC模型中引起铁积累、谷胱甘肽耗竭和线粒体损伤。山奈酚-3-O-β-D-葡萄糖苷抑制TBK1，减少p62 Ser349磷酸化，削弱p62-KEAP1相互作用，并使HCC对索拉非尼敏感。据报道，冬凌草甲素能在仑伐替尼耐药细胞中稳定KEAP1-NRF2复合物并抑制NRF2核转位。鬼臼毒素衍生物抑制IGF1R/PI3K/AKT信号，促进NRF2降解，并降低SLC7A11和SLC40A1表达。姜黄素同样将p62-KEAP1-NRF2通路转向铁死亡。
近期证据将紫花前胡素加入此类。多组学分析和异种移植实验显示其减弱了NRF2-GPX4程序，抑制了肿瘤生长，并在索拉非尼耐药的HCC细胞中保持活性。计算分析提示SLC11A2参与铁处理，但这一推测的靶点需要直接验证。总体而言，这些研究支持该通路作为一个共享的药理学节点，同时也揭示了一个反复出现的局限：通路调节的证据往往优于直接的分子结合证据。
4.2 汇聚于SLC7A11、GPX4和铁处理
System Xc-/谷胱甘肽/GPX4轴将多样的上游信号转化为共同的铁死亡阈值。七叶内酯抑制NRF2-xCT/GPX4信号，增加Fe2+、活性氧和脂质过氧化；苏木酮A通过NRF2/xCT/GPX4产生类似反应。石竹烯氧化物则从铁的角度接近同一终点，通过诱导NCOA4/FTH1/LC3依赖的铁蛋白自噬并扩大不稳定铁池。醉茄素A进一步将NRF2调节的上皮-间充质转化与铁死亡和耐药性联系起来。
天然产物药理学也已开始直接应对这些分支。人参皂苷(20)S-APPT通过靶向FSP1诱导HCC和胆管癌细胞铁死亡；一种半合成的冬凌草甲素衍生物通过调节G6PD和PGD在肝癌模型中克服了FSP1和DHODH介导的防御；索拉非尼与FSP1抑制剂的共递送在肿瘤细胞和免疫抑制性巨噬细胞中诱导铁死亡，改善了小鼠对免疫治疗的反应。这些药物与上述NRF2导向的化合物互补，覆盖谷胱甘肽依赖和泛醇依赖分支的组合是合乎逻辑的下一步。
证据质量并不统一。仅凭活性氧增加或活力降低不足以确立铁死亡；更强有力的研究需结合脂质过氧化测量、铁依赖性、特征性超微结构或生化变化以及铁死亡抑制剂的拯救实验。这一区分在比较天然产物时尤为重要，因为其多效性可能同时激活凋亡、自噬或铁死亡。
4.3 多组分制剂与靶向递送
多组分制剂拓宽了潜在的通路覆盖范围，但在化学标准化、成分归属、药代动力学和相互作用分析方面带来挑战。华正散积方增加了KEAP1并抑制了NRF2/HO-1信号，而泰国复方Benja-ummarit减少了CD98、NRF2和GPX4，并诱导了铁和氧化依赖的死亡表型。这些发现在活性成分、暴露-反应关系和可重复的质量控制得到定义之前，仅具假说生成意义。
递送系统可能为选择性问题提供更直接的解决方案。来自丹参和半枝莲的外泌体样纳米囊泡分别通过AMPK/NRF2/xCT或NRF2/SLC7A11/GPX4信号促进铁死亡。一种自组装的Pt(IV)-18β-甘草次酸平台结合了NRF2抑制与凋亡和铁死亡。除天然产物载体外，siNRF2与索拉非尼的共递送在体内抑制了肿瘤生长，而乳糖酸功能化的脂质纳米颗粒共递送p53 mRNA和NRF2 siRNA在耐药HCC中恢复了铁死亡。这些系统仍处于临床前阶段，但它们展示了空间靶向如何能将抗肿瘤NRF2抑制与全身性氧化还原毒性分离开来。
4.4 激活NRF2以实现肝脏保护
在非恶性肝损伤中，相反的干预是合理的。人参皂苷Rg1促进KEAP1降解和NRF2核转位，同时抑制NLRP3、NLRP1和AIM2炎症小体激活。据报道，百里醌在多种器官损伤模型中抑制KEAP1并促进NRF2表达和核转位；桧木醇激活NRF2/GPX4以减少代谢功能障碍相关脂肪性肝炎中的肝细胞铁死亡。马瑞素1为同一保护程序提供了非植物来源的佐证。这些发现并不能证明在已确诊HCC患者中进行非选择性全身性NRF2激活是合理的；相反，它们定义了肿瘤定向抑制必须保留的正常组织功能。
