β-石竹烯生物學(xué)功能的研究進(jìn)展

張季林，魏惠珍，張潔，3

(1江西省人民醫(yī)院，南昌330006；2江西中醫(yī)藥大學(xué)；3南昌大學(xué))

β-石竹烯(BCP)是雙環(huán)倍半萜的植物化合物，是羅勒、黑胡椒、薰衣草、迷迭香、牛至、啤酒花、大麻、肉桂葉油、丁香葉油、牡荊油、陳皮油等的揮發(fā)油中主要活性成分之一。既往藥理研究顯示，BCP具有局部麻醉、抗炎、驅(qū)蚊蟲(chóng)、抗焦慮、抗抑郁作用。BCP水溶性低，對(duì)細(xì)胞膜具有高親和力，是已知的大麻素受體2型(CB2)的選擇性激動(dòng)劑，其作用包括調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)外的細(xì)胞因子釋放、免疫細(xì)胞遷移和對(duì)熱刺激傷害感受的保護(hù)作用。近年來(lái)，BCP由于其較高的生物活性和低毒性而被廣泛研究?，F(xiàn)將BCP的主要生物學(xué)功能綜述如下。

1 BCP的抗炎作用

免疫組織(如脾臟和白細(xì)胞)上存在CB2受體，提示BCP可能在抑制腫瘤和炎癥調(diào)節(jié)方面具有一定的作用。Basha等[1]報(bào)道，BCP能夠恢復(fù)糖尿病模型大鼠的抗氧化狀態(tài)并減少促炎性細(xì)胞因子的形成。Yamaguchi等[2]報(bào)道，BCP、黃芩苷與兒茶素聯(lián)合能夠協(xié)同抑制小鼠巨噬細(xì)胞增殖，促進(jìn)細(xì)胞凋亡，同時(shí)還能降低AKt、促分裂原活化蛋白激酶(MAPK)、環(huán)氧合酶(COX)-1、COX-2等蛋白水平。

2 BCP的鎮(zhèn)痛作用

大麻素受體(CB)是治療急性和神經(jīng)性疼痛的潛在靶標(biāo)。Kuwahata等[3]使用神經(jīng)性疼痛的小鼠模型確定了BCP是通過(guò)激活CB2發(fā)揮鎮(zhèn)痛作用，并且通過(guò)用CB2拮抗劑AM630預(yù)處理可抑制BCP的鎮(zhèn)痛作用，但CB1拮抗劑AM251未能抑制BCP的鎮(zhèn)痛作用，表明BCP的止痛作用僅通過(guò)激活局部外周CB2發(fā)揮作用。BCP不僅可以通過(guò)CB，還可以通過(guò)內(nèi)源性阿片鎮(zhèn)痛系統(tǒng)減輕急性和慢性疼痛。Quintans-Junior等[4]報(bào)道，BCP口服可顯著降低非炎性慢性肌肉疼痛小鼠的機(jī)械性痛覺(jué)過(guò)敏并提高其閾值，同時(shí)降低淺背背角的Fos表達(dá)。Klauke等[5]發(fā)現(xiàn)，口服BCP可減少炎癥和疼痛反應(yīng)，同時(shí)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期治療后，BCP抗痛覺(jué)過(guò)敏作用不會(huì)產(chǎn)生耐受，口服BCP比皮下注射合成CB2受體激動(dòng)劑JWH-133效果更好，提示BCP是治療慢性疼痛的有效藥物。

3 BCP的神經(jīng)保護(hù)作用

CB2激動(dòng)劑具有神經(jīng)保護(hù)作用，一方面是由于CB2受體在中樞神經(jīng)系統(tǒng)和脊髓中均有少量表達(dá)，另一方面由于CB2激動(dòng)劑多為脂溶性，可以通過(guò)血腦屏障。BCP也具有神經(jīng)保護(hù)作用。Lou等[6]通過(guò)制備BCP-羥丙基-β-環(huán)糊精包合物(HPβCD/BCP)，在顯著提高BCP的生物利用度的同時(shí)，通過(guò)Morris水迷宮實(shí)驗(yàn)，證實(shí)HPβCD/BCP可以減輕血管性癡呆大鼠的學(xué)習(xí)和記憶缺陷，促進(jìn)腦血流量的恢復(fù)，增加腦組織特別是海馬組織中CB2的表達(dá)水平以及PI3K、Akt的表達(dá)水平，對(duì)慢性腦缺血誘導(dǎo)的認(rèn)知缺陷具有改善作用，具有治療血管性癡呆癥的潛力。Lou等[7]觀察了BCP對(duì)大鼠局灶性腦缺血再灌注(IR)損傷的影響，發(fā)現(xiàn)BCP不僅降低了IR損傷后24 h的腦梗死體積、MDA水平、LPO含量、NO水平、Bax和TUNEL陽(yáng)性細(xì)胞表達(dá)，同時(shí)提高了SOD、CAT活性和Bcl-2表達(dá)，改善大鼠IR后的神經(jīng)元損傷，顯著上調(diào)Nrf2、HO-1蛋白及mRNA表達(dá)，說(shuō)明BCP可能通過(guò)Nrf2/HO-1通路改善氧化損傷和神經(jīng)元凋亡，從而減輕大鼠局灶性IR損傷。

為進(jìn)一步研究BCP在IR損傷中的抗凋亡機(jī)制，Zhang等[8]采用SD大鼠大腦中動(dòng)脈閉塞局灶性腦缺血再灌注模型，評(píng)價(jià)了BCP對(duì)缺血腦組織的保護(hù)作用，結(jié)果表明，BCP能改善神經(jīng)功能缺損評(píng)分，降低海馬區(qū)梗死體積，減少凋亡細(xì)胞數(shù)，下調(diào)Bax、p53表達(dá)，上調(diào)Bcl-2表達(dá)，增強(qiáng)Ser473位點(diǎn)Akt磷酸化。表明BCP可通過(guò)PI3K/Akt信號(hào)通路的激活，抑制細(xì)胞凋亡，從而減少I(mǎi)R損傷。Santos等[9]研究發(fā)現(xiàn)，BCP激活TrkA受體并通過(guò)獨(dú)立于神經(jīng)生長(zhǎng)因子或大麻素受體的機(jī)制誘導(dǎo)神經(jīng)突生成。Tian等[10]發(fā)現(xiàn)，在氧-葡萄糖剝奪/復(fù)氧誘導(dǎo)損傷的背景下，BCP預(yù)處理對(duì)神經(jīng)血管單元具有多重保護(hù)作用，減輕氧化應(yīng)激損傷和炎性細(xì)胞因子的釋放，下調(diào)Bax表達(dá)、MMP-9活性和表達(dá)，并上調(diào)Claudin-5、閉合蛋白、ZO-1、生長(zhǎng)相關(guān)蛋白-43和Bcl-2的表達(dá)，BCP的保護(hù)作用可能通過(guò)減少氧化應(yīng)激損傷和導(dǎo)致血腦屏障破裂的炎性細(xì)胞因子的產(chǎn)生，隨后導(dǎo)致神經(jīng)元凋亡減少。

Ojha等[11]對(duì)帕金森病進(jìn)行性神經(jīng)變性大鼠模型給予BCP干預(yù)后，發(fā)現(xiàn)BCP能降低氧化應(yīng)激、神經(jīng)炎癥、膠質(zhì)細(xì)胞的活化，并保護(hù)多巴胺能神經(jīng)元。Cheng等[12]發(fā)現(xiàn)，口服BCP可以預(yù)防阿爾茨海默病(AD)模型小鼠的認(rèn)知功能損害，這一作用與降低大腦皮質(zhì)和海馬中β-淀粉樣蛋白含量有關(guān)；此外，BCP還降低了大腦皮質(zhì)中的星形膠質(zhì)細(xì)胞、小膠質(zhì)細(xì)胞的活化以及COX-2蛋白水平，降低促炎性細(xì)胞因子TNF-α和IL-1β的 mRNA水平；使用CB2拮抗劑AM630或PPAR-γ拮抗劑GW9662能顯著逆轉(zhuǎn)BCP對(duì)AD小鼠的保護(hù)作用。以上研究表明，BCP減少AD的神經(jīng)炎癥作用涉及CB2受體活化和PPAR-γ途徑，BCP可以作為治療AD的新藥。

4 BCP的抗腫瘤作用

BCP對(duì)多種腫瘤細(xì)胞具有細(xì)胞毒性。Dahham等[13]報(bào)道，BCP對(duì)人的7種癌細(xì)胞系(HCT116、PANC-1、HT-29、ME-180、PC3、K562、MCF-7)具有增殖抑制作用。Ambroz等[14]報(bào)道，BCP能抑制CaCo-2結(jié)腸腺癌細(xì)胞增殖，在使用劑量(10或50 μg/mL)下不影響肝細(xì)胞的活力。另一方面，BCP異構(gòu)體α-葎草酮對(duì)這些癌細(xì)胞表現(xiàn)出顯著的抗增殖活性。Dahham等[13]用BCP處理HCT116細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)BCP通過(guò)核縮合和斷裂途徑誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。Sain等[15]報(bào)道，BCP可通過(guò)調(diào)節(jié)15-LOX(上游靶)誘導(dǎo)淋巴瘤和成神經(jīng)細(xì)胞瘤細(xì)胞凋亡，是淋巴瘤和神經(jīng)母細(xì)胞瘤的有效抗癌劑。Assis等[16]發(fā)現(xiàn)BCP通過(guò)Nrf2途徑對(duì)C6膠質(zhì)瘤細(xì)胞系由谷氨酸誘導(dǎo)的細(xì)胞毒性具有保護(hù)作用。Campos等[17]發(fā)現(xiàn)，反式BCP可減輕大鼠實(shí)驗(yàn)性化療引起的白細(xì)胞減少，證明BCP可用于癌癥治療。

BCP的抗腫瘤作用機(jī)制尚不明確。一方面BCP可以通過(guò)結(jié)合CB2來(lái)發(fā)揮作用;另一方面，BCP的治療降低了前癌基因/蛋白質(zhì)的表達(dá)，同時(shí)增強(qiáng)了促細(xì)胞凋亡的特性。Jung等[18]發(fā)現(xiàn)，BCP能有效抑制高脂肪飲食誘導(dǎo)的C57BL/6N肥胖小鼠體內(nèi)B16F10黑素瘤細(xì)胞的實(shí)體瘤生長(zhǎng)和淋巴結(jié)轉(zhuǎn)移，其機(jī)制可能在于抑制脂肪細(xì)胞和M2細(xì)胞的積累以及抑制CCL19/21-CCR7生物軸。

5 BCP防治肝損傷的作用

在炎癥和纖維化的動(dòng)物模型中，CB2受體激活對(duì)肝損傷具有組織保護(hù)、抗炎和抗纖維化作用。Baldissera等[19]發(fā)現(xiàn)，BCP能夠抑制高脂血癥大鼠模型肝3-羥基-3-甲基戊二酰輔酶A(HMG-CoA)還原酶活性，并且可以防止活性氧和硫代巴比土酸反應(yīng)性物質(zhì)水平升高，從而保護(hù)肝臟免受脂質(zhì)損傷，改善肝臟抗氧化防御系統(tǒng)。Kamikubo等[20]研究表明，BCP通過(guò)AMPK信號(hào)途徑減少棕櫚酸酯誘導(dǎo)的脂質(zhì)積累，顯著抑制人HepG2肝細(xì)胞中棕櫚酸誘導(dǎo)的脂質(zhì)積累，具有預(yù)防和改善非酒精性脂肪肝病及其相關(guān)代謝紊亂的潛在療效。Cho等[21]發(fā)現(xiàn)，BCP能夠通過(guò)下調(diào)TLR4和RAGE信號(hào)來(lái)保護(hù)D-半乳糖胺和脂多糖誘導(dǎo)的肝損傷。

6 BCP的其他作用

6.1 降血糖 Basha等[1]觀察了腹腔注射BCP對(duì)糖尿病模型大鼠的影響，結(jié)果顯示，BCP能顯著降低大鼠的血糖水平，升高血漿胰島素水平；隨后他們又發(fā)現(xiàn)，BCP能將碳水化合物代謝酶的活性改變?yōu)榻咏?，從而調(diào)節(jié)糖尿病大鼠葡萄糖體內(nèi)平衡。

6.2 防治骨質(zhì)疏松癥 研究顯示，在體外小鼠骨髓細(xì)胞的培養(yǎng)物中，BCP能刺激成骨細(xì)胞礦化，抑制破骨細(xì)胞形成[22]。因此，BCP可用于預(yù)防和治療骨質(zhì)疏松癥。

6.3 調(diào)節(jié)血脂 Baldissera等[19]發(fā)現(xiàn)，類(lèi)似于標(biāo)準(zhǔn)調(diào)節(jié)血脂藥物辛伐他汀，BCP能降低總膽固醇、甘油三酯和低密度脂蛋白水平，但高密度脂蛋白水平并沒(méi)有隨著B(niǎo)CP治療而增加，這表明BCP能通過(guò)抑制肝臟HMG-CoA還原酶降血脂。

Sotto等[23]采用Ames試驗(yàn)和微核試驗(yàn)測(cè)試BCP的誘變效果，并通過(guò)使用二肉豆蔻酰磷脂酰膽堿的多層囊泡作為生物膜模型評(píng)估了石竹烯氧化物(BCPO)被吸收到細(xì)胞中的能力，發(fā)現(xiàn)BCPO盡管會(huì)通過(guò)細(xì)胞膜被吸收，但沒(méi)有遺傳毒性作用，既不誘導(dǎo)點(diǎn)突變也不誘導(dǎo)染色體損傷。Schmitt等[24]在亞慢性毒性試驗(yàn)中，通過(guò)口服喂食BCP給Wistar大鼠，采用700 mg/(kg·d)的最高劑量，雄性和雌性大鼠均未觀察到不良反應(yīng)。由此可知，BCP的安全性非常高。綜上所述，BCP具有抗炎、抗癌、鎮(zhèn)痛、神經(jīng)保護(hù)和防治肝損傷等作用，且安全性較高，有望開(kāi)發(fā)成為治療癌癥、慢性疼痛、肝損傷、帕金森病、癲癇的新藥，具有較高的保健和醫(yī)療應(yīng)用價(jià)值。