森林萜類化合物與空氣負離子研究進展

王紹震

(福建農(nóng)林大學(xué)林學(xué)院，福建 福州 350002)

由于人們生活壓力和工作壓力不斷加大，亞健康人群數(shù)量在迅速增加。隨著人們生活水平提高，越來越多人已意識到這個問題，并且開始參加各種康養(yǎng)活動緩解自身亞健康狀態(tài)。但是目前作為旅游康養(yǎng)重點資源的森林對人體的醫(yī)療保健作用并不清晰，影響了該行業(yè)發(fā)展。因此，對森林中物質(zhì)的醫(yī)療保健作用的研究成為熱點。

在這其中，森林植物揮發(fā)性物質(zhì)與空氣負離子對人體的作用是研究的重點。森林植被豐富，揮發(fā)性物質(zhì)含量很高，從而會促進空氣電離作用，進而增加負離子濃度。這些研究主要集中在揮發(fā)性物質(zhì)(主要為萜類化合物)對人體的臨床與保健作用，如對癌癥和對人體不同系統(tǒng)的作用，以及不同物質(zhì)在不同時間、不同空間的分布狀況。本文總結(jié)了相關(guān)文獻，結(jié)合國內(nèi)外實證研究數(shù)據(jù)與結(jié)論，綜述了森林萜類化合物與空氣負離子的作用，以期促進森林活動對人體在醫(yī)學(xué)作用方面的實證研究與各種森林旅游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

1 萜類化合物

植物為了有效地保護自身免受病原菌的侵害而長期進化產(chǎn)生的一系列以萜類化合物為主的化學(xué)防御物質(zhì)。萜類化合物在自然界中分布廣泛，種類繁多，據(jù)估計約有3萬種以上[1]。一般根據(jù)所含異戊二烯數(shù)目不同，將其分為單萜 (Monoterpene, Cl0)、倍半萜 (Sesquiterpene, C15)、二萜 (Diterpene, C20)、三萜 (Triterpene, C30)、四萜 (Tetaterpene, C40) 和多萜 (Polyterpene, C>40)。多數(shù)萜類化合物都具有抑菌和殺菌的作用。研究表明，一些萜類化合物也具有抗腫瘤和抗寄生蟲的功效。

1.1 單萜類

一些單萜烯烴，醛和含氧單萜，如香茅醇、莰烯、檸檬烯和傘花烴可以擴散并損傷有機體的細胞膜結(jié)構(gòu)，使其具有廣譜抗菌活性[2]。在茜草科植物Alibertiamacrophylla中發(fā)現(xiàn)4個環(huán)烯醚單萜化合物，其中2個單萜化合物對Cladosporium菌和Aspergillus菌有殺菌效果。在免疫力方面，單萜類物質(zhì)具有抗抑郁、抗感冒、抗流感等功能。Li[3]等發(fā)現(xiàn)小鼠接種12.5mg/kg 單萜類化合物1，8-桉樹腦后，流感特異性血清免疫球蛋白 (Ig) G2a抗體、免疫球蛋白A的數(shù)量增加，樹突狀細胞更加成熟，使其具有抗流感功效。單萜類化合物也被廣泛應(yīng)用于抗寄生蟲方面。例如，對具有抗腫瘤、抗菌活性的檸檬烯抗亞馬孫利什曼原蟲活性進行了體外和體內(nèi)實驗。體外實驗發(fā)現(xiàn)，檸檬烯對前鞭毛體IC50為 (252.0 ± 49.0) μmol/L，對無鞭毛體IC50為 (147.0 ± 46.0) μmol/L。利用C57BL/6小鼠動物模型的體內(nèi)實驗也有正面效果[4]。

1.2 倍半萜類

倍半萜類化合物具有豐富的抗菌活性，目前已經(jīng)得到了深入的研究與利用。例如，Picman等 (1984) 研究了45種倍半萜化合物，對Microsporumcookei菌，Trichophytonmentagrophytes菌和Fusarium菌的抗菌活性，發(fā)現(xiàn)超過62%的倍半萜化臺物至少對2種真菌有抗菌活性．近50%的倍半萜化合物有抑制微生物生長的作用。在抗癌方面，于峰等 (2010) 研究發(fā)現(xiàn)菊科植物中分離出來的倍半萜類化合物異土木香內(nèi)酯對人腦神經(jīng)膠質(zhì)瘤細胞、人肝癌細胞、人和色素瘤細胞和人乳腺癌腦轉(zhuǎn)移腫瘤細胞的增殖均有明顯的抑制作用。倍半萜類化合物的抗炎作用也是現(xiàn)在研究的熱點。例如，Yang等 (2019) 考察了從天南星科植物千年健中分離出來的倍半萜類化合物對Raw264.7細胞COX-2 mRNA和COX-2蛋白表達及前列腺素E2 (PGE2)生成的抑制作用。結(jié)果表明，化合物可以抑制脂多糖誘導(dǎo)的COX-2表達和PGE2的產(chǎn)生，具有明顯的抗炎作用。

1.3 二萜類

二萜類化合物是植物性中藥中含量最豐富、最具典型特征的化學(xué)成分，其抗腫瘤活性研究較為透徹，作用的發(fā)揮與誘導(dǎo)腫瘤細胞凋亡、抑制細胞增殖、直接細胞毒作用、改變腫瘤 細胞中游離鈣離子濃度及破壞腫瘤組織血管的形成作用相關(guān)。二萜類化合物除了抗腫瘤活性外，還具有抗炎及免疫抑制等作用。在抗腫瘤方面，二萜類化合物一直備受人們青睞，例如紫杉醇、冬凌草甲素和雷公藤甲素。新的可用于對抗不同癌癥的二萜類化合物不斷地被分離出來。例如，從南歐大戟分離出的巨大戟醇-3-O-當(dāng)歸酸酯 (Ingenol-3-angelate) 對一系列的小鼠和人類腫瘤細胞系有細胞毒性,當(dāng)應(yīng)用于免疫感受態(tài)小鼠的皮下腫瘤和人類移植瘤時,由線粒體和質(zhì)膜破壞誘導(dǎo)腫瘤退化，最終導(dǎo)致主要壞死腫瘤細胞死亡，目前，由其開發(fā)的抗腫瘤外用藥物PEP005已經(jīng)經(jīng)過臨床試驗并且已經(jīng)被應(yīng)用[5]。二萜類化合物具有廣泛的免疫抑制功能。雷公藤是一種免疫抑制劑，具有抗免疫、抗炎等作用，其主要化學(xué)成分貝殼杉烷型二萜能抑制器官移植患者白細胞介素2活性，激活脾臟T細胞發(fā)揮免疫抑制作用。

1.4 三萜類

三萜類化合物中應(yīng)用較為廣泛的是靈芝三萜類化合物，其結(jié)構(gòu)特點多種多樣，這也就使得其藥理活性具有廣泛性的特點，具有保肝、抗腫瘤、抗HIV-1及HIV-1蛋白酶活性、鎮(zhèn)痛和抑制膽固醇合成等作用。楝科植物分離出的三萜類化合物具有顯著的抗寄生蟲活性。在肯尼亞，從楝科植物Ekebergiacapensis的莖皮中，分離提取出10種新的三萜類化合物，在體外抗瘧活性篩選實驗中有多個化合物對惡性瘧原蟲FCR-3株(氯喹敏感型)有活性[6]。另外有研究發(fā)現(xiàn)，三萜類化合物還能夠通過多種途徑降低血糖,包括促進胰島素分泌,增強胰島素敏感性,抑制蛋白酪氨酸磷酸酶1B (PTP1B),激活腺苷酸活化蛋白激酶 (AMPK) 促進糖攝取,減少肝臟糖原分解與糖異生,抑制-糖苷酶,醛糖還原酶 (AR) 和二肽基肽酶-4 (DPP-4) 的活性，從而降低血糖[7]。

2 空氣負離子

2.1 空氣負離子的分布

空氣離子是由于呈中性的空氣氣體分子在宇宙射線, 紫外線,放射物質(zhì),植物尖端放電等因素作用下，發(fā)生電離，形成帶電荷的正離子和負離子?？諝庳撾x子 (NAI) 是帶負電荷的氣體分子和輕離子團的總稱。在季節(jié)分布方面，空氣負離子濃度夏、秋季高于冬、春季，且夏季最高，而冬季最低。因此，若考慮到空氣負離子、氣侯條件和植被密度等因素，尤其是溫帶以上的區(qū)域，最佳的森林康養(yǎng)季節(jié)應(yīng)是夏秋季節(jié)，此時在森林中恰好可以消暑，而且空氣中負離子的含量較高，對人體各個系統(tǒng)都有幫助。在不同的天氣條件下，晴天的空氣負離子含量明顯高于陰天。這是由于晴天太陽光強烈，豐富的紫外線有助于空氣負離子的產(chǎn)生，同時，植物的光合作用也比較強烈。但是郭圣茂等 (2006) 指出空氣負離子濃度雪天>雨天>陰天>晴天。這表明即使空氣負離子含量在不同天氣條件下有所差異，但是還無法得到一個統(tǒng)一的規(guī)律。

不同的植被類型與群落也會影響負離子濃度分布。周德平等 (2015) 測定了閭山森林公園的負離子濃度，結(jié)果表明不同植被環(huán)境的空氣負離子含量由低到高依次為：山石<草地<針葉林<混交林<闊葉林，劉凱昌等 (2002) 也曾得到相似的結(jié)論。但關(guān)蓓蓓等 (2016) 對5種城市人工林空氣負離子變化規(guī)律的研究得到與他們的相對結(jié)論，水杉林、池杉林構(gòu)成的針葉林空氣負離子濃度在4個季節(jié)都高于臭椿林、香樟林和混交林構(gòu)成的闊葉。作者猜測可能是由于樹種或者測試所處小環(huán)境的不同，導(dǎo)致結(jié)果差距較大。但無論如何，森林的空氣負離子濃度總比城市室內(nèi)可高出80～l600倍，且已有研究證實，動態(tài)水能明顯增加周圍空氣負離子濃度[8]。由此可見在擁有溪流、湖泊和豐富植被的森林中活動對人體的有益程度是巨大的，但不同的樹種組成導(dǎo)致的空氣負離子的濃度差異仍待更全面的研究。

2.2 空氣負離子的作用

有研究表明，空氣負離子對人的呼吸、神經(jīng)與循環(huán)系統(tǒng)均有不同的臨床作用。在呼吸系統(tǒng)方面，空氣負離子對肺炎、支氣管炎治療效果顯著，它能使氣管壁松馳，加速支氣管纖毛運動，利于痰液排出，同時有松弛支氣管平滑，改善肺換氣功能[9]。在神經(jīng)系統(tǒng)方面，能改善大腦皮層功能，興奮副交感神經(jīng)系統(tǒng)[10]。葉軍平等 (2012) 應(yīng)用高效負氧離子治療神經(jīng)衰弱78例，取得滿意效果，絕大部分的患者癥狀都有不同程度改善，而且治療時間越長療效越顯著,值得推廣應(yīng)用。在循環(huán)系統(tǒng)方面，空氣負離子改善心肌功能，擴張周圍血管，有調(diào)節(jié)血壓的功效，陳德仁等 (2015) 以300例患有高血壓病的療養(yǎng)員為觀察對象，在空氣負離子豐富的地方療養(yǎng)，同時配合健康管理，能取得明顯的降壓效果。

3 結(jié)論

植物揮發(fā)性物質(zhì)是對植物自身、周圍環(huán)境、生物與人體會造成不同影響的、種類數(shù)量龐大的物質(zhì)。目前對其的研究主要包括對于單個物種不同發(fā)育時期或不同生長空間的物質(zhì)代謝譜的動態(tài)分析、不同因素對含量的影響以及特定揮發(fā)性物質(zhì)對生物的具體作用(抗癌、抗菌與抗寄生蟲)，但是在揮發(fā)性物質(zhì)對人體的有害作用、森林中如何搭配樹種促進有效物質(zhì)的揮發(fā)等問題上缺乏深入研究。對于空氣負離子的研究則體現(xiàn)在不同的時空與環(huán)境中負離子含量的動態(tài)變化特征與對人體的不同作用，但對其作用機理的研究仍不系統(tǒng)與深入。作為森林旅游與康養(yǎng)的重要資源，我們需要更加了解這些物質(zhì)對人體的作用，也幫助森林康養(yǎng)活動的醫(yī)學(xué)循證的進行。