β-石竹烯生物學功能的研究進展

張季林，魏惠珍，張潔，3

(1江西省人民醫院，南昌330006；2江西中醫藥大學；3南昌大學)

β-石竹烯(BCP)是雙環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、驅蚊蟲、抗焦慮、抗抑郁作用。BCP水溶性低，對細胞膜具有高親和力，是已知的大麻素受體2型(CB2)的選擇性激動劑，其作用包括調節中樞神經系統內外的細胞因子釋放、免疫細胞遷移和對熱刺激傷害感受的保護作用。近年來，BCP由于其較高的生物活性和低毒性而被廣泛研究?，F將BCP的主要生物學功能綜述如下。

1 BCP的抗炎作用

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

2 BCP的鎮痛作用

大麻素受體(CB)是治療急性和神經性疼痛的潛在靶標。Kuwahata等[3]使用神經性疼痛的小鼠模型確定了BCP是通過激活CB2發揮鎮痛作用，并且通過用CB2拮抗劑AM630預處理可抑制BCP的鎮痛作用，但CB1拮抗劑AM251未能抑制BCP的鎮痛作用，表明BCP的止痛作用僅通過激活局部外周CB2發揮作用。BCP不僅可以通過CB，還可以通過內源性阿片鎮痛系統減輕急性和慢性疼痛。Quintans-Junior等[4]報道，BCP口服可顯著降低非炎性慢性肌肉疼痛小鼠的機械性痛覺過敏并提高其閾值，同時降低淺背背角的Fos表達。Klauke等[5]發現，口服BCP可減少炎癥和疼痛反應，同時經過長期治療后，BCP抗痛覺過敏作用不會產生耐受，口服BCP比皮下注射合成CB2受體激動劑JWH-133效果更好，提示BCP是治療慢性疼痛的有效藥物。

3 BCP的神經保護作用

CB2激動劑具有神經保護作用，一方面是由于CB2受體在中樞神經系統和脊髓中均有少量表達，另一方面由于CB2激動劑多為脂溶性，可以通過血腦屏障。BCP也具有神經保護作用。Lou等[6]通過制備BCP-羥丙基-β-環糊精包合物(HPβCD/BCP)，在顯著提高BCP的生物利用度的同時，通過Morris水迷宮實驗，證實HPβCD/BCP可以減輕血管性癡呆大鼠的學習和記憶缺陷，促進腦血流量的恢復，增加腦組織特別是海馬組織中CB2的表達水平以及PI3K、Akt的表達水平，對慢性腦缺血誘導的認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對大鼠局灶性腦缺血再灌注(IR)損傷的影響，發現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陽性細胞表達，同時提高了SOD、CAT活性和Bcl-2表達，改善大鼠IR后的神經元損傷，顯著上調Nrf2、HO-1蛋白及mRNA表達，說明BCP可能通過Nrf2/HO-1通路改善氧化損傷和神經元凋亡，從而減輕大鼠局灶性IR損傷。

為進一步研究BCP在IR損傷中的抗凋亡機制，Zhang等[8]采用SD大鼠大腦中動脈閉塞局灶性腦缺血再灌注模型，評價了BCP對缺血腦組織的保護作用，結果表明，BCP能改善神經功能缺損評分，降低海馬區梗死體積，減少凋亡細胞數，下調Bax、p53表達，上調Bcl-2表達，增強Ser473位點Akt磷酸化。表明BCP可通過PI3K/Akt信號通路的激活，抑制細胞凋亡，從而減少IR損傷。Santos等[9]研究發現，BCP激活TrkA受體并通過獨立于神經生長因子或大麻素受體的機制誘導神經突生成。Tian等[10]發現，在氧-葡萄糖剝奪/復氧誘導損傷的背景下，BCP預處理對神經血管單元具有多重保護作用，減輕氧化應激損傷和炎性細胞因子的釋放，下調Bax表達、MMP-9活性和表達，并上調Claudin-5、閉合蛋白、ZO-1、生長相關蛋白-43和Bcl-2的表達，BCP的保護作用可能通過減少氧化應激損傷和導致血腦屏障破裂的炎性細胞因子的產生，隨后導致神經元凋亡減少。

Ojha等[11]對帕金森病進行性神經變性大鼠模型給予BCP干預后，發現BCP能降低氧化應激、神經炎癥、膠質細胞的活化，并保護多巴胺能神經元。Cheng等[12]發現，口服BCP可以預防阿爾茨海默病(AD)模型小鼠的認知功能損害，這一作用與降低大腦皮質和海馬中β-淀粉樣蛋白含量有關；此外，BCP還降低了大腦皮質中的星形膠質細胞、小膠質細胞的活化以及COX-2蛋白水平，降低促炎性細胞因子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BCP對AD小鼠的保護作用。以上研究表明，BCP減少AD的神經炎癥作用涉及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對多種腫瘤細胞具有細胞毒性。Dahham等[13]報道，BCP對人的7種癌細胞系(HCT116、PANC-1、HT-29、ME-180、PC3、K562、MCF-7)具有增殖抑制作用。Ambroz等[14]報道，BCP能抑制CaCo-2結腸腺癌細胞增殖，在使用劑量(10或50 μg/mL)下不影響肝細胞的活力。另一方面，BCP異構體α-葎草酮對這些癌細胞表現出顯著的抗增殖活性。Dahham等[13]用BCP處理HCT116細胞，發現BCP通過核縮合和斷裂途徑誘導細胞凋亡。Sain等[15]報道，BCP可通過調節15-LOX(上游靶)誘導淋巴瘤和成神經細胞瘤細胞凋亡，是淋巴瘤和神經母細胞瘤的有效抗癌劑。Assis等[16]發現BCP通過Nrf2途徑對C6膠質瘤細胞系由谷氨酸誘導的細胞毒性具有保護作用。Campos等[17]發現，反式BCP可減輕大鼠實驗性化療引起的白細胞減少，證明BCP可用于癌癥治療。

BCP的抗腫瘤作用機制尚不明確。一方面BCP可以通過結合CB2來發揮作用;另一方面，BCP的治療降低了前癌基因/蛋白質的表達，同時增強了促細胞凋亡的特性。Jung等[18]發現，BCP能有效抑制高脂肪飲食誘導的C57BL/6N肥胖小鼠體內B16F10黑素瘤細胞的實體瘤生長和淋巴結轉移，其機制可能在于抑制脂肪細胞和M2細胞的積累以及抑制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物模型中，CB2受體激活對肝損傷具有組織保護、抗炎和抗纖維化作用。Baldissera等[19]發現，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性物質水平升高，從而保護肝臟免受脂質損傷，改善肝臟抗氧化防御系統。Kamikubo等[20]研究表明，BCP通過AMPK信號途徑減少棕櫚酸酯誘導的脂質積累，顯著抑制人HepG2肝細胞中棕櫚酸誘導的脂質積累，具有預防和改善非酒精性脂肪肝病及其相關代謝紊亂的潛在療效。Cho等[21]發現，BCP能夠通過下調TLR4和RAGE信號來保護D-半乳糖胺和脂多糖誘導的肝損傷。

6 BCP的其他作用

6.1 降血糖 Basha等[1]觀察了腹腔注射BCP對糖尿病模型大鼠的影響，結果顯示，BCP能顯著降低大鼠的血糖水平，升高血漿胰島素水平；隨后他們又發現，BCP能將碳水化合物代謝酶的活性改變為接近正常，從而調節糖尿病大鼠葡萄糖體內平衡。

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

6.3 調節血脂 Baldissera等[19]發現，類似于標準調節血脂藥物辛伐他汀，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有隨著BCP治療而增加，這表明BCP能通過抑制肝臟HMG-CoA還原酶降血脂。

Sotto等[23]采用Ames試驗和微核試驗測試BCP的誘變效果，并通過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估了石竹烯氧化物(BCPO)被吸收到細胞中的能力，發現BCPO盡管會通過細胞膜被吸收，但沒有遺傳毒性作用，既不誘導點突變也不誘導染色體損傷。Schmitt等[24]在亞慢性毒性試驗中，通過口服喂食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。由此可知，BCP的安全性非常高。綜上所述，BCP具有抗炎、抗癌、鎮痛、神經保護和防治肝損傷等作用，且安全性較高，有望開發成為治療癌癥、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療應用價值。