β-石竹烯生物学功能的研究进展

张季林，魏惠珍，张洁，3

(1江西省人民医院，南昌330006；2江西中医药大学；3南昌大学)

β-石竹烯(BCP)是双环倍半萜的植物化合物，是罗勒、黑胡椒、薰衣草、迷迭香、牛至、啤酒花、大麻、肉桂叶油、丁香叶油、牡荆油、陈皮油等的挥发油中主要活性成分之一。既往药理研究显示，BCP具有局部麻醉、抗炎、驱蚊虫、抗焦虑、抗抑郁作用。BCP水溶性低，对细胞膜具有高亲和力，是已知的大麻素受体2型(CB2)的选择性激动剂，其作用包括调节中枢神经系统内外的细胞因子释放、免疫细胞迁移和对热刺激伤害感受的保护作用。近年来，BCP由于其较高的生物活性和低毒性而被广泛研究。现将BCP的主要生物学功能综述如下。

1 BCP的抗炎作用

免疫组织(如脾脏和白细胞)上存在CB2受体，提示BCP可能在抑制肿瘤和炎症调节方面具有一定的作用。Basha等[1]报道，BCP能够恢复糖尿病模型大鼠的抗氧化状态并减少促炎性细胞因子的形成。Yamaguchi等[2]报道，BCP、黄芩苷与儿茶素联合能够协同抑制小鼠巨噬细胞增殖，促进细胞凋亡，同时还能降低AKt、促分裂原活化蛋白激酶(MAPK)、环氧合酶(COX)-1、COX-2等蛋白水平。

2 BCP的镇痛作用

大麻素受体(CB)是治疗急性和神经性疼痛的潜在靶标。Kuwahata等[3]使用神经性疼痛的小鼠模型确定了BCP是通过激活CB2发挥镇痛作用，并且通过用CB2拮抗剂AM630预处理可抑制BCP的镇痛作用，但CB1拮抗剂AM251未能抑制BCP的镇痛作用，表明BCP的止痛作用仅通过激活局部外周CB2发挥作用。BCP不仅可以通过CB，还可以通过内源性阿片镇痛系统减轻急性和慢性疼痛。Quintans-Junior等[4]报道，BCP口服可显著降低非炎性慢性肌肉疼痛小鼠的机械性痛觉过敏并提高其阈值，同时降低浅背背角的Fos表达。Klauke等[5]发现，口服BCP可减少炎症和疼痛反应，同时经过长期治疗后，BCP抗痛觉过敏作用不会产生耐受，口服BCP比皮下注射合成CB2受体激动剂JWH-133效果更好，提示BCP是治疗慢性疼痛的有效药物。

3 BCP的神经保护作用

CB2激动剂具有神经保护作用，一方面是由于CB2受体在中枢神经系统和脊髓中均有少量表达，另一方面由于CB2激动剂多为脂溶性，可以通过血脑屏障。BCP也具有神经保护作用。Lou等[6]通过制备BCP-羟丙基-β-环糊精包合物(HPβCD/BCP)，在显著提高BCP的生物利用度的同时，通过Morris水迷宫实验，证实HPβCD/BCP可以减轻血管性痴呆大鼠的学习和记忆缺陷，促进脑血流量的恢复，增加脑组织特别是海马组织中CB2的表达水平以及PI3K、Akt的表达水平，对慢性脑缺血诱导的认知缺陷具有改善作用，具有治疗血管性痴呆症的潜力。Lou等[7]观察了BCP对大鼠局灶性脑缺血再灌注(IR)损伤的影响，发现BCP不仅降低了IR损伤后24 h的脑梗死体积、MDA水平、LPO含量、NO水平、Bax和TUNEL阳性细胞表达，同时提高了SOD、CAT活性和Bcl-2表达，改善大鼠IR后的神经元损伤，显著上调Nrf2、HO-1蛋白及mRNA表达，说明BCP可能通过Nrf2/HO-1通路改善氧化损伤和神经元凋亡，从而减轻大鼠局灶性IR损伤。

为进一步研究BCP在IR损伤中的抗凋亡机制，Zhang等[8]采用SD大鼠大脑中动脉闭塞局灶性脑缺血再灌注模型，评价了BCP对缺血脑组织的保护作用，结果表明，BCP能改善神经功能缺损评分，降低海马区梗死体积，减少凋亡细胞数，下调Bax、p53表达，上调Bcl-2表达，增强Ser473位点Akt磷酸化。表明BCP可通过PI3K/Akt信号通路的激活，抑制细胞凋亡，从而减少IR损伤。Santos等[9]研究发现，BCP激活TrkA受体并通过独立于神经生长因子或大麻素受体的机制诱导神经突生成。Tian等[10]发现，在氧-葡萄糖剥夺/复氧诱导损伤的背景下，BCP预处理对神经血管单元具有多重保护作用，减轻氧化应激损伤和炎性细胞因子的释放，下调Bax表达、MMP-9活性和表达，并上调Claudin-5、闭合蛋白、ZO-1、生长相关蛋白-43和Bcl-2的表达，BCP的保护作用可能通过减少氧化应激损伤和导致血脑屏障破裂的炎性细胞因子的产生，随后导致神经元凋亡减少。

Ojha等[11]对帕金森病进行性神经变性大鼠模型给予BCP干预后，发现BCP能降低氧化应激、神经炎症、胶质细胞的活化，并保护多巴胺能神经元。Cheng等[12]发现，口服BCP可以预防阿尔茨海默病(AD)模型小鼠的认知功能损害，这一作用与降低大脑皮质和海马中β-淀粉样蛋白含量有关；此外，BCP还降低了大脑皮质中的星形胶质细胞、小胶质细胞的活化以及COX-2蛋白水平，降低促炎性细胞因子TNF-α和IL-1β的 mRNA水平；使用CB2拮抗剂AM630或PPAR-γ拮抗剂GW9662能显著逆转BCP对AD小鼠的保护作用。以上研究表明，BCP减少AD的神经炎症作用涉及CB2受体活化和PPAR-γ途径，BCP可以作为治疗AD的新药。

4 BCP的抗肿瘤作用

BCP对多种肿瘤细胞具有细胞毒性。Dahham等[13]报道，BCP对人的7种癌细胞系(HCT116、PANC-1、HT-29、ME-180、PC3、K562、MCF-7)具有增殖抑制作用。Ambroz等[14]报道，BCP能抑制CaCo-2结肠腺癌细胞增殖，在使用剂量(10或50 μg/mL)下不影响肝细胞的活力。另一方面，BCP异构体α-葎草酮对这些癌细胞表现出显著的抗增殖活性。Dahham等[13]用BCP处理HCT116细胞，发现BCP通过核缩合和断裂途径诱导细胞凋亡。Sain等[15]报道，BCP可通过调节15-LOX(上游靶)诱导淋巴瘤和成神经细胞瘤细胞凋亡，是淋巴瘤和神经母细胞瘤的有效抗癌剂。Assis等[16]发现BCP通过Nrf2途径对C6胶质瘤细胞系由谷氨酸诱导的细胞毒性具有保护作用。Campos等[17]发现，反式BCP可减轻大鼠实验性化疗引起的白细胞减少，证明BCP可用于癌症治疗。

BCP的抗肿瘤作用机制尚不明确。一方面BCP可以通过结合CB2来发挥作用;另一方面，BCP的治疗降低了前癌基因/蛋白质的表达，同时增强了促细胞凋亡的特性。Jung等[18]发现，BCP能有效抑制高脂肪饮食诱导的C57BL/6N肥胖小鼠体内B16F10黑素瘤细胞的实体瘤生长和淋巴结转移，其机制可能在于抑制脂肪细胞和M2细胞的积累以及抑制CCL19/21-CCR7生物轴。

5 BCP防治肝损伤的作用

在炎症和纤维化的动物模型中，CB2受体激活对肝损伤具有组织保护、抗炎和抗纤维化作用。Baldissera等[19]发现，BCP能够抑制高脂血症大鼠模型肝3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A(HMG-CoA)还原酶活性，并且可以防止活性氧和硫代巴比土酸反应性物质水平升高，从而保护肝脏免受脂质损伤，改善肝脏抗氧化防御系统。Kamikubo等[20]研究表明，BCP通过AMPK信号途径减少棕榈酸酯诱导的脂质积累，显著抑制人HepG2肝细胞中棕榈酸诱导的脂质积累，具有预防和改善非酒精性脂肪肝病及其相关代谢紊乱的潜在疗效。Cho等[21]发现，BCP能够通过下调TLR4和RAGE信号来保护D-半乳糖胺和脂多糖诱导的肝损伤。

6 BCP的其他作用

6.1 降血糖 Basha等[1]观察了腹腔注射BCP对糖尿病模型大鼠的影响，结果显示，BCP能显著降低大鼠的血糖水平，升高血浆胰岛素水平；随后他们又发现，BCP能将碳水化合物代谢酶的活性改变为接近正常，从而调节糖尿病大鼠葡萄糖体内平衡。

6.2 防治骨质疏松症 研究显示，在体外小鼠骨髓细胞的培养物中，BCP能刺激成骨细胞矿化，抑制破骨细胞形成[22]。因此，BCP可用于预防和治疗骨质疏松症。

6.3 调节血脂 Baldissera等[19]发现，类似于标准调节血脂药物辛伐他汀，BCP能降低总胆固醇、甘油三酯和低密度脂蛋白水平，但高密度脂蛋白水平并没有随着BCP治疗而增加，这表明BCP能通过抑制肝脏HMG-CoA还原酶降血脂。

Sotto等[23]采用Ames试验和微核试验测试BCP的诱变效果，并通过使用二肉豆蔻酰磷脂酰胆碱的多层囊泡作为生物膜模型评估了石竹烯氧化物(BCPO)被吸收到细胞中的能力，发现BCPO尽管会通过细胞膜被吸收，但没有遗传毒性作用，既不诱导点突变也不诱导染色体损伤。Schmitt等[24]在亚慢性毒性试验中，通过口服喂食BCP给Wistar大鼠，采用700 mg/(kg·d)的最高剂量，雄性和雌性大鼠均未观察到不良反应。由此可知，BCP的安全性非常高。综上所述，BCP具有抗炎、抗癌、镇痛、神经保护和防治肝损伤等作用，且安全性较高，有望开发成为治疗癌症、慢性疼痛、肝损伤、帕金森病、癫痫的新药，具有较高的保健和医疗应用价值。