漆酚的生物化学活性及其应用进展

齐志文, 王成章， 蒋建新

(1.中国林业科学研究院 林产化学工业研究所;生物质化学利用国家工程实验室;国家林业局 林产化学工程重点开放性实验室;江苏省 生物质能源与材料重点实验室, 江苏 南京 210042; 2.北京林业大学 材料科学与技术学院, 北京 100083)

生漆是一种传统的天然树脂，由漆酚、树胶质、水以及其他化合物组成[1]。漆酚是生漆的主要成分，它是一种儿茶酚衍生物，具有长的不饱和碳氢侧链结构，由饱和漆酚、单烯漆酚、双烯漆酚和三烯漆酚等漆酚类化合物组成，是生漆固化成膜以及构成漆膜骨架的基本反应物，对漆膜的光泽、附着力、韧性等性能有直接影响[2]。氧化成膜的漆膜为醌类化合物，其生物活性较低，生漆生物活性的研究重点主要为漆酚。漆酚多聚体及其漆酚-多糖-糖蛋白高分子复合物构成了干燥漆膜，这种特殊结构决定了漆膜的物理性能，赋予了生漆漆膜独特的超耐久性、磨光性及耐各种化学药品性等[1,3]。漆酚邻位酚羟基及侧链不饱和官能团使漆酚具有显著的抗肿瘤细胞活性、肿瘤血管生成抑制效果以及抑制核转录因子-κB(NF-κB)活性等，从而对白血病、肝癌、肺癌和食道癌等癌症具有显著的治疗效果[4]。笔者综述了生漆致敏机理、漆酚抗菌、抗病毒活性和药用活性，以及漆酚聚合物的应用研究进展，以期为高附加值漆酚衍生物的研究提供新的发展方向，同时为生漆资源的高值化利用提供参考。

1 漆酚的生物化学活性

1.1 致敏机理

生漆致敏通常指的是由生漆中油脂化合物直接接触皮肤引起的过敏性皮炎。生漆树脂是免疫学中的半抗原物质[5]，渗入皮肤后，由皮肤产生一种酶催化的氧化物，催化漆酚为亲电体的邻位醌，氧化生成的O-醌类衍生物对亲核试剂较为敏感，其与细胞膜内的角蛋白或蛋白质结合形成完整的抗原，进攻儿茶酚环上4、 5和6号位的C原子[6-8]。

Halloran[9]和Hachisuka等[10]研究了致敏接触性皮炎，结果表明：间接接触漆酚也会导致过敏性皮疹。漆酚或缅漆酚类中的油性分子为非亲电体，不能与亲电的蛋白质形成免疫蛋白。但当这些油性分子进入皮肤后，多酚氧化酶能将这类油性分子转化成具有亲电性的邻醌类分子而使其能和蛋白质形成免疫蛋白[11]。

皮炎致敏过程分为诱导和释放2个阶段。在诱导阶段，半抗原渗入皮肤形成蛋白质-半抗原的混合物，作为完整的抗原能被朗格汉斯细胞(L细胞)摄入，为T-淋巴球细胞提供抗原信息。这些T-淋巴球细胞继而迁移至淋巴结，在淋巴结内辨识性地进入效应细胞、记忆细胞并增殖。此时生物体极其敏感，能生成免疫T-淋巴球细胞应对下次相同半抗原的进攻。在释放阶段，半抗原再一次进入皮肤，结合之前形成的蛋白质-半抗原混合物。在初次接触抗原时形成的效应细胞，进入血液循环和蛋白质-半抗原混合物作用。效应细胞释放一种淋巴因子化学介质[12]。该淋巴因子可作用于不同的靶点：巨噬细胞、淋巴球和其他类细胞(可释放针对L细胞的细胞毒素)。淋巴因子能作用于临床表现的过敏性皮炎、红疹和肿胀[13-14]。

刺激因子(S.I.)表示淋巴细胞试验组活性和对照组活性的比值[11],淋巴细胞刺激试验表明漆酚及酯化漆酚显示了相似的漆酚浓度-刺激因子曲线(漆酚质量浓度范围为0.002～20 mg/L)，且当漆酚质量浓度为2 mg/L时，S.I.值达到最大值近250；但亚甲基漆酚在此浓度范围并未显示显著的刺激因子变化。漆酚致敏机理如图1所示[15]。

图1 漆酚致敏机理[15]Fig. 1 Urushiol sensitization mechanism[15]

漆酚抗原被L细胞捕捉，将抗原信息传递给T-淋巴球细胞，诱导T细胞的敏化反应。初始敏化反应中，白介素-1β(1L-1β)和主要的组织相容性复合体(MHC)种类Ⅱ在L细胞中产生[6]。胶质细胞产生漆酚传递的细胞因子例如肿瘤坏死因子α(TNF-α)，1L-1α和粒性白细胞/巨噬细胞、集落刺激因子，其可进一步刺激L细胞[7]。

Kim等[16]通过合成多种不同烷基侧链(—H、—CH3、—C5H11、—C10H21、—C15H31、—C20H41)的1,2-甲氧基苯型和儿茶酚漆酚型衍生物，研究了这类化合物接触性过敏反应和抗氧化能力。其中，儿茶酚类漆酚衍生物(CTUDs)对1,1-二苯基-2-苦肼基自由基具有较高的自由基清除能力，抑制了经偶氮二异庚腈(AMVN)诱导的亚油酸甲酯溶剂中脂质的过氧化反应。CTUDs也具有对蛋黄卵磷脂单层泡脂质体系统(PC LUV)(被AMVN、 2-脒基-丙烷二盐酸化物和铜离子等诱导)的脂质过氧化反应抑制作用。由于CTUDs位于双层磷脂中，被视为一种抵制脂质过氧化薄膜的高效抗氧化化合物，其具有抗细胞和亚细胞氧化损伤的作用。Coifman等[17]简述了肌肉中微米级不可溶抗体的释放系统，即不溶于水的疫苗通过乙醇注入体内免疫系统作为一种新的免疫疗法，此方法对那些漆酚高度过敏的人群很有效。

1.2 抗菌、抗病毒活性

漆酚具有较强的抗菌能力，能抑制微生物的生长。Cha等[18]评价了2%洗必泰(CHX)、 6%NaOCl、0.01%漆酚溶液的抗变异链球菌性能，经过30 min培养，样品均未正常成活，对照组显示了极强的团聚作用，说明漆酚具有较强的抗变异链球菌的能力。何源峰[19]对漆酚进行了结构修饰和生物活性的研究，结果表明：漆酚对1,1-二苯基-2-苦肼基(DPPH)和2,2′-联氮双(3-乙基苯并噻唑- 6-磺酸)二胺盐(ABTS)自由基具有极佳的清除能力，且侧链不饱和度越高，对自由基的清除能力越强；应用不同饱和程度的漆酚进行抑菌试验，漆酚表现出强烈的抑菌作用，对表皮葡萄球菌抑菌圈大小达到22 mm，且不饱和度为3的漆酚抑菌性能最好。Suk等[20]和Hong等[21]研究了漆酚对幽门螺旋杆菌的抗菌效果，结果表明：漆酚的最小抑菌浓度范围为0.064～0.256 g/L，10 min即可将幽门螺旋杆菌的细胞壁溶解；漆酚与三联疗法(奥美拉唑+克拉霉素+甲硝咪唑)结合，使幽门螺旋杆菌的根除率可达100%。Cho等[22]测试了一种非致敏性漆酚衍生物的抗菌活性，结果表明：漆酚衍生物烷基侧链中不同长度的碳链抑制了食物腐败及微生物生长。

此外，漆酚具有调节肝脏细胞活性和调节去乙酰酶(SIRT)蛋白抑制剂活性的作用。Hong等[21]研究表明漆酚激发了小鼠体内某些细胞的活性，降低了小鼠患脂肪肝的风险。Ryckewaert等[23]通过漆酚影响体外细胞SIRT蛋白表达水平和漆酚与SIRT模拟对接结果说明了漆酚化合物具有调节SIRT蛋白抑制剂活性的能力。此外，这种SIRT蛋白抑制剂的外形及细胞毒性与去乙酰化酶非特异性SIRT蛋白抑制剂相似；而不同于特异性SIRT蛋白抑制剂EX-527。

1.3 药用活性

漆酚具有凝血功能。Xie等[24]从漆树树脂中提取了具有血小板抑制活性的新型漆酚化合物，经过1H NMR、13C NMR、异核多量子相关谱(HMQC)、高分辨电喷雾电离质谱(HRESIMS)、EI-MS等分析确定了8种新型漆酚化合物结构，其结构如图2所示。除了7a/7b，其他化合物都具有体外抗血小板活性的能力，在ADP刺激下化合物5为最有效的抗血小板活性化合物。化合物6也具有较好的抗血小板活性,IC50=(3.09±0.70)μmol/L。这些新型漆酚化合物因具有抗血小板凝集的作用可用于治疗传统淤血。

图2 新型漆酚结构图[24]Fig. 2 Structures of new urushiol[24]

漆酚在预防肝脏疾病方面也具有一定功效。Hong等[25]通过研究漆酚化合物对患酒精肝(ALD)小鼠(包括正常小鼠和肥胖小鼠)的Toll样受体的影响，结果表明漆酚化合物显著地降低了小鼠体内的TNF-α和1L-1β蛋白的水平，而酒精则增加了这种影响。Bang等[26]研究了漆酚对酒精性肝病的影响，评估了漆酚对老鼠ALD的影响。通过对比小鼠分组喂食实验，并经病理学结果表明漆酚显著降低了小鼠酒精诱导脂肪变性的程度，提高了小鼠的免疫能力，具备治疗ALD的潜力。

2 漆酚的应用

2.1 涂料

漆酚分子间可以通过酚羟基或双键的化学键合作用，形成色泽度、硬度较优的生漆涂料。Bai等[27]采用循环伏安法监测，以K2CuCl4·2H2O为氧化还原剂对“死漆”进行处理，在相对湿度为75%的环境中，以0.6% K2CuCl4·2H2O处理固化的“死漆”色泽度达到101.0%、硬度达到0.84。Yang等[28]研究了生漆热聚合及其对生漆涂膜性能的影响，结果在室温下从“死漆”中制得一系列的热聚合生漆(TPL)。

2.2 新型材料

2.2.1漆酚-金属(盐)聚合 漆酚和金属之间可以形成漆酚-金属配合物，具有较好的弹性和耐热性。Xue等[29]探讨了漆酚/铁及其聚丙烯复合材料涂层的竹纤维的制备及表征。结果表明：漆酚/铁聚合物通过分子间氢键作用与竹纤维(BFs)表面结合，在通过原位聚合法制得的漆酚/铁涂层的竹纤维(BCFeU)/聚丙烯(PP)化合物中起着交联键合的作用。改性后的竹制品BCFeU断裂伸长量增加了56%，最大偏转量增加了46%。罗震等[30]以漆酚/铜聚合物(UCP)有机溶液为铸膜液，采用Breath Figures法可制备孔型规整、分布均匀、平均孔径为1.5 μm的耐热性疏水性UCP和平均孔径为0.85 μm的耐酸碱性疏水性UCP。徐艳莲等[31]采用直接研磨的方法制备了漆酚/铅聚合物及其自组装聚合物。漆酚/铅聚合物(ULP)为形态均匀的多孔膜和微球，具有良好的耐热性(ULP分解温度为432～496 ℃)。Zheng等[32]采用膨胀法制备了两性功能材料漆酚/钛金属螯合物(UTi)-聚苯乙烯聚合物(PS)。其中，聚苯胺(PANi)可以通过特殊的交互作用较好地结合在PS的球状凸起部分，结果表明：修饰后的两性材料UTi-PANi有望作为一种导电和耐热材料。

漆酚-金属配合物材料也具有较好的电子传递性能和刚性。Wang等[33]采用原位光敏还原的方法得到漆酚/银离子复合多孔材料涂层，以Brønsted酸为催化剂，通过Friedel-Crafts反应合成聚合漆酚(PUS)，PUS/Ag多孔薄膜展示了优越的电子性能，具有产业化应用的巨大潜能。

Watanabe等[1]介绍了一种用于制备热交联漆膜薄层简单高效的方法，主要是以金属醋酸盐作为漆的掺杂物，该固化漆层薄膜具有良好的刚性和韧性。Zheng等[34]通过将正丁基钛酸盐和漆酚进行层层叠加的自组装，在紫外照射下得到具有强抗腐蚀性的超薄复合材料——钛/聚合漆酚。结果表明：当所有超薄复合材料浸泡在质量分数3.5%的NaCl和1 mol/L HCl 混合溶液中24 h后，聚合度为7的复合材料仍保持了良好的形貌特征且完全无缺陷。

2.2.2漆酚-有机物聚合 新型漆酚基有机聚合物具有更加优良的表面性能和稳定性。Lu等[35]制备一种添加特定相对分子质量壳聚糖的新型漆酚涂层。相对分子质量分布、粒度分布、干燥时间和凝胶含量分析结果表明：溶解在5%柠檬酸中含3%壳聚糖的漆酚涂层和100%漆酚涂层具有相同的干燥时间和薄膜硬度，但前者具有更光鲜的表面。Ishimura等[36]以日本黑目生漆(KL)和胺基硅烷试剂混合得到混合生漆涂层(HBL)，核磁分析证实HBL中的胺基和环氧亚麻籽油(ELO- 6)中的环氧基反应，之后通过双键的复杂自氧化和交叉偶联反应得到色泽优良、坚硬的聚合物薄膜。Kanehashi等[37]通过混合生物基材料(天然漆酚、环氧树脂、有机硅化合物混合)的液体和固体核磁分析表明：这种发生在漆酚和有机硅烷化合物之间的溶胶-凝胶反应进行的非常迅速，反应为溶胶-凝胶高活性化学反应。此外，在环氧树脂开环之后，双酚A型环氧树脂和有机硅烷之间的反应缓慢，且有机硅烷内部—NH2和—OH的凝胶反应发生在环氧树脂交叉偶联之后，具体反应过程如图3所示。

部分漆酚基有机聚合材料具有良好的防潮性。Jeong等[38]由漆酚和3-硅烷甲基丙烯酸丙酯(TPM)制备得到方便运输处理的固态粉末状漆酚(YPUOH)，其具有较高的热稳定性。Jung等[39]通过在低密度聚乙烯(LDPE)中添加低组分的YPUOH得到了热稳定性增强和防水性能良好的复合材料，这种材料具有作为新型包装材料的巨大潜能。该复合材料中因YPUOH的存在，使得防潮性能随着YPUOH组分的增加而增强。Watanabe等[40]将漆酚侧链中不饱和双键加氢还原得到氢化漆酚。AFM(原子显微镜)观察表明氢化漆酚形成的混合涂层薄膜为均相分布。Jeong等[41]研制了一种耐用、防水、清洁的生物基纳米牙齿涂层。将漆酚以纳米薄膜的形式层层涂抹在透明干净的牙具(COAs)上，聚合漆酚(PU)为COAs提供了高强度的机械性能、低细胞毒性和抗菌疏水性，具体反应过程如图4所示。

图3 漆酚、BPAE和硅烷之间的反应[37]Fig. 3 The reaction between urushiol, BAPE and silane[37]

图4 聚合漆酚层层组装图[41]Fig. 4 Assembly diagram of polymeric urushiol layer by layer[41]

3 结语与展望

目前，对于生漆中漆酚过敏表现、过敏机理、药物治疗和前期预防的研究非常重要。生漆主要作为漆膜涂层广泛应用于涂料领域；也可将漆酚从生漆中分离出来加以改性，作为特殊材料使用，但这类特殊材料目前应用领域较窄，市场普及率较低。在今后的研究过程中，可以通过改变漆酚基团或增加官能团合成新型化合物，使其具有更高的生物活性，从而拓宽漆酚的应用领域。因此，将漆酚与其他天然产物通过官能团反应或者化学键合作用合成新型化合物，评价新型化合物的生物活性进而应用于产业化生产，对于提高生漆的利用度具有重要的意义。