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迷迭香提取物的有效成分及其药理作用简述

2020-11-05何立威付晨青姚珊郭潇潇王秀萍李秀杰

浙江农业科学 2020年10期
关键词:鼠尾草精油提取物

何立威,付晨青,姚珊,郭潇潇,王秀萍,李秀杰

(河南省农业科学院 长垣分院,河南 长垣 453000)

迷迭香(RosmarinusofficinalisL.)又被称为艾菊,属双子叶植物纲唇形科迷迭香属灌木。迷迭香原产地在欧洲地中海地区和非洲北部地中海沿岸,适合温暖的气候。在我国,关于迷迭香的记载最早见于《本草拾遗》。据调查,远在三国时期,迷迭香就被引种到中国,现已在我国南方地区大面积种植[1]。迷迭香的主要需求来自食品工业和医药、化妆品领域[2-3],其中最主要的需求在食品工业方面,其需求量约占全球迷迭香总需求总的一半以上。从迷迭香中提取的抗氧化剂是目前全世界公认最好的天然抗氧化剂。迷迭香提取物具有收敛性,可紧实肌肤,促进皮肤的血液循环,因而化妆品领域对迷迭香的需求也较大,约占整个迷迭香总需求的32%。现代研究表明,迷迭香具有抗菌、抗艾滋病、抗肿瘤、抗肝炎,及保护肝脏、抗氧化还原、降血脂、抗炎镇痛、免疫调节、防腐、抗血栓等作用[4-5],医药领域的需求约占全球迷迭香总需求量的14%。本文综述了迷迭香提取物的主要化学成分和迷迭香的药理作用,同时展望了迷迭香提取物在其他领域的作用,以期为迷迭香的高效开发利用提供参考。

1 化学成分

迷迭香中的主要化学成分可分为2大部分——挥发性成分(即精油)与非挥发性成分。在本研究检索范围内,已见从迷迭香中提取出萜类、黄酮类、有机酸、多支链烷烃和氨基酸等多种成分[6]。

1.1 萜类

萜类化合物是迷迭香组成中最为复杂、含量最多的部分[7],包括单萜类、倍半萜类、二萜类和三萜类。

1.1.1 单帖类和倍半萜类

单帖类和倍半萜类这2类成分比较复杂,主要存在于迷迭香提取物的精油中。受迷迭香种质资源及其生长过程土壤环境、温度、水分、光照等多方面因素的影响,不同产区的迷迭香中所含的精油成分也不尽相同[8-10]。但总体上,其主要成分为α-蒎烯、莰烯、β-蒎烯、1,8-桉叶素、樟脑、龙脑、马鞭草烯酮等[11]。

1.1.2 二萜类

迷迭香中含有的二萜类物质不会随水蒸气蒸馏而分解,热稳定性较高,可分为二萜酚类和二萜醌类2类。其中,二萜酚类是迷迭香抗氧化的主要成分,主要有迷迭香酸、迷迭香酚、鼠尾草酚、鼠尾草酸、鼠尾酸甲酯、咖啡酸、芫花素等[12]。在所有二萜酚类物质中,迷迭香酸的活性最强[13]。迷迭香的二萜醌类化合物主要有rosmariquione、royleanone、表丹参酮[14]、落羽松二坤、6,7-dehydroroyleanone、7-α-hydroxy-royleanone和horimininone等。

1.1.3 三萜类

迷迭香中的三萜类成分多为三萜酸类物质,其母核类型为乌苏烷型、齐墩果酸型和羽扇烷型。Brieskorn等[15]在迷迭香的茎叶中发现,其三萜类成分有桦木醇、桦木酸、19-α-羟基熊果酸、齐墩果酸、熊果酸、表-α-香树酯醇、3β-羟基乌索烷-12,20-二烯-17-酸等。陈四利等[16]通过实验分离鉴定出了迷迭香中的7个成分,其中,属于三萜类的有7,24-tirucalladien-3β,27-diol、tirucall-α-7,24-dien-3β,21,23-triol、桦木醇、桦木酸。

1.2 黄酮类

目前,研究人员已从迷迭香中提取出40余种黄酮类物质。研究显示,迷迭香中含有显著抗氧化性的主要是萜类和黄酮类物质,其中黄酮类物质的含量为2%~3%[17]。黄酮类成分主要有槲皮素、木犀草素、6-甲氧基木犀草素、芹菜素、白杨素、8-甲氧基山奈酚、高良姜素、橙皮苷、phegopolin、5-羟基-7,4-二甲氧基酮、香叶木苷等[18]。

1.3 有机酸

迷迭香中的有机酸类成分在提取物中大约占5.55%的比例,主要包括迷迭香酸、咖啡酸、阿魏酸、绿原酸、L-抗坏血酸等[19-20]。

1.4 其他类成分

1.4.1 微量元素

吴建章等[21]采用电感耦合等离子体-原子发射光谱仪(ICP-AES)测定迷迭香中9种微量元素的含量,发现Fe、K、Mg、Mn、Zn含量较为丰富。杨红芸等[22]测定了贵州省雷山县迷迭香中的微量元素,结果表明,迷迭香中Zn、Fe、Cu、Mn含量较高,未检出有毒元素Cd和Pb。

1.4.2 糖类和苷类物质

Tiwalade等[23]从95%乙醇的迷迭香提取溶液中分离、鉴别出13种化合物,其中属于糖类和苷类的物质有(Z)-3-hexenyl glucoside、(Z)-3-hexenylO-β-D-glucopyranosyl(1″→6′)-β-D-glucopyranoside、erythritol-1-O-(6-O-trans-caffeoyl)-β-D-glucopyranoside、(+)-syringaresinol-4′-O-β-D-glucopyranoside、1,2-di-O-β-D-glucopranosyl-4-ally-lbenzene、benzyl-O-β-D-apiofuranosyl-(1→2)-β-D-glucopyranoside等。

研究人员在迷迭香的角质层部分检测到了10,16-二羟基十六烷酸、9,10,18-三羟基十八烷酸、6,7,16-三羟基十烷酸[24-25]等多种脂肪酸类成分,在迷迭香的提取物中还检测到了一些氨基酸和多支链烷烃。

2 药理作用

2.1 抗菌作用

大量的科学研究表明,迷迭香抗菌的主要成分为α-蒎烯、樟脑和1,8-桉叶素,它们都属于迷迭香精油类化合物[26]。刘倩等[27]利用迷迭香精油、茶树精油和薰衣草精油为材料,对小鼠进行体内外抑菌实验,结果表明,迷迭香精油对金黄色葡萄球菌、链球菌种、大肠埃希菌的抑制效果明显高于茶树精油和薰衣草精油,感染肺炎后的小鼠肺叶上均出现不同程度的出血、血斑、肺组织硬块等症状,但在连续7 d吸嗅迷迭香精油后,小鼠肺部损伤部位明显好转,出血和血斑逐渐减少,发硬组织逐渐变得柔软,接近阴性对照组小鼠的肺部组织形态。张泽生等[28]从迷迭香的80%乙醇提取物中分离出石油醚组分、乙酸乙酯组分、正丁醇组分和水组分,并使用这些组分对大肠埃希菌、沙门氏菌、金黄色葡萄球菌等7种细菌开展抑菌实验,结果显示,在相同的浓度下,石油醚组分和乙酸乙酯组分对于7种细菌均有较强的抑制效果,而正丁醇组分和水组分对于7种细菌的抑制能力较差。将迷迭香精油用油酸或氯仿包被后形成微滴,Chifiriuc等[29]的研究表明,这种微滴能够抑制白念珠菌和热带念珠菌的附着和生物膜的形成。Ojeda-Sana等[30]发现,迷迭香抗大肠埃希菌的机理是,其所含有的1,8-桉叶素化合物破坏了大肠埃希菌的细胞膜。此外,属于非精油成分的鼠尾草酚目前也被认为具有抑菌作用[31]。

2.2 抗氧化作用

迷迭香含有多种有效活性成分,其中大多数成分都具有抗氧化的性质,是一种纯天然无毒的抗氧化剂[32]。郑秋闿等[4]将质量分数0.4%的迷迭香抗氧化剂溶于三油酸甘油酯中,与空白的三油酸甘油酯做对比,添加了迷迭香提取物的三油酸甘油酯的过氧化值一直低于空白,表明迷迭香对油脂类物质具有抗氧化作用。林芮昀[33]从迷迭香的嫩枝和叶中通过水蒸气蒸馏法提取出了迷迭香精油,并以常见的抗氧化剂维生素C(VC)为对照,进行了DPPH(1,1-二苯基-2-三硝基苯肼)抗氧化性测试,结果表明,在相同浓度下迷迭香精油对DPPH自由基的清除率高于VC,即使迷迭香精油的浓度被稀释到40%,仍具有清除自由基的效果。Jongberg等[34]通过实验证实迷迭香精油和绿茶提取物都具有较强的抗氧化活性,可以有效抑制蛋白质和脂肪的氧化作用。

有研究认为,迷迭香的抗氧化性主要在于其提取物能猝灭单重态氧,清除自由基,切断类脂自动氧化的连锁反应,螯合金属离子,以及有机酸的协同增效等[35]。迷迭香酸中含有的还原性物质,如酚羟基、不饱和双键与酸等,当它们单独存在时均具有抗氧化作用,当它们组合在一起时具有协同抗氧化作用。研究证实,迷迭香中所含的鼠尾草酸能够将沉默交配型信息调节因子2同源蛋白1通路激活,从而削减过氧化氢对肝细胞的氧化破坏,抑制细胞的凋亡[36]。另有研究认为,迷迭香之所以能够抗氧化,是因为它可以减少活性氧的产生,同时也可减少人半胱氨酸蛋白酶-3(caspase-3)、人半胱氨酸蛋白酶-9(caspase-9)和白细胞介素-6(IL-6)的分泌或降低其活性[37]。

2.3 抗抑郁作用

抑郁症又称抑郁障碍,以显著而持久的心境低落为主要临床特征。轻者,情绪的消沉可以从闷闷不乐到悲痛欲绝,自卑抑郁;重者,悲观厌世,甚至有自杀的企图或行为。佟棽棽等[38]以不同剂量的迷迭香和柠檬草精油为实验组、氟西丁为阳性对照组、生理盐水为空白对照组,对小鼠尾悬挂和小鼠强迫游泳这2种抑郁模型小鼠的抗抑郁作用进行研究。小鼠尾悬挂试验的结果表明,与空白对照组相比,中剂量的迷迭香精油、低浓度的迷迭香活体香气和大剂量的柠檬草精油,均使小鼠尾悬挂的不动时间缩短,且以中剂量的迷迭香精油抗抑郁效果最好;小鼠强迫游泳试验的结果表明,使强迫小鼠游泳的不动时间缩短的效果依次为中剂量的迷迭香精油、低浓度的迷迭香活体香气、大剂量的柠檬草精油,且中剂量的迷迭香精油的效果略好于氟西汀。Ferlemi等[39]研究表明,迷迭香茶可有效减轻大鼠的抑郁和焦虑行为,发挥作用的成分为鼠尾草酸、咖啡酸和木犀草素7-O-葡萄糖醛酸苷。实验证明,迷迭香茶可改善小鼠激越型抑郁的原因是,使患病小鼠脑部和肝脏中的胆碱酯酶浓度降低。比较发现,胆碱酯酶抑制剂多奈哌齐和加兰他敏的作用位点与木犀草素7-O-葡萄糖醛酸苷、咖啡酸、迷迭香酸和乙酰胆碱酯酶的作用位点相同,均可缓解抑郁行为,这在一定程度上揭示了迷迭香抗抑郁的作用机理[12]。

2.4 调节代谢作用

随着生活条件的提高,人们吃得越来越丰盛,然而久坐、不运动等不良的生活习惯使得“三高”(高血脂、高血压、高血糖)人群数量日益庞大。申婷婷等[40]以高脂高胆固醇膳食饲喂的仓鼠为动物模型,研究了迷迭香提取物对其机体血脂调控相关机制的影响,实验表明,与对照组相比,喂食了迷迭香提取物的小鼠6周后体内甘油三酯含量明显下降,高密度脂蛋白胆固醇含量升高,说明迷迭香提取物能够降低小鼠肝脏胆固醇的含量。进一步的分析表明,迷迭香提取物能够极显著地降低小鼠肝脏内胆固醇合成限速酶3-羟基-3-甲基戊二酸单酰辅酶A(HMG-CoA)还原酶mRNA的表达水平,提升胆汁酸合成限速酶胆固醇7-羟化酶(CYP7A1)mRNA表达水平;因此,迷迭香提取物之所以能够降血脂,可能是通过抑制胆固醇的合成和增强胆固醇向胆汁酸的转化进而增加胆固醇排泄而实现的。

糖尿病血管病变,一部分是由患者体内单核细胞趋化蛋白1(MCP1)和基质金属蛋白酶9(MMP9)的升高造成的。用甲醇先提取迷迭香,再将提取物依次用正己烷、氯仿、乙酸乙酯、正丁醇萃取,之后作用于鼠的平滑肌细胞和巨噬细胞,发现甲醇提取液和正己烷提取液对MCP1和MMP9的抑制作用最强。检测发现,正己烷提取液中的主要成分是鼠尾草酸[41]。

迷迭香提取物还可以抑制过氧化物酶体增殖物激活受体-γ(PPAR-γ)和脂肪酸结合蛋白(FABP4)基因的表达,从而抑制小鼠前体脂肪细胞(3T3-L1)的增殖和分化。这表明迷迭香不仅可以治疗肥胖,还具有预防肥胖的作用,其抑制肥胖的主要成分是鼠尾草酸和鼠尾草酚[42]。

2.5 抗神经损伤作用

迷迭香中含有木犀草素、鼠尾草酸和迷迭香酸,能够使神经细胞的热休克蛋白74的表达降低,可以改善在压力环境下神经细胞的损伤和退化[43]。阿尔茨海默症属于神经系统退行性疾病,它的发生伴随着神经细胞的损伤与死亡。阿尔茨海默症的病理标志物是β-淀粉样蛋白的变形沉积,而迷迭香所含的鼠尾草酸可抑制β-淀粉样蛋白质的形成,以及由它所引起的DNA修复酶多聚二磷酸腺苷聚合酶(PARP)的增加[44-45],说明迷迭香含有的鼠尾草酸对阿尔茨海默症有干预作用[46]。

2.6 抗炎作用

Wu等[47]认为,导致炎症发生的一个重要原因就是Nod样受体蛋白(NLRP)炎症小体的作用。NLRP3炎症小体的作用机理是:形成蛋白质复合体-炎性体后,先活化人半胱氨酸蛋白酶-1,再活化细胞因子前体白细胞介素-1β、白细胞介素-18等,继而参与细胞死亡和炎症反应[48]。给建立口腔溃疡模型的小鼠溃疡面部位涂抹迷迭香酸药粉,持续7 d,与对照组相比,涂抹了迷迭香酸药粉小鼠的溃疡面面积明显减小,暗示迷迭香在抗炎方面有作用[49]。张琳琳[49]采用纤维素酶提取迷迭香干叶中的精油成分,并利用提取出的精油对小鼠炎症模型进行了实验,结果表明,对于由二甲苯导致的小鼠耳廓肿胀、由醋酸导致的小鼠腹腔毛细血管通透性亢进,以及由角叉菜胶导致的小鼠足肿胀这3种急性炎症,所提取出的精油均表现出较好的抵抗作用。李丽等[50]利用迷迭香酸对由二甲苯导致的小鼠耳肿胀、由醋酸所致的小鼠毛细血管通透性亢进、大鼠棉球肉芽肿胀和佐剂关节炎这4种炎症模型的影响进行了研究,结果同样显示,迷迭香酸对4种炎症模型均有抑制作用。不同类型炎症小鼠血清中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)的活性会随着迷迭香精油含量的增加而增强,而组织中的丙二醛(MDA)含量则随着迷迭香精油含量的增加而降低。据此,有学者认为迷迭香的抗炎机理可能与自由基有关。

2.7 抗肿瘤作用

研究发现,肿瘤细胞与核糖核苷酸还原酶(一种细胞内产生脱氧核糖核苷三磷酸的关键酶)有关,随着肿瘤细胞的增殖,核糖核苷酸还原酶的活性会逐渐增强;因此,若要抑制肿瘤细胞的增殖,就要从抑制核糖核苷酸还原酶的活性着手。Saiko等[51]发现,人类白血病细胞经过迷迭香酸处理后,从中提取出的核糖核苷酸还原酶的活性显著降低。他们认为,迷迭香酸的作用机理是抑制了核苷酸还原酶的活性,降低了dNTP的产生,从而抑制了肿瘤细胞的增殖,认为迷迭香酸对于肿瘤的预防有很好的效果。

另有研究发现,癌症细胞的增殖与洪梓德等[52]研究的抗肿瘤机制11种信号通路中的磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)/蛋白激酶B(Akt)通路和活化B细胞NF-κB通路被激活有关。张秀英等[53]利用迷迭香酸对人舌癌Tca8113细胞的作用效果进行了研究,结果表明,迷迭香酸对Tca8113有抑制作用,且随着迷迭香酸浓度的增加,Tca8113细胞数目明显减少。曹树稳等[54]对迷迭香的主要抗氧化成分进行了抗乳腺癌活性研究,结果表明,鼠尾草酚对乳腺癌细胞的增殖表现出明显的抑制作用,而对正常的乳腺细胞则几乎不起作用,具有一定的选择性。

2.8 抗衰老作用

王虹等[55]利用迷迭香提取物对建立的D-半乳糖衰老小鼠模型进行抗衰老实验,对衰老小鼠的SOD活性和MDA含量,以及耐缺氧时间进行了测定。将喂食过迷迭香的小鼠与空白组进行比较,结果显示,迷迭香各剂量组都能明显提高衰老小鼠血清和脑SOD活性,同时降低MDA的含量,而且与衰老的小鼠相比,其耐缺氧时间明显延长,表明迷迭香提取物具有一定的抗衰老作用。

2.9 调节血压作用

在临床上使用迷迭香精油可使原发性低血压病人的血压显著升高,停止给药后,病人的血压会回到未给药水平,并且无反跳反应[56]。

2.10 抗肝硬化作用

当肝受到损伤后,若不及时治疗会导致肝纤维化,从而引发肝硬化。Al-Attar等[57]利用迷迭香叶提取物对由硫代乙酰胺(TAA)所引起的小鼠肝硬化进行实验,结果显示,迷迭香叶提取物可抑制由TAA所造成的肝生理学和病理组织学改变,抑制肝硬化的产生。

3 展望

迷迭香植物中含有酚、酸、酮、萜等多种化合物,不但安全无毒、使用方便,还具有耐光、测温性佳、稳定性好的特点,在高级油脂、冻干食品、肉制品、海产品、高级香精、饮料、烘焙食品、口服液、蜂王浆产品和糖果等行业广泛使用,是目前全世界公认的最好的天然抗氧化剂。此外,迷迭香还是一种名贵的香料植物,能散发出清新的气味,具有提神的功效。从迷迭香中提取得到的精油可用作香皂、空气清新剂、香水等化妆品的原料,在洗头膏、生发剂中也有应用。

迷迭香不仅在食品、化妆品等行业应用广泛,在医药方面也有良好的应用前景,具有抗菌、抗艾滋病活性、抗肿瘤、抗肝炎、保护肝脏、抗氧化还原、降血脂、抗炎镇痛、防腐、抗血栓、抗抑郁等作用,可以为相关药物的研发提供材料与思路。

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