FMH | 河南大学李昌勤教授团队:迷迭香中二萜类化合物的生物学效应及作用机制综述

Graphical Abstract

Introduction

唇形科植物迷迭香原产于欧洲和地中海沿岸,明代李时珍《本草纲目》中即有记载。根据中医药理论,迷迭香具有疏肝、健脾、安神、止痛的功效,也常被用作香料或食品添加剂。

迷迭香提取物具有包括抗肿瘤、保肝、抗炎、降血糖等作用在内的多种生物活性,常被作为抗氧化剂添加到各种烹调油中,或作为膳食剂。迷迭香提取物中含有大量活性成分,如萜类、黄酮类、有机酸、微量元素等。其中,单萜类、倍半萜类、二萜类和三萜类等多种萜类化合物是迷迭香的主要活性成分。

迷迭香中的二萜类化合物包括二萜酚类和二萜醌类。其基本骨架为松香烷二萜(abietane diterpenoid)和纵烷二萜(icetexane diterpenoid),均在C-4位有共同的偕二甲基取代,在C-13位有一个单取代的异丙基(图1)二萜酚类主要有鼠尾草酸、迷迭香醇和甲基鼠尾草酸,二萜醌类主要有迷迭香醌等。

河南大学李昌勤教授团队对近年来在迷迭香中发现的活性二萜类化合物进行了综述,为植物中二萜类化合物的综合利用提供依据。

1   迷迭香二萜类化合物的基本骨架

Results and Discussion

1、通过对迷迭香中二萜类化合物生物活性的检索,具有抗氧化、抗炎、抗肿瘤和神经保护作用的化合物约有40个,其中抗氧化活性是迷迭香二萜类化合物的主要活性(图2),图3为迷迭香化学成分与生物活性的关系网络图,其中化合物32(鼠尾草酸)的活性最广泛。

图 2   迷迭香二萜类化合物的生物活性与化合物数量的关系图(柱状条的长度表示具 有该活性的化合物的数量)

图 3  迷迭香化学成分与生物活性的关系网络图(图中数字为化合物编号,数字所在方框的大小表示该化合物所具有的生物活性数量多少)

2、化合物32(鼠尾草酸)和化合物6(鼠尾草酚)通过减少ROS、NO、脂质过氧化,提高抗氧化防御水平(如GSH水平等)和提高抗氧化酶活性(如SOD、CAT、GPx等)发挥抗氧化作用。进一步的机制研究表明,该作用可能是通过激活Nrf2-HO-1/NQO-1信号通路引起的(图4)。

图 4  鼠尾草酸和鼠尾草酚抗氧化作用机制

3、化合物32(鼠尾草酸)和化合物6(鼠尾草酚)通过多种机制发挥抗炎作用,如图5所示,包括下调NF-κB蛋白表达,抑制MAPK磷酸化,抑制STAT1和STAT3活化,促进Nrf2释放入核促进ARE结合,减少NLRP3炎症小体。

图 5   鼠尾草酸的抗炎机制

4、如图6所示,化合物32(鼠尾草酸)通过下调c-FLIP和Bcl-2的表达,上调内质网应激介导的DR5、Bim和PUMA的表达发挥抗肿瘤作用。同时调节Akt/IKK/NF-κB通路,激活PP2A诱导凋亡,并通过激活ATG促进自噬空泡的形成。

6   鼠尾草酸的抗肿瘤机制

5、化合物32(鼠尾草酸)通过诱导自噬、减少氧化应激、减少细胞凋亡以及对抗Aβ介导的神经变性发挥神经保护作用。这些机制分别涉及激活AMP活化蛋白激酶(AMPK)和PINK1/parkin/mitophagy通路(图7)、刺激Nrf2-ARE反应、激活SIRT1/p66shc信号通路和抑制CCAAT增强子结合蛋白CEBPβ-NFκB信号通路。

图 7  鼠尾草酸的神经保护作用机制

Conclusion

二萜类化合物是迷迭香的主要活性成分,具有抗氧化、抗炎、抗肿瘤、神经保护等多种生物活性。其中一些活性二萜已应用于食品和化妆品领域,如鼠尾草酸和鼠尾草酚不仅作为天然抗氧化剂广泛应用于油脂中以延长储存时间,还作为肉类调味剂以防止肉制品氧化,用于护肤品以延缓皮肤衰老。然而,其他活性二萜类化合物的研究仍处于基础实验阶段,尚未进入临床和食品加工领域,一方面,大部分活性二萜类化合物由于含量较低,对化学成分分离、纯化技术要求较高,另一方面,对其作用机制、吸收代谢机制的研究还不够深入,因此,难以实现工业化生产。本文建议,利用各种生物合成技术制备活性二萜也将成为未来的一种有效途径。

第一作者简介

梁海洋,男,药学专硕,现就读于河南大学国家食用菌加工技术研发专业中心。

李昌勤 教授,硕士研究生导师,国家市场监督管理总局特殊医学用途配方食品和特殊膳食食品抽检监测牵头分析专家委员会委员,高等学校中药学课程联盟理事,河南省药学科普专家,河南省执业药师工作专家,河南省教学标兵,河南省好军嫂,河南大学招生宣讲专家。获河南省教学技能竞赛一等奖1项、河南省优秀硕士论文指导教师1项;获河南大学优秀硕士论文指导教师2项、河南大学教学质量特等奖1项、河南大学教学质量一等奖1项、河南大学教学优秀奖3项,河南大学抗“疫”优秀课程思政奖一等奖1项,河南大学师德先进个人、河南大学优秀实习指导教师、河南大学药学院最受欢迎教师等荣誉。主编教材2部、副主编教材5部,获河南省科技厅科技成果二等奖2项。


论文网址

https://www.sciopen.com/article/10.26599/FMH.2025.9420021