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柏木醇的药理作用研究进展



全 文 :收稿日期:2013-10-23
作者简介:张岩(1989-),女(汉族),河北石家庄人,硕士研究生,E-mail zhangyan_jy@ 126. com;* 通讯作者:赵余庆
(1957-),男(汉族),辽宁东港人,教授,博士生导师,主要从事抗肿瘤和降血糖药物及功能食品的研究,Tel. 024-
23986521,E-mail zyq4885@ 126. com。
文章编号:1006-2858(2014)07-0584-05
柏木醇的药理作用研究进展
张 岩1,曲凡志1,赵余庆1,2*
(1. 沈阳药科大学 中药学院,辽宁 沈阳 110016;
2. 沈阳药科大学 基于靶点的药物设计与研究教育部重点实验室,辽宁 沈阳 110016)
摘要:目的 为柏木醇的深入研究和开发利用提供参考。方法 对国内外的研究报道和文献 34 篇进
行查阅、整理和总结。结果 总结了柏木醇及其衍生物的理化性质和药理作用的研究进展。结论
柏木醇在医药、保健和化妆品行业具有广泛的应用价值,为柏木醇的开发研究提供科学依据。
关键词:柏木醇;理化性质;药理作用
中图分类号:R 28 文献标志码:A
柏木醇,是一种具有较高沸点的倍半萜醇,其
沸点为 294 ℃,广泛存在于柏科、杉科和松科等多
种植物的挥发油中。随着对柏木醇研究的深入,
人们发现其具有广泛的药理作用,如抗炎、抗菌、
镇静、解痉挛、抗心血管疾病、抗衰老及抗肿瘤等。
以下综述了柏木油衍生产物的制备以及柏木醇的
性质特点、提取和检测方法的研究进展,并对其生
物学活性、药理作用进行了重点探讨。
1 柏木醇的性质特点
柏木醇(C15H26 O),又称雪松醇和柏木脑,其
分子质量为 222. 37 ku,为白色晶体,熔点为
85. 5 ~ 87 ℃,具有温和的杉木芳香。难溶于水,
微溶于甘油、矿物油,溶于乙醇、苯甲酸甲酯等极
性溶剂。
2 柏木醇衍生物
柏木醇为香料的重要来源,其衍生物包括乙酰
基柏木烯、环氧柏木烷、柏木烯醛、柏木烯醇、柏木酮
等(表 1)。现今,柏木醇衍生物多为合成所得[1 -4]。
张立虎[1]以柏木醇为底物,与醋酸酐以摩尔
比 1∶ 1. 2 的比例反应后,获得质量分数达 94. 63%
的乙酸柏木酯。唐健[2 - 3]以柏木烯为原料,与乙
酐、多聚磷酸和二氯甲烷反应后,制得了乙酰柏木
烯;再以柏木醇为原料采用威廉姆逊合成等方法,
获得质量分数为 95% 的甲基柏木醚。陈华成
等[4]以 α-柏木烯为原料,通过环氧化反应合成了
环氧柏木烷。黄克瀛等[5]以柏木烯为原料与氧
化剂反应,得到含酮量达 70%粗产物,并通过分
馏得到了质量分数大于 80%的柏木酮。
柏木油中提到的高纯度柏木醇、柏木烯作为
主要反应物已广泛应用于柏木醇衍生物的合成
中。其产物如乙酸柏木酯、乙酰柏木烯、甲基柏木
醚、环氧柏木烷和柏木酮等均具有安全、稳定性
好、不易变色等优点,适宜于配制化妆品香精和洗
涤用品香精。
3 提取与检测
3. 1 提取
近年来,可广泛用于柏木醇提取的材料逐渐增
多,如柏科、杉科、松科等。同时提取技术也更加优
化。就传统的提取方法而言,有机溶剂浸提法所需
的时间较长,溶剂用量大,提取效率低。水蒸气蒸
馏提取所需的温度较高,易造成人工产物[6]。
相对于这些传统的提取方法,新近出现的用
微波、超声波技术辅助提取、固相微萃取等技术具
有设备简单、适用范围广、萃取效率高、选择性强、
重现性好、节省时间、节省溶剂、节能、污染小等众
多优点[7]。这些新型提取方法的出现,对于柏木
醇的提取、纯化都有很大的推动作用。
ELLER F J等[8]通过加压流体萃取柏木醇,
发现在 25 ℃下,柏木醇的提取率比在 100 ℃下得
到高的多。并且在提取过程中还得到了叔醇、烃类
似物、柏木烯,其原因可能是高温和酸性导致的。
第 31 卷 第 7 期
2 0 1 4 年 7 月
沈 阳 药 科 大 学 学 报
Journal of Shenyang Pharmaceutical University
Vol. 31 No. 7
Jul. 2014 p. 584
DOI:10.14066/j.cnki.cn21-1349/r.2014.07.008
Table 1 Physical and chemical constants and structural formula of cedrol derivatives
表 1 柏木醇及其衍生物的理化常数和结构式
Compound Structure Formula m /ku Reference
Cedrol C15H26O 222. 37 [1]
Cedrene C15H24 204. 35 [1]
Cedryl acetate C17H28O2 264. 41 [1]
Acetyl cedrene C17H26O 246. 39 [2]
Cedrol methyl ether C16H28O 236. 39 [3]
Alpha-cedrene epoxide C15H24O 220. 35 [4]
杨静等[9]利用杉木油中的柏木醇在温度降
低时易形成结晶物析出的特性,采用冻析法从杉
木油中分离柏木醇。结果表明,在不加晶种的条
件下,柏木醇质量分数为 31. 96%,2 ℃下冷冻
120 h后,柏木醇的得率为 59%以上,质量分数大
于 95%。
3. 2 分析检测
目前普遍使用的检测方法气相色谱(GC)和
气-质联用技术(GC-MS)具有高灵敏度、高效能和
高速度的特点,广泛用于柏木醇等挥发油的检测。
蒋继宏等[15]采用气质联用法对侧柏挥发油
的化学成分进行了研究。其中,柏木醇占侧柏叶
总挥发油质量的 26. 193%。
另外,赵明桥等[16]利用固相微萃取-气相色
谱-质谱联用技术对 1999 年 7 月饶平港海水中的
柏木醇进行了定性和定量分析。其中,赤潮海水
中柏木醇平均质量浓度为 1. 03 μg·L -1,非赤潮
海水中柏木醇平均质量浓度为 0. 36 μg·L -1。与
固相萃取相比,固相微萃取具有色谱峰分离明显、
杂峰干扰小、峰面积大等特点,而且既可用于气相
色谱,也可用于液相色谱。
4 药理作用
4. 1 血小板活化因子受体拮抗作用
柏木醇为天然血小板活化因子(platelet cti-
vating factor,PAF)受体拮抗剂,现已作为 PAF 拮
抗剂的标准化合物 [17 - 18]。JANTAN I 等[19]对马
来西亚药用植物抑制家兔血小板活化因子与受体
结合的能力进行了测试,并以柏木醇作为阳性药,
其 IC50值为 2. 4 g·L
-1。体外实验结果显示,柏木
醇能够阻断花生四烯酸(arachidonic acid,AA)、胶
原和二磷酸腺苷(adenosine diphosphate,ADP)与
PAF受体结合,从而在炎症反应,呼吸系统,免疫
系统和心血管疾病中发挥作用 [20]。
4. 2 解痉挛活性
KAR K等[21]以罂粟碱为对照,对柏木醇的
585第 7 期 张 岩等:柏木醇的药理作用研究进展
解痉作用进行了体内及体外活性评价。体外实验
发现,柏木醇(4. 5 × 10 -4 ~ 2. 25 × 10 -2 g·L -1)能
够缓解乙酰胆碱、组胺、5-羟色胺、烟碱、钡剂引起
的豚鼠回肠(作用于 4. 0 ~ 5. 0 cm 处)和兔空肠
(作用于 5. 0 ~ 6. 0 cm 处)平滑肌收缩。相同浓
度的柏木醇对钡剂及乙酰胆碱引起豚鼠回肠痉挛
的缓解作用分别为罂粟碱的 4. 1 和 1. 47 倍。此
外,柏木醇可以解除组胺和乙酰胆碱同时作用而
引起的 30% ~50%的豚鼠回肠平滑肌收缩,而罂
粟碱无此作用。
体内实验发现,口服柏木醇和罂粟碱
(100 mg·kg -1)后对大鼠肠道蠕动均无显著影
响。静脉注射柏木醇,可以松弛猫的胃肠平滑肌。
此外,柏木醇的非特异性解痉挛活性不仅对肠道
平滑肌有作用,对豚鼠精囊和大鼠子宫也有明显
的解痉挛作用。
4. 3 镇静作用
YADA Y 等[22]比较了在挪威,泰国和日本
20 ~ 40 岁 的 妇 女 吸 入 柏 木 醇 ((0. 36 ±
0. 13)μg·L - 1,15 min)前后的瞳孔直径大小。
通过瞳孔缩小率的变化(光刺激后瞳孔直径比
初使瞳孔直径)衡量瞳孔对光的反射。结果显
示,吸入柏木醇之后比吸入之前瞳孔缩小率显
著上升。
KAGAWA D等[23]研究评价了吸入柏木醇对
大鼠和小鼠的镇静作用。结果显示,吸入柏木醇
的 Wistar大鼠(1. 0 L·min -1,30 min),累积自主
活动次数明显减少;用咖啡因处理的Wistar大鼠、
自发性高血压大鼠(spontaneously hypertensive rats
,SHR)和 ddY 小鼠吸入柏木醇后也可观察到相
似的情况。吸入柏木醇,还可延长戊巴比妥诱导
的睡眠时间。此外,实验者向大鼠鼻腔灌注质量
分数比为 5% ZnSO4:0. 5% NaCl,降低其嗅觉功能
后,测定戊巴比妥诱导的睡眠时间。结果显示,嗅
觉降低大鼠吸入柏木醇仍可延长戊巴比妥诱导的
睡眠时间。
以上实验结果表明,柏木醇吸入剂具有镇静
效应,且其作用机制是通过嗅觉系统之外的途径
产生的。
4. 4 对心血管系统的调节作用
柏木醇对血管具有舒张作用。KAR K 等[21]
研究发现,柏木醇对肾上腺素的升压作用和对组
胺、乙酰胆碱的降压反应均具有拮抗作用。静脉
注射 1 ~ 10 mg·kg -1柏木醇的麻醉猫,出现了剂
量依赖性血压降低和周边血管舒张,并在 5 ~
15 min内,缓慢的恢复到原有水平,其作用效果低
于等剂量的罂粟碱。静脉注射柏木醇5 mg·kg -1,
股动脉血流量增加了 7. 7%,血压降低 12%。注
射相同剂量的罂粟碱,麻醉猫的动脉血流量增加
8. 7%,血压降低 28. 5%。
UMENO K等[24]研究发现,11 位进行过喉头
切除术的男性受试者,通过下呼吸道吸入柏木醇
(64. 0 ± 7. 7)× 10 -9 mol·L -1后,收缩压(systolic
blood pressure ,SBP),舒张压(diastolic blood pres-
sure ,DBP)较吸入空气后显著降低,其中,SBP 降
低 1. 33 ~ 2. 66 kPa。
DAYAWANSA S 等[25]通过非创伤性检测方
法与光谱数据来评估受试者周边自主神经活
动。将气化的柏木醇和空气通过呼吸给药于健
康人受试者,统计分析表明吸入柏木醇((14. 2
± 1. 7)μg·L - 1,5. 0 L·min - 1,8 min)后心率
(heart rate,HR),收缩压(SBP),舒张压(DBP)
较吸入空气后显著降低,其中 SBP 降低最明显,
由(15. 9 ± 0. 4)kPa降为(15. 0 ± 0. 3)kPa。压
力感受器的灵敏度加强,呼吸频率降低。光谱
分析表明,在吸入柏木醇时,高频率组分增加,
低频率组分减少。此外,吸入柏木醇还可使低
频率组分的收缩压和舒张压分别降低了
(104. 13 ± 51. 6)Pa /Hz 和(114. 7 ± 63. 9)Pa /
Hz。实验表明,吸入柏木醇可以诱导副交感神
经活性增强,交感神经活性降低。
4. 5 抗癌活性
LOIZZO MR等[26]发现 α -柏木醇对经组织
培养的无色素的黑色素瘤 C32 细胞和肾细胞腺
癌细胞具有一定的抑制作用。SU YC 等[27]通过
体外实验发现 α-柏木醇对人肺癌细胞 A549、肝癌
细胞 J5 和口腔肿瘤细胞 OEC-M1 均具有细胞毒
性活性。其 IC50值均小于 25. 20 mg·L
-1。蒋继宏
等[15]从侧柏叶、种皮及种子挥发油中分离纯化出
柏木醇,进行了抗人肺癌细胞 NCI-H460 实验,实
验结果得出其 IC50值为 44. 98 mg·L
-1。表明柏木
醇对人肺癌细胞 A549、NCI-H460,肝癌细胞 J5,
口腔肿瘤细胞 OEC-M1 均有抑制活性。
4. 6 抗菌作用
OH I等[28]采用 2 倍微量肉汤稀释法对柏木
醇等物质进行了抗菌活性试验评价。结果发现柏
木醇对金黄色葡萄球菌、桑树内生菌和沙门氏菌的
最低抑菌质量浓度为50 mg·L -1,对枯草芽孢杆菌、
685 沈 阳 药 科 大 学 学 报 第 31 卷
变形杆菌的最低抑菌质量浓度为 25 mg·L -1。
叶舟等[29]从杉木心材中提取柏木醇,并测得
其对大肠杆菌、枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄杆菌、
伤寒沙门氏菌均有抑制作用。其中,对大肠杆菌
的最低抑菌质量浓度为 0. 5 g·L -1,对金黄色葡萄
球菌、枯草芽孢杆菌、伤寒沙门氏菌的最低抑菌质
量浓度为 0. 25 g·L -1。
REHANA P等[30]通过抑菌圈研究证明了柏
木醇在 150 μg·disc - 1的浓度下对烟曲霉菌具有
抑制作用。CHENG Sen-Sung等[31]人发现了柏木
醇在 100 mg·L -1的质量浓度下对木腐菌的抑制活
性 为 68. 3% ~ 100. 0%。此 外,CHOWDHRYL
等[32]报道了柏木醇对曲霉菌的最低抑制质量浓
度为 46. 43 mg·L -1。
4. 7 其他作用
柏木醇可以干扰很多昆虫细胞的生长和发育
周期。CHANG S T等[33]从台湾杉心材中提取出
柏木醇,并证明其具有较强的抗蚁活性。
JIN M H等[34]研究发现,柏木醇以剂量依赖
性方式加速真皮成纤维细胞中Ⅰ型胶原蛋白和弹
性蛋白的产生。柏木醇还可增加磷酸化的p42 /44
细胞外信号调节激酶、p38 丝裂原活化蛋白激酶
和蛋白激酶 B(protein kinase,PKB)的含量。因此
柏木醇能够增强细胞外基质的产生和胞内信号通
路的激活。
综上所述,柏木醇不仅能够用于香料的制作,
还具有抗炎、抗菌、镇静、解痉挛、抗心血管疾病、
抗衰老及抗肿瘤等多种药理作用和生物学活性。
随着对柏木醇研究的不断深入,柏木醇在医药工
业中的应用愈来愈广,其在治疗及预防疾病作用
方面越来越引起研究人员的注意。尤其是柏木醇
的显著的镇痛抗炎作用可作为天然 PAF 拮抗剂
进行深入的研究。柏木醇因其高效、低毒的特点,
在解痉和镇静方面也具有重要的开发利用价值。
鉴于目前心脑血管疾病患者的增多,研究相应的
对策已成当今药物研究开发的重要领域,对柏木
醇的研究同时为高血压的药物治疗提供了新的方
法。当然,有关柏木醇药理作用研究很多,但是相
应的作用机制研究较少,还需进一步从分子细胞
水平对柏木醇的相关药理作用机制进行研究和探
讨。同时,可通过对柏木醇的结构修饰,发现活性
更强的新的衍生物,也可为上述药理作用相关的
各类疾病的防治和创新药物研究奠定基础。
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Development of pharmacological effects of cedrol
ZHANG Yan1,QU Fan-zhi1,ZHAO Yu-qing1,2*
(1. School of Traditional Chinese Materia Medica,Shenyang Pharmaceutical University,Shenyang 10016,
China;2. Key Laboratory of Structure-based Drug Design and Discovery of Ministry of Education,Shenyang
Pharmaceutical University,Shenyang 110016,China)
Abstract:Objective To provide a reference for the further research and development of cedrol. Methods
The modern research reports and literatures at home and abroad on cedrol were comprehensively summa-
rized. Results Research progress were summarized on the physicochemical property and pharmacological as-
pects of the cedrol and its derivative. Conclusions Cedrol has an extensive range of applications value in the
pharmaceutical,health care and cosmetics industry. this paper can provide a scientific basis for the research
and development of cedrol.
Key words:cedrol;physicochemical propertie;pharmacological activitie
885 沈 阳 药 科 大 学 学 报 第 31 卷