肉桂醛作為一種極具潛力的生物活性物質,近年來在多個領域展現出廣泛的應用前景和研究價值。從傳統中藥到現代醫學,從食品加工到畜牧養殖,肉桂醛正逐漸成為行業關注的焦點。在2025年,隨著研究的深入和技術的發展,肉桂醛的應用趨勢愈發明顯,其在各領域的影響力也在不斷擴大。
肉桂醛是一類醛類化合物,常見有順式和反式兩種結構,自然界中天然存在的為反式結構。它是傳統中藥肉桂揮髮油中的主要活性成分,同時也存在於桂枝、風信子、玫瑰、廣藿香等植物精油中。肉桂醛具有特殊香氣,這使其在香料、製藥、日用化學品、飼料及食品加工等方面都得到了廣泛應用。傳統中醫認為肉桂有補火助陽、散寒止痛等功效,而現代醫學研究發現肉桂醛具有降血壓、抗菌、抗癌等作用,是藥食兩用的重要成分。
阿爾茨海默病(AD)是全球性的神經退行性疾病,嚴重影響患者記憶和認知功能。《2025-2030年中國肉桂醛行業項目調研及市場前景預測評估報告》指出,肉桂醛在改善 AD 症狀方面效果顯著。在相關實驗中,肉桂醛可顯著改善早老素 1/2 條件性雙基因敲除 AD 小鼠的空間參考記憶障礙和聯合記憶損傷。它能上調 N - 甲基 - D - 天冬氨酸受體亞基 NR1 和 NR2A、突觸小泡蛋白的表達,同時抑制炎症因子白細胞介素(IL) - 1β、誘導性一氧化氮合酶(iNOS)、腫瘤壞死因子 - α(TNF - α)、環氧合酶 - 2(COX - 2)的表達。此外,肉桂醛還能降低脂多糖誘導的神經炎症小鼠皮質中 COX - 2 的過表達,抑制小膠質細胞的激活,減少澱粉樣蛋白 β(Aβ)在神經內的沉積,防止神經纖維變性,改善 AD 小鼠的記憶力和智力。
腦損傷會導致腦組織發生多種病理改變,肉桂醛對腦損傷有積極的治療作用。在創傷性腦損傷中,肉桂醛可通過抑制髓過氧化物酶活性,抑制受損腦細胞活性氧(ROS)的產生,防止中性粒細胞向損傷組織遷移,減少小鼠腦組織損傷,修復急性海馬功能障礙。在腦缺血再灌注損傷模型中,肉桂醛能抑制小鼠腦細胞自噬因子 Beclin - 1 和 LC3Ⅱ 蛋白的產生,降低腦損傷細胞的自噬反應。同時,它還能降低促炎因子 iNOS、COX - 2 的表達,減少一氧化氮(NO)的形成,促進 p53 蛋白的表達,抑制核因子 κB 的核易位,減輕炎症反應。另外,對於蛛網膜下腔出血導致的神經損傷,肉桂醛可減輕腦血管痙攣現象,有效增加基底動脈截面積,減小動脈壁厚,抑制海馬變性。
焦慮和抑鬱是常見的精神障礙,肉桂醛具有抗焦慮抑鬱作用。在高架十字迷宮實驗和曠場實驗中,肉桂醛顯著增加了小鼠張開雙臂的百分比,小鼠進入中心區域的比例以及停留的時間顯著增加,表明其有抗焦慮作用。肉桂醛還可緩解由高皮質酮導致的小鼠抑鬱現象,通過調節 GR/miR - 190b/BDNF 通路,降低子代小鼠的抑鬱機率,有望成為抑鬱症代際遺傳的潛在干預劑。
肉桂醛是瞬時受體電位通道蛋白 A1(TRPA1)的經典激動劑。低溫會使神經細胞漿 Ca²⁺外流大於內流,而肉桂醛能夠促進 TRPA1 mRNA 的表達,激活 TRPA1 通道使 Ca²⁺內流,使細胞產生抗寒反應。局部應用肉桂醛到小鼠耳朵可導致麻醉野生型小鼠皮膚血流量顯著增加,這表明肉桂醛可通過激活 TRPA1 通路促進血管擴張,且其血管擴張作用還依賴於微血管舒張劑神經肽降鈣素基因相關肽和神經元一氧化氮合酶衍生的 NO 分泌通路。
癌細胞的凋亡與多種因子相關,肉桂醛在促進癌細胞凋亡方面作用突出。在食管癌鱗狀細胞癌中,肉桂醛可上調促凋亡蛋白 Caspase - 3、Caspase - 9、Bax 的表達,抑制抗凋亡蛋白 Bcl - 2、髓細胞性白血病蛋白 - 1(Mcl - 1)的表達,促使癌細胞凋亡。肉桂醛還可抑制穀胱甘肽過氧化物酶 4(GPX4)的活性,促使細胞脂質過氧化物積累,使癌細胞發生鐵死亡。在癌細胞內質網應激方面,肉桂醛能夠抑制 G9a 與 LC3B 的結合誘導 LC3B 失活,通過 PERK - CHOP 軸促進 Ca²⁺釋放,誘導內質網應激和細胞死亡。此外,肉桂醛可通過促進蛋白酶體的活性誘導宮頸癌關鍵致癌基因 E6/E7 蛋白降解,發揮抗宮頸癌作用。
腫瘤缺氧微環境因子低氧誘導因子(Hif - 1α)是參與腫瘤血管生成、腫瘤細胞增殖和遷移加速的關鍵因子。肉桂醛可抑制腫瘤細胞轉移,在膠質瘤細胞中,它能促進 Bax 表達,下調 Bcl - 2 表達,促進細胞凋亡;上調鈣黏蛋白的表達,下調基質金屬蛋白酶(MMP) - 2 和 MMP - 9 的表達,抑制細胞轉移。同時,細胞中 Hif - 1α、Sept9、C - Myc、β - catenin、p - PI3K、p - Akt 表達均受到抑制,表明肉桂醛通過抑制 PI3K/Akt、Wnt/β - catenin 通路,進而抑制 Hif - 1α 和 Sept9 表達,防止腫瘤細胞轉移。在非小細胞肺癌中,肉桂醛通過抑制 Wnt/β - catenin 通路,逆轉上皮 - 間充質轉化過程,降低 MMP 家族的蛋白含量,阻止癌細胞轉移。另外,肉桂醛呈濃度依賴性降低膠質瘤細胞中 CCRX4 蛋白的表達,進而抑制血管內皮生長因子(VEGF)的表達,阻止血管生成。
p21 蛋白和 cyclin 家族蛋白是細胞周期抑制蛋白,肉桂醛可促進子宮內膜癌細胞 p21 蛋白的表達,阻止 CDK4 與 cyclinD1 複合物的形成,從而阻止癌細胞增殖。對羥基肉桂醛可以通過抑制絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)上游調控因子 RhoA 的活化,直接抑制 MAPK 途徑,使食管癌細胞周期阻滯於 G₀/G₁期。
骨關節炎(OA)是自身免疫性疾病,過度炎症反應影響患者生活質量。肉桂醛可通過多種機制治療 OA。它能顯著抑制由 IL - 1β 誘導的 IL - 6、IL - 8 和 TNF - α 的釋放,降低 OA 大鼠酪氨酸蛋白激酶(JAK)2 和信號轉導及轉錄激活因子(STAT)3 的磷酸化水平,通過抑制 JAK/STAT 信號通路阻止骨關節細胞炎症因子的釋放,減輕大鼠關節組織的骨質破壞。
肉桂醛對擠壓導致的大鼠坐骨神經損傷有恢復作用,30 mg・kg⁻¹・d⁻¹ 肉桂醛對坐骨功能指數恢復、肌肉質量比和髓鞘含量的恢復效果最好。肉桂醛和 β 磷酸三鈣聯合用藥對去卵巢大鼠顱骨缺損骨形成和血管生成有加性效應,能夠持續促進新骨礦化,並增強新骨標誌物骨鈣蛋白(OCN)、VEGF 和 CD31 的表達,促進新骨生成。在糖尿病引發的骨質疏鬆症方面,肉桂醛可促進高糖環境下成骨細胞的增殖,增加礦化結節數量,並上調 OCN mRNA 的表達,緩解骨質疏鬆症。此外,肉桂醛可抑制由高脂飲食引起的 Cathepsin K 酶過表達,改善骨微結構和骨代謝。
細菌感染在全球造成巨大經濟損失和治療負擔,且細菌耐藥性問題日益嚴重。肉桂醛對多種食源性致病菌具有抗菌活性。例如,對鼠傷寒沙門氏菌,肉桂醛可降低其在體外和體內的毒力,通過減少關鍵沙門氏菌致病性島 1(SPI - 1)效應蛋白 SipA、SipB 和 SipC 的產生,抑制 SPI - 1 基因的轉錄,最低抑制劑量為 0.1 mmoL/L。對嗜水氣單胞菌,肉桂醛可抑制其生長和繁殖,導致細菌細胞壁和細胞膜破裂,胞質丟失,內部空化,最低抑制劑量為 256 μg/mL。對念珠菌,肉桂醛可靶向治療其感染,對人類不易產生不良反應,作用於白念珠菌細胞壁,最低抑制劑量為 3.91 mg/L。對大腸桿菌,肉桂醛可降低其對人 2 型上皮細胞的黏附,降低其對小鼠腸道的定殖,最低抑制劑量為 780 µg/mL。對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌,肉桂醛可破壞其細胞膜的完整性,最低抑制劑量為 0.63 mg/mL。對新型隱球菌,肉桂醛可抑制其繁殖,對小鼠腦膜炎有一定治療作用,最低抑制劑量為 1.37 mg/mL。對黃麴黴,肉桂醛可抑制其生長和黃麴黴毒素生物合成,最低抑制劑量為 0.8 mmoL/l。對腸桿菌,肉桂醛可抑制細菌繁殖,促進死亡,最低抑制劑量為 7.34 μg/mL。對表皮葡萄球菌,肉桂醛可抑制細菌繁殖,促進死亡,最低抑制劑量為 300 - 500 μg/mL。對銅綠假單胞菌,肉桂醛可促進感染後傷口癒合,最低抑制劑量為 0.5 mg/mL。對結核分枝桿菌,肉桂醛可抑制細菌繁殖,促進死亡,最低抑制劑量為 32 µg/mL。對螢光假單胞菌,肉桂醛可降低菌群的群體感應能力和生物膜的形成,最低抑制劑量為 0.025 μL/mL。
JAK/STAT3 信號通路與多種生理過程密切相關,肉桂醛可改善前列腺增生大鼠的前列腺重量,改善前列腺組織結構的病理學變化,減少促炎因子 IL - 6、IL - 1β、TNF - α 的表達,抑制 JAK1/STAT3 通路的激活,最終抑制增殖蛋白 cyclin D1 的形成,提高 Bax/Bcl - 2 的比值,促進凋亡,有望成為治療前列腺肥大的新方法。肉桂醛還能夠降低 TNF 誘導的人臍靜脈內皮細胞中細胞間黏附分子 - 1、血管細胞黏附分子 - 1 的表達,抑制白細胞與血管內皮細胞的黏附,促進傷口癒合。
肉桂醛已獲得美國藥品食品監督管理局和我國國標 GB2760 - 2014 文件允許,可作為食品用合成香料添加在食品中。作為食品添加劑,肉桂醛可用於醃製肉類、製作口香糖、糖果和香水等。在醃製烤翅、製作薯片以及麵筋製品中加入適量肉桂醛,可提高風味並替代化學防腐劑。在肉乾保存中添加 3.0 g 及以上的肉桂醛緩釋防腐包可明顯延長肉乾的保存時間,經過肉桂醛熏蒸的西紅柿和獼猴桃保鮮期均延長了 10 d 左右。在畜禽飼料中添加肉桂醛,可增加畜禽免疫力,促進生長,提高畜禽產品品質。在綿羊飼料中適當添加肉桂醛(300 mg/kg),可改善綿羊瘤胃發酵功能,降低料重比,提高機體免疫力及抗氧化能力。在肉雞飼料中添加肉桂醛,可有效改善肉雞腸道菌群和消化道健康狀況,促進消化吸收。不過,肉桂醛作為單一成分,缺乏相關毒理學研究證明,如新藥研發中的 LD50、急性毒性實驗、長期毒性實驗等,藥品監管機構需建立相關質量和應用法規保證其使用安全性。
肉桂醛作為一種具有廣泛生物活性的物質,在2025年及未來展現出極為廣闊的行業應用趨勢。在神經損傷修復領域,從阿爾茨海默病到腦損傷、焦慮抑鬱以及抗寒抗血管收縮等方面,肉桂醛都顯示出積極的改善和治療作用。在抗癌方面,無論是促進癌細胞自噬凋亡、抑制轉移還是抑制增殖,肉桂醛都表現出顯著效果。在骨骼損傷修復中,對骨關節炎及其他相關骨骼問題都有良好的修復作用。其強大的抑菌作用也為解決細菌感染及耐藥性問題提供了新的方向。此外,在其他如前列腺增生和傷口癒合等方面也有積極作用。在食用性上,肉桂醛已廣泛應用於食品領域,並且在畜禽飼料中也發揮著提升免疫力和促進生長的作用。然而,其安全性問題仍需關注,相關毒理學研究亟待完善,以確保其在各領域的安全應用。隨著研究的不斷深入和技術的持續發展,肉桂醛有望在更多領域得到創新應用,為人類健康和相關產業發展帶來更多積極影響。
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