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【抗發炎1】台灣肉桂枝條萃取之精油與其成分抗發炎能力_痛風治療

痛風發作時的紅、腫、痛是患者最難忍受的痛苦,台灣肉桂成分除了有抑制尿酸合成的效果,也有抗發炎的效果。對痛風患者的保健都能發揮正面幫助!

痛風與發炎

免疫系統是身體自然保護機制,免疫反應是身體面對外來物入侵時的防禦機制,當病原體入侵時,會先引起發炎反應,以達到清除外來病原體,保護宿主健康。

然而過度的發炎反應將導致多種的疾病發生,例如痛風、糖尿病、腎臟病、粥狀動脈硬化、阿茲海默症等。

痛風是一種常見的關節發炎疾病,主要原因是尿酸的結晶沈積在關節內,進而造成嚴重紅、腫、熱、痛的發炎反應。痛風發作時,醫師開藥優先處理的是降低發炎反應,緩解患者疼痛;其次是控制血液中尿酸濃度。

巨噬細胞在免疫及發炎反應上扮演重要的角色,巨噬細胞透過一群特殊的接收器TLRs (toll-like receptors)辨識外來的病原菌,例如格蘭氏陰性菌細胞壁中的主要成分脂多醣LPS (lipopolysaccharide)會與TLR4 結合,透過活化下游的 MAPK 訊息傳遞蛋白,包括 ERK1/2,  JNK1/2 與 p38,進而活化轉錄因子NF-κB (nuclear transcription factor kappa-B),最後促使發炎因子的產生,導致發炎反應的發生。重要且常見的發炎因子包括 IL-1β, IL-6,  TNF-α 等細胞激素,以及一氧化氮NO (nitric oxide)等,抑制發炎因子的產生是預防與改善發炎相關疾病重要的策略之一

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台灣肉桂抗發炎

先前文獻證實台灣肉桂具抗發炎功效,此次學者進一步針對台灣肉桂枝條水蒸餾萃取的精油及其內部成分的抗發炎效果進行研究。

巨噬細胞是一種適合用來研究發炎反應的細胞模式,在研究開發初期是一種快速且符合經濟效益之篩選平台。

抗發炎反應的實驗模式中,利用脂多醣LPS (lipopolysaccharide)誘導巨噬細胞進行一氧化氮NO (nitric oxide)生成,接著驗證台灣肉桂枝條精油(水蒸餾萃取物)對一氧化氮NO (發炎因子)生成抑制能力,以證實枝條萃取物的抗發炎能力。

 

Anti-inflammation activities of essential oil and its constituents from Taiwan indigenous cinnamon twigs

 📓論文發表在國際期刊: Bioresource Technology (生物資源技術)

本研究中,作者使用水蒸餾法進行精油萃取並驗證台灣肉桂枝條精油的抗發炎能力,成分分析中使用了氣相層析質譜儀來進行,其中發現精油主成分含量有L-乙酸冰片酯(15.89%),氧化石竹烯(12.98%),γ-桉葉醇(8.03%),β-石竹烯(6.60%),T-杜松醇(5.49%),δ-杜松烯(4.79%),反式-β-欖香烯酮(4.25%),杜松萘(4.19%)和反式-肉桂醛(4.07%)。

抗發炎活性中作者使用了脂多醣LPS (lipopolysaccharide)誘導RAW264.7 macrophage 巨噬細胞進行了一氧化氮NO (nitric oxide)與前列腺素E2( prostaglandin E2 (PGE2))生成試驗。

在一氧化氮試驗中,結果發現台灣肉桂枝條主要成份皆有不錯的表現,證實台灣肉桂枝條對於抗發炎的作用是極具潛力的。

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研究結果

1. 精油組成成分與分析

台灣肉桂枝條水蒸餾精油產率約有0.08%,相對於台灣肉桂葉萃取產率約有0.1-2.9%是稍微較低的。主要使用了氣相層析質譜儀與氣相層析火焰離子化偵檢器來進行分析,其主要組成成分如同(表1)內所示,相對於台灣肉桂精油可分為不同化學類型,如單萜類或屬於其他類型,如樟腦,芳樟醇,反式肉桂醛和乙酸肉桂酯。而本研究中之枝條精油大部分成分為倍半萜,本研究中確定成分為35.63%含氧倍半萜,其次是倍半萜烯烴(29.31%),含氧單萜(23.15%)和其他(9.53%)。

表1:台灣肉桂枝條水蒸餾萃取精油的組成成分與產率

2. HepG2 cells 人類肝癌細胞毒性測試

此細胞株被認為是常見的惡性腫瘤之一,且肝癌發病率高歸因於體內的肝炎病毒持續感染與環境毒素如亞硝酸胺與黃麴毒素等。本研究中使用MTT assay來進行細胞毒性測試,研究發現台灣肉桂枝條精油的濃度在250 μg/ml時對於肝癌細胞有很好的抑制效果,僅有36.6%的肝癌細胞存活,其他主成分如L-乙酸冰片酯與氧化石竹烯則未有顯著的細胞生長抑制效果。

3. 台灣肉桂枝條精油與其成分對於脂多醣LPS (lipopolysaccharide)誘導之RAW264.7 macrophage 巨噬細胞一氧化氮產生抑制率

一氧化氮是一種體內合成的內源自由基物種,來自各種動物細胞和組織內的L-精氨酸的一氧化氮合酶(NOS)。少量的NO是物理性體內平衡的重要調節因子,器官與器官之間必須經由調整和監管機制保持平衡,才能使整個基體的正常運作。而大量的NO與各種疾病和發炎症狀的病理生理學有著密切相關

LPS可以誘導許多細胞如巨噬細胞、庫佛氏細胞、平滑肌細胞與血球細胞,可能產生細胞毒性、組織損傷、發炎反應更甚者可能導致中風。

台灣肉桂枝條精油抑制NO生成結果如 (圖1),25 μg/ml的台灣肉桂枝條精油可以有效抑制NO生成率達68.8%,半有效劑量IC50 約在 11.2 μg/ml,精油濃度50 μg/ml時抑制NO生成率可達100%。此外在MTT assay細胞毒性測試中顯示當精油濃度50 μg/ml不具有顯著細胞毒性。研究結果指出台灣肉桂枝條精油在抑制NO生成有很好的效果。

圖1:脂多醣(lipopolysaccharide (LPS))誘導之RAW264.7 macrophage 巨噬細胞一氧化氮產生抑制率,台灣肉桂枝條水蒸餾萃取精油與薑黃素對比

而在濃度10 μg/ml下,精油內其他主要成分的有效抑制NO生成率如下:
反式肉桂醛(59.9%)和石竹烯氧化物(54.0%)表現出比枝條精油(48.3%)更好的NO抑制作用效果。的而其他L-冰片(46.1%),L-乙酸冰片酯(45.7%),丁子香酚(46.2%),β-石竹烯(50.9%),E-橙花叔醇(40.7%),乙酸肉桂酯(48.1%)顯示出活性類似於樹枝精油。而α-松油醇(38.1%)和對 ρ-烯丙基苯甲醚(30.9%)則較弱。以上這些成分在作用濃度下皆是不具有顯著細胞毒性的。

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作者特別針對反式肉桂醛進行一氧化氮產生抑制率的測試,結果發現其半有效劑量IC50 約在 88.4 μM,而在濃度200 μM其抑制率可高達100.8%(圖2A)。此外MTT細胞毒性測試中,在此高濃度下反式肉桂醛有顯著細胞毒性(圖2B)。結果證實反式肉桂醛是具備抗發炎潛力的


圖2:a. 脂多醣(lipopolysaccharide (LPS))誘導之RAW264.7 macrophage 巨噬細胞一氧化氮產生抑制率,肉桂醛與薑黃素對比 b. RAW264.7 macrophage 巨噬細胞生存率,肉桂醛與薑黃素對比,結果顯示正常巨噬細胞在高濃度下對比於薑黃素呈現顯著毒性的

 

結論

本研究證實台灣肉桂枝條精油有很好的抗發炎效果,對肝癌細胞HepG2也表現出有效的細胞毒性。同時台灣肉桂枝條精油成分中的反式肉桂醛、石竹烯氧化物、L-冰片、L-乙酸冰片酯、丁子香酚、β-石竹烯、E-橙花叔醇與乙酸肉桂酯成分在抑制一氧化氮生成上表現出很顯著的抗發炎活性。

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