肉桂醛作为一种极具潜力的生物活性物质,近年来在多个领域展现出广泛的应用前景和研究价值。从传统中药到现代医学,从食品加工到畜牧养殖,肉桂醛正逐渐成为行业关注的焦点。在2025年,随着研究的深入和技术的发展,肉桂醛的应用趋势愈发明显,其在各领域的影响力也在不断扩大。
肉桂醛是一类醛类化合物,常见有顺式和反式两种结构,自然界中天然存在的为反式结构。它是传统中药肉桂挥发油中的主要活性成分,同时也存在于桂枝、风信子、玫瑰、广藿香等植物精油中。肉桂醛具有特殊香气,这使其在香料、制药、日用化学品、饲料及食品加工等方面都得到了广泛应用。传统中医认为肉桂有补火助阳、散寒止痛等功效,而现代医学研究发现肉桂醛具有降血压、抗菌、抗癌等作用,是药食两用的重要成分。
阿尔茨海默病(AD)是全球性的神经退行性疾病,严重影响患者记忆和认知功能。《2025-2030年中国肉桂醛行业项目调研及市场前景预测评估报告》指出,肉桂醛在改善 AD 症状方面效果显著。在相关实验中,肉桂醛可显著改善早老素 1/2 条件性双基因敲除 AD 小鼠的空间参考记忆障碍和联合记忆损伤。它能上调 N - 甲基 - D - 天冬氨酸受体亚基 NR1 和 NR2A、突触小泡蛋白的表达,同时抑制炎症因子白细胞介素(IL) - 1β、诱导性一氧化氮合酶(iNOS)、肿瘤坏死因子 - α(TNF - α)、环氧合酶 - 2(COX - 2)的表达。此外,肉桂醛还能降低脂多糖诱导的神经炎症小鼠皮质中 COX - 2 的过表达,抑制小胶质细胞的激活,减少淀粉样蛋白 β(Aβ)在神经内的沉积,防止神经纤维变性,改善 AD 小鼠的记忆力和智力。
脑损伤会导致脑组织发生多种病理改变,肉桂醛对脑损伤有积极的治疗作用。在创伤性脑损伤中,肉桂醛可通过抑制髓过氧化物酶活性,抑制受损脑细胞活性氧(ROS)的产生,防止中性粒细胞向损伤组织迁移,减少小鼠脑组织损伤,修复急性海马功能障碍。在脑缺血再灌注损伤模型中,肉桂醛能抑制小鼠脑细胞自噬因子 Beclin - 1 和 LC3Ⅱ 蛋白的产生,降低脑损伤细胞的自噬反应。同时,它还能降低促炎因子 iNOS、COX - 2 的表达,减少一氧化氮(NO)的形成,促进 p53 蛋白的表达,抑制核因子 κB 的核易位,减轻炎症反应。另外,对于蛛网膜下腔出血导致的神经损伤,肉桂醛可减轻脑血管痉挛现象,有效增加基底动脉截面积,减小动脉壁厚,抑制海马变性。
焦虑和抑郁是常见的精神障碍,肉桂醛具有抗焦虑抑郁作用。在高架十字迷宫实验和旷场实验中,肉桂醛显著增加了小鼠张开双臂的百分比,小鼠进入中心区域的比例以及停留的时间显著增加,表明其有抗焦虑作用。肉桂醛还可缓解由高皮质酮导致的小鼠抑郁现象,通过调节 GR/miR - 190b/BDNF 通路,降低子代小鼠的抑郁机率,有望成为抑郁症代际遗传的潜在干预剂。
肉桂醛是瞬时受体电位通道蛋白 A1(TRPA1)的经典激动剂。低温会使神经细胞浆 Ca²⁺外流大于内流,而肉桂醛能够促进 TRPA1 mRNA 的表达,激活 TRPA1 通道使 Ca²⁺内流,使细胞产生抗寒反应。局部应用肉桂醛到小鼠耳朵可导致麻醉野生型小鼠皮肤血流量显著增加,这表明肉桂醛可通过激活 TRPA1 通路促进血管扩张,且其血管扩张作用还依赖于微血管舒张剂神经肽降钙素基因相关肽和神经元一氧化氮合酶衍生的 NO 分泌通路。
癌细胞的凋亡与多种因子相关,肉桂醛在促进癌细胞凋亡方面作用突出。在食管癌鳞状细胞癌中,肉桂醛可上调促凋亡蛋白 Caspase - 3、Caspase - 9、Bax 的表达,抑制抗凋亡蛋白 Bcl - 2、髓细胞性白血病蛋白 - 1(Mcl - 1)的表达,促使癌细胞凋亡。肉桂醛还可抑制谷胱甘肽过氧化物酶 4(GPX4)的活性,促使细胞脂质过氧化物积累,使癌细胞发生铁死亡。在癌细胞内质网应激方面,肉桂醛能够抑制 G9a 与 LC3B 的结合诱导 LC3B 失活,通过 PERK - CHOP 轴促进 Ca²⁺释放,诱导内质网应激和细胞死亡。此外,肉桂醛可通过促进蛋白酶体的活性诱导宫颈癌关键致癌基因 E6/E7 蛋白降解,发挥抗宫颈癌作用。
肿瘤缺氧微环境因子低氧诱导因子(Hif - 1α)是参与肿瘤血管生成、肿瘤细胞增殖和迁移加速的关键因子。肉桂醛可抑制肿瘤细胞转移,在胶质瘤细胞中,它能促进 Bax 表达,下调 Bcl - 2 表达,促进细胞凋亡;上调钙黏蛋白的表达,下调基质金属蛋白酶(MMP) - 2 和 MMP - 9 的表达,抑制细胞转移。同时,细胞中 Hif - 1α、Sept9、C - Myc、β - catenin、p - PI3K、p - Akt 表达均受到抑制,表明肉桂醛通过抑制 PI3K/Akt、Wnt/β - catenin 通路,进而抑制 Hif - 1α 和 Sept9 表达,防止肿瘤细胞转移。在非小细胞肺癌中,肉桂醛通过抑制 Wnt/β - catenin 通路,逆转上皮 - 间充质转化过程,降低 MMP 家族的蛋白含量,阻止癌细胞转移。另外,肉桂醛呈浓度依赖性降低胶质瘤细胞中 CCRX4 蛋白的表达,进而抑制血管内皮生长因子(VEGF)的表达,阻止血管生成。
p21 蛋白和 cyclin 家族蛋白是细胞周期抑制蛋白,肉桂醛可促进子宫内膜癌细胞 p21 蛋白的表达,阻止 CDK4 与 cyclinD1 复合物的形成,从而阻止癌细胞增殖。对羟基肉桂醛可以通过抑制丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)上游调控因子 RhoA 的活化,直接抑制 MAPK 途径,使食管癌细胞周期阻滞于 G₀/G₁期。
骨关节炎(OA)是自身免疫性疾病,过度炎症反应影响患者生活质量。肉桂醛可通过多种机制治疗 OA。它能显著抑制由 IL - 1β 诱导的 IL - 6、IL - 8 和 TNF - α 的释放,降低 OA 大鼠酪氨酸蛋白激酶(JAK)2 和信号转导及转录激活因子(STAT)3 的磷酸化水平,通过抑制 JAK/STAT 信号通路阻止骨关节细胞炎症因子的释放,减轻大鼠关节组织的骨质破坏。
肉桂醛对挤压导致的大鼠坐骨神经损伤有恢复作用,30 mg・kg⁻¹・d⁻¹ 肉桂醛对坐骨功能指数恢复、肌肉质量比和髓鞘含量的恢复效果最好。肉桂醛和 β 磷酸三钙联合用药对去卵巢大鼠颅骨缺损骨形成和血管生成有加性效应,能够持续促进新骨矿化,并增强新骨标志物骨钙蛋白(OCN)、VEGF 和 CD31 的表达,促进新骨生成。在糖尿病引发的骨质疏松症方面,肉桂醛可促进高糖环境下成骨细胞的增殖,增加矿化结节数量,并上调 OCN mRNA 的表达,缓解骨质疏松症。此外,肉桂醛可抑制由高脂饮食引起的 Cathepsin K 酶过表达,改善骨微结构和骨代谢。
细菌感染在全球造成巨大经济损失和治疗负担,且细菌耐药性问题日益严重。肉桂醛对多种食源性致病菌具有抗菌活性。例如,对鼠伤寒沙门氏菌,肉桂醛可降低其在体外和体内的毒力,通过减少关键沙门氏菌致病性岛 1(SPI - 1)效应蛋白 SipA、SipB 和 SipC 的产生,抑制 SPI - 1 基因的转录,最低抑制剂量为 0.1 mmoL/L。对嗜水气单胞菌,肉桂醛可抑制其生长和繁殖,导致细菌细胞壁和细胞膜破裂,胞质丢失,内部空化,最低抑制剂量为 256 μg/mL。对念珠菌,肉桂醛可靶向治疗其感染,对人类不易产生不良反应,作用于白念珠菌细胞壁,最低抑制剂量为 3.91 mg/L。对大肠杆菌,肉桂醛可降低其对人 2 型上皮细胞的黏附,降低其对小鼠肠道的定殖,最低抑制剂量为 780 µg/mL。对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌,肉桂醛可破坏其细胞膜的完整性,最低抑制剂量为 0.63 mg/mL。对新型隐球菌,肉桂醛可抑制其繁殖,对小鼠脑膜炎有一定治疗作用,最低抑制剂量为 1.37 mg/mL。对黄曲霉,肉桂醛可抑制其生长和黄曲霉毒素生物合成,最低抑制剂量为 0.8 mmoL/l。对肠杆菌,肉桂醛可抑制细菌繁殖,促进死亡,最低抑制剂量为 7.34 μg/mL。对表皮葡萄球菌,肉桂醛可抑制细菌繁殖,促进死亡,最低抑制剂量为 300 - 500 μg/mL。对铜绿假单胞菌,肉桂醛可促进感染后伤口愈合,最低抑制剂量为 0.5 mg/mL。对结核分枝杆菌,肉桂醛可抑制细菌繁殖,促进死亡,最低抑制剂量为 32 µg/mL。对荧光假单胞菌,肉桂醛可降低菌群的群体感应能力和生物膜的形成,最低抑制剂量为 0.025 μL/mL。
JAK/STAT3 信号通路与多种生理过程密切相关,肉桂醛可改善前列腺增生大鼠的前列腺重量,改善前列腺组织结构的病理学变化,减少促炎因子 IL - 6、IL - 1β、TNF - α 的表达,抑制 JAK1/STAT3 通路的激活,最终抑制增殖蛋白 cyclin D1 的形成,提高 Bax/Bcl - 2 的比值,促进凋亡,有望成为治疗前列腺肥大的新方法。肉桂醛还能够降低 TNF 诱导的人脐静脉内皮细胞中细胞间黏附分子 - 1、血管细胞黏附分子 - 1 的表达,抑制白细胞与血管内皮细胞的黏附,促进伤口愈合。
肉桂醛已获得美国药品食品监督管理局和我国国标 GB2760 - 2014 文件允许,可作为食品用合成香料添加在食品中。作为食品添加剂,肉桂醛可用于腌制肉类、制作口香糖、糖果和香水等。在腌制烤翅、制作薯片以及面筋制品中加入适量肉桂醛,可提高风味并替代化学防腐剂。在肉干保存中添加 3.0 g 及以上的肉桂醛缓释防腐包可明显延长肉干的保存时间,经过肉桂醛熏蒸的西红柿和猕猴桃保鲜期均延长了 10 d 左右。在畜禽饲料中添加肉桂醛,可增加畜禽免疫力,促进生长,提高畜禽产品品质。在绵羊饲料中适当添加肉桂醛(300 mg/kg),可改善绵羊瘤胃发酵功能,降低料重比,提高机体免疫力及抗氧化能力。在肉鸡饲料中添加肉桂醛,可有效改善肉鸡肠道菌群和消化道健康状况,促进消化吸收。不过,肉桂醛作为单一成分,缺乏相关毒理学研究证明,如新药研发中的 LD50、急性毒性实验、长期毒性实验等,药品监管机构需建立相关质量和应用法规保证其使用安全性。
肉桂醛作为一种具有广泛生物活性的物质,在2025年及未来展现出极为广阔的行业应用趋势。在神经损伤修复领域,从阿尔茨海默病到脑损伤、焦虑抑郁以及抗寒抗血管收缩等方面,肉桂醛都显示出积极的改善和治疗作用。在抗癌方面,无论是促进癌细胞自噬凋亡、抑制转移还是抑制增殖,肉桂醛都表现出显著效果。在骨骼损伤修复中,对骨关节炎及其他相关骨骼问题都有良好的修复作用。其强大的抑菌作用也为解决细菌感染及耐药性问题提供了新的方向。此外,在其他如前列腺增生和伤口愈合等方面也有积极作用。在食用性上,肉桂醛已广泛应用于食品领域,并且在畜禽饲料中也发挥着提升免疫力和促进生长的作用。然而,其安全性问题仍需关注,相关毒理学研究亟待完善,以确保其在各领域的安全应用。随着研究的不断深入和技术的持续发展,肉桂醛有望在更多领域得到创新应用,为人类健康和相关产业发展带来更多积极影响。
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