α-姜黄烯

产品名称: α-姜黄烯
英文名: α-Curcumene
中文别名: 阿尔法姜黄烯；A-姜黄烯
英文别名: Curcumene；(±)-Curcumene; (±)-α-Curcumene
Cas 号: 644-30-4
产品编码:BP2287
分子式: C₁₅H₂₂
分子量: 202.341
来源: 姜
化合物类型: 其他类(Miscellaneous)

纯度: 95%~99%
分析方法: HPLC-DAD or/and HPLC-ELSD
鉴定方法: 质谱（Mass）, 核磁（NMR）
包装: 棕色小玻璃瓶，按客户需求包装。
存储: 贮存在避光密闭容器中，冷藏或者冷冻长期保存。
样品溶液最好临用新配。如果需要提前配制的话，最好分成独立包装冷冻保存（-20℃以下），临用前再取出解冻，通常可以保存2周。

可以满足克级以上大量需求，详情请咨询。

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α-姜黄烯的核磁图谱

α-姜黄烯的HPLC图谱

储存条件：短期保存 2~8℃，长期保存 -20 ~ -80℃

引言/概述

天然产物作为新药发现的重要源泉，在人类与疾病的漫长斗争史中扮演着不可替代的角色。其中，源自姜科植物（Zingiberaceae）的姜黄素类化合物因其广泛的生物活性而备受瞩目。然而，姜黄（Curcuma longa L.）及其同属植物的化学成分远不止姜黄素，其挥发性精油中富含的倍半萜类成分同样具有重要的药理学价值。α-姜黄烯（α-Curcumene）便是其中一种代表性的倍半萜烯化合物。

α-姜黄烯，化学名为2-甲基-6-对甲苯基-2-庚烯，是一种存在于多种药用植物精油中的天然活性成分。尽管其研究热度不及姜黄素，但近年来，随着对天然产物化学多样性和药理机制探索的深入，α-姜黄烯在抗炎、抗肿瘤、调节代谢以及神经保护等多个疾病领域的潜在应用价值逐渐显现。其独特的化学结构，特别是其高亲脂性（LogP高达6.27）和极小的极性表面积（TPSA为0），决定了其易于穿透生物膜、跨越血脑屏障的特性，这为其在中枢神经系统疾病和细胞内靶点调控方面的应用提供了结构基础。

本综述旨在系统梳理α-姜黄烯的化学与生物学特性，从化学结构、植物来源、提取工艺出发，深入探讨其在结肠炎、代谢综合征、炎症性疾病、癌症及神经退行性疾病等领域的药理活性与分子机制，并结合其成药性参数进行客观评价，以期为该天然产物的后续研究与开发提供全面的参考。

化学结构与理化性质

α-姜黄烯属于倍半萜类化合物，其基本骨架由15个碳原子构成。从结构上看，它可被视为2-甲基-2-庚烯的衍生物，其6位上的一个氢原子被一个对甲苯基（4-甲基苯基）所取代。这一结构特征赋予了它独特的疏水性。其分子式为C₁₅H₂₂，分子量为202.34 g/mol。在自然界中，α-姜黄烯常与其同分异构体β-姜黄烯、芳姜黄烯等共存，共同构成姜黄属植物挥发油的复杂组分。

关键的理化性质参数是理解其体内行为的基础。α-姜黄烯的脂水分配系数（LogP）为6.2668，这是一个非常高的数值，表明其具有极强的亲脂性。这一特性使其极易溶于有机溶剂（如正己烷、乙醚、氯仿），而在水中的溶解度极低（约0.0013 mg/mL）。高亲脂性意味着该化合物能够轻易地插入细胞膜的脂质双分子层，并可能通过被动扩散的方式快速进入细胞内部。其拓扑极性表面积（TPSA）为0.0000 Ų，这是一个极端值，说明分子中不含任何极性基团（如羟基、羧基、氨基等），整个分子呈非极性状态。TPSA为0是预测化合物能够高效穿透血脑屏障（BBB）的强有力指标，这与参数中“血脑屏障: 高”的结论完全吻合。此外，该化合物的分子量小于500道尔顿（符合“Lipinski五规则”中的分子量要求），进一步支持其具有良好的透膜性。

在稳定性方面，作为萜烯类化合物，α-姜黄烯对光和热较为敏感，在空气中易发生氧化降解。因此，在提取、分离、储存及生物活性测试过程中，通常需要采取避光、低温、充氮或添加抗氧化剂等措施以保证其化学完整性。

植物来源与提取方法

α-姜黄烯并非某一种植物所特有，而是广泛分布于多种芳香植物中，尤其在姜科（Zingiberaceae）植物中含量丰富。其主要来源包括：

1. 姜黄（Curcuma longa L.）：姜黄根茎的挥发油是α-姜黄烯最重要的来源之一。姜黄挥发油中，α-姜黄烯常与β-倍半水芹烯、芳姜黄酮等共存，其含量因产地、品种和提取方法而异，通常在5%-20%之间。
2. 莪术（Curcuma zedoaria (Christm.) Roscoe）：莪术的根茎挥发油中也含有较高比例的α-姜黄烯，是其抗肿瘤活性的重要物质基础之一。
3. 郁金（Curcuma aromatica Salisb.）：郁金的块根挥发油同样富含该成分。
4. 其他植物：除姜科外，α-姜黄烯也存在于伞形科（如某些当归属植物）、胡椒科（如荜茇）以及一些菊科植物的精油中。

提取α-姜黄烯的常规方法主要基于其挥发性与亲脂性：

1. 水蒸气蒸馏法：这是提取植物精油最经典、最常用的方法。将干燥或新鲜的植物材料（通常是根茎）粉碎后，通入水蒸气进行蒸馏。挥发性成分随水蒸气馏出，经冷凝、油水分离后得到粗精油。此法操作简便、成本低，但高温可能导致部分热敏性成分降解。
2. 有机溶剂萃取法：利用α-姜黄烯的高亲脂性，使用正己烷、石油醚、乙酸乙酯等非极性或弱极性溶剂对植物材料进行浸泡或回流提取。此法提取效率高，但会同时萃取出大量脂溶性杂质（如脂肪酸、蜡质），需要后续的脱蜡、脱色等纯化步骤。
3. 超临界流体萃取法：采用超临界CO₂作为萃取溶剂，在较低温度下进行萃取。该方法具有选择性高、无溶剂残留、提取效率高、能最大程度保留热敏性成分等优点，是获取高纯度、高品质α-姜黄烯的理想方法。通过调节压力和温度，可以选择性地富集目标倍半萜成分。

提取后的粗精油或粗提物，需要通过柱色谱（如硅胶柱、氧化铝柱）或高效液相色谱（HPLC）进行分离纯化，以获得高纯度的α-姜黄烯单体用于后续研究。其结构鉴定通常依赖于核磁共振波谱（NMR）和气相色谱-质谱联用（GC-MS）技术。

药理活性研究

近年来，针对α-姜黄烯的药理活性研究取得了显著进展，其在多个疾病模型中都展现出令人瞩目的效果。

1. 抗炎与免疫调节活性
α-姜黄烯在多种炎症模型中表现出强大的抗炎作用。在脂多糖（LPS）诱导的巨噬细胞炎症模型中，α-姜黄烯能够显著抑制促炎细胞因子如肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素-6（IL-6）和白细胞介素-1β（IL-1β）的产生。在结肠炎模型中，口服α-姜黄烯能够减轻由葡聚糖硫酸钠（DSS）或三硝基苯磺酸（TNBS）诱导的小鼠结肠炎症，表现为疾病活动指数（DAI）降低、结肠长度缩短减轻、组织病理学损伤改善。其机制与抑制核因子-κB（NF-κB）信号通路和NLRP3炎症小体的活化密切相关。

2. 抗肿瘤活性
α-姜黄烯对多种癌细胞系具有细胞毒性作用。研究表明，它能抑制人乳腺癌（MCF-7、MDA-MB-231）、肺癌（A549）、结肠癌（HCT-116）、肝癌（HepG2）和白血病（HL-60）等细胞的增殖。其抗肿瘤机制涉及多个方面：诱导细胞周期阻滞（如G0/G1期阻滞）、通过线粒体途径（激活Caspase-3/9，上调Bax，下调Bcl-2）诱导细胞凋亡、抑制肿瘤细胞迁移和侵袭。此外，α-姜黄烯还被发现能够逆转肿瘤细胞的多药耐药性，例如抑制P-糖蛋白（ABCB1）的功能，从而增强化疗药物的敏感性。

3. 代谢调节活性
在代谢综合征相关研究中，α-姜黄烯显示出改善胰岛素抵抗和调节脂质代谢的潜力。它能够激活AMP活化蛋白激酶（AMPK）信号通路，这是细胞能量代谢的核心调节器。通过激活AMPK，α-姜黄烯可以促进葡萄糖摄取、抑制肝脏糖异生、并促进脂肪酸氧化。在肥胖小鼠模型中，它能够降低体重、改善血脂谱（降低甘油三酯和低密度脂蛋白胆固醇）、减轻肝脏脂肪变性。此外，其对脂肪细胞分化的调控作用也备受关注。

4. 神经保护活性
鉴于其高血脑屏障穿透性，α-姜黄烯在神经退行性疾病领域的应用前景尤为引人注目。在阿尔茨海默病（AD）模型中，α-姜黄烯能够抑制β-分泌酶1（BACE1）的活性，从而减少β-淀粉样蛋白（Aβ）的产生和聚集。它还能通过激活Nrf2/ARE通路，增强抗氧化酶（如HO-1、NQO1）的表达，保护神经元免受氧化应激损伤。在帕金森病（PD）模型中，它显示出减轻多巴胺能神经元损伤、改善运动功能障碍的潜力。此外，α-姜黄烯对单胺氧化酶A（MAOA）的抑制作用，也提示其可能具有抗抑郁的潜力。

作用机制与分子靶点

α-姜黄烯的药理活性并非单一机制所致，而是通过多靶点、多通路协同作用的结果。根据现有研究，其核心分子机制可归纳如下：

1. 调控氧化应激与炎症信号通路
α-姜黄烯是Nrf2（NFE2L2）信号通路的有效激活剂。Nrf2是细胞应对氧化应激的主要转录因子，激活后进入细胞核，与抗氧化反应元件（ARE）结合，启动下游一系列抗氧化酶和解毒酶（如HO-1、NQO1、GST）的转录，从而清除活性氧（ROS），保护细胞。同时，α-姜黄烯能够强烈抑制TLR4/MyD88/NF-κB（RELA）信号轴。TLR4是识别LPS等病原相关分子模式的关键受体，其激活导致NF-κB入核，启动大量促炎基因（如TNF-α、IL-6、iNOS、COX-2）的表达。α-姜黄烯通过抑制TLR4和NF-κB的活化，从源头上遏制了炎症级联反应。此外，它还能抑制Caspase-1（CASP1）的活性，从而阻断NLRP3炎症小体的组装和IL-1β的成熟分泌。

2. 调控细胞凋亡与存活信号
在肿瘤细胞中，α-姜黄烯通过下调抗凋亡蛋白MCL1和BCL2的表达，同时上调促凋亡蛋白Bax，破坏线粒体膜电位，导致细胞色素c释放，激活Caspase级联反应，最终诱导细胞凋亡。它还能抑制STAT3的磷酸化。STAT3是一个关键的致癌转录因子，其持续激活与肿瘤增殖、存活和血管生成密切相关。α-姜黄烯对STAT3的抑制，可削弱肿瘤细胞的生存信号。此外，对NOTCH1信号通路的调节也参与了其抗肿瘤作用。

3. 调控能量代谢与脂质稳态
α-姜黄烯是AMPK（PRKAA1）的激动剂。AMPK是细胞能量传感器，在能量匮乏时被激活，促进分解代谢（如脂肪酸氧化、葡萄糖摄取），抑制合成代谢（如脂肪合成、蛋白质合成）。α-姜黄烯通过激活AMPK，改善胰岛素敏感性，降低血糖和血脂，是其在代谢综合征中发挥作用的核心机制。同时，它还能抑制脂肪细胞分化过程中的关键转录因子，如PPARγ和C/EBPα，从而减少脂肪堆积。

4. 调控神经递质与神经炎症
在神经系统中，α-姜黄烯对MAOA的抑制作用，可减少单胺类神经递质（如5-羟色胺、去甲肾上腺素）的降解，发挥潜在的抗抑郁效应。其对BACE1的抑制，直接减少了Aβ的产生，这是AD治疗的关键策略。此外，通过激活Nrf2和抑制TLR4/NF-κB通路，α-姜黄烯能够有效抑制小胶质细胞和星形胶质细胞的过度活化，减轻神经炎症，保护神经元。

5. 其他靶点
α-姜黄烯还对多种酶和受体具有调节作用，包括：抑制脂肪氧合酶（ALOX5、ALOX15），减少白三烯等促炎介质的生成；调节大麻素受体（CNR1）和瞬时受体电位香草酸亚型1（TRPV1），可能参与疼痛和食欲调节；抑制蛋白酪氨酸磷酸酶1B（PTPN1），增强胰岛素和瘦素信号；调节鞘氨醇激酶1（SPHK1）和溶血磷脂酸受体2（LPAR2），影响细胞增殖和迁移；以及作为法尼醇X受体（NR1H4）的调节剂，参与胆汁酸和脂质代谢。

成药性评价与药代动力学

尽管α-姜黄烯展现出丰富的药理活性，但其成药性面临着巨大的挑战，这主要源于其极端的理化性质。

1. 成药性优势：
* 高透膜性：极低的TPSA（0）和适中的分子量（202）使其具有极佳的被动扩散能力，易于穿透细胞膜和血脑屏障，这为靶向细胞内和中枢神经系统靶点提供了天然优势。
* 无hERG抑制风险：hERG（human Ether-à-go-go Related Gene）钾通道抑制是导致心脏QT间期延长和致命性心律失常的主要原因。参数显示α-姜黄烯无hERG抑制活性，这是一个重要的安全性优势。
* 无遗传毒性：Ames试验结果为0.0，表明其在细菌回复突变试验中未显示出致突变性，初步排除了遗传毒性风险。

2. 成药性挑战：
* 极差的水溶性：水溶性仅为0.0013 mg/mL，这几乎是不可溶的。极低的水溶性是口服给药面临的首要障碍，会导致药物在胃肠道中溶出度极低，生物利用度极差。
* 极高的亲脂性：LogP为6.27，远超“Lipinski五规则”中LogP<5的界限。高亲脂性虽然有利于透膜，但也会导致药物在水性环境中（如血液、细胞质）溶解度低，易与血浆蛋白高度结合，并倾向于在脂肪组织中蓄积，导致分布容积大、清除半衰期长且难以预测。
* 代谢不稳定性：作为萜烯类化合物，α-姜黄烯含有多个双键和烯丙位碳，这些位点极易被细胞色素P450酶（CYP450）氧化代谢，导致其在体内快速清除。其高亲脂性也使其易于被肝脏的I相和II相代谢酶所修饰。

3. 药代动力学特征（预测与初步研究）：
基于其理化性质，可以预测α-姜黄烯的口服生物利用度极低。静脉给药可能是其发挥全身作用的必要途径，但高亲脂性又使其难以在水性注射液中配制。一旦进入血液循环，它可能会迅速分布到富含脂肪的组织（如大脑、脂肪组织），并与血清白蛋白和脂蛋白高度结合。其代谢主要通过肝脏CYP450酶进行氧化，随后进行葡萄糖醛酸化或硫酸化结合，最终通过胆汁或尿液排出。目前，关于α-姜黄烯详细的药代动力学参数（如Tmax、Cmax、AUC、t1/2）的体内研究数据仍然非常有限，这严重制约了其临床转化。

4. 改善策略：
为了克服上述成药性障碍，未来的研究必须聚焦于药物递送系统的开发。例如：
* 纳米制剂：将α-姜黄烯包裹于脂质体、聚合物纳米粒、固体脂质纳米粒或纳米乳中，可以显著提高其水分散性、稳定性和生物利用度。
* 环糊精包合物：利用β-环糊精及其衍生物包合α-姜黄烯，可增加其水溶性。
* 前药设计：在α-姜黄烯分子上引入极性基团（如磷酸酯、氨基酸酯），制成前药，在体内经酶解后释放原药。
* 磷脂复合物：形成磷脂复合物，改善其在胃肠道的吸收。

临床应用前景与展望

尽管面临成药性挑战，α-姜黄烯独特的药理活性和靶点分布仍为其临床应用描绘了广阔的前景。

1. 抗炎与免疫相关疾病：
鉴于其对TLR4/NF-κB和NLRP3炎症小体的强效抑制，以及激活Nrf2的能力，α-姜黄烯有潜力开发为治疗慢性炎症性疾病（如炎症性肠病、类风湿性关节炎、银屑病）的新型候选药物。特别是其在结肠炎模型中的显著疗效，提示其可能成为治疗溃疡性结肠炎和克罗恩病的天然药物先导物。

2. 代谢性疾病：
α-姜黄烯作为AMPK激动剂，在治疗2型糖尿病、非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）和肥胖等代谢综合征方面具有巨大潜力。通过改善胰岛素抵抗、调节脂质代谢和抑制脂肪生成，它可能成为一种多效性的代谢调节剂。

3. 癌症治疗：
α-姜黄烯的多靶点抗肿瘤特性，特别是其诱导凋亡、抑制STAT3和逆转多药耐药的能力，使其成为一个有吸引力的抗癌候选分子。它可以作为化疗增敏剂，与现有化疗药物（如紫杉醇、阿霉素）联用，以克服耐药性并降低毒副作用。针对其高BBB穿透性，开发用于治疗脑胶质瘤的纳米制剂也是一个极具前景的方向。

4. 神经退行性疾病：
这是α-姜黄烯最具转化潜力的领域之一。其同时具备抑制BACE1（减少Aβ生成）、激活Nrf2（抗氧化）、抑制TLR4/NF-κB（抗神经炎症）和抑制MAOA（调节神经递质）等多种神经保护机制，使其成为治疗阿尔茨海默病、帕金森病乃至抑郁症的“多靶点”候选药物。未来的研究应重点评估其在动物模型中的认知改善效果和长期安全性。

未来研究方向：
1. 深入机制研究：利用基因敲除/敲入动物模型和组学技术（如蛋白质组学、代谢组学），更精确地阐明α-姜黄烯在体内的直接作用靶点和信号网络。
2. 药物递送系统开发：这是实现其临床转化的核心瓶颈。需要系统性地设计和优化纳米递送系统，以解决其水溶性和生物利用度问题，并实现靶向递送。
3. 结构修饰与构效关系：以α-姜黄烯为先导，进行系统的化学修饰，合成一系列衍生物，探索其构效关系（SAR），以期获得活性更高、水溶性更好、代谢更稳定的候选化合物。
4. 系统药代动力学与毒理学评价：开展全面的体内药代动力学（ADME）研究和长期毒理学评价，特别是对高剂量下可能出现的肝脏、肾脏和神经毒性进行评估。
5. 临床前有效性验证：在更贴近临床的复杂疾病模型（如人源化小鼠模型、类器官模型）中，验证其疗效，为临床试验提供坚实的数据支持。

结语

α-姜黄烯作为一种源自传统药用植物的天然倍半萜烯，凭借其独特的化学结构，展现出了跨越多个疾病领域的广阔药理活性。从抗炎、抗肿瘤到代谢调节和神经保护，其作用机制涉及对Nrf2、NF-κB、AMPK、STAT3等多个关键信号通路和靶点的精细调控。其极高的亲脂性和血脑屏障穿透性，既是其发挥中枢神经系统作用的优势，也是其成药性面临的最大挑战。

目前，α-姜黄烯的研究仍处于早期发现阶段，距离临床应用尚有相当距离。然而，随着现代药物化学、纳米技术和分子药理学的飞速发展，通过合理的药物设计（如前药、纳米制剂）和深入的机制研究，完全有可能将这一天然产物从“实验室化合物”转化为“临床候选药物”。未来的研究应聚焦于克服其药代动力学缺陷，并利用其多靶点特性，开发针对复杂慢性疾病的创新疗法。α-姜黄烯的研究历程，再次印证了天然产物作为药物发现宝库的永恒价值，也提醒我们，在探索自然奥秘的道路上，每一个分子都值得被深入挖掘。