揮發物

森林揮發物保健功能研究進展

森林揮發物是指植物通過體內次生代謝途徑合成一些相對分子質量在100 ～ 200左右的揮發性有機物（BVOCs）。植物每年可向大氣排放BVOCs約1035TgC，佔全球揮發性有機物（VOCs）排放量的90%以上。在小尺度上，BVOCs作為植物間信息傳遞的重要“工具”，其具有抵禦環境脅迫，影響種子萌發及植物生長，通過直接或間接作用誘導防禦昆蟲侵害，抑制微生物生長等作用；在大尺度上，其經過一系列氧化還原反應改變對流層的化學成分，對全球氣候變化、陸地生態系統碳循環、光化學煙霧的形成等均有一定的影響，BVOCs在生物科學、環境科學、保健科學以及化學生態學等領域均為當前的研究熱點。

森林環境對人體的保健功能是多種環境因子（如溫度、濕度、空氣、光照、聲音等）之間的協同作用，其主要通過人的五感（視覺、嗅覺、聽覺、觸覺以及味覺）對人體產生影響。其中，森林揮發物中一些對人體有益的有機化合物成分又被稱之為芬多精（植物殺菌素）或植物精氣，它是森林療養研究的核心要素之一。

李卿認為，芬多精主要是通過嗅覺處理途徑影響人體生理。其影響人體的機制尚沒有確切定論，但主流觀點認為，芬多精一方面通過鼻通道中的毛細血管進入上體血液循環傳入大腦，刺激中樞神經系統的下丘腦調節腺體分泌；另一方面通過刺激丘腦，以腦電活動傳導方式接近控制人體情緒的大腦邊緣系統。目前，關於芬多精的人體保健功能研究主要集中在抗癌、調節血壓、緩解精神障礙等方面，在降低血糖、緩解疼痛、抗痙攣方面也有一定研究。

關於芬多精的抗癌機制研究主要分為如何預防癌症以及治療癌症2個方面。Li等統計了日本全部縣區的森林覆蓋率數據，以及各縣區的肺癌、胃癌、腎癌、結腸癌、前列腺癌、乳腺癌和子宮癌患者的標準死亡率（SMR）數據，發現居住在低森林覆蓋率地區癌症患者的SMR比居住在高森林覆蓋率地區患者要高，森林覆蓋率與癌症患者SMR呈顯著負相關。這一發現指出了高森林覆蓋率可能對降低癌症死亡率具有一定的貢獻。目前，已有一些研究證明從天然產物中分離出的精油具有增強免疫功能、抗氧化、抗增殖以及抗突變的作用，其參與癌症治療機制主要有誘發癌細胞凋亡、阻滯癌症細胞周期、抗轉移和抗血管生成、激活解毒酶、修復DNA及信號等。Li等通過多年研究發現，森林環境中的芬多精能顯著提高人體免疫功能，增強自然殺傷細胞（NK細胞）活性，增加細胞數、穿孔數、細胞內顆粒溶數和顆粒酶A / B表達細胞數，並降低腎上腺素（E）和去甲腎上腺素（NE）的濃度。NK細胞釋放的抗癌蛋白能有效殺死腫瘤細胞，吸入芬多精能有效預防以及與常規治療方法（化學療法、放射療法等）一起聯合治療癌症。

研究表明，氧化應激不僅能引起人體消化系統、心血管系統、神經系統、免疫系統、皮膚等疾病的發生，而且能損傷DNA，活化原癌基因，造成細胞內多種信號分子異常，導致細胞癌變。植物中的萜類化合物能消除DPPH自由基，在預防DNA氧化損傷及細胞內脂方面具有較強抗氧化作用。植物芬多精對癌細胞增殖具有一定的抑制作用，並能誘發癌細胞凋亡。薰衣草精油揮發性成分（主要成分有芳樟醇、乙酸芳樟酯等）具有抑制HepG2細胞增殖的作用，並能誘導細胞凋亡；薑黃素及其衍生物以及小球藻精油揮發性成分（主要成分為十六烷、乙酸、乙酸乙酯、甲苯等）不僅能抑制結腸癌細胞的增殖，而且能阻滯癌細胞周期，誘導細胞凋亡；人蔘皂苷Rg3對肝癌細胞QGY和HepG2有抗增殖的作用，並能誘導細胞凋亡；更有學者證明含硫化合物（如大蒜素）及三萜類化合物不僅能抗癌細胞增殖，還能抑制端粒酶活性，使癌細胞在有限次的分裂之後停止複製。

有研究顯示，茶多酚、白藜蘆醇、d－檸檬烯等成分有較強的防癌抗突變作用，對腫瘤形成的每一個階段都有一定程度的抑制作用，不僅可以作為去突變劑，還可以作為抗突變劑；能抑制誘變劑進入細胞內，抑制誘變劑前體形成以及誘變劑的代謝活化，促使無差錯的DNA修復和減少錯誤修復，誘導激活細胞內解毒酶活性等。

已有學者對芬多精是否能影響人體血壓進行了研究，發現某些化合物成分具有降低血壓和升高血壓的作用。高翔等研究薰衣草、檸檬桉、刺柏等18種芳香植物組合成的療養區對人體血壓的影響，在聞香之後，受試者收縮壓和舒張壓顯著降低；甜橙精油（主要成分為d-檸檬烯、α-蒎烯、芳樟醇等）及薰衣草精油能顯著降低人體平均動脈壓；唇香草精油主要成分為胡薄荷酮、順-5-甲基-2 -（1-甲基乙基）環己酮、辛烷等具有顯著降低自發性高血壓大鼠收縮壓和舒張壓的作用。

芬多精降低血壓的機制還沒有確切定論，目前對降壓機制的研究主要有2個方面：一是芬多精通過嗅覺處理途徑進入中樞神經系統發揮降低血壓的作用，但其是直接作用於血管調節中樞還是通過間接途徑調節血壓尚不明確。已有研究表明，高血壓的病因之一就是腎交感神經系統過度激活，交感神經系統的興奮程度與血壓水平呈正相關。而芬多精能顯著降低尿液中E和NE的濃度（可以用來評價交感神經活動） ，抑制交感神經活動，增強副交感神經活動。二是吸入芬多精能緩解高血壓患者的精神緊張與軀體緊張（如骨骼肌、血管緊張度下降） ，改善機體紊亂，穩定自律神經活動（交感及副交感神經） ，導致血壓下降。另外值得注意的是並不是所有的天然揮發性有機物成分都具有降血壓的作用，如西柚精油（主要成分為d-檸檬烯、月桂烯等）和迷迭香精油（主要成分為α-蒎烯、1，8-桉葉素等）等具有抑制副交感神經活動、增強交感神經活動、升高血壓的作用，這對低血壓患者的治療具有一定指導意義。但血壓變化是由於單一有機物成分作用影響，還是各成分之間協同作用影響還有待研究。

醫學上認為，抑鬱症與腦內單胺類神經遞質系統失調有關，而抗抑鬱葯可以通過快速升高腦內單胺水平，如5-羥色胺（5-HT）、NE、多巴胺（DA）等來治療抑鬱症。經研究發現，一些芬多精也能通過增強單胺類神經遞質來改善抑鬱癥狀，如乳香精油（主要成分為芳樟醇、醋酸辛酯等）、薰衣草精油、迷迭香精油等具有顯著的抗抑鬱功效。張業奇等發現，乳香精油灌胃對慢性不可預見性應激抑鬱小鼠行為學具有改善作用，小鼠腦內5-HT的含量顯著升高；劉瑤等利用乳香精油揮發物結合艾灸法治療抑鬱症患者，發現治療後患者漢密爾頓抑鬱量表（HAMD）評分及血漿5-HT含量顯著提高；牛利華等發現，吸入薰衣草精油對慢性不可預見性應激抑鬱小鼠行為學具有改善作用，小鼠下丘腦、杏仁核、海馬內5-HT表達有明顯增加；佟棽棽等對2種抑鬱模型的小鼠進行嗅聞迷迭香活體香氣試驗，迷迭香香氣對小鼠行為學具有改善作用；Sasaki等認為迷迭香中鼠尾草酸、迷迭香酸、木犀草素等可以增加小鼠神經遞質NE、DA、5-HT、乙醯膽鹼（ACh）水平來發揮抗抑鬱功效。

據報道，植物芬多精除了具有抗癌、調節血壓、緩解精神障礙等作用以外，還具有降低血糖、緩解疼痛、抗痙攣的作用。目前，國內外關於芬多精降血糖機制的研究較少，還需要進一步研究。Ohtsuka等發現，在森林中行走能顯著降低糖尿病患者的血糖值，認為森林環境改變了人體荷爾蒙分泌和植物神經系統功能，他推測這與增加卡路里消耗和胰島素敏感性有關；李卿進行了森林環境行走對人體血糖影響的試驗，對2型糖尿病患者“森林浴”前後的血糖值測定發現，在森林環境中行走能顯著降低人體血糖值，他認為除了行走能降低血糖水平之外，林中的芬多精與血糖水平下降也有關。

目前，國內外關於森林環境對人體保健功能的研究還較少，未能形成一套完整的理論體系，其作用於人體的保健機制還沒有明確定論。森林揮發物作為森林療養最重要的要素之一，其研究還應注重以下2點：

一是森林揮發物有益及有害成分的確定。國內外關於森林揮發物成分的鑒定已經進行多年，常見園林綠化樹種的揮發物成分已基本確立。但哪些成分在什麼濃度範圍內對人體起到什麼保健功能、植物揮發物之間的協同作用等還有待探明。

二是森林揮發物保健時效性的深入研究。森林揮發物的保健功效有目共睹，目前多數研究主要關注重點是揮發物是否能產生保健功效，但其保健功能的時效性卻鮮有研究。

綜上所述，國內外關於森林揮發物保健功能的研究還處於初步探索階段，存在對植物個體揮發物研究較多、對植物揮發物之間協同作用的研究較少，對植物精油揮發物保健功能研究較多、對活體植物揮發物保健功能研究較少，對植物揮發物保健功效研究較多、對保健機制研究較少等情況。而破解這些難題，需要臨床醫學、林產化學、心理學等多學科學者之間的通力合作，對森林揮發物保健功能的基礎理論進行研究，總結出一套可操作性強、具有指導意義的保健型森林揮發物指標體系，為我國森林療養產業的發展提供理論依據。