综述：苔类植物作为缓解炎症和疼痛的隐藏秘密

本文系统综述了苔类植物（特别是叶苔）中生物活性化合物的抗炎与镇痛潜力，重点探讨其合成大麻素（如perrottetinene）的分子机制及其与内源性大麻素系统（ECS）的相互作用。文章揭示了苔类源大麻素通过CB1、CB2和TRPV1受体调控炎症通路（如抑制PGD2/PGE2）的独特药理特性，强调其相较于传统非甾体抗炎药（NSAIDs）和 Cannabis sativa 源大麻素可能具有更高特异性与更低神经副作用，为开发新型抗炎药物提供了进化与药理学依据。

　　

Abstract

苔藓植物（特别是叶苔）以产生具有治疗潜力的生物活性化合物而闻名。本综述重点探讨叶苔的抗炎活性，聚焦于其合成大麻素的能力——这类化合物此前仅在两个属中发现。我们深入分析了叶苔源大麻素与 Cannabis sativa 源大麻素在药理学上的平行关系，强调分子相似性及其与内源性大麻素系统（endocannabinoid system, ECS）的相互作用。尽管这些化合物前景广阔，但目前针对叶苔源大麻素药理学应用的研究显著匮乏，这一空白凸显了进一步探索其治疗潜力的必要性。此外，我们认为大麻素或类似化合物在叶苔类群中的分布可能比当前认知的更广泛，推测其他目也可能含有这些生物活性分子。叶苔中新大麻素的潜在发现可为药物开发提供新途径。我们呼吁扩大化学分析范围，以发掘更多具有医疗相关化合物的叶苔物种，这可能揭示更广泛的抗炎应用和治疗效益。

Introduction

苔藓植物是一个与维管植物密切相关的单系群，包含三个谱系：苔纲（Bryophyta）、角苔纲（Anthocerotophyta）和叶苔纲（Marchantiophyta）。约23000种苔藓植物是唯一以配子体阶段为主的植物群，也是物种多样性第二高的植物类群。在叶苔纲中，Radula 和 Plagiochila 等属通常被称为叶苔（liverworts），这一术语源于帕拉塞尔苏斯的古代文献，其中强调了 Marchantia 在治疗肝脏疾病中的应用。这些植物以产生特殊代谢物而著称，这些代谢物作为防御机制对抗食草动物和环境压力。根据Raven（2014）的定义，特殊代谢物不同于所有植物均产生的初级代谢物（如糖类、核酸、氨基酸和蛋白质），其分布更具限制性，并在不同植物类群中表现出变异。这些代谢物主要分为三类：萜类、酚类和生物碱，它们在植物生存和适应中扮演关键角色，并在叶苔中储存于油体（oil bodies）这一该群植物特有的细胞器中。这些细胞器对药理学研究具有重要意义，为开发新型、更具靶向性且危害更小的药物提供了潜力。

叶苔被全球各地传统社区使用，约150种苔藓植物有民族植物学应用记录。尽管传统知识有限，但苔藓植物在各种治疗中的潜力正在被不断验证，包括皮肤疾病、肝脏和心血管疾病、微生物感染和炎症。传统知识已引导出多种生物活性化合物的识别，包括萜类、酚类和芳香化合物，例如 Marchantia polymorpha 在肝脏中显示抗炎效果。炎症是动物的一种自然生理反应，涉及细胞和分子机制以恢复损伤后的组织完整性。炎症过程包括血管通透性增加、白细胞粘附、蛋白水解活性和新组织生成。促炎因子（如细胞因子和趋化因子）与抗炎因子（如脂氧素和消退素）之间的平衡对调节这一反应至关重要。尽管非甾体抗炎药（NSAIDs）常用，但其长期使用可能导致显著副作用，因此开发具有更高特异性和更少不良反应的替代疗法备受关注。

内源性大麻素系统（ECS）早在 Cannabis sativa 出现之前就已存在，强调了其在各类动物（包括基础类群）生理过程中的重要性。ECS还在调节炎症和镇痛过程中发挥作用，因为免疫细胞（如巨噬细胞和淋巴细胞）在炎症期间释放内源性大麻素并增加ECS受体表达。内源性大麻素如2-花生四烯酸甘油（2-AG）和安南酰胺（AEA）按需合成，并分别被单酰基甘油脂肪酶和脂肪酸酰胺水解酶快速降解。这些分子与ECS受体（包括CB1、CB2和瞬时受体电位香草酸1（TRPV1））相互作用，调节关键生理过程，包括炎症和疼痛。大麻素也存在于其他类群中，如真菌 Albatrellus、维管植物如 C. sativa（大麻科）和 Rhododendron rubiginosum（杜鹃花科），以及叶苔如 Radula marginata 和 Plagiochila ovalifolia。内源性或外源性大麻素通过促进内源性阿片类物质的释放进一步增强镇痛作用，表明内源性大麻素系统与阿片系统之间存在协同作用。

Anti-inflammatory assays with bryophyte extracts

炎症和疼痛的治疗可有效利用苔藓和叶苔提取物中的化学化合物实现。多项研究证明这些提取物能在不同细胞系中减少一氧化氮（NO）和炎症介质的产生。例如，Marchantia polymorpha 和 Racomitrium canescens 的甲醇提取物在100 μg/mL浓度下抑制HaCaT细胞中iNOS、COX-2、IL-6和IL-1β的产生。类似地，Archidium ohioense 的甲醇提取物通过抑制脂氧合酶（LOX）展现抗炎活性，而 Polytrichum commune 提取物在巨噬细胞中灭活NF-κB。

乙醇提取物的研究也显示抗炎活性，通过抑制NO释放以及免疫细胞释放促炎分子（如白细胞介素和细胞因子）。例如，Dicranum majus 和 Thuidium delicatulum 的70%乙醇提取物在LPS诱导的小鼠RAW 264.7细胞模型中抑制NO产生。此外，Reboulia hemisphaerica、Porella cordaeana、Porella platyphylla 和 Plagiochasma rupestre 的醚提取物抑制炎症性水肿。然而，涉及的特定分子和通路仍不明确，引发诸如“效应是分子协同作用还是高效单个分子的作用？”以及“这些分子通过哪些通路发挥作用？”等问题。

What do we search and what do we find

为深入了解含有大麻素的叶苔现有知识及这些化合物的潜在应用（特别是在炎症方面），我们在PubMed、ScienceDirect、Scopus和Google Scholar中检索了“cannabinoids”、“bryophytes”、“liverworts”、“endocannabinoid system”、“Radula”、“chemical compounds”、“inflammation”、“analgesia”等术语。仅考虑已发表的科学同行评议文章及专注于叶苔大麻素的研究，最终得到12篇专门讨论叶苔大麻素的文章。检索时间范围从1940年至2024年7月，文章初步筛选基于摘要阅读。分析程序基于每个主题涵盖的内容进行。SciFinder用于查询分子及其特性，ChemSketch 2024.2.0（ACD/Labs）用于绘制结构，The Plant List和Flora do Brasil 2020用于核实植物信息。

PRISMA（系统评价和Meta分析的首选报告项目）流程图是一套旨在帮助科学家和研究人员以透明和严谨方式进行系统评价和Meta分析的指南。它提供了应包括在任何类型文献综述工作中的项目清单，并促进了检索过程的可重复性。通过它，我们总结了本文中的信息。

History of the discovery of cannabinoids in liverworts in parallel with C. Sativa

对叶苔和苔藓合成产品的研究自1970年代起已有发表。1978年，Radula 属特殊代谢物的研究开始，但直到1994年才首次发现perrottetinene（PET），比大麻二酚（CBD）和四氢大麻酚（THC）的分离和结构表征晚了五多年。首次从 Radula perrottetii 中分离出的PET是一种大麻素，其分子结构与delta-9-THC非常相似，使其能够作用于ECS的主要受体。这一发现为其他研究小组在其他 Radula 物种及其他叶苔类群中搜索大麻素铺平了道路。事实上，该属在化学上不同于其他叶苔，因其主要产生联苄基和戊二烯衍生物。

Radula laxiramea 的化学研究揭示了大麻素如PET和色烯，而在2002年，发现PET也存在于 R. marginata 中，该物种PET生物合成的前体基因在几年后被阐明。此外，PET于2008年首次合成。2009年，在 Plagiochilaceae 科的 Plagiochila ovalifolia 中也发现了perrottetinenic acid。尽管C. sativa 中THC和CBD分子在1940年代初就已发现，但直到1960年代通过CBD、THC和大麻色烯（CBC）的合成才获得更多关注。最终，在2020年，进行了一项比较PET和THC的研究，主要聚焦于镇痛（tetrad反应四种效应之一），该研究将PET呈现为一种有前景的用于ECS相关治疗的分子。此外，合成了 cis-PET 并将其生物转化为 trans-PET。

Anti-inflammatory and analgesic response promoted by cannabinoids

自ECS发现及其在稳态中的重要性被认识以来，内源性大麻素也被研究以理解该系统促进的不同生理反应。例如，两种最研究的内源性大麻素——AEA和2-AG——的组织水平失衡与各种紊乱相关，包括炎症和疼痛。植物大麻素类似地作用于各种受体和离子通道，如G蛋白偶联受体——CB1、CB2和TRPV1——并也增强甘氨酸受体（GlyRs）的作用，后者在脊髓水平参与炎症反应和疼痛调制。因此，大麻素促进的抗炎镇痛反应不仅由CB1和CB2直接介导，也由GlyRs介导。这在一项研究中得到证明：缺乏alpha3GlyRs的小鼠未显示大麻素的镇痛活性，而那些CB1被拮抗剂抑制的小鼠则显示活性。另一方面，CB2不仅存在于免疫细胞，也存在于初级传入感觉神经元，通过其与阿片系统的协同活动在镇痛中扮演相关角色。当激活时，该受体促进内啡肽释放和阿片受体激活。使用CB2激动剂AM1241的研究在局部和系统应用后显示针对炎症和神经性疼痛的显著活性。

此外，除了ECS与阿片系统的关联，有研究建议内源性大麻素与血清素系统在疼痛中的相互作用，通过血清素注射在小鼠中促进角质形成细胞释放内源性大麻素。关于最研究的植物大麻素，Harris等人（2019）证明当测试仅含THC、C. sativa 中其他萜烯及完全提取物（含萜烯和THC）时，THC单独具有镇痛活性，评估了entourage效应在镇痛中的存在。关于性别，一项研究显示在应用THC和CBD后雄性和雌性小鼠疼痛缓解的差异，表明雌性比雄性更敏感。

一项比较THC和PET的研究显示，两种分子通过激活CB1R促进强直性昏厥、低温、运动减少和镇痛。同一研究合成了 cis-PET（在 Radula sp. 和 P. ovalifolia 中发现的分子构象）并将分子改变为 trans-PET，更类似于THC分子。研究表明，尽管 cis-PET 的效力比 trans-delta-9-THC 低10倍，但 cis-PET 促进了小鼠大脑中前列腺素D2（PGD2）和前列腺素E2（PGE2）基础水平的降低，这在 trans-THC 应用中未观察到。这些分子——PGD2和PGE2——在炎症和疼痛过程中释放，表明 cis-PET 可能是一种更特异性治疗神经炎症的方法。

Why do we need to encourage the investigate cannabinoids in liverworts?

大麻素发现与再发现之间的时间差距可能归因于1937年首次包括 C. sativa 的反毒品政策。然而，在1970年，类似地在大麻研究复兴后不久，大麻被等同于海洛因，这一事实进一步延迟了从该植物分离分子的研究。比较 C. sativa 和 Radula sp. 大麻素发现与药理学应用的时间差距凸显了反毒品政策如何延迟——并在一些国家继续延迟——大麻素研究。尽管科学界努力确认积极效应，但例如美国某些州根据州医用大麻法律仍禁止医用大麻。然而，对大麻素药理学性质的研究——涵盖不同类别，包括迄今发现的200多种分子——近几十年来急剧增加，与不同地方讨论和支持的限制更少的政策同步。此外，其他苔藓植物类群可能产生大麻素如AEA和2-AG。

因此，基于大麻素的药物治疗炎症和疼痛的研究迅速增长，特别是由于阿片危机，以及从其他来源搜索大麻素。而且，CB1受体在此背景下显示出比CB2受体更大的重要性，而PET非对映异构体由于与CB1的连接，通过减少前列腺素D2和前列腺素E2，呈现比9-trans-THC更好的药理学效应。这表明在神经炎症治疗中，使用PET基药物的副作用可能显著更低。

Liverworts as a hidden secret

事实上，叶苔产生的大麻素在抗炎和镇痛治疗中也有效，且可能由于较低的精神活性而造成更少损害。在 Radula 属中，已确认七种物种含有大麻素：Radula chinensis、Radula apressa、R. laxiramea、R. marginata、R. perrottetii、Radula campanigera 和一种未鉴定的秘鲁 Radula 物种。在这些物种中，仅 R. marginata 和 R. perrottetii 在药理学背景下被研究。在 Plagiochila 属中，perrottetinenic acid 仅在 P. ovalifolia 中发现；因此，应在该属内进行进一步的化学调查。这两个科属于不同的目——Radulales和Jungermanniales。这表明THC类似大麻素（如PET）可能存在于Radulales和Jungermanniales之外的其他类群中，这些类群在系统发育上相对遥远。

在 C. sativa 中，橄榄酸是大麻素生物合成的前体，而在叶苔中，这一功能由二苯乙烯酸承担，这是一种与生物和非生物胁迫相关的化合物。半月苔酸（LA）是一种二苯乙烯衍生物，在叶苔中联苄基化合物的生物合成途径中发挥作用，包括 Radula 和 Plagiochila。该分子首次从叶苔 Lunularia cruciata 中分离，具有与脱落酸相似的结构，并作为生长抑制剂和休眠诱导剂发挥作用。发现八年后，另一项评估47属80种的研究显示其在大多数叶状和叶苔类群中的存在和功能作为胁迫相关激素。胁迫相关激素的外源应用可导致联苄基合成的增加，如在 Radula complanata 物种中所示。这种增加可能涉及这些化合物在叶苔中对抗UV辐射、食草动物和病原体攻击的生态系统功能。由于大麻素在 C. sativa 中也具有类似的保护功能，类似的选择压力可能引导如此不同植物的进化路径产生相似物质。而且，苔藓、叶苔和角苔的进化与适应路径与特殊代谢物的产生紧密相关，使其能够在全球几乎所有环境中实现有效的化学防御和适应成功。

Can we expect to find cannabinoids in other liverwort taxa?

我们的综述显示，仅少数叶苔物种（来自 Radula 和 Plagiochila 属）被记录为产生大麻素。然而，我们认为许多其他叶苔物种可能也产生大麻素。记录有限的一个原因可能是对这些植物的研究关注相对较低。自从大麻素首次被分离和表征以来，仅在 C. sativa 中就鉴定出100多种植物大麻素。相比之下，自叶苔大麻素首次发现以来，仅发表了15项研究，其中PET、CBC和CBL是主要描述的分子。叶苔包含约7500个描述物种，随着对这些植物研究的持续扩展，很可能将识别出更多产生大麻素的物种，并发现新的大麻素分子。

另一个让我们相信许多叶苔也产生大麻素的因素是这些分子为被子植物提供的适应价值，并可能对叶苔也是如此。这可能包括对抗食草动物和紫外线（UV）辐射的保护。鉴于大麻素在被子植物中的保护功能，苔藓植物为类似防御目的产生大麻素是高度合理的。的确，苔藓植物的进化与适应路径与次级代谢物的产生紧密相关，因为它们在对胁迫耐受的重要性中，特别是在UV吸收和抗旱抗冻活动中。在此背景下，大麻素确实可能在苔藓植物的生存与适应中扮演重要角色。

我们特别强调大麻素在保护苔藓植物免受UV辐射中的潜在作用。例如，C. sativa（第一个鉴定出大麻素的植物）被认为在高海拔环境中进化，导致许多人提出大麻素作为对抗强烈UV辐射的光保护剂。类似地，已记录大麻素的 Plagiochila 和 Radula 属的叶苔物种可在高度干旱环境中找到，表明这些化合物可能在光保护中扮演关键角色。例如，巴西岩石露头承载多种 Plagiochila 和 Radula 物种，常与其他叶苔如 Frullania、Cheilolejeunea 和 Lejeunea 一起生长。这些露头为植物呈现挑战性条件，包括高UV暴露、升高的日间温度、低湿度和高蒸散率。鉴于所有这些叶苔都含有油体，它们可能也产生大麻素，这在它们的UV保护中可能扮演关键角色。

最后，大麻素生物合成的前体分子存在于许多叶苔物种中。在被子植物中，大麻素由大麻萜酚酸合成，而在叶苔中，它们源自二苯乙烯酸，一种与生物和非生物胁迫相关的化合物。二苯乙烯酸在各种特殊代谢物的生物合成中扮演关键角色，包括LA。该分子首次从叶苔 Lunularia cruciata 中分离，也在80种叶状和叶苔物种中被识别。而且，胁迫相关激素如LA的外源应用可导致联苄基合成的增加，如在 Radula complanata 物种中所示。该前体在多样叶苔物种中的广泛存在表明大麻素可能潜在存在于 Radula 和 Plagiochila 属之外更广泛的叶苔中。

Conclusion

苔藓植物是物种数量第二多的植物群，其化学丰富性在过去几十年中日益被阐明。通过文献综述的结果，苔藓植物（特别是叶苔）在炎症和疼痛背景下的化学相关性变得明显。评估建议使用各种提取物进行潜在抗炎和镇痛治疗；然而，在大多数情况下，负责观察到效应的化学化合物尚未被阐明。这提出了识别和评估生物活性化合物以合成新分子或化合物来设计更有效药物的重要性。一个很好的例子是THC和PET的比较测试，表明PET在治疗神经炎症方面具有更高功效。

而且，对这些植物群的代谢组学研究和药理学测试在学术界仍然被忽视，与维管植物相比。许多叶苔特定类群独有的分子已被描述，但尚未测试其潜在生物活性。根据美国食品药品监督管理局（FDA），大多数药物直接或间接源自天然产物。即使完全合成的药物也通常以源自天然产物的分子为基础，而当这些起源来自植物时，维管植物获得更多关注，可能因为它们被更多研究。鉴于此，理解苔藓植物的进化路径（通过化学防御的强烈专业化铺就）为这类植物及其尚待探索的化学宝藏开辟了新视角。

Acknowledgements

我们感谢Rosana de Carvalho Cruz对本文之前版本的建设性批评；感谢 Coordena??o de Aperfei?oamento de Pessoal de Nível Superior（CAPES，88887.963740/2024-00）为第一作者提供奖学金；并感谢Jo?o Pedro Machado Rodrigues在建议和文本润色方面的协助。