引言：
深入了解棉酚的作用机制是理解其在医药潜力的关键。这种天然化合物的作用机制涉及多个层面的生物学过程，其独特性质为我们探索新的治疗方法提供了宝贵的启示。
背景：
棉酚是一种植物多酚，具有鲜艳的黄色色素。它存在于棉花植物（Gossypium hirsutum L.）的叶子、茎、根和种子中的小细胞间色素腺体中。棉酚传统上被认为是一种抗营养毒性化合物。人们早就知道，食用含有棉酚的棉籽油会导致其毒性，从而导致男性不育。因此，棉酚被认为对大多数动物和人类来说是不安全的。棉籽粉中残留的棉酚限制了其主要用于喂养反刍动物，因为反刍动物对这种毒性化合物具有相对较高的耐受性。
棉酚最近被提出具有潜在的生物医学应用。据报道，棉酚及其相关化合物具有与乳腺癌、结肠癌、胰腺癌和前列腺癌相关的抗癌活性。它具有减肥活性、抗炎活性和抗真菌活性。这些新发现引起了生物医学领域的浓厚兴趣，大量研究致力于了解棉酚及其相关化合物的医学用途。
1. 棉酚在癌症治疗中的作用
（1）细胞凋亡诱导
棉酚诱导癌细胞凋亡棉酚通过引起线粒体功能障碍，导致活性氧簇(reactive oxygen species, ROS)增加，干扰细胞功能。ROS的累积会导致氧化应激，损伤包括DNA在内的细胞成分。与此同时，棉酚与线粒体的相互作用导致ATP耗竭，破坏细胞的能量供应，并进一步加剧细胞应激。该化合物还通过下调Akt(细胞存活所必需的蛋白质)和c-Myc(支持细胞生长和增殖的转录因子)来阻碍关键的存活信号。此外，棉酚还能抑制端粒酶逆转录酶(TERT)的活性，而TERT是维持端粒长度和细胞寿命的关键酶。总之，这些作用最终激活了细胞凋亡途径，导致程序性细胞死亡。
↑ 增加， ↓ 减少， 端粒酶逆转录酶 （TERT）， 三磷酸腺苷 （ATP）， 细胞性骨髓细胞瘤癌基因 （c-MyC）， 丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶 （Akt)。
（2）抑制肿瘤细胞活力和信号通路调节
下图说明了棉酚降低癌细胞活力的多方面机制。棉酚抑制 TNF-α，进而阻止 NF-kB 的激活，NF-kB 是一种调节负责细胞存活和增殖的基因的转录因子。此外，棉酚会破坏细胞核内的 Nrf2/ARE 通路，导致存活基因的 DNA 转录减少。它还会抑制 ICAM-1 通路，有助于减少炎症并干扰癌细胞粘附。棉酚与 CUL4 的相互作用似乎会促进存活蛋白的降解，进一步诱导细胞死亡。此外，它还会抑制促凋亡蛋白 NOXA，并诱导 ROS 的产生，从而导致氧化应激和损伤。总的来说，这些作用会导致癌细胞活力下降。
ARE 抗氧化反应元件、CUL4 Cullin 4、ICAM-1 细胞间粘附分子 1、IL-6 白细胞介素 6、NF-kB 核因子活化 B 细胞的 kappa 轻链增强子、NOXA 佛波醇-12-肉豆蔻酸酯-13-乙酸酯诱导蛋白 1、Nrf2 核因子红细胞 2 相关因子 2、ROS 活性氧、TLR4 Toll 样受体 4、TNF-α 肿瘤坏死因子 α。符号：↓减少、X 抑制
2. 棉酚作为男性避孕药
棉酚是非甾体类化合物，不影响激素水平，但会抑制雄性动物和人类的精子生成和运动。它通过抑制影响精子和生精细胞能量代谢的酶系统起到避孕作用。
人类乳酸脱氢酶 (LDH) 有五种同工酶。在无氧葡萄糖条件下，在 NADH 存在下，丙酮酸被 LDH 还原为乳酸。许多报告表明，棉酚的抗生育特性与 (?)-异构体特别相关。(?)-棉酚是 NADH 与 LDH 结合的非选择性竞争性抑制剂。Yu 等人将其抗生育作用归因于对线粒体 LDH-C4 (LDH-X) 的抑制，这种物质仅存在于睾丸和精子中，对能量产生至关重要。然而，其作用方式复杂，涉及对许多必需酶系统的抑制，包括核苷酸还原酶、苹果酸脱氢酶 (MDH)、3-磷酸甘油醛脱氢酶 (GA3PDH)和细胞质磷脂酶 A2 (cPLA2)。后者酶在精子成熟过程中的顶体反应中起着重要作用。
3. 抗病毒特性
据报道，棉酚具有抗包膜病毒的抗病毒特性，包括 HIV-1、HSV-2、流感病毒和副流感病毒。尽管该化合物的效力明显低于 AZT，但它没有与 AZT 治疗相关的骨髓毒性严重副作用。目前尚不清楚棉酚抑制 HIV-1 逆转录酶是否是其主要作用机制。Lin 等人合成了棉酚的类似物，具有抗 HIV-1 的潜在抗病毒活性。
4. 抗寄生虫特性
疟疾是一种由疟原虫属的原生动物寄生虫引起的蚊媒传染病。四种疟原虫（恶性疟原虫、三日疟原虫、卵形疟原虫、间日疟原虫）可感染人类并由人类传播。具有乙基、丙基或异丙基侧链的棉酚衍生物和棉酚腈 1,1-二戊酸酯比其他棉酚衍生物对恶性疟原虫的生长具有更强的抑制作用。
棉酚还表现出对抗溶组织阿米巴和克氏锥虫的活性。棉酚抗寄生虫活性背后的分子机制可能是选择性抑制寄生虫厌氧生命周期中的重要和必需酶。
5. 抗菌特性
Margalith通过测试棉酚对棉籽粉喂养动物的微生物的抑制作用，证明了棉酚对芽孢形成者和乳酸杆菌的抗生素特性。结果表明，棉酚导致胃肠道微生物群平衡发生根本变化。
Vadehra 等人报道称，棉酚对革兰氏阳性菌（链球菌属、芽孢杆菌属、金黄色葡萄球菌）的抗菌作用比对革兰氏阴性菌（如铜绿假单胞菌、沙门氏菌属、肺炎克雷伯氏菌、志贺氏菌属、变形杆菌属和大肠杆菌）的抗菌作用更强。这可能源于革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的细胞壁和细胞膜的结构差异。例如，革兰氏阳性菌的细胞壁中含有更多的肽聚糖，而缺乏革兰氏阴性菌的外膜。这可能影响了棉酚向其目标部位的运输。
6. 降低血浆胆固醇的特性
胆固醇是由肝脏产生的脂质，对正常的身体功能至关重要。低密度脂蛋白 (LDL) 水平升高与心脏病风险增加有关。Shandilya 等人发现，给成年雄性食蟹猴口服棉酚 10?mg/kg/天，持续 6 个月，可显著降低血浆总胆固醇和 LDL，而高密度脂蛋白 (HDL) 水平不会显著降低。这种作用的可能机制可归因于肠道对膳食胆固醇的吸收减少和肝脏 LDL 合成减少。
7. 局限性和未来展望
棉酚在医学上的应用，尤其是作为抗癌剂，并非没有障碍。棉酚的治疗范围狭窄，再加上人们对其不可逆转的不育风险和低钾血症等严重副作用的担忧，限制了其在临床环境中的广泛接受。由于酚氧原子的存在，棉酚及其衍生物的细胞毒性进一步加剧了这些挑战。因此，需要平衡疗效和安全性仍然是正在进行的研究的一个关键领域。尽管有这些限制，棉酚继续作为一种潜在的天然抗癌剂脱颖而出。多年的研究阐明了其各种作用机制，其疗效已在大量的体外和体内研究中得到证实。约25项I期和II期临床试验的增加以及在中国药物市场的可获得性进一步凸显了其治疗潜力。为了解决毒性问题，人们对开发副作用小、毒性低的新型棉酚衍生物越来越感兴趣。此外，棉酚与标准癌症化疗和放疗的协同作用为其作为肿瘤学支持治疗开辟了新的途径。棉花植物的广泛分布，棉酚的容易提取，以及它对多种癌症类型的有效证明，使其成为一种极具前景和可获得的天然多酚分子。这一历程的下一步涉及更广泛的临床试验，最好是更大规模的患者队列，以在更大范围内验证其疗效和安全性。
8. 结论
总的来说，对棉酚作用机制的深入了解将为未来的科学研究和应用提供重要的基础。如果您对棉酚的作用机制或相关健康问题有任何疑问，请务必咨询医生或专业医疗团队，以获取准确的信息和建议。通过持续的探索，我们可以更好地利用这一天然化合物的潜力，造福人类健康。
参考：
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