冬虫夏草活性成分及药理作用研究进展

冬虫夏草活性成分及药理作用研究进展在自然疗法越来越受到重视的情况下,具有广泛药理作用的冬虫夏草越来越受到关注。

其药效成分主要有虫草素、腺苷、虫草多糖、虫草酸、麦角甾醇、脂肪酸、氨基酸等,具有调节免疫、抗肿瘤、抗氧化、抗纤维化、降血糖、抗细胞凋亡等多种药理作用。

本文归纳总结了冬虫夏草及人工发酵菌丝体的活性成分及其药理作用的研究进展,分析当前亟待解决的问题,并展望了冬虫夏草的研究趋势。

标签：冬虫夏草；活性成分；药理作用；综述冬虫夏草Cordyceps sinensis是肉座菌目麦角菌科真菌冬虫夏草真菌寄生在鳞翅目蝙蝠蛾科蝙蝠蛾属昆虫幼虫上的子座及幼虫尸体的复合体,主要分布在中国青藏高原西南部地区。

冬虫夏草具有“补肺益肾、止咳化痰、已劳嗽”(《本草从新》)之功。

现代研究发现,冬虫夏草及其活性成分可以提高人体免疫力、抗疲劳、抗氧化、抗纤维化,对呼吸道、肾脏、肝脏、神经系统、心血管系统等有很好的保健作用。

然而,由于冬虫夏草特殊的生长环境要求和严格的宿主特异性,加之长期大量采挖,野生冬虫夏草资源已供不应求。

因此,对冬虫夏草主要药效成分及其药理作用的深入研究能使其有针对性地得到利用,为充分发挥药用价值和充分利用资源提供依据。

笔者在综述近年来冬虫夏草药效成分及其药理作用研究的基础上,提出相应的建议,为冬虫夏草的进一步研究提供参考。

1药效成分1.1虫草素20世纪50年代初,Cunningham等[1]首次从蛹虫草(Cordyceps militaris)中分离出一种抗菌性物质3’-脱氧腺苷,即虫草素,之后许多学者对其进行了验证研究。

Hsu等[2]用高效液相色谱法(HPLC)测定了蛹虫草子实体和虫体中虫草素的含量分别为2.4 μg/g和5.4 μg/g。

虫草素具有广谱的抗菌活性及抗肿瘤、抗病毒、抗炎、抗凋亡、调节免疫和抑制mRNA翻译等作用,是冬虫夏草和蛹虫草的生物活性成分之一。

然而,虫草素在体内的快速代谢使其药用价值大打折扣[3]。

1.2核苷类冬虫夏草所含主要核苷类物质有腺嘌呤、胞嘧啶、胞苷、尿苷、鸟嘌呤、鸟苷、次黄嘌呤、肌苷、胸腺嘧啶、胸苷等。

不同产地冬虫夏草核苷类成分含量不同,对13个不同产地冬虫夏草中的腺苷含量研究表明其范围为0.1425～0.3966 mg/g；就其主产区西藏、青海和四川冬虫夏草全草、子座和虫体的核苷类含量研究表明,冬虫夏草子座腺苷含量最高(0.582 mg/g),且西藏和青海样品高于四川,西藏高于青海,子座高于虫体[4-6]。

Hsu等[2]用HPLC检测发现,天然冬虫夏草子实体腺苷的单位含量远远超过天然冬虫夏草虫体或人工发酵菌丝体中腺苷的单位含量。

1.3虫草多糖虫草多糖通常是从冬虫夏草子实体、菌丝体(胞内多糖)及培养液中(胞外多糖)分离得到,占其总质量的3%～8%[7]。

天然冬虫夏草子实体和虫体的虫草多糖成分相似[8]。

虫草多糖是一类结构多样的生物大分子,其药理活性与分子量相关。

在虫草多糖众多药效中,研究较清楚的有抗肿瘤、抗炎、抗氧化、降血糖和免疫调节等[9-10]。

1.4虫草酸和甾醇虫草酸是衡量虫草质量的主要指标之一,其单体结构鉴定为D-甘露醇。

王氏等[11]测得人工发酵菌丝体中虫草酸的含量为4.23%,天然虫草子实体为11.0%。

且在冬虫夏草不同生长发育阶段,虫草酸的含量不同。

麦角甾醇是真菌特有的甾醇,也是一种重要的维生素D源,以游离麦角甾醇和酯化麦角甾醇2种形式存在。

Yuan等[12]发现,酯化麦角甾醇在冬虫夏草子实体和虫体中的含量差异很大。

1.5脂肪酸和氨基酸脂肪酸分为饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸。

冬虫夏草不饱和脂肪酸含量达57.84%,其中亚油酸含量最高(38.44%),其次是油酸(17.94%)；饱和脂肪酸含量为42.16%,其中棕榈酸和硬脂酸含量最高,分别为21.86%和15.78%[13]。

在人工发酵菌丝体中,不饱和脂肪酸的含量高于饱和脂肪酸。

不饱和脂肪酸具有降低血脂和预防心血管疾病的功能。

冬虫夏草氨基酸总水平的变化范围是4%～17%,其在野生冬虫夏草的含量远远高于发酵菌丝体。

人工发酵菌丝体及野生冬虫夏草都含有人体所需的18种氨基酸。

谷氨酸、天冬氨酸、苯丙氨酸是3种主要的氨基酸,谷氨酸、精氨酸、色氨酸和酪氨酸是冬虫夏草发挥药理作用的主要氨基酸[2]。

冬虫夏草子座氨基酸含量相对高于虫体[14]。

2药理作用冬虫夏草化学成分的多样性决定了其广泛的药理作用,其中免疫调节、抗肿瘤、抗氧化、降血糖及抗衰老等是其重要的药理作用。

目前,对其腺苷、虫草素、虫草多糖和虫草蛋白的药理作用研究较为透彻。

2.1抗癌在虫草属真菌化学成分所表现的药理作用中,最显著的是抗癌作用。

冬虫夏草活性成分通过抑制核酸、蛋白质的合成或葡萄糖的跨膜转运直接抑制肿瘤细胞的生长；也可通过调节人体免疫力,降低肿瘤发生、转移、复发等。

虫草多糖通过抑制磷酸化信号转导和转录激活子3(p-STAT3)的磷酸化[15],或作用于细胞膜受体TRL4,促进核因子-κB(NF-κB)抑制剂的降解[16],促进骨癌细胞凋亡。

虫草蛋白可能通过抑制肺癌细胞S期DNA的合成,干扰癌细胞的细胞周期,提高癌细胞肿瘤坏死因子-α(TNF-α)mRNA的表达以促进肺癌细胞的凋亡[17]。

相比冬虫夏草其他成分,虫草素的抗癌作用及机制受到了更多的关注。

研究表明,虫草素可通过抑制TNF-α介导的癌细胞转移和增生抑制膀胱癌细胞的生长[18]；通过线粒体介导的细胞凋亡途径发挥抑癌作用[19]；通过线粒体介导的内源性途径诱导前列腺癌细胞凋亡[20]；通过阻断二磷酸腺苷诱导的体内血小板聚集抑制小鼠黑色素瘤细胞B16-F1造血转移作用[21]；能抑制前列腺癌细胞基质金属蛋白酶的表达及活化,使磷酸肌醇激酶失活,从而降低前列腺癌细胞的侵染和转移能力[8]。

还有一些研究发现,冬虫夏草能提高自然杀伤(NK)细胞与肿瘤细胞的结合率,从而增强NK细胞对肿瘤细胞的杀伤活性。

2.2免疫调节冬虫夏草含有的虫草多糖、麦角甾醇、D-甘露醇、腺嘌呤等对单核巨噬细胞、T淋巴细胞、B淋巴细胞和NK细胞都有刺激活化作用。

虫草多糖在触发免疫应答反应中具有重要作用,能刺激巨噬细胞的吞噬功能,促进诱导型一氧化氮合酶的mRNA和蛋白表达；此外,免疫印迹法检测到NF-κB 的水平升高(降低),表明酸性多糖组分可能通过激活IκB-NF-κB途径而刺激了巨噬细胞的活性[22]。

越来越多的研究表明,虫草多糖对免疫机制影响是对增强淋巴细胞增殖的影响。

Cheung等[23]从分离菌株的培养液中分离到一种分子量为82 kDa的虫草多糖,它能诱导T淋巴细胞增殖和促进白细胞介素(IL)-2、IL-6和IL-8的分泌,能瞬时诱导细胞外信号调节的激酶(ERK)的磷酸化,还可使巨噬细胞的吞噬能力和酸性磷酸酶活性增强。

虫草多糖的抗癌作用在于增强人体的免疫系统,而非直接杀死细胞[24]。

虫草素通过使NF-κB依赖性炎症反应的失活来抑制2型糖尿病的调控基因。

表明虫草素可作为一种免疫调节剂来治疗免疫性疾病[25]。

2.3抗氧化冬虫夏草是一种天然抗氧化剂。

虫草多糖能抑制H22肿瘤生长,明显提高肝脏、脑组织和血清中的超氧化物歧化酶(SOD)活性及肝脏和脑组织谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性,显著降低荷瘤小鼠肝脏及脑组织丙二醛水平[26]；还可增强电离辐射处理的小鼠免疫活性,通过减少氧化损伤和调节分泌的细胞因子IL-4、IL-5和IL-17,达到抗氧化作用[9]。

Liu等[27]研究表明,冬虫夏草提取物可显著改善大鼠脑缺血再灌注损伤功能；还可抑制亚油酸过氧化,清除自由基1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)、羟基和超氧阴离子自由基,还原和螯合亚铁离子,但其抗氧化活性与其蛋白质、多糖和甘露糖醇的含量无相关性,可能是许多化合物共同作用的结果[28]。

2.4抗糖尿病虫草素能通过激活磷酸化一磷酸腺苷激活蛋白激酶及提高胰岛素的敏感性来预防高脂血症[29]。

Lo等[30]发现,口服冬虫夏草后,小鼠脾脏和胰腺淋巴结调节性T细胞与Th17细胞的比例增加,使糖尿病发病率降低。

冬虫夏草提取物在4周内可以提高糖尿病小鼠的高密度脂蛋白胆固醇/低密度脂蛋白胆固醇比值,8周内可降低这些小鼠的体质量,抑制胰腺β细胞抵抗链脲佐菌素(STZ)的毒性效应,减少系膜基质累积和胶原沉积[31]。

叶氏等[32]发现,冬虫夏草提取物能降低STZ 诱导糖尿病大鼠的血糖,改善糖尿病大鼠体内异常的氧化应激水平,降低血清一氧化氮含量。

冬虫夏草的抗糖尿病功能也可能与抗脂肪形成和抗高血脂活性有关,能阻止脂肪生成和脂质积聚[33]。

El Ashry等[34]发现,冬虫夏草可通过降低胰岛素耐受性进而达到治疗糖尿病的作用。

也有研究发现,冬虫夏草对糖尿病肾病大鼠的肾小管上皮细胞转分化具有调节作用[35],能延缓糖尿病肾病肾小球系膜细胞的增殖[36]。

2.5抗衰老冬虫夏草提取物对抗衰老的研究也取得不少进展。

Ji等[37]研究了冬虫夏草对老鼠学习记忆及与年龄有关的酶活性的影响,结果冬虫夏草提取物可提高与年龄有关的酶(如SOD、GSH-Px、过氧化氢酶)活性,降低衰老小鼠的脂质过氧化和单胺氧化酶的活性水平；冬虫夏草提取物能增强大脑功能及D-半乳糖诱导的衰老小鼠的抗氧化酶的活性。

冬虫夏草的类固醇激素合成的诱导与抗衰老功能相关。

Chen等[38]发现,通过提高类固醇合成急性调节蛋白mRNA表达和线粒体电化学梯度,冬虫夏草能增加类固醇睾丸间质细胞和改善雄性生殖功能。

对去卵巢大鼠的实验表明,冬虫夏草可减少血清碱性磷酸酶活性、耐酒石酸的酸性磷酸酶活性、干扰素-γ的水平,升高骨钙素和和雌二醇水平,从而具有抗骨质疏松活性[39-40]。

冬虫夏草的防辐射活性与其延迟衰老功能相关,Liu等[41]发现冬虫夏草热水提取物可清除自由基,把8 Gy全身照射小鼠的死亡时间中位数从13 d推迟至20 d,把10 Gy全身照射小鼠的死亡时间从9 d推迟到18 d,但对于这方面尚无更深入的机理研究。

2.6其他研究表明,虫草素可抑制炎症性TNF-α、IL-6和IL-17A表达[42],通过非特异性腺苷受体增加非快速眼动睡眠[43],对缺血性中风后炎症具有一定作用[44]。

此外,冬虫夏草可通过改善肾小球硬化,减少蛋白尿含量,达到治疗慢性肾脏疾病的作用[45]；通过抑制缺氧诱导的大鼠肺动脉平滑肌细胞增殖,治疗缺氧性肺动脉高压[46]。

3展望冬虫夏草作为一种名贵的滋补中药材,含有丰富的活性成分,具有广泛的药理作用。

但目前冬虫夏草资源日益枯竭,利用人工发酵菌丝体提取功能成分虽然能够缓解一定的需求压力,却无法解决其药效成分单位含量低的缺陷。

所以,提高某些药效成分含量方法的研究是目前探索的一个热点。