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]。