中药灵芝化学成分、生物活性及体内代谢研究进展.doc

基金项目 国家科技支撑计划：基于生物、化学、信息等多学科技术集成的中药现代化发展关键技术研究（2012BAI29B00）通信作者 *张兰珍，研究员，主要从事中药和民族药药效物质研究，Tel：（010）84738629, Fax：（010）84738611，E-mail：；作者简介 邵岩岩，硕士研究生，Tel：（010）84738629，E-mail：中药灵芝化学成分、生物活性及体内代谢研究进展邵岩岩，朱丹，杨光辉，毛鑫，夏青，孙雪飞，赵海娟，张兰珍*（北京中医药大学中药学院，北京 100102）摘 要：灵芝是我国沿用千年的名贵传统中药，其主要化学成分多糖类和三萜类具有多种显著的生物活性，已成为全世界天然药物研究的热点。本文对近年来关于灵芝化学成分、生物活性及体内代谢方面的国内外研究进行综述，分析其研究开发前景，以期为中药灵芝的开发与应用提供思路。关键词：灵芝；化学成分；药理活性；体内代谢 Advance in the Research on Chemical Constitute, Biological Activity and In-vivo Metabolism of Ganoderma lucidumSHAO Yanyan, ZHU Dan, YANG Guanghui, MAO Xin, XIA Qing, SUN Xuefei,ZHAO Haijuan, ZHANG Lanzhen* (SchoolofChineseMateriaMedica,BeijingUniversityofChineseMedicine,Beijing100102,China)Abstract: Ganoderma lucidum is a kind of traditional Chinese medicine for thousands of years in China, it becomes the hotspot of natural product research due to its major chemical constitution such as polysaccharides and triterpenoids possess varieties of biological activities. In this review, the new research progress of Ganoderma lucidum in chemical constitution, biological activity and in-vivo metabolism was summarized to provide new ideas for the development and application of Ganoderma lucidum.Key words: Ganoderma lucidum; chemical constitute; biological activity; in-vivo metabolism灵芝（Ganoderma lucidum）是一种大型药用真菌，属于担子菌纲、多孔菌科、灵芝属（Ganoderma Karst）真菌，为多孔菌科真菌赤芝G. (Leyss. ex Fr.).或紫芝G. sinense.的干燥子实体1。灵芝作为药物始载于汉代的神农本草经，历代医书将其列为上品。灵芝具有补中益气、止咳平喘等功效，用于心神不宁、失眠心悸、肺虚咳喘，虚劳短气、不思饮食等症。灵芝是中国药典收录的一种中药材，也是药食兼用的一种真菌。近年来，随着灵芝的化学成分、药理作用、临床应用等方面的研究的深入，其主要在抗肿瘤、抗炎、抗心血管疾病、抗病原微生物及其他方面表现出良好的药理活性2。近些年来，国内外学者采用现代技术与方法，运用化学分离、分析化学、细胞生物学以及分子生物学等多学科的手段对灵芝进行了较系统的研究，获得了大量实验结果，并有了很多新的认识，灵芝在食品保健及化妆品、美容养颜等领域也得到了广泛的应用3。 本文从灵芝化学成分组成、生物活性和体内代谢研究等方面对中药灵芝的最新研究进展进行综述，以期为中药灵芝的临床应用和深层次的开发提供思路。1 灵芝化学成分研究1.1 灵芝多糖灵芝多糖是灵芝的主要的生物活性成分之一，灵芝多糖具有免疫调节、抗肿瘤、抗氧化、抗病毒、抗衰老、降血糖、降血脂等多方面的生物活性4。灵芝多糖是一种大分子化合物，经过许多研究者大量的实验研究表明,目前分离得到的灵芝多糖中，大部分为-型葡萄糖为主链构成的葡萄糖，少数为-型葡萄糖，多糖链由三股单链构成，其立体构型与DNA、RNA相似，是一种螺旋状立体构型，螺旋状之间主要以氢键固定定位，分子质量从数千到数百万4。灵芝多糖一般由D-葡萄糖、D-半乳糖、D-甘露糖、D-木糖、L-岩藻糖、L-鼠李糖、L-阿拉伯糖等单糖组成5。近年来，从灵芝中分离得到的灵芝多糖有GLP、GLP-2、GLPL1、GLPL2、Xylomannan I、Xylomannan II、FYGL-1、PSG-1、GLP-F1-1、GLSA50-1B、LZ-D-7、GLP20、C-GLP 6-11。由于灵芝多糖结构的复杂性，目前对于药用真菌多糖的结构的分析方法主要有化学法、物理法和生物学法12。Zhang等9利用甲基化分析、部分酸水解和FI-IR光谱、NMR波谱分析得出PSG-2由半乳糖、岩藻糖、葡萄糖组成，其分子量的比例为75.87%,11.83%和6.02%。Huang等13利用GC分析得到GLP-F1-1的单糖组成为葡萄糖和半乳糖，其比例为34:1，又结合1H 、13CNMR、GC-MS方法的连用，确定该多糖的结构组成。1.2 三萜类化合物三萜类化合物是从灵芝中分离得到的一类具有生物活性的主要有效成分，是灵芝中的主要苦味成分。灵芝中萜类有效成分种类繁多且量丰富，主要具有抗炎、抗肿瘤、抗氧化、抗病毒、保肝、抑制胆固醇合成等药理活性14。目前分离得到的三萜类化合物大约有130多种15，灵芝三萜多数为高度氧化的羊毛甾烷衍生物，它具有较高的脂溶性，分子量较大（一般为400-600），化学结构中含有多种不同的母核，在母核上有一个或多个酮基、羧基、甲基、羟基、乙酰基和甲氧基等不同的取代基16。至2004年，由赤芝中发现的三萜类化合物达到135种左右，其结构类型主要有赤芝酸、赤芝酸甲酯、灵芝酸、灵芝酸甲酯、赤芝醛等17。从灵芝中分离出的三萜类化合物有灵芝酸A、B、C、C1、C2、D、E、G、I、L、Ma、Mb、Mc、Md、Mg、赤芝酸A、B、C、D、E、F、O、赤芝酸A14、18、灵芝酸、灵芝酸LM1、LM2、赤芝酮等14、灵芝酸GS-1、 GS-2、 GS-319等。2 生物活性研究现代药理研究表明，灵芝具有多方面的生物活性，包括抗肿瘤、保肝、免疫调节、对中枢神经系统、免疫系统、心血管系统、降血糖、降血脂、抗衰老、抗氧化、提高机体耐缺氧能力和抗疲劳，还能够抗菌消炎、止咳平喘、祛痰及治疗慢性气管炎等20，临床上用于治疗虚劳短气、失眠心悸、心神不宁、肺虚咳喘，不思饮食等症。Liu等21研究灵芝的醇提取物对乳腺癌，肝癌，骨髓性白血病肿瘤的研究，主要通过研究醇提取物对MDA-MB-231细胞增殖的活性，结果显示其具有明显的抗细胞增殖的活性。郑琳22等研究灵芝菌丝体中活性三萜对各种癌细胞的生长抑制和诱导凋亡时发现，灵芝三萜能够抑制各种癌细胞的生长并能诱导细胞发生凋亡。Ye等8研究灵芝多糖LZ-D-7的免疫调节活性，显示LZ-D-7可使BALB/c小鼠的脾淋巴细胞中MSLs的比例增加三到四倍，同时可诱导B细胞的增殖，促进细胞表面的CD71+、CD25+的表达。张虎等23研究表明，灵芝孢子粉对拮抗NCAM-L1在癫痫发作时对脑组织的各种改变和损伤有重要的修复作用。3 体内过程研究3.1 吸收与生物利用度传统中药的给药方式是口服，口服药物欲在体内发挥其特定的药效，关键在于吸收，小肠被认为是吸收的主要场所。王晓明等24通过灌胃小鼠灵芝总三萜酸，研究在肝、心、脾、肺、肾组织中的分布，以灵芝三萜酸C2、B、K、H为考察指标，研究结果表明4个化合物均可以在肝、心、脾、肺、肾组织中被检出,说明灵芝三萜酸类化合物的肠道吸收较快,组织分布广泛。在心、脾、肺、肾组织中,灵芝酸于C2、B、K、H在30-60min达到含量的峰值,之后缓慢清除出各器官，而肝组织中4种三萜酸类化合物有两个含量峰值,分别在20- 30min和240-720min，在720min后开始缓慢清除。可以推断第一个含量峰是灵芝三萜类成分由口服药物原形被吸收引起的,而第二个含量峰是由于体内灵芝酸的清除主要是由胆汁排泄，各个组织中药物原形均经过血液循环再分布到肝脏，然后由胆汁排泄出体外而形成。同时还研究灵芝酸类化合物在尿、胆汁中的排泄规律，结果表明极性较大的灵芝三萜酸经由肾脏排泄明显，而极性较弱的灵芝酸肾排泄较弱或基本不经过肾排泄，灵芝三萜酸类化合物经胆汁排泄明显，是体内灵芝三萜成分排泄的主要途径。3.2 药代动力学研究 关于灵芝的体内研究较少，Gao等25利用荧光免疫法测定大鼠血浆中灵芝酸A。利用口服给药小鼠对灵芝三萜类成分进行体内药代动力学研究，选择灵芝药材中含量较高的灵芝酸C2、B、K、H作为指标性成分，测定其在血浆中的含量及药代动力学参数，从而了解灵芝总三萜的体内代谢过程，从而指导灵芝的药理研究和临床使用。研究结果表明，极性较大的三萜酸(如:灵芝酸C2,logP=2.073)口服后,肠道吸收、体内分布较快,但分布有局限,血中清除较慢；极性较弱的三萜酸(如:灵芝酸H, logP =2.854)口服后,肠道吸收,体内分布较慢,但分布广泛,血中清除较快；极性适中的三萜酸(如:灵芝酸B,logP=2.331;灵芝酸K, logP =2.158)介于二者之间24。3.3 灵芝三萜类化合物主要代谢产物尽管受限于灵芝三萜类化合物体内代谢研究的复杂性，其体内代谢产物的研究一直是该类化合物研究的热点。Guo等26利用LC-ESI-MS技术对大鼠口服灵芝酸B体内代谢产物的研究，鉴定了灵芝酸B在大鼠血清、胆汁、各组织器官中的代谢产物，鉴定出14种代谢产物，大多数进行了氧化和羟基化。同时在肾脏、胃中也检测到少量的糖醛酸化的代谢产物。在Zhang等27的研究中，利用LC-MS/MS技术研究灵芝醇F在肠道菌群的代谢产物及其药代动力学参数，利用HPLC-MS/MS技术可得出灵芝醇F血药浓度为1.25100 ng/ml。Cheng等28利用LC-MS四级杆飞行质谱的方法对灵芝酸5种具有代表性的化合物进行代谢产物的研究。检测出90多种代谢产物，其主要进行还原、氧化、脱乙酰的反应，还有小部分进行了羟基化和葡醛酸化反应。4 结语与展望灵芝作为我国传统的名贵滋补中药，已受到国内外的普遍关注。近年来随着对灵芝的化学成分和药理活性研究进一步的深入，灵芝三萜和灵芝多糖作为灵芝的主要有效成分已非常明确，但目前对灵芝三萜和灵芝多糖的新化合物的提取分离鉴定已有难度，有效成分未能更多的分离出来，需加强对灵芝化学成分的研究。近年来，随着对灵芝三萜类化合物在体内的吸收、分布、代谢及排泄过程的研究，发现肝脏是灵芝三萜类成分主要代谢器官，胆汁是主要排泄途径,说明灵芝三萜类化合物可能是肝药物代谢酶的底物，灵芝常与化学抗癌药合用,这势必会导致灵芝三萜成分与化学抗癌药产生药物相互作用,增强或减弱化学抗癌药的吸收或药理活性。对于灵芝有效成分体内代谢产物的研究，已成为近年来研究的热点，为灵芝的临床应用提供科学依据。但目前，对灵芝有效成分的药代动力学研究、体内代谢、药理活性机制等方面较少全面、深入、系统的研究。所以在今后的灵芝研究工作中，应对灵芝的药效成分进行更深入和系统的研究,需要对中药灵芝进行系统的药物代谢和药动学研究，并将其结果与药效学研究相结合，明确药物的代谢过程，结合代谢物的生物活性研究及动力学研究，进而阐明中药灵芝发挥疗效的真正物质基础，以期为灵芝的开发利用打下坚实的基础，让灵芝更好地为人类服务。5 参考文献1 中国药典. 一部S. 2010: 174.2 Xuanwei Zhou, Juan Lin, Yizhou Yin, et al. Ganodermataceae: Natural products and their related pharmacological functions J. Am. J. Chin. Med., 2007, 35(4) : 559574.3 肖智杰，王进军，连 宾. 灵芝产品的研究与开发现状J. 食品科学, 2006, 27(12): 837-842.4 刘 佳, 王 勇. 灵芝多糖的研究进展J. 现代药物与临床, 2012, 21(6): 629-634.5 陈国良, 陈小清. 灵芝有效成分研究综述J. 中国食用菌, 2001, 14(4): 7-9.6 Pan D, Wang LQ, Chen CH, et al. Structure characterization of a novel neutral polysaccharide isolated from Ganoderma lucidum fruiting bodiesJ. Food Chemistry, 2012, 135: 10971103.7 Huang SQ, Li JW, Li YQ, et al. Purification and structural characterization of a new water-soluble neutral polysaccharide GLP-F1-1 from Ganoderma lucidumJ. International Journal of Biological Macromolecules 2011, 48: 165169.8 Ye LB, Zheng XL, Zhang JS, et al. Biochemical characterization of a proteoglycan complex from an edible mushroom Ganoderma lucidum fruiting bodies and its immunoregulatory activityJ. Food Research International, 2011, 44: 367372.9 Zhang H, Nie SH, Yin JY, et al. Structural characterization of a heterogalactan purified from fruiting bodies of Ganoderma atrumJ. Food Hydrocolloids, 2014, 36: 339-347.10 Liu W, Wang HY, Pang XB, et al. Characterization and antioxidant activity of two low-molecular-weight polysaccharides purified from the fruiting bodies of Ganoderma lucidumJ. International Journal of Biological Macromolecules, 2010, 46: 451457.11 Zhang LX, Zhang YJ, Zhang LP. Structure and immunological activity of a novel polysaccharide from the spores of Ganoderma lucidumJ. African Journal of Biotechnology, 10(53), 10923-10929.12 向俊宇, 徐 安, 夏 懋, 等. 灵芝多糖的研究进展J. 药学实践杂志, 2010, 28(4): 241-244.13 Huang SQ, Li JW, Li YQ, et al. Purification and structural characterization of a new water-soluble neutral polysaccharide GLP-F1-1 from Ganoderma lucidumJ. International Journal of Biological Macromolecules 2011, 48: 165169.14 罗 俊，林志彬. 灵芝三萜类化合物药理作用研究进展J. 药学学报, 2002, 37(7): 574 578.15 张晓云, 杨春清. 灵芝的化学成分和药理作用J. 国外医药植物药分册, 2006, 21(4): 152-155.16 欧阳熙林，黄世稳. 灵芝活性成分含量测定方法研究进展J. 右江民族医学院学报，2012, 34(2): 225-226.17 高建莉，禹志领，李绍平，等. 灵芝三萜类成分研究进展J. 中国食用菌, 2004,24(4): 6-11.18 李保明，古海锋，李晔，等. HPLC测定不同产地灵芝中9种三萜酸J. 中国中药杂志, 2012, 37(23): 3599-3503.19 Sato N, Zhang Q, Ma CM, et al. Anti-human Immunodeficiency virus-1 protease activity of new lanostane-type triterpenoids from Ganoderma sinenseJ. Chem. Pharm. Bull, 2009, 57(10): 1076 1080.20 吕超田, 姚向阳, 孙 程. 灵芝主要活性物质及其药理作用研究进展J. 安徽农学通报, 2011, 17(1): 50-52.21 Liu YW, Gao JL, Guan J, et al. Evaluation of antiproliferative activities and action mechanisms of extracts from two species of Ganodermaon tumor cell linesJ. J. Agric. Food Chem, 2009, 57: 30873093.22 郑 琳, 黄荫成. 灵芝菌丝体活性三萜抗肿瘤活性的研究J. 农产品加工学刊, 2006, 8: 92-93.23 张 虎, 杜欣娜, 朱金玲, 等. 灵芝孢子粉对癫痫大鼠脑海马区NCAM-L1表达的影响J. Hei long jiang Medicine and Pharmacy. Apr, 2011, 34(2): 158-161.24 王晓明. 灵芝药材及其制剂双灵固本散的质量控制和体内代谢研究D. 沈阳药科大学, 2007.25 Gao JJ, Min BS