蛹虫草化学成分及药理作用研究进展.doc

蛹虫草化学成分及药理作用研究进展 摘要 蛹虫草是一种能寄生在多种鳞翅目昆虫蛹及幼虫上的虫草菌，在免疫调节、抗肿瘤、抗病毒和抗感染等方面有很强的活性，值得深入研究和开发。该文分别从蛹虫草的有效成分及药理作用综述最新研究进展。 关键词 蛹虫草；免疫调节；抗病毒；抗肿瘤 蛹虫草cordyceps militaris l. link，又名北冬虫夏草、北虫草，属子囊菌亚门、核菌纲、球壳目、麦角菌科、虫草属真菌1。蛹虫草是虫草属真菌的模式种，其宿主主要为鳞翅目的蚕蛾科、舟蛾科、天蚕蛾科等，它是由子实体与菌核（即虫或蛹的尸体部分）两部分组成的复合体。冬季其蛰居土里，菌类寄生其中吸收营养，最后其体内充满菌丝而死。野生蛹虫草主要分布在吉林、辽宁、陕西、广东等地，生于针、阔叶林或混交林地表土层中鳞翅目昆虫的蛹体上2。多年的研究表明蛹虫草具有免疫调节、抗肿瘤、抗病毒、抗感染等多种药理活性，广泛用于肿瘤、免疫功能低下、包括艾滋病毒感染等多种疾病中。 蛹虫草与冬虫夏草属于同属不同种，作为补益类中药其药效成份及生物学活性的研究已有几十年的历史，其应用越来越广泛。是我国最常见、分布最广、药用价值极高的2种虫草菌。二者在生活史、化学成分、药理作用等方面具有很多相似之处，由于冬虫夏草野生资源的减少，蛹虫草已逐渐成为冬虫夏草的理想替代品。蛹虫草与冬虫夏草不同的是：一蛹虫草为虫草属的模式种，分布广泛，为世界各国学者所认识和接受；二是蛹虫草已在人工条件下育成了完整子座；三是蛹虫草含有虫草素，其独特药理作用已日益引起药学界的高度重视3。由于蛹虫草具有以上优点，成为虫草属中药用虫草菌中的佼佼者。近几年已有人在人工合成培养基上生产蛹虫草子实体和蛹虫草的液体深层发酵工艺的研究。相关的产品已有蛹草子座、蚕蛹虫草和发酵菌粉及口服液，为药用虫草的开发利用提供了资源基础。现就蛹虫草有效成份、药理作用及人工培育研究进展介绍如下。 1 蛹虫草有效成分 1.1 核苷类化合物 腺苷是一种内源性嘌呤核苷酸，具有广泛的生理活性，蛹虫草中腺苷的含量与冬虫夏草相似，甚至更高，多在0.01%以上4。至今已从虫草及发酵菌丝中分离鉴定有11个核苷类化合物，包括腺嘌呤、腺苷、尿嘧啶、尿苷、鸟嘌呤、鸟苷、次黄嘌呤、次黄嘌呤核苷、胸腺嘧啶、胸腺嘧啶脱氧核苷及尿嘧啶脱氧核苷等5。虫草素（ cordycepin） 是蛹虫草中主要活性成分，也是第一个从真菌中分离出来的核苷类抗生素，又称虫草菌素、蛹虫草菌素6。虫草素的分子式为c10h13n5o3，相对分子质量为251。最早因cunningham等报道蛹虫草寄生的昆虫组织不易腐烂而于1951年被发现，蛹虫草是在目前已报道的300余种虫草菌中唯一能大量形成虫草素的菌种。天然冬虫夏草或发酵菌丝体中虫草素不存在或极其微量。目前国内外针对其结构及药理作用已经进行了详细的研究，研究证明虫草素具有多种生物活性，主要表现在抗菌、抗炎、抗肿瘤及免疫调节等几个方面7。其中虫草素对肿瘤的抑制作用一直是广大科学家们关注的热点。 1.2 虫草多糖 多糖不仅是细胞的结构物质和能源物质，而且具有多种生理功能，广泛参与细胞识别、细胞生长、分化、代谢、胚胎发育、细胞癌变、病毒感染、免疫应答等各项生命活动。虫草多糖是蛹虫草重要的活性物质之一，在蛹虫草中多糖的含量为4%10%，虫草属真菌的子座、僵虫体、菌丝体及发酵液中均含有多糖，研究表明蛹虫草多糖在蛹虫草不同部位含量差异较大，主要存在菌丝体中。通过对不同培养基栽培的产品的测定发现，多糖含量最多的是大米培养基菌丝，依次是深层发酵液菌丝、以大米为培养基的人工栽培蛹虫草子座、以蚕蛹为培养基质的人工栽培蛹虫草子座、而野生蛹虫草子座多糖的含量是最低的8。目前从虫草中分离出多种多糖成分，但这些研究大多限定在一级结构的分析。盖新杰等9从蛹虫草菌丝体培养液中提取水溶性粗多糖，经分离纯化，得到一种含有少量蛋白的半乳甘露聚糖cm-i，相对分子质量为27 kda，糖组成摩尔比为半乳糖-甘露糖6 5。王蕾等10从人工培养的蛹虫草子实体中分离纯化得到cps-1，cps-2，cps-3种多糖，cps-1由鼠李糖、木糖、甘露糖、葡萄糖和半乳糖组成，主要含有糖苷键，cps-2和cps-3主要含有糖苷键。 1.3 蛋白质和氨基酸糖醇和甾醇类 无论是天然虫草还是人工虫草菌丝，均含有丰富的氨基酸。研究发现虫草中含有多种氨基酸包括谷氨酸、色氨酸、精氨酸、赖氨酸、天冬氨酸、组氨酸、丙氨酸、苏氨酸、颉氨酸、丝氨酸、亮氨酸、甘氨酸、苯丙氨酸、异亮氨酸、蛋氨酸和半光氨酸，总含量达到22.75%，最高的是谷氨酸和天门冬氨酸11-12。孟祥贤等13检测了古尼虫草子座、僵虫体、菌丝体中17种氨基酸的含量，结果表明菌丝体中氨基酸的含量最高。甾醇即虫草酸，也是虫草发挥作用的一个重要成分14。据报道目前从虫草及人工虫草发酵物中共分离鉴定到9个甾醇及其衍生物，其中包括麦角甾醇、麦角甾醇过氧化物、胆固醇、-谷甾醇等。从人工虫草中分离得到麦角甾醇、胡萝卜苷、菜油甾醇、二氢菜籽甾醇，其含量与生长时期密切相关。 1.4 其他有效成分 此外从冬虫夏草中分离出的还有有机酸类，包括软脂酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸、棕榈酸等；蛹虫草中还含有多种维生素，包括维生素a、维生素b12、维生素b2、维生素b1、维生素b6、维生素c、维生素d、维生素e、烟酸和胡萝卜素等以及37种无机元素等，以p的含量为最高，其次为na，k，mg，mn，fe，cu，zn15。微量元素为人类营养所必备，从野生蛹虫草和人工培养的蛹虫草均能检出这些微量元算的存在16。研究认为虚证与fe，cu，zn，mn缺乏相关。因此对于虫草补肺益肾，滋补的功效可能与其含有的微量元素有关。人体神经系统含有大量的磷脂，蛹虫草对神经系统的调节作用，如镇静，促进睡眠可能与其含有丰富的磷相关。 2 蛹虫草药理作用 蛹虫草的有效成份复杂，药理作用非常广泛，多年的研究表明蛹虫草具有抗肿瘤、免疫调节、抗病毒、抗感染、抗衰老等多种药理活性，广泛用于肿瘤、免疫功能低下、艾滋病毒感染等多种疾病中。 2.1 免疫调节作用 蛹虫草及虫草菌丝制剂对小鼠免疫器官具有明显的作用，可使免疫器官重量增加17，小鼠胸腺皮质增厚，淋巴细胞增多，促进淋巴细胞增殖率，使损坏的胸腺孵育细胞（tnc）得到恢复。蛹虫草的免疫作用主要与虫草多糖有关，研究表明虫草多糖的不同组分均能增加小鼠的胸腺和脾脏的重量，提高机体的体液与细胞免疫。左克源等18报道小鼠灌胃给予蛹虫草子实体微粉水溶液1090 mgkg-1可显著促进淋巴细胞的自然增殖作用（与阴性对照组比较p0.05），同时能增强dnfb诱导的小鼠迟发型变态反应。恶性肿瘤、艾滋病等均存在一定程度机体免疫功能损伤，艾滋病毒通过感染机体免疫系统的重要调节细胞cd4+t细胞，导致其数量和功能的失调，使免疫功能缺陷。由冬虫夏草菌丝等组成的艾滋病i号方，有明显的细胞免疫促进作用，可增强体质，调整机体免疫功能，增加cd4/cd8比值，从而阻断hiv病毒感染和发展作用19。 2.2 抗病毒、抑菌作用 蛹虫草具有良好的抑菌抗炎作用，蛹虫草中的主要抑菌成分虫草素已被证实对葡萄球菌、链球菌、鼻疽杆菌、炭疽杆菌、猪出血性败血症杆菌等均有抑制作用。宾文等20对人工培养蛹虫草多糖（cmps） 的抗炎及免疫作用研究发现，cmps对小鼠耳肿胀及毛细血管通透性增高均有抑制作用，抑制小鼠溶血素的生成，而对免疫器官重量、碳粒廓清功能、dth等免疫作用无明显影响。蛹虫草及其组方被广泛用于hiv病毒感染的治疗中，近年来对蛹虫草及其化学成分的药理作用研究发现除免疫调节作用外，其直接的抗hiv活性可能是发挥作用的主要机制。傅明等以蛹虫草子实体为原料，发现其水提醇沉后得到的3种物质均具有抗hiv-1蛋白酶活性和抗hiv-1逆转录酶活性21。 2.3 抗肿瘤作用 有关虫草及其人工培养的菌丝体的抗肿瘤作用已经有不少的研究报道，在有效成分的作用研究方面主要集中在虫草素与虫草多糖2个方面。蛹虫草对小鼠s180和lewis肺癌均有抑制作用，在延缓肿瘤生长的同时还减少肺转移率的形成22。对蛹虫草复方制剂发现肿瘤生长有明显的抑制作用，其抑瘤率为40.3%。其作用除直接抑制肿瘤细胞生长外，还可增强荷瘤鼠的抗肿瘤特异性免疫功能23。在对蛹虫草抗肿瘤机制的研究方面，丁向萍等24的研究表明，虫草素对hepg2细胞有明显的抑制作用，细胞出现典型的凋亡形态改变，并使nf-b p65表达下调，抑制抗凋亡基因激活，促进细胞凋亡。孙艳报道25人工培养蛹虫草子实体可显著增强能直接杀伤肿瘤细胞的nk细胞活性，提高淋巴因子il-2 的产生，而il-2 又能诱导原始nk细胞的增强分化和前体nk细胞分化成熟表现活性，激活的nk细胞增强其裂解靶细胞的能力。同样课题组的研究发现人工蛹虫草子实体（ccm）对lewis肺癌移植瘤生长与转移的作用，这种作用可能与其下调荷瘤体内cd4+cd25+t细胞，抑制tgf-分泌，从而激发机体的抗肿瘤免疫相关26。 2.4 镇静、抗惊厥作用 蛹虫草含有多种维生素，具有调节神经系统的作用，对植物系统具有外周抗胆碱样作用，能降低副交感神经兴奋性，使蛹虫草具有镇静作用，并且对心悸失眠有较好的治疗作用。小鼠抗惊厥实验结果显示蛹虫草能明显减少小鼠自动活动，能对抗戊四氮诱发小鼠惊厥并且在一定程度上协同戊巴比妥钠诱发小鼠睡眠，作用强度与冬虫夏草相似，表明蛹虫草具有镇静催眠作用，但其作用机制是否与gaba递质释放有关尚有待于进一步研究27。 3 蛹虫草的人工培育研究现状 由于受生长条件的限制，天然野生虫草资源稀少，且由于生长环境不断受到破坏，虫草的资源日益贫乏。另外加之近年来人们对虫草药理活性及保健功能的广泛认识，使得其市场需求量不断增加，天然虫草资源已完全不能满足人们的需要，从19世纪60年代国外已经开始进行有关虫草子实体的人工培养研究28。据报道，目前，日本的研究者失秋信夫培养的包括蛹虫草在内的虫草多达74种， 是目前世界上人工培养虫草子实体种类最多学者29。我国在蛹虫草人工栽培方面的研究比国外较晚，但近20年来随着蛹虫草市场需求的增加及不断阐明的药理活性，国内对蛹虫草的人工栽培技术及其有效成分，药理活性作用等方面进行了大量的研究，取得了长足的进步，从天然虫草分离的菌种已有很多报道且已有大量的人工培养制剂投放到市场，蝙蝠蛾被孢霉、虫草头孢霉、蝙蝠蛾拟青霉及中国拟青霉等菌种制成的各种剂型产品已经投放市场，还出现不少以虫草菌为主原料配伍其他名贵中药制成复方制剂投放市场。如虫草精就是以冬虫夏草为主药，辅以人参、黄芪、当归、枸杞等名贵中药精制而成，具有改善脏腑机能，调节心律和血压，改善循环和加强肾上腺素的作用。另外，我国研制的各种虫草制剂还包括百令胶囊、心肝宝胶囊等。从临床和基础研究结果来看，这些制剂具有广泛的药理作用，对机体的多个系统均有着广泛的影响，能够调整功能，促进代谢，增强免疫以及抗衰老，抗应激等多方面的作用，随着研究的深入，其临床用途也日趋广泛。 4 结语 综上，随着研究的深入及各种人工栽培技术的发展以及市场的作用，蛹虫草的应用越来越广泛，尤其在恶性肿瘤、艾滋病等相关疾病的治疗中，但目前关于蛹虫草有效成份的研究、药理活性研究、作用机制的探讨还不够深入，临床研究资料更是欠缺，因此急需深入研究，为蛹虫草临床合理广泛的应用提供支持。 参考文献 1 魏景超. 真菌鉴定手册m. 上海： 上海科学技术出版社，1979. 2 郑壮丽， 黄春花， 梅彩英， 等.蛹虫草国内外研究的新进展j.环境昆虫学报，2011， 33（2）：225. 3 都兴范， 李军， 米锐， 等.蛹虫草和冬虫夏草主要活性成分含量比较j.食用菌，2010（6）：61. 4 黄兰芳， 郭方遒， 梁逸曾， 等. hplc-esi-ms测定冬虫夏草和蚕蛹虫草中腺苷和虫草素含量j. 中国中药杂志， 2004， 29 （8）： 762. 5 倪贺， 李海航， 黄文芳， 等. 北虫草及其活性成分的研究与开发j.科学导报，2007， 25（15）：75. 6 李虎臣， 孙平， 冯成强. 蛹虫草中活性成分虫草素的研究进展j.井冈山大学学报：自然科学版，2010 ，31（2）：93. 7 余伯成， 唐永范， 唐亮，等.虫草素的药理作用研究进展j. 现代药物与临床，2011，26（5）：349. 8 来永斌， 王琦， 孙月. 蛹虫草多糖含量的测定与分析j.中成药， 2001，23 （7）：517. 9 盖新杰， 张翼伸. 蛹虫草胞外多糖的研究ij. 真菌学报， 1992， 11 （4）： 300. 10 王蕾， 于荣敏. 人工培养蛹虫草多糖的分离纯化及其结构的初步研究j. 中国生化药物杂志， 2003，24 （1）： 23. 11 张甲生， 丁长江， 夏爱华， 等. 蚕蛹虫草和冬虫夏草中游离氨基酸的比较分析j.白求恩医科大学学报， 1994， 20 （1）： 24. 12 张士善， 张丹参，朱桐君， 等. 冬虫夏草氨基酸成分的药理分析j.药学学报，1991，26 （5）： 326. 13 孟祥贤， 张志光， 刘选明， 等. 古尼虫草生理活性物质的检测与分析j. 湖南大学学报， 2002， 29 （1）： 13. 14 段韶军， 张忠鹏， 李菲菲，等. 高效液相色谱法测定人工虫草中麦角甾醇的含量j.山西医科大学学报， 2006，37（6）：611. 15 张显科， 刘文霞. 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