冬虫夏草化学成分及其药理作用的研究

1冬虫夏草化学成分及其药理作用的研究摘要:冬虫夏草作为历史中传统的名贵中药材，是华虫草菌的子座和僵死的虫草蝙蝠蛾幼虫组成，是一种十分珍贵的保健品和药品。化学研究证实，核苷类（虫草素、腺苷等）、甾醇类（麦角甾醇及其衍生物等）、多糖类物质，以及甘露醇、氨基酸是冬虫夏草具有重要保健和药理作用的物质基础。现已知冬虫夏草具有免疫调节、抗癌、调节内分泌、抗菌、促进造血、抗病毒和护肝、镇静和抗惊厥作用；此外，还可用于心血管系统、呼吸系统和肾脏等疾病的调节和治疗。野生冬虫夏草、人工菌丝体及其活性发酵产物是功能食品的重要资源。关键词：冬虫夏草；化学成分；药理作用近年来，有关冬虫夏草的研究日新月异，本文全面综述了冬虫夏草的有效成分及其药理作用的最新进展。1冬虫夏草的化学成分不同的学者采用不同的方法对冬虫夏草及其菌丝体的化学成分进行了广泛的研究，其化学成分大致可分为：多糖类、蛋白质及氨基酸类、脂类、核苷类、甘露醇、麦角甾醇类、微量元素等。1.1多糖类冬虫夏草已知含有至少二种多糖。CS-1,一种从子座中以热水提取的水溶性胞外多糖,它是一种高度分枝的半乳甘露聚糖。另一种多糖ct-4N,一种含少量蛋白质的半乳甘露聚糖,是由D-甘露糖和D-半乳糖以3:5分子比组成,其分子质量为23000。冬虫夏草用盐酸水解，NaOH中和，乙醇沉淀蛋白，标准裴林试剂滴定，测得粗糖23.87%［1］。白云娥等［2］用硫酸－蒽酮比色法测定了粗糖中含糖为42.0%。龚晓健等［3］利用水提醇沉法提取多糖，应用苯酚－硫酸法测定总多糖，含量约为40%。郑波等［4］用紫外分光光度法测定冬虫夏草及蛹虫草中多糖含量分别为32.37%、6.32%。大量药理试验表明，虫草多糖类物质具有多种作用，如抗肿瘤，增强单核巨噬细胞的吞噬能力，提高小鼠血清中IgG的含量，对体外淋巴细胞转化有促进作用和抗辐射作用等。冬虫夏草的多糖，其抗肿瘤活性也与分子量有关，分子量大于1.6×10４时，才具有抗肿瘤活性。多糖的活性除了跟分子量有关外，还与多糖的溶解度、黏度、初级结构和高级结构有关。1.2蛋白质及氨基酸类我国学者报道，冬虫夏草中含蛋白质20.06%～26.40%，李楠等报道冬虫夏草的粗蛋白为25.47%［5］。水解氨基酸含量报道不一，多数报道含量为20%～25%，最少含量为5.53%，最多含量为39.22%。药理实验表明天然冬虫夏草中谷氨酸、色氨酸及酪氨酸为主要成分，色氨酸为主要的有效成分。郭亚东等［6］用氨基酸自动分析仪测定氨基酸含量测定结果显示，天然虫草和人工培养菌丝体在所测16种氨基酸中，其总含量前者为27.358%，后者为25.203%，两者差别不是很大。7种必需氨基酸（苏氨酸、缬氨酸、蛋氨酸、赖氨酸、苯丙氨酸、亮氨酸、异亮氨酸）分别占总氨基酸含量的39.6%和38.0%。研究报道表明，冬虫夏草在临床上的补益、辅助治疗消化系统及神经系统疾病，抑制病菌及增强免疫功能等作用，似乎与其富含上述氨基酸有必然联系［7］。1.3酯类冬虫夏草的粗脂肪含量为9.18%。也有报道为8.4g/kg［8］。其中饱和脂肪酸11.1%～13.6%，不饱和脂肪酸80.2%～82.5%［9］。有机酸种类较多，已检出2有12种，它们是硬脂酸、软脂酸、油酸、亚油酸、14－甲基－十五酸、十五烷酸、十六烷酸、3－十八烷酸、9－十六烯酸、14－甲基－十六烷酸、9－十八烯酸、11－二十烯酸。1.4核苷类1951年，Bentley、Cunningham从蛹虫草中分离得到虫草素，其化学结构为3’－脱氧腺苷。吕瑞绵等［１0］从西藏产冬虫夏草中分离得到尿嘧啶、腺嘌呤、腺苷。还有报道从冬虫夏草的乙醇提取液中分离得到核苷类化合物：尿嘧啶、腺嘌呤、脱氧腺苷、尿苷。吴春敏等［１1］采用甲醇为溶剂，分别提取西藏和青海产的冬虫夏草及虫体与子座中核苷类成分，用ＨＰＬＣ法测定腺苷的含量。结果：西藏虫草虫体、子座、冬虫夏草全体的腺苷含量分别为0.362mg/g，0.582mg/g，0.385mg/g；青海虫体、子座和冬虫夏草全体腺苷含量分别为0.140mg/g，0.347mg/g，0.211mg/g。龚范等［１2］用直观推导式演进特征投影法对冬虫夏草子座和虫体的核苷化合物与麦角甾醇分别进行了多组分分析，同时定性定量测定。结果在子座测出腺苷、尿苷、和麦角甾醇的含量分别为0.15%、0.22%、0.36%；在虫体中尿苷和麦角甾醇的含量分别为0.14%、0.34%。核苷类物质（腺苷、尿苷、鸟苷）为冬虫夏草有效成分之一，尤以腺苷具有明显的药理作用。腺苷可改善心脑血液循环、防止心律失常、抑制神经递质释放和调节腺苷酸环化酶的活性等。1.5甘露醇甘露醇的含量测定有多种方法，其含量测定方法多数使用经典的容量分析法［13］，但目前报道还有用高效液相色谱法［14］、气相色谱法［15］、薄层扫描法［16］来测定甘露醇的含量，最近有人认为用分光光度法更加优于其他几种方法并测得冬虫夏草中D－甘露醇的含量为3.60%，回收率99.0%。值得注意的是研究时选用的测定方法不同也会因为方法本身的原因造成同一样品中甘露醇含量测定结果的差异。经药理研究表明，甘露醇能降低血液中胆固醇、三酰甘油的含量，预防血栓的形成；甘露醇也对各种类型的肺部疾病和支气管哮喘有很好的疗效，尤其对中老年和吸烟引起的慢支、哮喘效果特别显著。1.6麦角甾醇类麦角甾醇又名麦角固醇，是脂溶性维生素D2的前体，其次生代谢产物可产生麦角甾醇氧化物。20世纪80年代初，我国学者从冬虫夏草、凉山冬虫夏草、亚香棒冬虫夏草中已分离出麦角甾醇、麦角甾醇过氧化物、麦角甾醇－β－D－吡喃葡萄糖苷、2，2－二羟基麦角甾醇、β－谷甾醇、D－甘露醇。吕瑞绵等［10］从西藏产冬虫夏草中分离得到了蕈糖、甘露醇等糖醇类及麦角甾醇。肖永庆等［17］从冬虫夏草的乙醚提取物中分离得到胆甾醇软脂酸酯、麦角甾醇和麦角甾醇过氧化物以及D－甘露醇。郦皆秀等［18］从西藏产的冬虫夏草的石油醚部分得到胆甾醇、β－谷甾醇和麦角甾醇及其氧化物，从氯仿部分得到啤酒甾醇、麦角甾醇。石岩等［19］采用建立的RP－HPLC方法测定冬虫夏草中麦角甾醇的含量在0.013%～0.091%。经研究表明，麦角甾醇具有抗癌、防衰、减毒等功能，它是虫草中最主要的一种甾醇，可以提示冬虫夏草菌丝体的水平。1.7微量元素虫草中含有丰富的微量元素，已检出30多种元素，人体必需元素含量高。冬虫夏草中P和Mg的含量最高。较高是Al、Fe、Ca、Na、Zn，其次为K、Si、Mn、Sr、Ba、Cu、Zr等；较少是Ni、Nb、Ce、Cs、As、Be、Ga、B、Ti、Li、Hg、Pb等；另外还有Y、Yb、Cd、Pt、Rb、Br。有人推测冬虫夏草的抗癌作用与含P、Co、Fe、Cu有关。也有报道冬虫夏草直接抗癌作用不强，但它能增强环磷酰胺、6－巯基嘌呤作用，这种协同增强抗癌作用是否与冬虫夏草含有多种3微量元素有关，有待与进一步探讨［20］1.8其他成分冬虫夏草中含粗纤维素18.53%、灰分4.1%、水分10.84%,还含有单质硫、硫磺及磷脂酰胆碱成分。2冬虫夏草的药理作用2.1对免疫系统的调节作用冬虫夏草的免疫调节功能在多种免疫疾病的防治中发挥了重要的作用，既有细胞免疫调节作用，又有体液免疫调节作用。虫草多糖在增强免疫力的过程中扮演着重要角色，冬虫夏草子实体及菌丝体能够使实验动物脾重增加，网状内皮系统的功能增强，且能增强小鼠腹腔巨噬细胞的吞噬能力，从而提高机体免疫功能[21]。冬虫夏草固体发酵物水提取液具有显著的增强免疫功能低下小鼠的巨噬细胞吞噬功能的作用，可使其免疫功能恢复到接近健康的正常水平，有良好的免疫调节作用[22]。2.2抗肿瘤作用肿瘤细胞的生长繁殖需要大量腺苷，而冬虫夏草结构与腺苷相似，能代替腺苷参与到肿瘤细胞的生长繁殖，进而抑制肿瘤细胞的生长；冬虫夏草还能直接通过抑制核酸、蛋白质的合成或葡萄糖跨膜转运而抑制肿瘤细胞的生长[21]。经肿瘤滋养动脉注入冬虫夏草，对兔VX2肝癌模型的肿瘤组织的生长有显著地抑制作用，能够明显减少肿瘤的肝内以及远处转移的发生率，并能抑制局部肿瘤滋养血管的生长[23]。冬虫夏草还能通过调控Bcl-2、Bxa基因表达的水平进而诱导人乳癌细胞凋亡[24]。冬虫夏草也能通过诱导肿瘤细胞自噬，而非细胞凋亡的途径，呈浓度依赖性地降低胰腺癌PANC-1细胞的存活率[25]。2.3对心血管系统的影响对肺心病患者采用主要成分为冬虫夏草菌粉的胶囊进行临床干预1个月，经过治疗，患者血浆内皮素-1（ET-1）、血清超敏C反应蛋白（hs-CRP）、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、左室等容舒张时间（IVRT）和E波减速时间（EDT）显著降低，血清一氧化氮（NO）、二尖瓣口舒张早期流速峰值（E峰）和舒张晚期流速峰值（A峰）比值（E/A）显著提高，证实冬虫夏草能够有效改善肺心病患者的血管内皮功能及左室舒张功能，并能降低炎性反应[26]。2.4对呼吸系统的影响冬虫夏草可以使慢性阻塞性肺病（COPD）大鼠模型的支气管肺泡灌洗液中白细胞总数及基质金属蛋白酶-9的水平明显降低，气道阻力显著下降，而肺顺应性上升，从而降低大鼠气道炎症反应，起到保护肺功能的作用[27]。2.5对生殖系统的影响用腺嘌呤复制“肾阳虚”模型小鼠，喂饲冬虫夏草，可使雄鼠睾丸形态等指标得到明显改善，雌鼠受孕时间有提前的趋势，仔鼠数和仔鼠平均体重显著增加，提示冬虫夏草能够提高“肾阳虚”小鼠模型的生殖功能[28]。小白鼠注射冬虫夏草浸剂和煎剂，对雌性小鼠无雌激素样的作用；而对雄性小鼠可以产生雄激素样的作用，可使雄性小鼠的附性腺净重增加[29]。2.6中枢神经的镇静作用和抗惊厥功能冬虫夏草可明显抑制小白鼠自发性活动及睡眠时间,延长戊巴比妥钠睡眠时间和抗惊厥作用。醇提取物还可拮抗苯丙胺的中枢兴奋作用,对抗烟碱和戊四唑所致小鼠惊厥,减少死亡率,还可使正常体温降低,显著延长士的宁所致惊厥的潜伏期。2.7抗病原微生物作用体外试验证明,冬虫夏草浸提液对葡萄球菌、链球菌、炭疽杆菌、鼻疽杆菌、猪出血性败血症杆菌及须疮癣菌、石膏样小芽孢癣菌、羊毛状小芽孢癣菌等真菌均有抑制作用。冬虫夏草乙醇浸出液对结核杆菌H37pv有明显的抑制作用。同样对肺炎球菌和阿米巴有明显的抑制作用。2.8降糖作用冬虫夏草并非通过促进人体分泌胰岛素的途径来降血糖的，而是通过改善糖代谢的过程，而且只有当血糖值比正常水平高时才发挥功能，因此它可以阻止血糖值较高的人群进一步发展为糖尿病[21]。冬虫夏草提取物（CSE）可以4降低链脲佐菌素（Streptozotocin，STZ）诱导的糖尿病大鼠模型的血糖，提高血清和肝脏的超氧化物歧化酶（SOD）的活性，降低丙二醛（MDA）的含量，改善模型大鼠体内异常的氧化应激水平，降低血清NO及诱生型一氧化氮合酶（iNOS）含量[30]。2.9调脂、抗氧化作用用高脂饮食诱导的高脂血症金黄地鼠模型，用冬虫夏草提取物（YCC）连续灌胃4周后，检测模型动物血脂水平并进行体外自由基清除的实验，结果证实YCC在体内可以调节血脂，在体外可以清除自由基和抗氧化[31]。2.10抗菌、抗病毒、抗炎作用实验证实冬虫夏草发酵液对大肠埃希菌及金黄色葡萄球菌的抑制作用较为明显；热稳定性试验证实发酵液中某些抗菌物质有着较强的热稳定性，尤其当发酵液与25%糖液及10%盐液分别混合使用时，能表现出最佳的协同抑菌效果[32]。人工培植的冬虫夏草水提物能够通过抑制早期立即蛋白IE1、IE2及早期蛋白UL84在宿主细胞内的表达，实现对人类巨细胞病毒（HCMV）的抑制作用，可作为潜在的抗HCMV药物[33]。通过低温水浸提取方法获取的冬虫夏草菌丝体水提物，能够直接抗新城疫病毒和预防新城疫病毒感染，而且对细胞没有毒性，是一种低毒的体外抗新城疫病毒的物质[34]。用人工培养的云南本土冬虫夏草菌粉（YNCS）给二甲苯致耳廓肿胀模型小鼠灌胃，结果证实其具有抑制肿胀的抗炎效果[35]。2.11抗焦虑作用用冬虫夏草口服液给雄性昆明种小鼠灌服7d后，进行联合开场、明暗箱行为的检测，结果证实高剂量冬虫夏草口服液的抗焦虑效果显著