中国药用真菌研究概述
2014-03-21张静潮李荣春
张静潮,李荣春*
(云南农业大学农学与生物技术学院,云南昆明 650201)
从古至今药用真菌的研究对象大多数是高等真菌,即子囊菌亚门(Ascomycotina)担子菌亚门(Basidiomycotina)[1],在国内把真菌作为药物已有悠久的历史,但是所占的比例却很小。在国内中药材近1万种,最多的是的是植物药,在总数的80%以上;其次为动物药,在总数的10%;最少的则是矿物药,在1%以下[1]。但在我国有着非常丰富资源的药用真菌资源,在其菌丝体、菌核、子实体、孢子中均能产生多种药用成分,例如氨基酸、黄酮类、多糖、维生素、甾醇类、生物碱、及抗生素等多种药用成分,这为发现新型的抗生素、抗菌素提供了充分的资源保障。笔者对药用真菌的主要药理作用和有效成分进行概述,并对今后的发展前景进行简单分析,现报道如下。
1 药用真菌的历史
真菌在药用,食用以及保健品等方面都有广泛的应用。早在6 000~7 000年前的仰韶文化时期,采食蘑菇等食用菌就已经非常广泛。2000年前的《吕氏春秋》、《礼记》、《齐民要术》等古籍中都对人类食用菇类的实例有所记载。东汉时的《神农本草经》记载药物365种,其中就有雷丸、茯苓、木耳和猪苓等10多种真菌。南北朝时期的陶弘景《本草经集注》和《名医别录》中增添了马勃和蝉花等。明代李时珍的《本草纲目》增加了桑耳、六芝、羊肚菜、鸡 、桑黄、蝉花、鬼盖、鬼笔、槐耳、柳耳、皂荚菌、香蕈、天花蕈、竹荪、雪蚕、茯苓、猪苓、雷丸及马勃等40余种。清代的汪昂《本草备要》第1次记载了冬虫夏草,并明确指出可以作为药用保健品[2],可见真菌在药用方面的应用在中国已经历史悠久。
从20世纪60~80年代研究灵芝(Ganoderma lucidum)的人工培育和应用开始,现代药用真菌的研究拉开了序幕,药用真菌的发展进入了迅猛阶段,国内的很多地区都开展了对药用真菌的研究与开发,新开发入药的有蜜环菌(Armillaria mellea)、麦角[Claviceps purpurea(Fr.)Tul]、云芝(Coriolus versicolor)、亮菌(Armillariella tabescens)、猴头(Hericium erinaceus)、安洛小皮伞菌(Marasmius androsaceus)等近10种,主要是发酵生产,其中对冬虫夏草(Cordycepy sinesis)的液体发酵和猴头的固体发酵研究比较广泛,还对银耳、猴头等子实体的人工培育开展研究。20世纪80年代后期卫生部颁布了“新药审批办法”,新的药用真菌都定为中药类新药,对其研发有了严格的要求,这股热潮才开始逐渐下降。20世纪末,仅有3种真菌被正式批准药用,分别是“虫草”的几个不同品种液体发酵产品:“金水宝”与“宁心宝”等。槐耳菌(Trametes robiniophila)固体发酵产生的“槐耳菌质”及其制剂“槐耳颗粒”,黑柄炭角菌(Xylarianigripes)的液体发酵产品“护龄神”等[3]。
目前,《中国药用真菌》、《中药大辞典》、《中国中草药汇编》以及《中国药用孢子植物》对药用真菌的药理药性、生态生理、性能、资源分布、种质生产协调方面都有记载[4]。
2 药用真菌有效成分
2.1 多糖 药用真菌多糖是一类重要生物活性物质,其本身及其衍生物具有多种生物学功能特性,如激活免疫细胞,细胞特异性识别,细胞表面对各种抗原和药物的受体承载等,故真菌多糖具有各方面的药理作用,如降血压、降血脂、抗氧化、抗感染、抗辐射、健胃保肝和延缓衰老等。通过人们对药用真菌多糖的逐渐认识,在医药及保健品上多种真菌多糖都有广泛应用,如灵芝多糖、云芝多糖、猴头多糖、金针菇多糖、银耳多糖、猪苓多糖、虫草多糖、黑木耳多糖和茯苓多糖等。
真菌多糖是由7个分子以上的醛糖、酮糖缩合而成的多聚物。与植物多糖不同的是,真菌多糖分子单体间以大量的β -(1→3)糖苷键与 β -(1→6)糖苷键结合[5]。Nandan等[6]从双环蘑菇中提取多糖。Amaral等[7]从无柄灵芝子实体中分离出一种水溶性β一葡聚糖。Santos—Neves等[8]从佛罗里达侧耳子实体中提取出一种β一葡聚糖则能够形成凝胶。
真菌多糖也是一种重要的免疫增强剂,其功能是抗肿瘤、提高免疫功能。这是人们研究最活跃的一部生物活性。其免疫调节机制是它可以将T细胞、B细胞、M巨噬细胞、CTL细胞、NK细胞、LAK细胞等免疫细胞激活,激活网络内皮系统(RES)吞噬、促进 IL-1、IL-2、TNF-α、INF-γ、NO等生成、清除老化细胞和异物,调节及促进机体抗体和补体的形成,提高机体抗肿瘤免疫力[9]。此外,双胞蘑菇、竹荪多糖对血压的控制作用,灵芝多糖对心血管系统起到调节作用,香菇多糖对肝脏的保护作用,都是我们未来研究和探索的重要方向。
2.2 生物碱 在真菌中分离出来的生物碱主要分为3类,吲哚类生物碱、腺苷嘌呤类生物碱和吡咯类生物碱。吲哚类生物碱主要分为麦角碱、麦角新安碱、麦角铵、麦角异铵、麦角生碱和麦角异生碱等。子囊菌的麦角菌是含这类成分物质的代表真菌。这类物质对于治疗心血管、偏头痛等疾病都有显著疗效,能促进子宫肌肉收缩,减少产后流血,催产,对眼角膜疾患及甲状腺分泌功能的失调等症有一定的疗效。嘌呤类物质是真菌新陈代谢过程的产物,有降胆固醇、降血脂和杀菌作用。
2.3 萜类化合物 萜类化合物由于其结构的组成不同划分为:单萜、倍半萜、二萜、二倍半萜、三萜、四萜、五萜及多萜。从真菌中分离出来的萜类化合物一般是倍半萜、二萜和三萜类。也有人分离出极少量的二倍半萜、四萜类化合物,并且这类化合物的活性作用非常重要。
2.3.1 倍半萜化合物。这类不饱和烃类多属于倍半萜类,是从担子菌类中分离出来的,由于其化学结构的不同,可以将它们分为12种结构类型.倍半萜类化合物多具有杀菌作用。某些担子菌类群的化学分类鉴定可以用不同类型的倍半萜类化合物及其氧化产物的形成来完成。
2.3.2 二萜类化合物。二萜类化合物有抗菌活性,但是含量和种类皆较少。例如从黑蛋巢菌中分离出2种二萜类化合物,还有从侧耳属的几种伞菌中分离出2种二萜类化合物,以及从粗环射脉菌中分离出的2种二萜类化合物等,也有人从桑黄中分离出一种新的二萜12-hydroxy-7-oxo-5,8,11,13 - tetraene -18,6 - abietanolide[10]。Hiromichi等从猴头(Hericium erinaceum)菌丝体中分离出的一个新二萜化合物 erinacine P[11]。
2.3.3 三萜类化合物。目前对茯苓三萜和灵芝三萜研究较多,人们也广泛关注其药理药性,具有抗肿瘤、抗炎、抗衰老、抗HIV和保肝等生理功能,并对心血管系统、神经系统和免疫系统具有调节功能[12],由此看来,真菌化学成分及代谢产物中,三萜类化合物是非常重要的一部分。
2.3.3.1 茯苓三萜。茯苓三萜分为3,4-开环羊毛甾烷三萜烯型和羊毛甾烷三萜烯型[13]2种类型。其中3,4-开环-羊毛甾烷三萜烯型有9个化合物,都存在于茯苓皮中[14]。羊毛甾烷三萜烯型中的茯苓环酮双烯三萜酸是一类新的天然化合物。羊毛甾烷三萜烯型化合物有12个,主要来源于茯苓内核、茯苓皮和茯苓菌株培养液[14]。
2.3.3.2 灵芝三萜。灵芝三萜化合物化学结构比较复杂,已知的不同母核结构有7种,三萜母核上不同的取代基有:羧基、羟基、酮基、甲氧基、甲基和乙酰基等。其相对分子质量在400~600。从1982~1990年,三萜类化合物在灵芝属中分离出来103种;从1991~2005年,又从灵芝属真菌中分离得到近20种三萜类化合物。到目前为止,在其子实体、菌丝体、孢子粉中分离出140多种三萜类化合物[15]。
2.4 甾醇类 甾醇类化合物是一种重要的原维生素D,让其转化为维生素D的条件是受到紫外线照射,猪苓、金针菇、酵母菌、冬虫夏草、麦角菌和赤芝等真菌中均含有甾醇类化合物,可用于防治软骨病。
2.5 蛋白质 大部分药用真菌中的蛋白质可以食用,而且氨基酸的含量高,种类也很多。并且具有抗癌作用和调节机体免疫功能等。
2.6 其他化合物 真菌中还含有维生素、有机酸、多元醇和色素类等物质。
3 药用真菌的主要药理作用
3.1 抗癌作用 民间对于药用真菌治疗肿瘤、癌症的事例在我国已有悠久的历史,如黄柄笼头菌(Simblum gracile)、烟色烟管菌(Bjerkandera fumosa)和树舌(Ganoderma applanatum)等[16]。目前,癌症依然是医学界的一大难题,药用真菌的特性之一就是抗癌,所以对真菌多糖的抗癌作用在国内外都进行了大量研究工作。有些真菌的代谢产物、多糖类、蛋白质类、萜类对肿瘤的抑制率在90% ~100%。当癌症病人进行手术治疗、化学药物治疗和放射性治疗后,食用这类物质,可以提高治疗效果,减少化、放疗的副作用。药用真菌中的多糖和蛋白多糖体是起到抗肿瘤主要作用的物质,不但对肿瘤有抑制作用,还可以可以预防肿瘤的发生,发生肿瘤后预防肿瘤转移,让机体产生抗体,并且提高机体免疫功能,从而发挥出抗癌的功效。林志彬研究表明[17],灵芝多糖通过介导作用对机体免疫系统调节,可以起到延长S180、U14腹水型荷瘤小鼠生存期的作用,从而延长荷瘤小鼠的生命。刘吉成等[18]研究表明,姬松茸多糖中,较低分子量的一部分对淋巴细胞的增殖有促进作用,可以抑制k562细胞的增殖。李兴玉等[19]研究表明,姬松茸多糖可以抑制k562和白细胞介素确(HL-60)细胞系的增殖,并且可以与反义寡聚核苷酸协同诱导HL-60细胞系凋亡。崔红霞等[20]研究表明,姬松茸多糖可抑制肝癌细胞Bel27402。其机制是通过增强小鼠的细胞免疫功能诱导肿瘤细胞凋亡。
3.2 免疫调节作用 药用真菌提高机体免疫功能主要表现在这几个方面:第一,可以将单核巨噬细胞系与NK细胞的功能增强。这2类细胞均是人体的第一道天然防线,单核巨噬细胞系的重要功能在于具有调节免疫应答和非特异性防御等,NK细胞分泌出来的干扰素,具有抗肿瘤、抗感染的作用;第二,可以增强体液的免疫功能,促进其相对应抗原的免疫反应的免疫球蛋白中IgM和IgG的产生;第三,其在通过促进T淋巴细胞分化、增强细胞的免疫功能的同时,还可以提高这些细胞因子的活性,调节机体抗病能力,并能改减缓由衰老所导致的免疫功能衰退等[21]。Li等[22]对从黑泥土蘑菇的菌丝体和培养基中分别提取出2种糖蛋白的抗癌和免疫活性进行了研究,结果表明:这2种糖蛋白是通过激活淋巴细胞和巨噬细胞,从而使其进行免疫调节来实现抗肿瘤作用的。
3.3 抗菌抗病毒作用 药用真菌的抗生素作用对象除了革兰氏阳性细菌以外,对格兰仕阴性细菌、丝状真菌、分支杆菌、霉菌和噬菌体也有作用。例如:革兰氏阳性菌的生长可以由鲑贝芝培养液和菌体分离的鲑贝芝素所抑制[23]。都凡敬一等(1970)测定了50多种菇类提取液的抗病性,结果发现它们对主要的植物病害如黄瓜花叶病毒(CMV-Y)和烟草花叶病毒(TMV)都有显著的抑制作用[24]。抗生素包含聚乙炔化合物、类固醇、嘌呤化合物、类萜等,也有些芳香族化合物和核酸类。裂褶多糖与抗菌素联合使用,比2药各自单独使时疗效更高。其与链霉素、庆大霉素亦或利福平联合使用起到提高抗生素效价,降低抗生素副作用的理想效果[25]。
3.4 对心血管的作用 真菌对心脑血管系统疾病主要作用有:预防血栓的形成,改善血液的粘稠度,增加微循环血流,降低血压,降低血浆和血清中胆固醇含量,提高机体耐缺氧能力及降低耗氧量的作用等[26]。例如,灵芝糖浆、银耳多糖等降低血液中胆固醇含量,促进血液中胆固醇的代谢[24]。银耳多糖,银耳芽孢多糖具有延长凝血时间的作用,还可以减少血小板数量,降低其粘附率和血栓粘度,并且能降低血纤维素蛋白原的含量,从而起到抗血栓的作用[16]。
3.5 对肝脏的作用 真菌多糖具有解毒保肝的作用,在于真菌多糖可以促进肝细胞内的蛋白质、RNA合成,提高肝细胞的再生能力以及增加肝细胞内糖元含量,从而降低各种有害物质对肝脏的损伤[24]。
3.6 抗氧化作用 研究表明[27],灵芝多糖具有抗衰老作用,主要机理作用是通过提高抗氧化酶活性、清除体内自由基而实现的,其中超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肚过氧化物酶(GSH—PX)是机体内清除有害自由基的重要抗氧化酶,从而保护细胞免受损伤,延缓细胞衰老。此外,香菇多糖可提高小鼠血清抗氧化酶的活性,并且降低血清中黏膜白细胞介素-2(IL-)和肿瘤坏死因子 -α(TNF -α)的水平[28]。
4 我国药用真菌前景
4.1 药用真菌多糖的应用 药用真菌多糖具有广泛的药理作用,作为一种重要的生物效应调节剂,在免疫调节、降血压、保肝护肝、抗肿瘤、抗病毒、抗衰老等方面都有功效。由于这些功效使我们越来越得到重视对药用真菌多糖产品的研发。目前,很多产品都是利用真菌多糖研发出来的。例如:猪苓多糖片、猴头菇冲剂、香菇多糖注射液、羟甲基茯苓多糖注射液、云芝泰康冲剂等,并且激发了其他药用真菌多糖的研发动力,具有广阔的研发前景。在临床应用上,对于免疫缺陷性疾病、自身免疫性疾病和肿瘤类疾病的治疗已经广泛的将真菌多糖应用到实践当中[29]。
4.2 医药临床的应用 传统中医中药和民间利用药用真菌作为药材和直接治疗疾病已有久远的历史,这为我们提供了极为有利的条件去从中寻找新的天然药物。目前,对药用真菌有效成分的研究包括提取、分离、制备、化学组成、药理药性等,但是缺少临床试验的研究及实践,大部分仍处于试验阶段。在加强临床试验,确定疗效的同时要进一步筛选具生物活性的多糖,搞清成分结构,从而确定其构效关系,阐明其作用机制[30]。
4.3 小分子活性成分研究 目前对有一些药用真菌的临床或生理活性研究结果及其多样化的生物活性成分归属均不明确,大部分是以其粗提取物为材料得到的,这不但限制了开发效果更好的新产品,影响了其药理药性作用的发挥,对原有产品质量的控制也不利。在现有的基础上,用新的思路开展对药用真菌小分子活性成分的研究,具有重大意义[31]。
4.4 绿色饲料的研发 在动物养殖中,抗病毒,抗传染,抗菌是困扰这一产业链条的一个严重问题,国内外发生的群体患病或者死亡事件也经常发生,口蹄疫,禽流感都是在养殖过程中病毒或真菌的肆虐而造成的结果。如果可以利用真菌多糖的高效、抗菌抗病毒、提高免疫力、而且无残留的这些特点,研发一种新型绿色饲料添加剂,这不但满足了绿色饲料及养殖的要求,并具有巨大的市场潜力[32]。
5 我国药用真菌展望
我国的药用真菌资源非常丰富,也是世界上最大的食用菌生产和出口国,具有光明的前景和发展潜力。近年来,随着社会的发展和科技的进步,人们认知水平的提高,药用真菌在医学界和人们日常生活中的重要性日渐突显。这不仅推动着食用菌产业的发展,也为企业和人们带来了无限的商机。但是在资源丰富,种类繁多的同时,也存在着具体种类资源分布不明,有些种类的有效成分及作用机理还不清楚,药用真菌生产工艺的完善,复方药物的研制及使用,有待进一步研究和开发。
[1]徐锦堂.中国药用真菌学[M].北京:中国协和医科大学联合出版社,1997.
[2]兰进,徐锦堂,贺绣霞.药用真菌栽培实用技术[M].北京:中国农业出版社,2001.
[3]庄毅.中国药用真菌概况[J].中国食用菌,2001(2):3.
[3]蒋中海,强冬梅.我国的药用真菌[J].生物学通报,1994,29(2):20.
[4]CHANG S T.A Global Strategy for Mushroom Cultivation——A Challenge of A“Non -Green Revolution”[M].Nanjing,China:Science and Cultivation of Mushrooms,1998.
[5]黄芳,蒙义文.活性多糖的研究进展[J].天然产物研究与开发,1999,11(5):90 -97.
[6]NANDAN C K,PATRA P,BHANJA S K,et al.Structural characterization of a water -soluble β -(1,6)-linked D -glucan isolated from the hot water extract of an edible mushroom,Agaricus bitovquis[J].Carbohydrate Research,2008,343(18):3120 -3122.
[7]AMARAL A E,CARBONERO E R,DE SIMAO R C G,et al.An unusual water-soluble β - glucan from the basidioearp of the fungus Gmaoderma Resinaceum[J].Carbohydrtne Polymers,2008,72(3):473 -478.
[8]SANTOS -NEVES J C,PEREIRA M I,CARBONERO E R,et al.A gelforming β-glucan isolated From the fruit bodies of the edible mushroom Pleurotus florida[J].Carbohydrate Research,2008,343(9):1456 -1462.
[9]吴雄志,陈丹.多糖抗肿瘤机理研究进展[J].中国中医基础医学杂志,2001,7(12):67 -69.
[10]WANG Y,WANG S J,MO S Y.An abietane diterpene and a sterol from fungus Phellinus igniarius[J].Chinese Chemical Letters,2006,17(4):481-484.
[11]HIROMIEHI K,TAKESHI S,NOBUO K.Isolation of erinacine P,a new parental metabolite of cyathane-xylosidea,from Hericimn erinaeeum and its biomimetic conversion into erinacines A and B[J].Tetrahedron Leat,2000,41:4389.
[12]蒋婷婷,王勇.灵芝三萜类成分的研究进展[J].海峡药学,2012,24(1):1-4.
[13]仲兆金,许先栋.茯苓三萜化学成分及其光谱特征研究进展[J].中国药物化学杂志,1997,7(1):71.
[14]许先栋,许津,顾惠儿,等.茯苓环酮双烯三萜酸的晶体结构和分子结构研究[J].中国药物化学杂志,1994,4(1):26.
[15]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.
[16]康洁,陈若芸.近10年药用真菌成分及活性研究进展[J].中国药学杂志,2005,40(2):86—89.
[17]林志彬.灵芝抗肿瘤活性和免疫调节作用的研究进展[J].北京大学学报:医学版,2002,34(5):493 -198.
[18]刘吉成,孙建宁.低分子量姬松茸多糖提取分离及抗肿瘤活性筛选的研究[J].中华中医药杂志,2006,2l(5):298—300.
[19]李兴玉,王非凡,张星星,等.姬松茸多糖抗肿瘤的实验研究[J].中国食用菌,2004,23(4):42—44.
[20]赵大明.我国药用真菌的开发与利用[J].中国商办工业,1999,11(6):39-41.
[21]LI X,JIAO L L,ZHANG X,et al Anti-tumor and immunomodularing activities of proteoglyeans from mycelium of Phellinus nigrlcans and culture medium[J].International lmmunopharmacology,2008,8(6):909 -915.
[22]游建军.我国药用真菌开发利用研究现状及展望[J].中国食用菌,2009,28(4):3 -5.
[23]郭嘉铭,上官舟建,陈景湖.药用真菌的研究与开发概述[J].中国食用菌,1994,13(3):9.
[24]曲晓华,殷培峰,浦冠勤.中国药用真菌的研究概况[J].蚕桑茶叶通讯.2003,113(3):22 -24.
[25]王凤仙,张吟秋.三种药(食)用真菌抗菌作用的研究[J].浙江省医学科学院学报,1992,3(1):6 -8.
[26]李林玉,金航,张金渝,等.中国药用真菌概述[J].微生物学杂志,2007,27(2):57 -61.
[27]YOU Y H,LIN Z B.Protective effects of Ganoderm a lucidum polysaccharides peptide on injury of macrophages induced by reactive oxygen species[J].Acta Pharmacol Sinica,2002,23(9):787.
[28]YU Z,YIN L,YANG Q,et al.Effect of Lentinus edodes polysaccharide on oxidative stress,immunity activity and oral ulceration of rats stimulated by phenol[J].Carbohydrate Polymers,2009,75(1):115 -118.
[29]李磊,王卫国.真菌多糖药理作用及其提取、纯化研究进展[J].河南工业大学学报:自然科学版,2008,29(2):87 -92.
[30]刘伦沛.药用真菌资源及其开发利用[J].凯里学院学报,2009(3):5
[31]尚晓冬,王国艳,潘伟,等.猴头菌小分子活性成分研究进展[J].食用菌学报,2012,19(1):79 -84.
[32]罗长财,陈丽芝.真菌多糖作为饲料添加剂的功效及应用前景展望[J].饲料博览,2005(2):36 -38.