冠突散囊菌医药价值研究进展

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(广西医科大学第一附属医院,广西南宁 530021)

冠突散囊菌(Eurotiumcristatum)[Curotium crisvutum(Raper & Fennell)Malloch & Cain]俗称“金花”,属于散囊菌目发菌科散囊菌属的一种真菌,由子囊果和菌丝组成,营养要求低,可在马铃薯葡萄糖琼脂培养基(Potato Dextrose Agar,PDA)、孟加拉红培养基生长,适应性强[1],能利用多种氮源、碳源,是茯砖茶发酵过程中的优势菌种,其从茶叶中获取营养物质,通过自身代谢,产生多种酶催化茶叶中各种物质发生转化,形成了茯砖茶特有的色、香、味品质[2],故其是评价茯砖茶品质的重要指标。

随着人们生活水平的提高,高血压、高血脂和高血糖,已经成为威胁人类健康的“头号杀手”。中国卫生部公布的数据显示,我国“三高”人群数量已逾3亿,死亡率近30%。被誉为“金花之父”的刘仲华教授团队通过高通量筛选技术,对经冠突散囊菌发酵后的茯茶进行了深入研究,并从中提取出了茯茶素A和茯茶素B两种新的活性物质,这些茯茶素类化合物具有显著降脂减肥和降糖功效,研制出了全球首款能够抑制甚至逆转“三高”的保健食品。日本科研人员将“金花”加工成保健品,售价超过黄金,使得冠突散囊菌的保健作用受到了越来越多的关注和重视。然而,我国目前对冠突散囊菌的研究多基于其对茶叶的影响,作为在医学领域具有应用潜力的益生菌,其医药价值却没有引起人们足够的重视,没有得到充分的利用和开发。随着现代医药学对冠突散囊菌的生理特征、药理作用、临床应用、提取工艺等方面的研究,发现冠突散囊菌具有提高人体免疫功能、预防肿瘤、降脂减肥、抗氧化、抑菌等功效[3]。本文就冠突散囊菌的药理学研究,生物活性及医药应用前景进行如下综述。

1 冠突散囊菌的药理学研究

1.1 培养条件及有效成分提取技术

许多学者对冠突散囊菌的培养条件进行了探索,发现其在液体培养基中的最优发酵条件为pH5.5,生长温度30 ℃,摇瓶接种量1%(孢子浓度5～6×108cfu/mL)、转数120 r/min[4]。在固体培养中,PDA及CZG培养基均适合冠突散囊菌的培养,最适温度为25～35 ℃,最适pH为5,有机氮源、Zn及Mn等能促进菌丝的生长[5]。随着现代实验技术的进步,冠突散囊菌有效成分的提取工艺得到了快速发展,李莹[6]用乙酸乙酯对冠突散囊菌马铃薯发酵液进行萃取后,通过减压桂胶柱层析、常压桂胶柱层析及HPLC对7-羟基大黄素,大黄素及大黄素甲醚等多种代谢产物进行了分离纯化。袁勇[7]以冠突散囊菌“孢子粉”为研究对象,以乙醇与水作为提取溶剂,对提取条件探索后发现,70%乙醇效果最佳,同时加上超声、研磨等物理作用能加速孢子壁的破碎,提高孢子粉获得率。易凤英[8]以冠突散囊菌多糖得率为考察指标,采用水提醇沉的方法对冠突散囊菌中多糖进行提取,得到冠突散囊菌多糖的最佳提取条件为:提取温度95 ℃、时间60 min、提取3次、固液比1∶20。由此可见,冠突散囊菌是通过发酵工艺长成的菌体,对分离与培养条件要求不高,对其有效成分的提取工艺也较简单,培养条件与提取工艺的不断优化为实现大规模连续培养及产业化提供了可能,未来可通过发酵工程技术源源不断地获取活性产物。

1.2 安全性评价

冠突散囊菌的安全性评价是其进行药物开发与应用的重要问题。王志刚等[9]对10株冠突散囊菌菌体提取物进行了卤虫毒性测试,未发现产毒明显的菌株。肖文军等[10]根据食品安全性毒理学评价程序和方法,以包含了冠突散囊菌的茯茶为样本,对小鼠进行了急性毒性及遗传毒性试验,结果茯茶对雌雄大鼠均无明显毒副作用。刘子音等[11]对小鼠进行“金花”菌经口灌胃,连续观察2周后小鼠未见明显中毒症状,无死亡情况发生,结果显示“金花”菌对小鼠的经口LD 50>10000 mg/(kg·bw),表明其为实际无毒物。苏凤[12]以冠突散囊菌浓缩菌液为受试物,采用最大耐受剂量法对成年SD大鼠进行进行急性毒性试验,试验结果表明冠突散囊菌经口灌胃对大鼠的体重,血液指标以及解剖脏器均无影响,证实了冠突散囊菌实际无毒,可安全食用。许多学者对冠突散囊菌的毒理学试验呈现的是相似的结论[9-12],表明冠突散囊菌无论是菌体制剂,代谢产物制剂,甚至是活菌制剂均为优质的环保生态产品,可安全食用,这为后续的产品多样性的开发提供了可能。

2 冠突散囊菌的生物活性

2.1 提高机体免疫力

目前,虽然有大量的文献表示冠突散囊菌具有提高机体免疫力的作用,但作用机制尚未有明确的结论。大部分学者认为冠突散囊菌可能是通过以下两个方面提高机体免疫力:

一是产生微生物多糖对免疫系统进行调节。微生物多糖根据其在细胞内不同的存在部位可分为胞内多糖,胞壁多糖与胞外多糖三种[13]。龚淑俐等[14]发现在茶源性冠突散囊菌发酵液中可提取到多种胞外多糖,而真菌多糖能通过多条途径激活免疫细胞、调节细胞因子的分泌,从而提高机体细胞免疫和体液免疫功能[15-17]。真菌多糖能促进白介素和淋巴细胞活化因子的产生,增强吞噬细胞的吞噬能力的同时,促进巨噬细胞释放炎症相关的免疫因子,如人肿瘤坏死因子-α等[18-20],还能改善环磷酰胺引起的免疫抑制,具有激活机体免疫监视等功能,能通过替代途径激活补体从而提高免疫力[21-22]。

二是产生多种必需氨基酸。刘作易等[23]研究发现冠突散囊茵丝体富含多种氨基酸,其中包括7种必需氨基酸。氨基酸在机体免疫系统中发挥重要作用,半胱氨酸可以通过影响免疫细胞中的谷胱甘肽的浓度调节免疫反应,包括Th细胞功能和抗体的产生[24],临床研究发现,补充必需氨基酸能有效改善患者免疫功能[25]。由此表明,真菌多糖与必需氨基酸是冠突散囊菌所产生代谢产物中的重要活性成分,在冠突散囊菌的开发与利用中,需要不断提高提取工艺的水平,减少有效成分的损失。

2.2 降血脂

冠突散囊菌正是由于其所具有的显著降血脂功效而受到广泛关注,大量学者也针对其降脂的作用机制及降脂有效成分做了大量研究[26]。吕嘉枥等[27]对冠突散囊菌液体发酵物中提取到的产物分析后,发现其与降脂类物质洛伐他汀类似,说明在冠突散囊菌的发酵液中含有降脂类物质;而袁勇[7]的研究证实,冠突散囊菌孢子粉提取物能有效降低脂肪肝细胞内甘油三酯含量,与药物组辛伐他汀和血脂康降脂效果相当,原因可能与冠突散囊菌孢子粉中高含量的多酚类物质有关,产生降脂活性成分或许是冠突散囊菌具有降脂功效的主要原因;另一方面,其可能通过影响消化酶的活性达到降脂的目的。邓放明[4]的研究发现冠突散菌发酵液能促进α-淀粉酶对淀粉的酶解,提高蛋白酶的活性同时抑制脂肪酶活性,进而降低脂肪在胃肠内的分解,减少肠道对脂肪的吸收,使高脂食物中大量的脂肪不能分解而直接排出,达到降脂的目的。

2.3 调节肠道菌群

近年来,肠道微生物的功能受到越来越多的关注,而肠道菌群失调与很多疾病息息相关。衣喆等[28]发现冠突散囊菌发酵液对小鼠肠道菌群具有调节作用,其主要机理是拮抗肠道病原微生物定植及集群生长,其PDA发酵液有明显抑菌效果,表明冠突散囊菌在生长过程中可产生抑制其他微生物生长的物质[29]。彭晓替等[30]通过研究冠突散囊菌的次级代谢产物苔黑酚,发现其对肠道致病菌具有很强的生物活性。文献报道冠突散囊菌中分离到降异戊二烯(Norisoprenoid)与二酮哌嗪二聚体(Eurocristatine)等化合物具有抗酵母菌类真菌、皮癣菌和葡萄球菌的作用[31-33]。许爱清[34]对小鼠进行低剂量的冠突散囊菌悬液灌胃后发现、乳酸杆菌属和梭菌属等益生菌群的种群多样性有所增加。由此可见,冠突散囊菌不仅可以在生长过程中通过分泌抑菌物质的方式,抑制有害菌和外源病原菌的生长,同时还有促进益生菌在肠道的定植与增殖的作用,从而达到调节肠道菌群的目的。

3 冠突散囊菌在医药方面的应用前景

目前,冠突散囊菌主要应用于茶叶发酵过程,在临床医药的应用与开发较少。冠突散囊菌所具有的提高机体免疫力,降血脂及调节肠道菌群等生物活性是其具备医药应用价值的基础与前提,基于其上述生理功能所进行的动物或细胞实验已提示冠突散囊菌在抗肿瘤,减肥及治疗腹泻方面具有良好的医用前景。

3.1 抗肿瘤作用

人们对食品及药物抗肿瘤作用的研究已开展多年,近年关于微生物的抗癌作用也引起广泛关注。虽然尚未有将冠突散囊菌代谢产物作为制剂用于临床的报道,但是从大型食用真菌中提取出的多糖制剂,有部分已广泛应用于临床抗肿瘤治疗当中。细胞学实验显示冠突散囊菌次级代谢产物对人乳腺癌细胞株(MCF-7)、人神经胶质瘤细胞株(SF-268)和人肺癌细胞株(NCI-H460)有很强的抑制活性[30],菌种所产生的多糖对人类红白血病K562细胞有一定的抑制作用[35]。冠突散囊菌与金黄色葡萄球菌混合发酵的次级代谢产物对MCF-7、人肺癌细胞系(A549)、人肝癌细胞系(Bel-7402)、人结肠癌细胞(Colo205)等4种肿瘤细胞具有较强的细胞毒性[36]。这意味着提高冠突散囊菌代谢产物的提取工艺水平,分离其抗肿瘤的有效成分,将为抗癌药物的寻找提供了良好的思路。

3.2 减肥

肥胖是多种慢性疾病发生的主要诱因,已成为世界性公共卫生问题。人工接种发酵茯砖茶能有效降低肥胖大鼠的甘油三酯(Triglyeeride,TG)与总胆固醇(Total cholesterol,TC)水平,而冠突散囊菌标准化发酵的金花黑茶提取物对SD大鼠有控制体重、降低血清甘油三酯的功效[37]。速溶茯茶除了降低Wistar大鼠体重、TC与TG外还有升高高密度脂蛋白的作用[38]。Li等[39]发现高剂量茯砖茶对大鼠体重增长有抑制作用。刘勤晋等[40]以高血脂症男性患者为研究对象,经过1个月服茶后发现患者的甘油三酯与胆固醇均明显下降。贺志弘[41]发明了一种含黑茶的冠突散囊菌减肥产品,茯砖茶的减肥功效主要来自于茶叶发酵过程中冠突散囊菌产生的降脂物质,这提示冠突散囊菌或许能为减肥产品的研发提供新思路。

3.3 治疗腹泻

腹泻是由多种因素引起的疾病,人群发病率高,对健康危害极大。民间早有使用茯砖茶治腹泻的做法,实验证明在小鼠腹泻模型中应用茯砖茶能达到良好的抗腹泻效果[42],这可能与茯砖茶中含有大量冠突散囊菌有关,肠道菌群紊乱是引起腹泻的重要原因,而冠突散囊菌具有调节肠道菌群的生理功能,因此,冠突散囊菌微生态制剂在将来或许能应用于腹泻的治疗。

4 展望

我国是较早发现冠突散囊菌作用并对其进行研究的国家,然而目前我国对冠突散囊菌的研究仍主要集中在茯砖茶生产应用以及菌种鉴定等方面,虽然冠突散囊菌的保健作用等到了越来越多的关注和重视,但是针对冠突散囊菌代谢产物医用价值的研究较少,且大部分为针对细胞与动物的基础研究,至今尚未有将冠突散囊菌相关制剂转换应用于临床医药领域的报道。冠突散囊菌作为益生菌,其在临床肿瘤、腹泻治疗与减肥等领域具有极大的开发与应用潜力,随着现代基因工程学的快速发展,冠突散囊菌培养条件与其有效成分的提取工艺不断优化,为实现大规模连续培养及产业化提供了可能,其作为优质无毒的环保生态产品,相信将会有更多冠突散囊菌相关药物,保健产品,制剂被研究开发。