白僵蚕活性成分及其药用功效的研究概况

2021-12-05但彩云崔诗遥李聪慧刘雪李文乐蒋学时连根

蚕桑通报 2021年1期

但彩云，崔诗遥，李聪慧，刘雪，李文乐，蒋学，时连根

（浙江大学动物科学学院，浙江杭州 310058）

白僵蚕（BombyxBatryticatus）又名僵蚕、天虫，是家蚕（BombyxmoriL.）幼虫感染病原白僵菌（Beau⁃veriabassiana）诱发白僵病而僵死的干燥虫体［1，2］，作为中药材首载于《神农本草经》［3］。白僵蚕略呈圆柱形，多弯曲皱缩，表面被有白色粉霜状的气生菌丝和分生孢子。

1 白僵蚕的形成

作为重要经济资源昆虫的家蚕，在饲养中常被真菌、细菌、原生动物、病毒等多种病原体感染致病，最终导致蚕茧产量与质量的降低。在其真菌疾病中，由白僵菌诱发的白僵病较为常见，该病致死率高，死亡后僵化的虫体即为白僵蚕。

Kumar等用1×106个/mL浓度的白僵菌分生孢子悬浮液体喷感染四龄起蚕（NB18），发现白僵菌的侵染过程包括分生孢子发芽、发芽管穿透与入侵等，接种约8 h后分生孢子开始发芽，24 h内形成附着胞，从附着胞伸出的菌丝穿透表皮而进入血腔［1］。进入血腔的菌丝一边吸收血液中营养一边大量繁殖生长、分枝、产生芽生孢子，芽生孢子脱落随血液循环扩散分布到蚕体全身，芽生孢子生长又形成菌丝，如此循环增殖而使蚕血液中充满菌丝。菌丝大量生长繁殖一方面不断消耗蚕体养分，另一方面又不断向血液中分泌各种毒素、酶类并形成结晶，以妨碍血液循环，破坏蚕体组织细胞代谢机能和防御系统，最终在第5 d～6 d导致蚕中毒麻痹死亡。蚕死亡后，菌丝侵入蚕体各组织内旺盛生长，蚕体内水分被菌丝吸收和散发，同时白僵菌素及结晶积累并使蛋白质变性，导致尸体逐渐硬化。在第6 d～7 d，菌丝穿出蚕体体表形成气生菌丝，气生菌丝上蔟生分生孢子，分生孢子积集成白色粉状，形成白僵蚕。

2 白僵蚕的主要化学成分

张龙翔测得白僵蚕的主要化学成分为：水分11.75%、灰粉3.74%、脂肪4.14%、总糖8.26%、蛋白质64.73%［4］。在白僵蚕的挥发油中含有170种化学物质，含量最高的是5，6-二氢-2，4，6-三甲基-4H-1，3，5-二噻嗪，分子量为163［5］。白僵蚕含有不饱和必需脂肪酸（油酸、亚油酸和亚麻酸）、甾体α-羟基化酶系、草酸铵、甘氨酸等17种氨基酸以及钙、磷、镁等28种微量元素，还含有几丁质、变态活性激素、促蜕皮甾酮、3-羟基犬尿素等多种物质［6］。白僵菌至少能分泌三种水解酶即脂酶、蛋白酶和几丁质酶［6，7］。白僵菌在侵入家蚕幼虫后的代谢过程中产生草酸、柠檬酸等有机酸［8］。此外，白僵菌能分泌多种低分子量的毒素，包括相对分子质量高的昆虫毒素和环肽类昆虫毒素物质白僵菌素（Beauveri⁃cian）。

国外学者对白僵蚕的成分分析也有报道。Kwon等从白僵蚕甲醇提取物中得到三种芳香胺和三种磷脂，并运用光谱学方法得出它们分别为烟酰胺、胞叮、腺嘌呤和1-O-（9Z-十八烯酰）-2-O-（8Z，11Z-十八双烯酰）-sn-甘油-3-磷酰胆碱、1，2-di-O-十六酰基-sn-丙三氧基-3-磷酸胆碱、1，2-di-O-9Z-十八烯酰-sn-丙三氧基-3-磷酸胆碱，并考察了它们对星形胶质细胞生长因子（NGF）合成的影响，结果表明三种磷脂对星形胶质细胞有营养作用，这种营养作用可能通过刺激NGF的合成来实现［9］。Kwon等还报道了从白僵蚕101A（接种白僵菌101A菌种制备而成）甲醇提取物中分离出的一种已知鞘脂和三种新型鞘脂，光谱学方法得出它们的结构依次分别为：（4E，2S，3R）-2-N-十八烷酰基-4-十四鞘氨醇、（4E，6E，2S，3R）-2-N-二十烷酰基-4，6-十四双鞘氨醇、（4E，2S，3R）-2-N-二十烷酰基-4-十四鞘氨醇、（4E，6E，2S，3R）-2-N-二十二烷酰基-4，6-十四双鞘氨醇，并通过测定PC12细胞神经突长度，评估了它们的神经营养作用，结果显示四种鞘脂均促进PC12细胞神经突的生长，（4E，6E，2S，3R）-2-N-二十烷酰基-4，6-十四双鞘氨醇和（4E，6E，2S，3R）-2-N-二十二烷酰基-4，6-十四双鞘氨醇在10 μM浓度下比NGF（50 ng/mL）表现出更好的神经突促生长活性，表明含共轭双键的N-酰基脂肪酸结构和较长脂肪族碳链的鞘脂表现出较好的促生长作用［10］。Kikuchi等从白僵蚕中分离出新型的4-O-甲基葡萄糖单体，并推断它是在白僵蚕形成过程中由桑叶、蚕和白僵菌的相互作用而产生的［11］。

另外，郭丹萍在2012年测定了商品白僵蚕药材中铅、汞、砷、铬、铜5种有害元素的含量，结果其含量均符合2010版《中华人民共和国药典》的限量要求［12］。

综合国内外学者对白僵蚕成分的研究状况，黄酮类化合物、多糖、白僵菌素等是白僵蚕的重要活性成分，其提取、测定、分离纯化及药理作用等是白僵蚕深入研究的重要领域。

2.1 黄酮类化合物

黄酮类化合物是一类多酚化合物，泛指两个苯环通过中央三碳链相互连结而成的一系列C6-C3-C6化合物［13］。

天然黄酮类化合物多以糖苷形式存在，常见的取代基有-OH、-OCH3以及萜类侧链等。根据中间三碳链的氧化程度、β环（苯基）连接位置（2-或3-位）以及三碳链是否呈环状等特点，可分为黄酮、黄酮醇、二氢黄酮、二氢黄酮醇、异黄酮、二氢异黄酮、查尔酮等许多不同类型的化合物。黄酮类化合物因结构不同，表现出来的生物活性差异很大。研究表明，黄酮类化合物分子中心的α、β不饱和吡喃酮是其具有各种生物活性的关键，C-7位羟基糖苷化和C-2-C-3位双键氢化则会引起黄酮类化合物的生物活性降低，而A、B、C三环的各种取代基则决定了其特定的药理活性［14］，也决定了其不同生物活性。药理学研究证实，黄酮具有抗癌［15］、抗心脑血管疾病［16］、抗炎［17］、免疫调节［18］、雌激素样作用、抗菌［19］、抗病毒（包括 HIV 病毒）［20］、抗氧化［21］、抗过敏［22］等作用。近年来，黄酮类化合物的研究进入了一个新的层次，为其在医药、食品领域的应用提供了理论依据。Jiang等查明了从白僵蚕中提取出黄酮类化合物的优化条件，并发现其黄酮类化合具有很强的体外抗氧化和抗癌活性［23］。

2.2 白僵菌素

白僵菌素是白僵菌、镰刀霉属等虫生真菌在生长过程中分泌的次级代谢物，能导致昆虫死亡，作为微生物杀虫剂被广泛研究［24］。白僵菌素有两种，即白僵菌素Ⅰ（Beauvericin）和白僵菌素Ⅱ（Bassian⁃olide），均属于环状多肽类相似物。Hamil首次从球孢白僵菌的菌丝体中提取出了白僵菌素Ⅰ（Beauv⁃ericin，BEA），并确定了其结构［33］。白僵菌素Ⅰ与环脂类抗生素恩镰孢菌素（Enniatin）具有相同的母核结构，差别在于所接的基团不同。白僵菌素Ⅰ的母核为六元环羧酸肽，由三个D-α-羟基异戊酰基和N-甲基-L-苯丙氨酸残基交替循环而成，单体为（L）-N-甲基苯丙氨酸-（D）-α-羟基异戊酸，分子式为C45H57N3O9，分子量为783。白僵菌素Ⅰ为白色针状晶体，熔点93℃～94℃，耐热，较稳定，在100℃下保持1 h仍具有活性，可致细胞核变形与组织崩解［25］。随后Suzuki又从球孢白僵菌中分离得到了另一种白僵菌素Ⅱ，命名为Bassianolide，它是一种环状四羧酸肽，其单体为（L）-N-甲基异亮氨酸-（D）-α-羟基异戊酸，分子式为C48H84N4O12，分子量为908［26］。Jiang等建立了LC-MS/MS测定白僵蚕中白僵菌素含量的方法，并且查明了其含量的变化规律，在病死第10 d时含量最高达43.08 μg/g［27］。

杀菌试验表明，白僵菌素对革兰氏阳性菌、绿脓杆菌、霉菌等具有明显的杀菌与抑制作用，对某些海洋生物呈剧毒，对蚊子幼虫等具有中等强度的毒杀作用［28］。在饲料中加入白僵菌素，能引起家蚕5龄幼虫肌肉收缩迟缓，最后死亡，具明显毒性［29］。

2.3 多糖

多糖作为高等动植物细胞膜和微生物细胞壁的天然高分子化合物，是构成生命活动的4大基本物质之一。多糖又称多聚糖，由单糖聚合而成，是聚合度大于10的极复杂的大分子，其分子量一般数万甚至数百万。目前已发现的活性多糖有数百种，按来源不同，可分为真菌多糖、高等植物多糖、藻类地衣多糖、动物多糖、细菌多糖5大类。多糖具有多种生物活性，与维持生物机能密切相关。多糖与蛋白质、脂类形成的糖蛋白、脂多糖，在细胞的识别、分泌以及蛋白质的加工、转移等方面起着不可忽视的作用。自20世纪50年代末人们发现真菌多糖具有抗肿瘤活性以来，多糖的研究受到越来越广泛的重视。仅在数十年前，糖类药物这一概念不用说对普通大众，就是对从事药物化学的专家而言也是陌生的。长期以来，糖类化合物的作用在人们传统的概念中不外乎是能量来源、结构骨架、保护等方面。1963年，人们从Canavalliaensiformis中分离得到一种蛋白质，并证实该蛋白可与红细胞上的糖进行结合，使人们的普通观念受到了挑战。1982年，第一个与蛋白结合的动物糖类被分离鉴定，这激发了人们对生物体内糖与糖结合蛋白的生物学作用的极大热情。大量的药理实验表明，多糖类化合物具有免疫调节、抗补体、抗凝血、抗炎、抗氧化、抗衰老、抗病毒、抗癌、降血糖等一系列药理作用。Jiang等利用正交矩阵法对白僵蚕多糖提取进行了优化，并从中分离得到均一组分BBPW-2，鉴定其结构是以β-D-1，2，6-葡萄糖和β-D-1，2，6-甘露糖为主链、以α-D-1，2-半乳糖和α-D-1，3-甘露糖为支链、α-D-甘露糖和β-D-葡萄糖为端基所组成寡聚糖［30，31］。

3 白僵蚕的药理作用及应用

白僵蚕作为传统的名贵中药材，药用史悠久。白僵蚕性平，味咸、辛，具有多种药理活性。据调查，513种人用中成药中有49余种含有白僵蚕，其中64种儿科成药中有29余种含有白僵蚕。白僵蚕使用单方或与其他中药配伍，主要用于外感发热、惊厥抽搐、癫痫、头痛、偏头痛、面瘫、偏瘫、咳嗽、哮喘、剥脱性皮炎、白癜风、皮肤瘙痒症、失眠、甲状腺瘤、糖尿病、荨麻疹、脑血栓形成、高血脂症等十几种疾病治疗。

3.1 抗惊厥作用

在士的宁的发作试验中，白僵蚕的水煎剂和醇提液具有抗惊厥作用，其对抗士的宁的物质主要为草酸铵［32］。严铸云等对白僵蚕抗惊厥的活性物质进行了初步研究，发现在尼可刹米及异烟肼发作试验中，白僵蚕的氯仿及乙酸乙酯萃取物具有抗惊厥作用，表明这两萃取物中存在除草酸铵外的抗惊厥活性物质［33］。另外，姚宏伟发现白僵蚕醇提物能抑制由MET建立的MES癫痫大发作试验模型［34］。因此，白僵蚕临床上被常用来治疗癫痫、惊风抽搐等疾病。

3.2 抗凝作用

雷田香等人在对白僵蚕抗试验性静脉血栓的研究中发现，白僵蚕能明显延长大鼠血浆的凝血时间，对外源性凝血系统及内源性凝血系统都有抑制作用［35］。白僵蚕提取液与肝素的不同处是与凝血酶-Ⅲ的关系，肝素的抗凝血活性依赖于凝血酶-Ⅲ，但是白僵蚕提取液无论凝血酶-Ⅲ是否存在于血浆均可抑制凝血酶水解纤维蛋白原转变为纤维蛋白，即白僵蚕提取液的抗凝血活性不依赖于凝血酶-Ⅲ的存在［36］。因此，对于缺乏凝血酶-Ⅲ等疾病，白僵蚕较肝素有更强的临床应用价值。王金华发现白僵蚕可通过活化纤溶系统，抑制血栓形成，表明白僵蚕也具有较强的促纤溶活性［28］。彭延古报道白僵蚕在体内和体外对ADP与凝血酶诱导的血小板的凝聚反应均发挥作用，白僵蚕可明显降低血小板的凝聚率，表明白僵蚕对血小板的凝聚抑制作用可能是白僵蚕抗血栓的机理之一［37］。

3.3 抗癌作用

体外试验显示，白僵蚕黄酮类化合物和多糖对人宫颈癌细胞Hela、人肝癌细胞HepG2、人乳腺癌细胞MCF-7的增殖均有明显抑制作用，其作用是通过诱导细胞凋亡和将有丝分裂阻滞在G0/G1期和G2/M期来共同实现的［23］。体内试验表明，白僵蚕与其他中药配伍被用于治疗甲状腺瘤，痊愈率高达85%；白僵蚕醇提物对小鼠艾氏腹水瘤（ECA）的实体抑制率达到36%，对S180瘤也有抑制作用［38］。临床上白僵蚕对治疗21种癌症有效，其中以胃癌、食管癌、肠癌、鼻咽癌、乳腺癌、脑癌、肝癌等疗效较好。

3.4 降糖降脂作用

白僵蚕多糖能明显改善糖尿病模型小鼠的消瘦症状，调节糖尿病小鼠的饮食水平，降低血糖浓度，降低血清总胆固醇水平和提高高密度脂蛋白水平，但对血清甘油三酯水平和胰岛素含量无明显的影响，结果表明白僵蚕多糖对糖尿病具有一定的治疗作用，其治疗机理可能是通过调节机体糖代谢、促进肝糖原合成、减少肝糖原分解来实现的，而不是通过刺激胰岛β细胞分泌胰岛素来作用的［39］。临床试验表明，白僵蚕可使轻度高脂血症人群血清胆固醇和甘油三酯下降22.4 mg%和47.14 mg%，其机理可能涉及抑制体内胆固醇合成、促进胆固醇排泄、提高磷脂合成功能等，类似于其他高度不饱和脂肪酸［40］。