冬虫夏草抗骨质疏松症的研究进展

彭伟彪，汪家春，储智勇

冬虫夏草为麦角菌科真菌冬虫夏草菌［Cordyceps sinensis（Berk.）Sacc.］寄生在蝙蝠蛾科昆虫幼虫上的子座及幼虫尸体的干燥复合体［1］，作为濒临灭绝的滋补类中药，其性味平、甘，归肺经和肾经，有着补肺益肾、止血化痰的功能［2］，是一味“阴阳同补”的补虚药。现代分析技术和药理学研究表明，冬虫夏草的主要成分是核苷类、氨基酸、矿物质元素、维生素、有机酸、多糖类、醇类等物质［3］，有着调节免疫、抗肿瘤、抗炎症、降血糖血脂、抗氧化、抗纤维化、延缓衰老等药理作用［4］。

中国骨质疏松症（osteoporosis）流行病学调查显示，我国50 岁以上人群骨质疏松发病率为19.2%，其中男性发病率为6.0%，女性为32.1%；65 岁以上人群发病率为32.0%，男性为10.7%，女性为51.6%［5］。伴随着人口老龄化进程的加快，因骨质疏松症而发生的骨折越来越多，据不完全数据统计，中国因骨质疏松症骨折的花费每年高达650 亿人民币［6］。骨质疏松症是一种全身性骨代谢疾病，其典型特征是骨密度下降、骨脆性增加和骨微环境被破坏［7］。骨稳态失衡是其发生的主要病理学基础。骨稳态是指成骨细胞行使的骨形成功能和破骨细胞行使的骨吸收功能两者处在一个相对平衡的过程［8］。据报道，冬虫夏草对骨质疏松症有显著疗效，但是其机制并不明了。笔者从中医药对冬虫夏草的认识、骨质疏松症的发病机制、冬虫夏草及其提取物治疗骨质疏松症的药理作用进行阐述，以期为研究冬虫夏草治疗骨质疏松症的药理机制和转化应用提供参考。

1 中医药对冬虫夏草的认识

冬虫夏草是主要生长在我国3 000～5 000 m 高海拔地区的一种濒临灭绝的珍贵药材，主要分布地是西藏、四川、甘肃、云南和青海等省区。

1.1 冬虫夏草性味归经

传统中医认为冬虫夏草性平味甘，归肺、肾二经，是补肾益肺的上品。在因肾阳不足而引发的阳痿遗精、腰膝酸痛等证中使用较多［2］。冬虫夏草以“阴阳同补”的营养和药用价值而获得“药中黄金”的称号。现代研究表明，冬虫夏草具有多种药理作用，具有广谱抗肿瘤［9］、抗衰老、调节免疫和抗氧化作用［10］，且未见明显不良作用报道。

1.2 冬虫夏草主要无性型种类

冬虫夏草存在多型性现象，即冬虫夏草的繁殖方式主要为有性型（teleomorph）和无性型（anamorph）2 种，能产生分生孢子和子囊孢子。目前经分离鉴定的冬虫夏草无性型种类有13 个属的20 多个种。中国被毛孢（Hirsutella sinensis）是首个被确定的无性型菌种，另一获批成药的无性型为蝙蝠蛾拟青霉（Paecilomyces hepiali）［11］。李兆兰等［12］从云南迪庆的冬虫夏草中分离到1 株无性型，即中国弯颈霉（Tolypocladium sinense）。

1.3 冬虫夏草的药效成分

1.3.1 多糖类 作为冬虫夏草中最为重要的活性成分，虫草多糖不仅能够通过调节脾脏和胸腺细胞中白细胞介素6（IL-6）、γ干扰素（IFN-γ）、肿瘤坏死因子α（TNF-α）等细胞因子表达水平来提高机体免疫［13］，还能下调核因子κB（NFκB）或丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）的表达，起到抗肿瘤效果［14］。Wang 等［15］采用高效凝胶渗透色谱法（HPGPC）和高效阴离子交换色谱-脉冲安培检测法（HPAEC-PAD）对天然冬虫夏草及发酵菌丝的水提虫草多糖进行分子质量测定，结果表明天然冬虫夏草多糖主要组成成分是分子质量960 kD左右的大分子，发酵菌丝多糖主要组成成分是分子质量为28 kD 左右的分子，主要由半乳糖、葡萄糖、甘露糖和阿拉伯糖组成。

1.3.2 虫草多肽和异黄酮类 虫草多肽是一种广谱抗真菌多肽类物质，相对分子质量为10 906 kD，在冬虫夏草中所占比例较小。研究表明，虫草多肽可改善化学诱导的1 型糖尿病（T1DM）患者的骨矿物质含量和骨密度，有抗炎、抗氧化等药理作用［16］。曹静等［17］使用高效制备液相技术（HPPC）分离得到天然冬虫夏草中特有峰T2和T5，应用四极杆飞行时间串联质谱技术（Q-TOF-MS）和液相色谱三重四级杆串联质谱（LC-MS-MS）多肽测序鉴定T2和T5均为多肽类。

异黄酮类是一种植物雌激素，与人体内源性雌激素17-β-雌二醇结构相似，通过结合雌激素受体起到类雌激素作用，具有防治骨质疏松、代谢性相关疾病等药理作用［18］。Choi 等［19］使用硅胶柱层析分离和高效液相色谱（HPLC）纯化，从冬虫夏草发酵菌丝中分离得到大豆皂苷Bd、大豆皂苷Bc（II）、大豆苷元、染料木素等4 种类黄酮化合物。

1.3.3 氨基酸及醇类 在虫草中，氨基酸是含量最高的物质之一。钱正明等［20］使用高效液相色谱法（HPLC）鉴别了天然虫草和人工培育虫草中的16 种氨基酸，分别是组氨酸、精氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、精氨酸、酪氨酸、缬氨酸、苏氨酸、丙氨酸、脯氨酸、甲硫氨酸、赖氨酸丝氨酸、甘氨酸、天冬氨酸和谷氨酸，其中包括7 种必需氨基酸。

虫草酸含量是评价冬虫夏草质量的标准，除虫草酸，还有胆甾醇、蕈糖、谷甾醇、麦角甾醇及其过氧化物、胡萝卜甙等。虫草酸的最高含量可达14.14%［21］，生态环境、寄主物是影响虫草酸含量的主要因素［22］。麦角甾醇是真菌所含有的一种特殊甾醇，有游离和酯化2 种存在形式，通过调节NF-κB 和转化生长因子β1（TGF-β1/Smad2）信号通路起到治疗糖尿病和抗炎作用［23-24］。

2 骨质疏松症的发病机制

2.1 现代医学对骨质疏松症发病机制的认识

伴随年龄增长和性腺机能衰退，雌激素水平下降，破骨细胞数量增加、凋亡减少，骨吸收功能增强；体内活性氧（ROS）不能及时被清除，促进成骨细胞凋亡，骨形成减少［25］。与此同时，免疫系统被不断地低度活化，增加的TNF-α、IFNγ、IL-6 过度刺激NF-κB 受体活化因子配体（RANKL）和巨噬细胞集落刺激因子（M-CSF）表达，使骨形成不足以代偿骨吸收，造成骨强度下降［26］。此外，营养不良造成体内钙磷含量低于正常水平，引起继发性甲状旁腺功能亢进，造成破骨细胞功能强化，同时骨中钙磷不足，成骨细胞矿化减弱，进而导致骨重建失调，引发骨量丢失［27］。

2.2 传统医学对骨质疏松症发病机制的认识

在中医学中，骨质疏松症的发病机制主要是肾虚、肝郁、脾虚和血瘀。肾为人体先天之本，主骨、藏精。随着年龄增长，肾精逐渐虚亏，骨骼失去滋养，最终导致骨量流失。肝肾同源，精血互生互化，肝气郁结，则血行不畅，精血无源，难以生精养骨。脾为后天之本，气血生化之源，先天之精也依赖于后天水谷精微的不断充盈，脾胃运化失常，则水谷精微不足，先天之精缺失充养，最终肾精亏虚，引发骨质疏松。血气运行将营养物质输送至各个脏腑，血瘀使营养物质运输受阻，脏腑缺失物质滋养，进而生养骨骼的营养物质也难以到达，导致骨质疏松［28］。

3 冬虫夏草对骨质疏松症的治疗作用

骨质疏松症根据发病原因分为原发性骨质疏松症和继发性骨质疏松症，在原发性中分为绝经后骨质疏松症（Ⅰ型）和老年骨质疏松症（Ⅱ型），在继发性中分为先天性、内分泌性、营养缺乏性、血液系统性、药物性、肾性、废用性及其他等8 类［29］。目前研究发现，冬虫夏草及其提取物对多型骨质疏松症都有良好的治疗作用。

3.1 在绝经后骨质疏松症中的作用

因绝经引发的骨质疏松占骨质疏松症的绝大部分。Qi等［30-31］使用经典的大鼠双侧卵巢切除模型，模拟绝经后妇女的骨质疏松症。实验结果表明，治疗组大鼠每日口服10 ml的冬虫夏草菌丝提取液，其血钙、血磷以及尿钙水平明显下降；股骨颈机械强度显著性上升。这提示经过治疗后，大鼠的骨强度提高，降低了骨折的发生率，能有效地改善骨质疏松，探究其机制，发现血清中雌二醇水平提高并且IFN-γ 水平下降。IFN-γ 在雌激素水平不足时促进破骨细胞生成［32］，其机制是通过提高雌二醇水平和降低IFN-γ 水平来抑制破骨细胞生成。Zhang 等［33］使用从冬虫夏草菌丝中提取的异黄酮混合物进行了相似的研究，结果表明剂量为50 mg/（kg·d）和100 mg/（kg·d）药物组血清中的抗酒石酸酸性磷酸酶（TRAP）和IFN-γ 的水平显著下降，尿钙和血清钙、磷水平均下降；不仅如此，高剂量治疗组和假手术组大鼠的骨小梁数目没有差异，这也说明了冬虫夏草对骨质疏松症有治疗作用，其机制是提高雌二醇的水平同时降低了IFN-γ 水平。Wang 等［34］在对老年去卵巢小鼠腹腔注射不同浓度的虫草多肽后，剂量为5、10、20 mg/（kg·d）治疗组小鼠呈剂量依赖性地提高骨密度，作用机制是清除体内ROS 堆积，同时增强成骨相关Wnt 通路（wingless/integrated pathway）的活性，促进成骨细胞矿化，从而产生治疗效应。

3.2 在废用性骨质疏松症中的作用

因骨骼机械负荷减少造成骨质流失从而引发的骨质疏松称为废用性骨质疏松症，常见于航天员和失去运动能力者。Qi 等［35］研究了冬虫夏草菌丝提取液对废用性骨质疏松症的治疗作用，采用后肢悬吊法建立了大鼠废用性骨质疏松模型。结果表明，使用不同剂量的冬虫夏草菌丝提取液治疗后，剂量为500 mg/（kg·d）治疗组大鼠的骨密度、骨矿物质含量和股骨颈机械强度与空白对照组几乎无差异，股骨和椎骨的骨小梁数目也明显增多。骨微环境的明显改善意味着冬虫夏草菌丝提取液对废用性骨质疏松有着显著疗效，作用机制为通过降低IFN-γ、TRAP 水平，从而抑制了破骨细胞的活性，减少骨吸收。

3.3 在内分泌性骨质疏松症中的作用

糖尿病合并骨质疏松症是糖尿病引起的并发症，伴随着骨量的下降和骨折风险的增加。Qi 等［36］使用剂量为75 mg/kg的四氧嘧啶对大鼠腹腔注射诱发糖尿病，造模成功后使用20、50 和100 mg/（kg·d）的虫草多肽（提取于天然野生虫草）对糖尿病型大鼠进行治疗，实验结果表明，在各组大鼠血清中TRAP 水平呈剂量依赖性下降，骨密度、骨矿物质含量和胰岛素水平也呈剂量依赖性上升。这说明虫草多肽对糖尿病及骨质疏松症有良好的治疗效果，其机制是提高了体内钙、磷水平，减缓了骨质流失。

表1 冬虫夏草及其菌丝体提取物对骨质疏松症主要类型治疗方案比较

4 总结与展望

不论在现代医学还是传统医学中，引发骨质疏松症的主要原因多是年龄增长与性腺机能衰退，继而引发的骨重建失衡。冬虫夏草归肾经，是补肾的良药，对应骨质疏松症肾精亏虚的根本发病机制，其有效成分中的多糖能调节因免疫系统活化引起的TNF-α、IFN-γ、IL-6 等细胞因子的表达异常，异黄酮类物质的类雌激素作用也能有效缓解因性腺功能衰退引起的雌激素水平下降。

冬虫夏草对原发性和某些继发性骨质疏松症均有良好的治疗效果，其主要的作用机制是提高血清雌二醇的水平和骨骼中的钙、磷水平，降低血清IFN-γ 水平，从而促进成骨细胞矿化或者抑制破骨细胞功能，使骨稳态平衡。从剂量上看，冬虫夏草对绝经后的骨质疏松症治疗效果最为明显，治疗废用性骨质疏松症所需剂量最大。但上述冬虫夏草的治疗作用研究均未对其进行菌种鉴定。从冬虫夏草的药材来源看，天然子实体和人工培养菌丝体（未鉴定）提取物研究占大部分，而对于冬虫夏草已分离鉴定的无性型中国被毛孢、蝙蝠蛾拟青霉和中国弯颈霉并没有学者做过相应的抗骨质疏松症研究，这是值得深入研究的方向。关于菌丝体制剂，目前也仅有白令胶囊（中国被毛孢菌丝体Cs-C-Q80）和金水宝胶囊（蝙蝠蛾拟青霉菌丝体Cs-4），但这些制剂的适应证中也并未包含骨质疏松症。对寻找上述药物新的适应证，拓宽其治疗范围，也将成为下一步研究重点。对冬虫夏草的展望不仅仅是对药理学的研究，更多的是在药理研究的基础上，拓展药剂学相关研究，制成疗效好的药品，进而造福广大骨质疏松症患者。