蛹草擬青霉的研究進展

黃婷婷　陽丹　譚麒冉　等

摘要：目的為了進一步研究蛹草擬青霉菌絲體，擴大其開發(fā)利用價值，綜述蛹蟲草、蛹草擬青霉菌絲體活性成分及藥理作用。方法通過查閱近期國內(nèi)外相關(guān)文獻，并進行歸類整理，總結(jié)蛹蟲草的研究概況以及從蛹蟲草中分離出的無性型蛹草擬青霉菌絲體的化學成分及藥理作用。結(jié)果蛹蟲草在免疫調(diào)節(jié)、抗腫瘤、抗病毒和抗感染等方面有很強的活性，可以作為冬蟲夏草的替代品。結(jié)論蛹草擬青霉與蛹蟲草及冬蟲夏草化學成分基本相似，但含有一些冬蟲夏草不含有的成分，因此可能會導致其功效上與冬蟲夏草有些許差異，具有很好的研究前景及價值。

關(guān)鍵詞：蛹蟲草；蛹草擬青霉；活性成分；藥理作用

中圖分類號：R28文獻標志碼：A文章編號：1007-2349（2014）08-0073-04

蛹蟲草（Cordyceps milltaris（Link.Fries）Link），又稱為北冬蟲夏草、北蟲草、蛹草、東北蟲草，是蛹擬青霉菌寄生在鱗翅目、鞘翅目、雙翅目等昆蟲蛹體上形成的一種蟲或蛹與菌的結(jié)合體。梁宗琦等通過人工培養(yǎng)出成熟子實體無性型菌株的形態(tài)學和生物學研究結(jié)果[1～2]，將蛹蟲草無性型鑒定為擬青霉屬一新種—蛹草擬青霉（Paecilomyces militaris Liang sp.nov.）[3]。

蛹蟲草是蟲草真菌的模式種，在生物分類學上與冬蟲夏草（Cordyceps sinensis）同隸屬于真菌門（Eumycom）、子囊菌亞門（Ascomycotina）、核菌綱（Pyrenomycetes）、球殼菌目（Sphaeriales）、麥角菌科（Clavicipitaceae）、蟲草屬（Cordyceps）[4]。蛹蟲草為廣布種，其地理分布遍及全世界：中國、美國、日本、前蘇聯(lián)、西德、加拿大、意大利等均有報道。我國主要生長在吉林、遼寧、山西、河北、安徽、廣東、云南、四川、貴州、湖北、湖南等省區(qū)[4]。

冬蟲夏草歷史悠久，隨著對其功能研究，尤其對心臟病、癌癥、抗衰老、抗疲勞、美容等功效的發(fā)現(xiàn)，加上資源減少，使冬蟲夏草聲名鵲起，不斷炒作使人們更加忽視了蛹蟲草。冬蟲夏草的菌株是在自然環(huán)境中放任生長的，質(zhì)量參差不齊，生長達1年之久，且生長條件差，環(huán)境特殊，成熟期不一致，不能在最佳時期采收，不是過早就是過遲，采摘極其不易，致使品質(zhì)優(yōu)者少，產(chǎn)量亦不高[5]。隨著對冬蟲夏草的需求量日益加大，加上長期以來人類對冬蟲夏草的過度采挖，導致野生冬蟲夏草資源接近枯竭，以及冬蟲夏草的人工培養(yǎng)尚未取得突破性進展，這使得冬蟲夏草顯得十分珍貴，價格愈發(fā)昂貴。

1蛹蟲草與蛹草擬青霉總體評價

有大量研究表明，蛹蟲草所含功效成分和藥效與野生冬蟲夏草相似[6～7]，可以作為野生冬蟲夏草的有效替代品。蛹蟲草含有多種活性物質(zhì)，具有增強免疫力、消炎、抗疲勞、抗氧化、抗衰老、抗突變、抗腫瘤、降糖、降脂、鎮(zhèn)痛、鎮(zhèn)靜等多種功效。有研究表明其成分和功效不亞于著名的冬蟲夏草，而且某些成分含量還高于冬蟲夏草。都興范等[8]對培養(yǎng)的蛹蟲草、柞蠶蛹蟲草和冬蟲夏草中的蟲草素、蟲草多糖、蟲草酸和氨基酸含量進行了分析比較，結(jié)果表明蛹蟲草中的蟲草素、蟲草多糖和蟲草酸含量均高于柞蠶蛹蟲草和冬蟲夏草，尤其是蟲草素含量為2465 mg/kg，是冬蟲夏草的20倍；3種蟲草均含有18種氨基酸，氨基酸總量最高的是柞蠶蛹蟲草為27130 mg/100 g，蛹蟲草氨基酸含量是冬蟲夏草的1.2倍。也有研究發(fā)現(xiàn)，蛹蟲草富含粗蛋白，含量相當于冬蟲夏草的2.5倍，總糖含量為后者的50%，冬蟲夏草粗脂肪含量較高，相當于蛹蟲草的3倍多[9]。

目前，蛹蟲草已實現(xiàn)大規(guī)模人工栽培，其營養(yǎng)價值和保健功效也得到了廣大消費者的認可，可作為冬蟲夏草的替代品。

近年來，相關(guān)研究人員上山采集野生蛹蟲草菌種，經(jīng)過測定其有效成分含量，不斷篩選出質(zhì)量優(yōu)、生長旺盛、功能釋放全面的菌株，并且模擬冬蟲夏草的最優(yōu)生長條件培育出蛹蟲草菌絲體，保證了蛹蟲草菌絲體的正常發(fā)育。有研究證實，與天然和人工冬蟲夏草相比，人工蛹蟲草菌絲體粉的成分種類及含量上有差異，含有一些其他種類蟲草所不含有的成分，但基本相似，這必定會導致蛹草擬青霉具有與冬蟲夏草相似的藥理作用以及在某些活性上有些許差異[10]。李忠紅等[10]考察了人工冬蟲夏草菌絲體粉、人工蛹蟲草菌絲體粉、青海與西藏產(chǎn)天然冬蟲夏草[Cordyceps sinensis（Berk.）Sacc.]以及古尼蟲草[Cordyceps gunnii（Berk.）Sacc]的抗氧化活性，對比其HPLC色譜數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)人工蛹蟲草菌絲體粉中有一成分含量很高，經(jīng)LC-MS2 實驗證實此成分為蟲草素（3'-脫氧腺苷）。人工蛹蟲草菌絲體粉具有比天然蟲草更好的抗氧化活性與其中蟲草素含量較高有關(guān)。

2蛹草擬青霉菌絲體的活性成分及作用

迄今為止，有大量研究已檢測或分離到蛹蟲草含有許多活性成分，如核苷類物質(zhì)、蟲草酸（D-甘露醇）、蟲草多糖、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、麥角甾醇、蛋白質(zhì)、氨基酸、微量元素等。其中蟲草酸（D-甘露醇）、蟲草多糖、核苷類物質(zhì)是研究最多的有效成分。有文獻報道，蛹蟲草菌絲體中主要活性成分有蟲草素、腺苷、蛋白質(zhì)、多糖、和蟲草酸（D-甘露醇）等[11～17]。魏寶陽等[18]對北蟲草的液體發(fā)酵菌絲體的主要化學營養(yǎng)成分的含量進行了分析，結(jié)果表明，該發(fā)酵菌絲體可溶性多糖、甘露醇、腺苷、鳥苷含量均高于已報道的北蟲草的含量。甚至不同產(chǎn)地的野生蛹蟲草分離得到的蛹擬青霉菌株中蟲草多糖和蟲草酸含量也有差異。有學者對在人工栽培條件下的滇中地區(qū)蛹擬青霉菌絲體中的蟲草多糖和蟲草酸含量進行測定分析，對比野生蛹蟲草及冬蟲夏草的蟲草多糖和蟲草酸含量，比較其差異性。分析和統(tǒng)計結(jié)果表明云南蛹蟲草居群菌絲體蟲草多糖和蟲草酸平均含量，普遍高于我國東北蛹蟲草居群菌絲體，其中云南嵩明居群菌絲體的蟲草多糖和蟲草酸平均含量最高，與其他居群菌絲體相比差異顯著[19]。

2.1蟲草多糖蟲草多糖是由甘露糖、蟲草素、腺苷、半乳糖、阿拉伯糖、木糖精、葡萄糖及巖藻糖組成的多聚糖。蟲草多糖是蛹蟲草的有效物質(zhì)之一，主要存在于菌絲體中，不同的培養(yǎng)基培養(yǎng)條件對多糖含量亦有影響。來永斌等[20]的研究表明，蟲草多糖含量最多的是大米培養(yǎng)基菌絲體，含量最低的是野生蛹蟲草子實體。

目前，常用的多糖提取方法有熱水浸提法、堿提法、酸提法、超聲波法和微波法等[21]。張杰等[22]比較了熱水提取、堿法提取、微波提取和超聲提取4種方法對蛹蟲草菌絲體多糖提取得率，發(fā)現(xiàn)超聲提取方法最優(yōu)，多糖提取率為15.48%；大量文獻均報道，蟲草多糖具有多種生物活性功能，如增強免疫系統(tǒng)作用、對肝臟的保護作用、抗腫瘤、抗衰老、抗輻射以及降血糖等活性作用[23]。另有少量文獻報道蛹蟲草菌絲體多糖能夠調(diào)節(jié)乳腺增生小鼠雌激素分泌，增強機體免疫能力，且能有效抑制小鼠乳腺腺泡和導管的擴張及增生[24]。有研究人員通過循環(huán)富硒法獲得蛹蟲草富硒菌絲體并制備硒多糖，經(jīng)硒定量和多糖含量測定后采用MTT法檢測硒多糖與正常蛹蟲草多糖作用Hela細胞72 h后細胞存活率的變化。研究結(jié)果表明循環(huán)富硒法可有效制備富硒蛹蟲草菌絲體和硒多糖，循環(huán)富硒法獲取的硒多糖比正常蛹蟲草多糖更有效的抑制Hela細胞的增殖[25]。

2.2蟲草酸（D-甘露醇）蟲草酸，即D-甘露醇，是奎寧酸的異構(gòu)物。蟲草酸并不是蟲草特有的物質(zhì)[26]，但其含量的高低是衡量蟲草質(zhì)量的標準之一。不同部位以及不同培養(yǎng)基對蟲草酸的含量有影響。有關(guān)研究比較了同種培養(yǎng)基質(zhì)中蛹蟲草不同部位和不同培養(yǎng)基質(zhì)中蛹蟲草相同部位的蟲草酸含量，研究發(fā)現(xiàn)，野生蛹蟲草子實體中的蟲草酸含量高于以大米為培養(yǎng)基的人工栽培蛹蟲草子實體，以大米為培養(yǎng)基的人工栽培蛹蟲草子實體中的蟲草酸含量高于同種培養(yǎng)基的菌絲部位，深層發(fā)酵菌絲體中的蟲草酸含量最高[27]。進行蛹蟲草液體培養(yǎng)時，選擇適宜的碳源和氮源對產(chǎn)物中蟲草酸的含量亦有明顯影響。朱明偉研究發(fā)現(xiàn)以麥米為碳源、蛹為氮源培養(yǎng)所得的菌絲體中蟲草酸含量高于以玉米糝為碳源、蛹為氮源的培養(yǎng)液中的蟲草酸含量[28]。

有研究獲得蛹擬青霉菌絲體中蟲草酸的最佳提取工藝條件，并在最佳工藝條件下，對實驗室20株蛹擬青霉進行了蟲草酸的測定，結(jié)果表明22號菌株蟲草酸含量高達160.39mg/g，有一定的生產(chǎn)應用價值[29]；甘露醇為臨床上常用的滲透利尿藥的有效成分之一，還可以作為藥品的賦型劑、甜味劑和食品添加劑[30]。相關(guān)研究表明，蟲草酸具有抗自由基，抗氧化、利尿脫水、鎮(zhèn)咳、祛痰平喘的作用，在臨床上可用于血管痙攣、腦血栓、腎功能衰竭的治療[31]。

2.3核苷類成分目前已從蟲草及發(fā)酵菌絲中分離鑒定到的核苷類化合物包括蟲草素、腺嘌呤、腺苷、尿嘧啶、尿苷、鳥嘌呤、鳥苷、肌苷、次黃嘌呤核苷和胸腺嘧啶等[32]。高效液相色譜法已廣泛應用于蛹蟲草子實體、培養(yǎng)物及菌絲體中核苷類物質(zhì)的含量測定[33～37]；蟲草素又稱蟲草菌素，即3'-脫氧腺苷（3'-Deoxyadenosine），是一種核苷類抗生素，屬嘌呤類生物堿，是蟲草中存在的一種有效物質(zhì)[38]。1950年，Cuningham等[39]發(fā)現(xiàn)被蛹蟲草寄生的昆蟲組織不易腐爛，經(jīng)研究后從中分離出蟲草素；蟲草素易溶于水、熱乙醇和甲醇，所以提取蟲草素一般采用水、乙醇和甲醇等溶劑。常用的提取方法有：浸提法、索氏提取法、水熱回流法和醇熱回流法[40]，但有學者已開發(fā)出新的提取方法。黃子琪等[41]分別采用微波法和超聲破碎法用于蛹蟲草菌絲體中蟲草素的提取，并采用單因素分析和正交設計試驗分別研究提取溶劑、提取液pH值、微波和超聲波的功率、提取時間對蟲草素提取得率的影響，對提取蛹蟲草菌絲體中的蟲草素具有重要指導意義；有研究比較冬蟲夏草生藥與蛹擬青霉菌絲體中蟲草素含量，發(fā)現(xiàn)蛹擬青霉中蟲草素含量是冬蟲夏草的4.5倍[42]。不同的菌株中蟲草素的含量也有差異。張穎[43]采用高效液相色譜法對4個菌株菌絲蟲草素的含量進行檢測發(fā)現(xiàn)，不同蛹蟲草菌株菌絲濕重與其蟲草素含量呈正相關(guān)關(guān)系。因此可以通過濕重的指標快速篩選出菌絲體階段高蟲草素含量的菌株，增加了蟲草素的開發(fā)利用途徑。孫月等的研究證明，野生蛹蟲草子座中蟲草素含量高于以大米為培養(yǎng)基質(zhì)的人工栽培蛹蟲草子座，大米為培養(yǎng)基質(zhì)的人工栽培蛹蟲草子座部位蟲草素含量高于菌絲部位[27]。

如今，蟲草素的獲取已不僅僅是通過從人工培育的蛹蟲草中提取分離獲得，還可以通過全合成的方法制備蟲草素。李啟歡等[44]以D-葡萄糖和D-木糖為原料，以Barton-McCombie反應脫去葡萄糖和木糖3'-羥基合成得到3'-脫氧核糖為關(guān)鍵步驟，分別經(jīng)過8步和7步化學反應以37%和40%的總產(chǎn)率完成了蟲草素的全合成，產(chǎn)物純度>98.5%，為獲取大量蟲草素提供了依據(jù)。

據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，蟲草素有多種藥理作用，可以抑制細胞增殖、抑制炎癥、抑制細胞分化、抑制蛋白質(zhì)合成、抑制血小板聚集、抑制細胞遷移、入侵和腫瘤發(fā)生、誘導細胞凋亡以及對代謝產(chǎn)生影響等[45]。許文彥等[46]對蟲草素誘導的人胰腺癌BxPc3、Bx-Pc3-LN5細胞株進行檢測和觀察。結(jié)果表明蟲草素均對兩種細胞株有抑制效果，并且蟲草素對BxPc3及BxPc3-LN5的細胞毒作用在一定范圍內(nèi)呈劑量和時間依賴關(guān)系。蟲草素還能改善腦缺血小鼠的學習能力，研究結(jié)果顯示造模前和造模后給予蟲草素均能顯著減少小鼠達標所需訓練次數(shù)，造模前海馬CA1、CA3區(qū)椎體神經(jīng)元數(shù)量顯著增加，造模后僅CA3區(qū)神經(jīng)元數(shù)量增加。說明蟲草素預防作用比治療作用更為顯著，這可能與蟲草素促進海馬神經(jīng)元的修復有關(guān)[47]。

腺苷在生物化學上扮演重要角色，它是合成三磷酸腺苷（ATP）的主要原料，有研究者研究找到了蛹蟲草菌絲體中腺苷的最佳提取工藝，具有實際應用價值。腺苷具有改善心腦血管血液循環(huán)、防止心率失常等活性，液體培養(yǎng)蛹蟲草菌絲中的腺嘌呤、腺苷、鳥苷、尿苷的含量均高于固體培養(yǎng)的蛹蟲草子座[4]。

3總結(jié)與展望

目前，蛹蟲草作為冬蟲夏草的替代品雖已被廣泛接受，但其更多的藥用價值還需探索，需要擴大其實際應用，而不僅僅是作為保健食品出現(xiàn)在大眾視線。冬蟲夏草資源匱乏，而蛹草擬青霉菌絲體中多糖、甘露醇、核苷等成分含量均較高，且有較為成熟的培養(yǎng)方法，可以通過大量的人工培育，發(fā)展其藥用價值，具有很好的開發(fā)利用前景和經(jīng)濟效益。目前已有報道同屬的古尼擬青霉菌絲體水提物和醇提物都能明顯抑制小鼠疼痛引起的扭體次數(shù)，具有明顯的外周鎮(zhèn)痛作用，但中樞鎮(zhèn)痛作用不明顯[48]。另一同屬的蟬擬青霉中分離的N6-（2-羥乙基）腺苷，鎮(zhèn)痛機理不同于目前常用的阿片類鎮(zhèn)痛劑，不具有成癮性，安全，具有較大的開發(fā)應用前景[49]。但在檢索范圍內(nèi)尚未發(fā)現(xiàn)有關(guān)蛹擬青霉鎮(zhèn)痛作用鎮(zhèn)痛研究。因此，還需對蛹草擬青霉?jié)撛诘乃幚碜饔眠M一步深入研究，這有利于挖掘其新的研究意義。

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（收稿日期：2014-04-14）