冬蟲夏草抗骨質(zhì)疏松癥的研究進(jìn)展

彭偉彪，汪家春，儲智勇

冬蟲夏草為麥角菌科真菌冬蟲夏草菌［Cordyceps sinensis（Berk.）Sacc.］寄生在蝙蝠蛾科昆蟲幼蟲上的子座及幼蟲尸體的干燥復(fù)合體［1］，作為瀕臨滅絕的滋補(bǔ)類中藥，其性味平、甘，歸肺經(jīng)和腎經(jīng)，有著補(bǔ)肺益腎、止血化痰的功能［2］，是一味“陰陽同補(bǔ)”的補(bǔ)虛藥?，F(xiàn)代分析技術(shù)和藥理學(xué)研究表明，冬蟲夏草的主要成分是核苷類、氨基酸、礦物質(zhì)元素、維生素、有機(jī)酸、多糖類、醇類等物質(zhì)［3］，有著調(diào)節(jié)免疫、抗腫瘤、抗炎癥、降血糖血脂、抗氧化、抗纖維化、延緩衰老等藥理作用［4］。

中國骨質(zhì)疏松癥（osteoporosis）流行病學(xué)調(diào)查顯示，我國50 歲以上人群骨質(zhì)疏松發(fā)病率為19.2%，其中男性發(fā)病率為6.0%，女性為32.1%；65 歲以上人群發(fā)病率為32.0%，男性為10.7%，女性為51.6%［5］。伴隨著人口老齡化進(jìn)程的加快，因骨質(zhì)疏松癥而發(fā)生的骨折越來越多，據(jù)不完全數(shù)據(jù)統(tǒng)計，中國因骨質(zhì)疏松癥骨折的花費每年高達(dá)650 億人民幣［6］。骨質(zhì)疏松癥是一種全身性骨代謝疾病，其典型特征是骨密度下降、骨脆性增加和骨微環(huán)境被破壞［7］。骨穩(wěn)態(tài)失衡是其發(fā)生的主要病理學(xué)基礎(chǔ)。骨穩(wěn)態(tài)是指成骨細(xì)胞行使的骨形成功能和破骨細(xì)胞行使的骨吸收功能兩者處在一個相對平衡的過程［8］。據(jù)報道，冬蟲夏草對骨質(zhì)疏松癥有顯著療效，但是其機(jī)制并不明了。筆者從中醫(yī)藥對冬蟲夏草的認(rèn)識、骨質(zhì)疏松癥的發(fā)病機(jī)制、冬蟲夏草及其提取物治療骨質(zhì)疏松癥的藥理作用進(jìn)行闡述，以期為研究冬蟲夏草治療骨質(zhì)疏松癥的藥理機(jī)制和轉(zhuǎn)化應(yīng)用提供參考。

1 中醫(yī)藥對冬蟲夏草的認(rèn)識

冬蟲夏草是主要生長在我國3 000～5 000 m 高海拔地區(qū)的一種瀕臨滅絕的珍貴藥材，主要分布地是西藏、四川、甘肅、云南和青海等省區(qū)。

1.1 冬蟲夏草性味歸經(jīng)

傳統(tǒng)中醫(yī)認(rèn)為冬蟲夏草性平味甘，歸肺、腎二經(jīng)，是補(bǔ)腎益肺的上品。在因腎陽不足而引發(fā)的陽痿遺精、腰膝酸痛等證中使用較多［2］。冬蟲夏草以“陰陽同補(bǔ)”的營養(yǎng)和藥用價值而獲得“藥中黃金”的稱號?，F(xiàn)代研究表明，冬蟲夏草具有多種藥理作用，具有廣譜抗腫瘤［9］、抗衰老、調(diào)節(jié)免疫和抗氧化作用［10］，且未見明顯不良作用報道。

1.2 冬蟲夏草主要無性型種類

冬蟲夏草存在多型性現(xiàn)象，即冬蟲夏草的繁殖方式主要為有性型（teleomorph）和無性型（anamorph）2 種，能產(chǎn)生分生孢子和子囊孢子。目前經(jīng)分離鑒定的冬蟲夏草無性型種類有13 個屬的20 多個種。中國被毛孢（Hirsutella sinensis）是首個被確定的無性型菌種，另一獲批成藥的無性型為蝙蝠蛾擬青霉（Paecilomyces hepiali）［11］。李兆蘭等［12］從云南迪慶的冬蟲夏草中分離到1 株無性型，即中國彎頸霉（Tolypocladium sinense）。

1.3 冬蟲夏草的藥效成分

1.3.1 多糖類 作為冬蟲夏草中最為重要的活性成分，蟲草多糖不僅能夠通過調(diào)節(jié)脾臟和胸腺細(xì)胞中白細(xì)胞介素6（IL-6）、γ干擾素（IFN-γ）、腫瘤壞死因子α（TNF-α）等細(xì)胞因子表達(dá)水平來提高機(jī)體免疫［13］，還能下調(diào)核因子κB（NFκB）或絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）的表達(dá)，起到抗腫瘤效果［14］。Wang 等［15］采用高效凝膠滲透色譜法（HPGPC）和高效陰離子交換色譜-脈沖安培檢測法（HPAEC-PAD）對天然冬蟲夏草及發(fā)酵菌絲的水提蟲草多糖進(jìn)行分子質(zhì)量測定，結(jié)果表明天然冬蟲夏草多糖主要組成成分是分子質(zhì)量960 kD左右的大分子，發(fā)酵菌絲多糖主要組成成分是分子質(zhì)量為28 kD 左右的分子，主要由半乳糖、葡萄糖、甘露糖和阿拉伯糖組成。

1.3.2 蟲草多肽和異黃酮類 蟲草多肽是一種廣譜抗真菌多肽類物質(zhì)，相對分子質(zhì)量為10 906 kD，在冬蟲夏草中所占比例較小。研究表明，蟲草多肽可改善化學(xué)誘導(dǎo)的1 型糖尿?。═1DM）患者的骨礦物質(zhì)含量和骨密度，有抗炎、抗氧化等藥理作用［16］。曹靜等［17］使用高效制備液相技術(shù)（HPPC）分離得到天然冬蟲夏草中特有峰T2和T5，應(yīng)用四極桿飛行時間串聯(lián)質(zhì)譜技術(shù)（Q-TOF-MS）和液相色譜三重四級桿串聯(lián)質(zhì)譜（LC-MS-MS）多肽測序鑒定T2和T5均為多肽類。

異黃酮類是一種植物雌激素，與人體內(nèi)源性雌激素17-β-雌二醇結(jié)構(gòu)相似，通過結(jié)合雌激素受體起到類雌激素作用，具有防治骨質(zhì)疏松、代謝性相關(guān)疾病等藥理作用［18］。Choi 等［19］使用硅膠柱層析分離和高效液相色譜（HPLC）純化，從冬蟲夏草發(fā)酵菌絲中分離得到大豆皂苷Bd、大豆皂苷Bc（II）、大豆苷元、染料木素等4 種類黃酮化合物。

1.3.3 氨基酸及醇類 在蟲草中，氨基酸是含量最高的物質(zhì)之一。錢正明等［20］使用高效液相色譜法（HPLC）鑒別了天然蟲草和人工培育蟲草中的16 種氨基酸，分別是組氨酸、精氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、精氨酸、酪氨酸、纈氨酸、蘇氨酸、丙氨酸、脯氨酸、甲硫氨酸、賴氨酸絲氨酸、甘氨酸、天冬氨酸和谷氨酸，其中包括7 種必需氨基酸。

蟲草酸含量是評價冬蟲夏草質(zhì)量的標(biāo)準(zhǔn)，除蟲草酸，還有膽甾醇、蕈糖、谷甾醇、麥角甾醇及其過氧化物、胡蘿卜甙等。蟲草酸的最高含量可達(dá)14.14%［21］，生態(tài)環(huán)境、寄主物是影響蟲草酸含量的主要因素［22］。麥角甾醇是真菌所含有的一種特殊甾醇，有游離和酯化2 種存在形式，通過調(diào)節(jié)NF-κB 和轉(zhuǎn)化生長因子β1（TGF-β1/Smad2）信號通路起到治療糖尿病和抗炎作用［23-24］。

2 骨質(zhì)疏松癥的發(fā)病機(jī)制

2.1 現(xiàn)代醫(yī)學(xué)對骨質(zhì)疏松癥發(fā)病機(jī)制的認(rèn)識

伴隨年齡增長和性腺機(jī)能衰退，雌激素水平下降，破骨細(xì)胞數(shù)量增加、凋亡減少，骨吸收功能增強(qiáng)；體內(nèi)活性氧（ROS）不能及時被清除，促進(jìn)成骨細(xì)胞凋亡，骨形成減少［25］。與此同時，免疫系統(tǒng)被不斷地低度活化，增加的TNF-α、IFNγ、IL-6 過度刺激NF-κB 受體活化因子配體（RANKL）和巨噬細(xì)胞集落刺激因子（M-CSF）表達(dá)，使骨形成不足以代償骨吸收，造成骨強(qiáng)度下降［26］。此外，營養(yǎng)不良造成體內(nèi)鈣磷含量低于正常水平，引起繼發(fā)性甲狀旁腺功能亢進(jìn)，造成破骨細(xì)胞功能強(qiáng)化，同時骨中鈣磷不足，成骨細(xì)胞礦化減弱，進(jìn)而導(dǎo)致骨重建失調(diào)，引發(fā)骨量丟失［27］。

2.2 傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)對骨質(zhì)疏松癥發(fā)病機(jī)制的認(rèn)識

在中醫(yī)學(xué)中，骨質(zhì)疏松癥的發(fā)病機(jī)制主要是腎虛、肝郁、脾虛和血瘀。腎為人體先天之本，主骨、藏精。隨著年齡增長，腎精逐漸虛虧，骨骼失去滋養(yǎng)，最終導(dǎo)致骨量流失。肝腎同源，精血互生互化，肝氣郁結(jié)，則血行不暢，精血無源，難以生精養(yǎng)骨。脾為后天之本，氣血生化之源，先天之精也依賴于后天水谷精微的不斷充盈，脾胃運化失常，則水谷精微不足，先天之精缺失充養(yǎng)，最終腎精虧虛，引發(fā)骨質(zhì)疏松。血氣運行將營養(yǎng)物質(zhì)輸送至各個臟腑，血瘀使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)運輸受阻，臟腑缺失物質(zhì)滋養(yǎng)，進(jìn)而生養(yǎng)骨骼的營養(yǎng)物質(zhì)也難以到達(dá)，導(dǎo)致骨質(zhì)疏松［28］。

3 冬蟲夏草對骨質(zhì)疏松癥的治療作用

骨質(zhì)疏松癥根據(jù)發(fā)病原因分為原發(fā)性骨質(zhì)疏松癥和繼發(fā)性骨質(zhì)疏松癥，在原發(fā)性中分為絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥（Ⅰ型）和老年骨質(zhì)疏松癥（Ⅱ型），在繼發(fā)性中分為先天性、內(nèi)分泌性、營養(yǎng)缺乏性、血液系統(tǒng)性、藥物性、腎性、廢用性及其他等8 類［29］。目前研究發(fā)現(xiàn)，冬蟲夏草及其提取物對多型骨質(zhì)疏松癥都有良好的治療作用。

3.1 在絕經(jīng)后骨質(zhì)疏松癥中的作用

因絕經(jīng)引發(fā)的骨質(zhì)疏松占骨質(zhì)疏松癥的絕大部分。Qi等［30-31］使用經(jīng)典的大鼠雙側(cè)卵巢切除模型，模擬絕經(jīng)后婦女的骨質(zhì)疏松癥。實驗結(jié)果表明，治療組大鼠每日口服10 ml的冬蟲夏草菌絲提取液，其血鈣、血磷以及尿鈣水平明顯下降；股骨頸機(jī)械強(qiáng)度顯著性上升。這提示經(jīng)過治療后，大鼠的骨強(qiáng)度提高，降低了骨折的發(fā)生率，能有效地改善骨質(zhì)疏松，探究其機(jī)制，發(fā)現(xiàn)血清中雌二醇水平提高并且IFN-γ 水平下降。IFN-γ 在雌激素水平不足時促進(jìn)破骨細(xì)胞生成［32］，其機(jī)制是通過提高雌二醇水平和降低IFN-γ 水平來抑制破骨細(xì)胞生成。Zhang 等［33］使用從冬蟲夏草菌絲中提取的異黃酮混合物進(jìn)行了相似的研究，結(jié)果表明劑量為50 mg/（kg·d）和100 mg/（kg·d）藥物組血清中的抗酒石酸酸性磷酸酶（TRAP）和IFN-γ 的水平顯著下降，尿鈣和血清鈣、磷水平均下降；不僅如此，高劑量治療組和假手術(shù)組大鼠的骨小梁數(shù)目沒有差異，這也說明了冬蟲夏草對骨質(zhì)疏松癥有治療作用，其機(jī)制是提高雌二醇的水平同時降低了IFN-γ 水平。Wang 等［34］在對老年去卵巢小鼠腹腔注射不同濃度的蟲草多肽后，劑量為5、10、20 mg/（kg·d）治療組小鼠呈劑量依賴性地提高骨密度，作用機(jī)制是清除體內(nèi)ROS 堆積，同時增強(qiáng)成骨相關(guān)Wnt 通路（wingless/integrated pathway）的活性，促進(jìn)成骨細(xì)胞礦化，從而產(chǎn)生治療效應(yīng)。

3.2 在廢用性骨質(zhì)疏松癥中的作用

因骨骼機(jī)械負(fù)荷減少造成骨質(zhì)流失從而引發(fā)的骨質(zhì)疏松稱為廢用性骨質(zhì)疏松癥，常見于航天員和失去運動能力者。Qi 等［35］研究了冬蟲夏草菌絲提取液對廢用性骨質(zhì)疏松癥的治療作用，采用后肢懸吊法建立了大鼠廢用性骨質(zhì)疏松模型。結(jié)果表明，使用不同劑量的冬蟲夏草菌絲提取液治療后，劑量為500 mg/（kg·d）治療組大鼠的骨密度、骨礦物質(zhì)含量和股骨頸機(jī)械強(qiáng)度與空白對照組幾乎無差異，股骨和椎骨的骨小梁數(shù)目也明顯增多。骨微環(huán)境的明顯改善意味著冬蟲夏草菌絲提取液對廢用性骨質(zhì)疏松有著顯著療效，作用機(jī)制為通過降低IFN-γ、TRAP 水平，從而抑制了破骨細(xì)胞的活性，減少骨吸收。

3.3 在內(nèi)分泌性骨質(zhì)疏松癥中的作用

糖尿病合并骨質(zhì)疏松癥是糖尿病引起的并發(fā)癥，伴隨著骨量的下降和骨折風(fēng)險的增加。Qi 等［36］使用劑量為75 mg/kg的四氧嘧啶對大鼠腹腔注射誘發(fā)糖尿病，造模成功后使用20、50 和100 mg/（kg·d）的蟲草多肽（提取于天然野生蟲草）對糖尿病型大鼠進(jìn)行治療，實驗結(jié)果表明，在各組大鼠血清中TRAP 水平呈劑量依賴性下降，骨密度、骨礦物質(zhì)含量和胰島素水平也呈劑量依賴性上升。這說明蟲草多肽對糖尿病及骨質(zhì)疏松癥有良好的治療效果，其機(jī)制是提高了體內(nèi)鈣、磷水平，減緩了骨質(zhì)流失。

表1 冬蟲夏草及其菌絲體提取物對骨質(zhì)疏松癥主要類型治療方案比較

4 總結(jié)與展望

不論在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)還是傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)中，引發(fā)骨質(zhì)疏松癥的主要原因多是年齡增長與性腺機(jī)能衰退，繼而引發(fā)的骨重建失衡。冬蟲夏草歸腎經(jīng)，是補(bǔ)腎的良藥，對應(yīng)骨質(zhì)疏松癥腎精虧虛的根本發(fā)病機(jī)制，其有效成分中的多糖能調(diào)節(jié)因免疫系統(tǒng)活化引起的TNF-α、IFN-γ、IL-6 等細(xì)胞因子的表達(dá)異常，異黃酮類物質(zhì)的類雌激素作用也能有效緩解因性腺功能衰退引起的雌激素水平下降。

冬蟲夏草對原發(fā)性和某些繼發(fā)性骨質(zhì)疏松癥均有良好的治療效果，其主要的作用機(jī)制是提高血清雌二醇的水平和骨骼中的鈣、磷水平，降低血清IFN-γ 水平，從而促進(jìn)成骨細(xì)胞礦化或者抑制破骨細(xì)胞功能，使骨穩(wěn)態(tài)平衡。從劑量上看，冬蟲夏草對絕經(jīng)后的骨質(zhì)疏松癥治療效果最為明顯，治療廢用性骨質(zhì)疏松癥所需劑量最大。但上述冬蟲夏草的治療作用研究均未對其進(jìn)行菌種鑒定。從冬蟲夏草的藥材來源看，天然子實體和人工培養(yǎng)菌絲體（未鑒定）提取物研究占大部分，而對于冬蟲夏草已分離鑒定的無性型中國被毛孢、蝙蝠蛾擬青霉和中國彎頸霉并沒有學(xué)者做過相應(yīng)的抗骨質(zhì)疏松癥研究，這是值得深入研究的方向。關(guān)于菌絲體制劑，目前也僅有白令膠囊（中國被毛孢菌絲體Cs-C-Q80）和金水寶膠囊（蝙蝠蛾擬青霉菌絲體Cs-4），但這些制劑的適應(yīng)證中也并未包含骨質(zhì)疏松癥。對尋找上述藥物新的適應(yīng)證，拓寬其治療范圍，也將成為下一步研究重點。對冬蟲夏草的展望不僅僅是對藥理學(xué)的研究，更多的是在藥理研究的基礎(chǔ)上，拓展藥劑學(xué)相關(guān)研究，制成療效好的藥品，進(jìn)而造福廣大骨質(zhì)疏松癥患者。