摘 要:近年来,牛樟芝以其稀有的资源和独特的功效逐渐被人们关注。越来越多的研究表明牛樟芝子实体、菌丝体和发酵液中均含有大量三萜、多糖等功效成分,也有公开报道其部分化合物具有抑制肿瘤、抗氧化、抗炎症等重要功效。本文对已公开报道的牛樟芝主要化合物、生物和化学合成及其药理功效等进行较全面的整理,对于牛樟芝产业的发展提出期望并指明方向,以期为牛樟芝在药物研究、开发、应用和提升牛樟芝商品化程度、市场价值等方面提供科学参考,促进牛樟芝在我国及世界的发展。
关键词:牛樟芝;三萜;多糖;合成;药理作用
1 牛樟芝及其命名
牛樟芝是我国台湾地区特有的珍稀药用菌品种,其野生子实体生长于我国台湾保育类树种——牛樟树(Cinnamomum kanehirae Hayata)中空腐朽的内壁或枯死倒伏牛樟树阴暗潮湿的表面[1-2]。吴声华等[3]详细阐述了从 1980 年起众多学者对牛樟芝鉴定、分类和命名等工作所做的贡献,Taiwanofungus 作为属级分类地位目前在国际上无争议[4-5];2017 年 4 月,May[6]在 IMA Fungus 期刊上正式发表,并于同年在深圳举行的第 19 届国际植物学大会对牛樟芝命名进行公告。牛樟芝(Taiwanofungus camphoratum M. Zang & C.H. Su)属真菌界、担子菌门、同担子菌纲、无褶菌目、多孔菌科、台芝属,又名樟芝、樟菇、牛樟菇、红樟芝、神明菇等。固体培养牛樟芝菌丝体呈黄色、红色至红褐色,包括生殖菌丝、骨架菌丝和缠绕菌丝,生殖菌丝壁薄,光滑透明呈微黄色,直径 2.5-5.5 μm,可产孢子 ;骨架菌丝壁厚,直径 5.0-10.4 μm,呈黄褐色 ;缠绕菌丝呈褐色,分枝且壁厚,直径 2.6-5.5 μm ;液体发酵培养的菌丝体呈红色、黄色或棕红色(图 1)。一年生牛樟芝担孢子呈圆形、椭圆形或圆柱状,双层壁,外壁透明、内壁金褐色,具有分离或连接的刺状突起。子实体通常无菌柄且呈黄橙色、棕橙色、红褐色或红色,表面布满菌孔,形态呈现板状、马蹄状或塔状等不规则形状,背面黑褐色,子实体直径通常达 3-15 cm,厚度约 2-2.5 cm[7-8]。野生牛樟芝在自然界中生长速度极其缓慢,一般需要 1-3 年的时间才能采摘,由于其独特性、稀有性、显著功效和极高经济价值受到广泛关注,具有“森林中的红宝石”、“药中之王”等美誉[9]。随着牛樟芝的药用功效逐渐被人们发现,2015 年 9 月,根据国家食品药品监督管理局《关于福建涉台审评审批事项的批复》(食药监外函〔2015〕78 号)中,将我国台湾牛樟芝、蔓茎葫芦茶(一条根)等列为中药材输入目录,预示着牛樟芝在大陆市场发展具有重要潜力。
2 牛樟芝化学成分研究
牛樟芝子实体、菌丝体和发酵液中成分丰富,包括苯环衍生物、泛醌衍生物、琥珀酸及马来酸衍生物、萜类化合物、甾醇类化合物、多糖以及大量微量元素等[10-11]。
2.1 三萜类
牛樟芝三萜类化合物被公认是牛樟芝中最主要的活性物质,是牛樟芝萃取物中苦味成分的主要来源,已知从牛樟芝子实体、菌丝体和固体培养物中分离的化合物包括麦角甾烷三萜(化合物 1-24)、羊毛甾烷三萜(化合物 25-43)和五环三萜(化合物 44)(表 1)。其中从牛樟芝子实体中分离得到的常见麦角甾烷类三萜化合物包括:antcin A,antcin B(zhankuic acid A)、antcin C、antcin D(zhankuic acid F)、antcin E、antcin F、antcin H(zhankuic acid C)、antcin K。Huang 等[20]分离出 antcamphin A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L 也成为牛樟芝子实体中重要的三萜类化合物。但 zhankuic acid 类(B、D 和 E)和 methyl antcinate 类(A、H、G、K 和 L)作为三萜类化合物在牛樟芝子实体、菌丝体中广泛存在,研究认为不同光照和添加物能显著影响牛樟芝液体发酵物中这两种物质含量及生物量[25-26]。
2.2 甾醇类
天然甾醇广泛分布在自然界中,牛樟芝中的甾醇类化合物主要包括麦角甾烷型、豆甾烷型、芳构化 B 环型等 4 类,部分化合物 C-5 位为双键,C-3 位羟基是重要的活性基团之一,通过它形成各种衍生物,这种结构特点或决定其多方面的生理特性和广泛用途(表 2)。
2.3 二萜、倍半萜类及苯环衍生物
目前,从牛樟芝子实体中发现的二萜、倍半萜,由 15-20 个碳原子组成,多为环状结构,最常见的包括 antrocamphin A、B、C、O、antrodioxolanone ;牛樟芝中分离到的苯环衍生物中苯上的 H,被含有其他元素除 C、H 外的原子团所取代而衍生成的,主要骨架结构见表 3。
2.4 泛醌及衍生物
泛醌类化合物是一类脂溶性的醌类化合物,由带有不同数目的异戊二烯侧链和苯两部分组成,是呼吸链中的氢传递体。近年来,antroquinonol A、B、D和4-O-acetylantroquinonol B 等陆续在牛樟芝中被发现,安卓奎诺尔(antroquinonol,AQ)及其衍生物属亲脂型苯醌,因其显著的抗肿瘤功效被认为是目前牛樟芝药物开发的重要功能成分来源(表 4)。Yen 等[45]从牛樟芝菌丝体中分离得到 3 种新泛醌衍生物 antrocamol LT1,antrocamol LT2 和 antrocamol LT3。
2.5 琥珀酸和马来酸衍生物
琥珀酸和马来酸衍生物是牛樟芝中又一特征活性成分,已鉴定出的牛樟芝中琥珀酸及马来酸衍生物等化合物共 17 种(表 5)。以 Chien 等[34]发现的 antrodin C、antrodin D、antrodin E;antrocinnamominA、antrocinnamomin C、antrocinnamomin D、antrocinnamomin E、antrocinnamomin F、antrocinnamomin G、antrocinnamomin H 较为常见。
2.6 其他杂环类
牛樟芝中还分离得到酚类等其他杂环化合物 9 种(表 6),部分被证明具有一定药理活性。
2.7 多糖类
牛樟芝中多糖主要为含硫多糖,其结构以 β-D-葡聚糖为主。Lin 等[51]从牛樟芝中分离得到一种硫酸化葡聚糖是通过 β-(1 → 4)-D- 葡聚糖键相连,且能通过 EGFR 和 mTOR 活动能抑制肺癌细胞。不同浓度牛樟芝多糖溶液均具有较高黏稠性,具有剪切稀释效应,是典型的“非牛顿流体”并具有高度的“假塑性”其最佳溶解温度为 40℃,且 pH、冻融变化和盐离子对多糖溶液黏度影响较小[52]。利用富含硫酸锌的培养条件产生硫酸锌多糖(ZnFSPS),其分子量约1.85×10^6 Da,含量达到 6.68%[53]。Han 等[54]用水提氯仿萃取从牛樟芝菌丝体中制得中性多糖 ACN2a,研究其主要组成为半乳糖、葡萄糖、岩藻糖、甘露糖等,且由 73% 的 α-D-(1 → 6)糖苷键相连,相对分子质量为 12.9×10^5 Da。从牛樟芝液态发酵菌丝体中分离得到了一种相对分子质量 4.42×10^5 Da、糖醛酸量(52.6±0.8)mg/g、蛋白含量 71.0% 的糖蛋白(antrodan),其总葡聚糖含量为 15.65%,β- 葡聚糖含量为 14.20% 均显著高于 α-葡聚糖(1.45%),其红外光谱证实 antrodan 是存在于糖之间的 β-linkage 以及存在于糖和氨基酸之间的分子内酰胺键,包括 1 → 4 链接和 1 → 3 链接糖苷键 ;其核磁共振氢谱表明 antrodan 是由 α- 葡聚糖和 β- 葡聚糖构成的复杂结合体[55]。Ker 等[56]也在牛樟芝菌丝体中分离到以 1 → 3 糖苷键相连的糖蛋白。Zhang 等[57]从牛樟芝深层培养发酵液中分离得到一种多糖 ACPS-1 经 DEAE-52、Sephadex G-100 柱层析、FTIR 和 NMR 等方法对其进行结构解析发现,牛樟芝菌丝体多糖主要由甘露糖,葡萄糖、岩藻糖、吡喃木糖,阿拉伯糖,果糖和鼠李糖组成,主要骨架由 α-(1→3)、α-(1→6)、α-(1→2) 和 α-(1→4) 糖苷键组成[58-59]。在培养基中添加角鲨烯能提高牛樟芝 20% 多糖产量,包括葡萄糖、岩藻糖和甘露糖的含量[60]。
3 牛樟芝化学成分生物和化学合成的研究
关于牛樟芝主要化合物的生物合成研究早在 2014 年就有报道。基因组和转录组技术揭示了牛樟芝发育及倍半萜、三萜、泛醌等类型化合物的合成方式,发现子实体与菌丝体之间在甲羟戊酸途径中有 242 个蛋白存在差异,同时显示出丰富的特异性表达基因[61-62](图 2)。在牛樟芝菌丝体深层发酵培养基中加入 H2O2 促进 antrodin C 等物质生成,转录组学分析表明 32 条线粒体电子传递链在氧化应激过程中受到抑制,导致 antrodin C 等 33 种物质的积累和触发抗氧化剂的生物合成[63]。研究发现 4-acetylantroquinonol B(4-AAQB)的合成与辅酶 Q 密切相关,在培养过程中加入油酸和辅酶 Q10 均能提高 4-AAQB 的产量[64]。Wei 等[65]在培养基中加入 5% 正十六烷也能显著提高牛樟芝深层发酵菌丝体中 4-AAQB 和 antroquinonol(AQ)产量。
牛樟芝栽培原材料的稀缺直接导致了从天然材料中获取活性化合物进行应用开发存在一定的难度,因此多位学者开展了人工合成牛樟芝活性化合物的研究。已知牛樟芝中 AQ 具有重要的学术和商业价值,含 4-羟基-2,3-二甲氧基环己-2-烯酮的独特核心结构,在人工合成中以 2,3,4-三甲氧基苯酚为原料,通过甲醇转化为 2,3,4,4-四甲氧基环己二烯酮的高富电子底物,以二甲基铜盐为主要原料进行 Michael 反应,最后进行烷基化、还原反应和差向异构化等七步反应得到(±)AQ[66]。此外,Sulake 等[67]还对 AQ 和 antroquinonol-D 进行首次全合成,采用铱催化的烯烃异构化 -Claisen 重排反应(ICR)、乳糖化和 Grubbs 烯烃复分解反应。通过硒化 - 氧化的方法来消除 β- 甲氧基来实现所需的 α,β- 不饱和度,从而提供来自共同中间体的两种天然产物。研究人员将 AQ 的商业化名称暂定为 Hocena,目前正在美国和我国台湾地区进行二期临床试验,用于治疗非小细胞肺癌、胰腺癌和急性髓系白血病,并期待该物质在临床模型中显示出最小剂量的体内外抗肿瘤活性。Villaume 等[42]首次人工合成了 antrocinnamomin D,并通过 6-8 步合成 antrodins A 和 B,其合成效率分别为 51%、46% 和 43%,其主要步骤包括熊果酸铁催化 sp2-sp3 交叉偶联和 2-硅氧基呋喃氧化官能化。因此,不同原料栽培牛樟芝化学成分的生物合成途径及差异仍需进一步研究。
4 牛樟芝药理作用研究
牛樟芝常被我国台湾民众用于解宿醉、食物中毒和治疗肝脏病变等,功效显著;现代药理研究认为,牛樟芝具有显著的抗肿瘤、保肝、抗炎症、调节免疫、保护神经系统等作用。
4.1 安全性评价
对牛樟芝安全性研究结果表明,每天投喂 0.05 g/(kg·bw)牛樟芝子实体进行小鼠急性毒性、遗传毒性及亚慢性实验,结果显示急性毒性试验未出现动物死亡,LD50>15 g/(kg·bw)属无毒级别,且污染物致突变性检测(Ames)、小鼠骨髓嗜多染红细胞微核实验及小鼠精子畸变实验的结果均为阴性[68];慢性毒性实验中红细胞计数、白细胞计数、血常规、血生化指标等均无显著性差异。采用牛樟芝胶囊对小鼠进行灌胃研究其毒性反应,结果发现 4.5 g/kg 的给药量对小鼠的各项血液生化指标及肝、肾、脾、肠、睾丸等均未出现病理形态和毒性病变[69]。
4.2 抗肿瘤作用
牛樟芝子实体、菌丝体及其提取物常被用于预防和治疗各种肿瘤疾病,牛樟芝中的三萜、泛醌、琥珀酸、马来酸、多糖等化合物均具有显著的抗肿瘤作用。Kumar 等[70]比较了地塞米松(DEX)和牛樟芝中分离得到的化合物 Antcin A(ATA)作为皮质激素诱导剂能诱导 miR-708 对乳腺癌细胞 MCF-7 和 MDA-MB-231 增殖,对细胞周期进程、肿瘤干细胞均具有抑制作用,同时抑制 IκB 激酶 β(inhibitor kappa B kinaseβ,IKKβ)表达,抑制核因子 κB(NF-κB)活性及其下游靶基因,包括环氧合酶(Cyclooxygenase-2,COX-2)、G1/S-特异性周期蛋白 -D1(cyclin D1)、cMYC、MMP-2、MMP-9、CD24、CD44 和 p21 CIP1、p27 KIP1 等升高,体外实验也表明 DEX 和 ATA 均能显著降低肿瘤的生长、重量和体积,因此 ATA 可诱导 miR-708 和 NF-κB 信号可作为一种新的乳癌治疗干预手段。研究还表明 ATA 对这 2 种乳癌细胞的 EMT 过程具有抑制作用,能显著上调 E 钙黏蛋白(E-cadherin)和封闭蛋白(occludin)、抑制 N-钙黏蛋白(N-cadherin)和波形纤维蛋白(vimentin)表达,从而达到抑制乳癌细胞迁移和侵袭[71]。Kumar 等[72]研究还显示 AQ 可通过改变 mRNA 表达和 PI3K/mTOR 信号蛋白活性,显著抑制 A549、NCI-H441 和 H661 肺癌细胞增殖。采用正己烷萃取分离到的 AQ,具有良好的抗乳腺癌、肝癌和前列腺癌效果,对乙型肝炎 E 抗原(HBeAg)和乙肝表面抗原(HBsAg)有抑制合成作用,从而抑制乙型肝炎病毒(HBV)复制增殖[23]。以 dehydroeburicoic acid 为主要成分的牛樟芝子实体提取物(AC-3E)对 T47D 通过 PI3K/Akt/mTOR 途径促进细胞凋亡、抑制增殖、迁移,在对治疗小鼠乳腺癌效果优于或等于传统药物他莫昔芬(TAM)[73]。从牛樟芝中分离得到的泛醌衍生物 AC009 对体内大肠癌肿瘤具有明显的抑制作用,能通过含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶(CASPASE)和 B 淋巴细胞瘤 -2(Bcl-2)途径降低大肠癌细胞的存活率,同时通过 miRNA-27a 作用影响 KRAS 基因,且能降低癌症干细胞 CD44+/CD24+ 的表达[44]。牛樟芝硫化多糖(SPS)作为一种新的免疫调节剂,能抑制 A549 及 LLC1 肺癌细胞活性,其机制可能是 SPS 在转化生长因子 β 受体(transforming growth factor β receptors,TGFR)降解、半胱氨酸蛋白酶 -3(caspase-3)和聚腺苷二磷酸核糖聚合酶(PARP)激活中起关键作用,从而有效地降低了转化生长因子受体蛋白(TGFR)水平[74]。同时,SPS 通过诱导脂质介导的溶酶体依赖性转化生长因子 -β(TGF β)受 体抑制 TGF-β/FAK/Akt 轴降解,从而抑制肺癌细胞活性和迁移能力[75]。泛醌类化合物 Antroquinonol D 对乳癌细胞 MCF-7、T47D 和 MDA-MB-231 均具有一定毒杀作用,并能抑制 MDA-MB-231 细胞转移和侵袭能力,降低肿瘤敏感基因 TSG 在 MDA-MB-231 细胞中的表达能力,有效抑制甲基化能力[47]。
除了牛樟芝子实体及菌丝体中有效成分化合物,研究人员还发现牛樟芝发酵液和菌丝体及其粗提物也具有一定抗肿瘤功效。牛樟芝深层发酵液能以剂量依赖形式抑制卵巢癌细胞增长,其机制可能是抑制人表皮生长因子受体 2(HER-2/neu)信号通路[76]。牛樟芝发酵菌丝体对转化生长因子 β(TGF-β)诱导 EMT BE3 食管癌细胞具有抑制作用,发现其不仅能上调 E-cadherin 表达,抑制 TGF-β 表达,诱导 vimentin 和 N-cadherin 的过度表达,同时逆转了 TGF-β 诱导的细胞形态由多角形向梭形变化,进而抑制其迁移能力[77]。牛樟芝提取物在临床上还用于肺癌的辅助治疗,通过服用 6 个月的牛樟芝提取物明显改善其小细胞肺癌临床症状并延长其寿命,提高生活质量[78]。在临床中还采用一定剂量牛樟芝联合化疗治疗恶性肿瘤患者,能提高机体免疫功能,显著降低其 CD4+、CD4+/CD8+ 及 CD56+ 等指标,使患者血常规趋于稳定,促进骨髓造血功能的恢复,减少化疗毒副反应的发生,提高患者生活质量[79]。
4.3 保肝作用
牛樟芝具有显著的保肝作用,可用于治疗肝炎、肝癌、酒精引起的脂肪肝、肝纤维化等疾病[80]。牛樟芝菌丝体胞外多糖(EPS)、胞内多糖(IPS)、三萜和牛樟芝菌丝体水提取物(半乳糖为主)可以显著降低酒精引起的 AML12 细胞的凋亡[81];在比较牛樟芝多糖的壳聚糖二氧化硅复合物胶囊(ACE/CS)和二氧化硅胶囊(ACE/S)的抗肝癌活性发现两者均对 HepG2 细胞膜具有毒杀作用,其作用是通过增加 ROS 代谢,促进 Fas/APO-1 表达进而提升 HepG2 细胞中半胱氨酸蛋白酶 -3(caspase-3)、半胱氨酸蛋白酶 -8(caspase-8)和半胱氨酸蛋白酶 -9(caspase-9)表达量[82]。Antrodan 可降低 LPS 引起的肝细胞氧化损伤,从而增强肝细胞活性[54]。牛樟芝三萜类化合物对小鼠酒精性肝损伤具有保护作用,能减轻酒精引起的器官结构改变和炎症浸润组织,抑制促炎作用细胞因子水平和增强抗炎细胞因子水平。急性酒精治疗促进炎症与缺氧诱导因子 1α(HIF-1α)显著相关,该作用抑制了蛋白激酶 B(Akt)核糖体蛋白 S6 激酶磷酸化(p70S6K)Wnt/β-catenin 信号通路[83]。
利用对偶氮二异丁脒盐酸盐诱导小鼠形成人肝癌 HepG2 细胞,在体内和体外分别给予 antcin C 处理,并以水飞蓟素(silymarin)为阳性对照,结果表明 antcin C 通过激活 Nrf2 或抗氧化反应元件(ARE)来发挥作用,明显保护了肝细胞因自由基(AAPH)引起的凋亡 ;同时,antcin C 显著抑制了 AAPH 引起的脂质过氧化作用,引起谷丙转氨酶(ALT)、谷草转氨酶(AST)分泌和谷胱甘肽(GSH)损耗[84]。利用刀豆蛋白 A 诱导小鼠急性肝损伤模型并给予小鼠口服 zhankuic acid A 治疗,其能明显改善小鼠急性肝损伤,是通过抑制酪氨酸激酶(JAK2)通路发挥抗炎作用[85]。同时,牛樟芝提取物改善了 CCl4 诱导肝空泡化、坏死和纤维化依赖性[86]。牛樟芝中马来酸及琥珀酸衍生物 antrodin A-E 也具有很强的抑制 C 型肝炎病毒蛋白酶能力[87],显示出牛樟芝可用于辅助治疗肝癌及丙型肝炎病毒(HCV)感染。4-O-acetylantroquinonol B 能够抑制 HepG2 细胞中上皮细胞黏附分子(EpCAM),甲胎蛋白(AFP)等相关途径,显著降低其 β- 连环蛋白(β-catenin)表达,抑制肿瘤形成,减少免疫逃逸相关细胞因子的分泌;同时,4-O-acetylantroquinonol B 能够促进免疫细胞增殖作用促进未成熟树突状细胞的内吞作用。当树突状细胞与 EpCAM 与 HepG2 细胞共培养时,从而增强肝癌干细胞和树突状细胞表面 MHC I、II 类的表达,增加树突状细胞共刺激分子 CD80 的表达及与免疫相关细胞因子激活,从而抑制肝癌干细胞的增殖[88-89]。4-acetylantrocamol LT3(4AALT3)对肝癌细胞的作用结果表明,其能显著促进细胞周期阻滞,抑制 Yes 相关蛋白(YAP)/ 转录共激活因子的核定位 PDZ 结合基序(TAZ)、雷帕霉素哺乳动物靶点(mTOR)和 WNT/β-catenin 等多种信号通路同时对肝癌细胞产生抑制作用[46],肝癌的恶性特征牛樟芝蛋白组研究结果显示 5% 乙醇提取牛樟芝产物促进了 HepG2 和 C3A 等肝癌细胞内蛋白质的错误折叠和蛋白质的失调细胞氧化还原平衡导致内质网应激[90]。在临床上给 28 名非酒精性脂肪肝肝炎患者连续服用牛樟芝菌丝体胶囊,6 个月后患者促炎因子 TNF-α 显著降低,肝脂肪变性分级也显示与生化分析一致的显著降低,未出现任何其他不良反应[91]。
4.4 抗炎作用
牛樟芝子实体和菌丝体都具有大量麦角甾烷类三萜化合物,其结构与类固醇激素和胆固醇类似,从而与其受体接触发挥显著的抗炎作用[92]。zhankuic acid A 能抑制脂多糖诱导一氧化氮(NO)产生的炎症作用,降低 NADPH oxidase(NOx)、iNOS 和 COX-2 的表达[93]。Kuo 等[94]从牛樟芝中分离得到的 ergostatrien-3β-ol(EK100)可恢复 UVB 诱导的无毛小鼠皮肤胶原含量,EK100 显著抑制紫外线诱导的小鼠皮肤基质金属蛋白酶 -1(MMP-1)、白细胞介素 -6(IL-6)、诱导型一氧化氮合酶(iNOS)和 NF-κB 的表达,能保护皮肤免受紫外线损伤。从牛樟芝水提取物中分离得到的高分子多糖(>100×10^3 Da)作用于树突细胞可促进促炎性细胞因子分泌及成熟,其可能机制是激活了 TLR2/TLR4 及 NF-κB 通路,同时在肿瘤小鼠模型中高分子牛樟芝多糖能有效促进特定 Th1 反应[95]。采用 1.82 mmol/g 牛樟芝硫酸多糖可通过蛋白激酶(AKT)和细胞外调节蛋白激酶(ERK)信号通路逆转脂多糖(LPS)诱导的巨噬细胞 IκB 降解,NF-κB 激活的抑制可能是抗炎作用[96]。牛樟芝乙酸乙酯提取物的主要成分 antrocamphin A 能显著抑制 LPS 刺激的 Raw264.7 细胞中的亚硝酸盐 / 硝酸盐浓度,且通过 NF-κB 途径下调 iNOS 和 cox-2 的表达,从而抑制促炎分子的释放,显示其抗炎活性[97]。
4.5 神经保护作用
牛樟芝醇提取物能通过线粒体、腺苷受体途径改善神经退变和记忆功能失调。Shi 等[98]发现牛樟芝二次代谢产物可通过强抗氧化作用来保护淀粉样 β 蛋白(Aβ)诱导的神经损伤。利用 Aβ 25-35 诱导小鼠神经细胞 PC12 神经毒性,发现 1 μg/mL 牛樟芝乙醇提取物(EEAC),其主要成分包括多酚、黄酮、腺苷等,能抑制细胞线粒体凋亡从而降低神经毒性,同时通过下调腺苷 A1 和腺苷 A2A 受体延缓神经变性和记忆功能障碍[99]。
4.6 抗氧化损伤作用
牛樟芝还具有抗细胞氧化损伤作用。牛樟芝深层液态发酵液和菌丝体乙醇提取物均可以清除超氧自由基及 1,1- 二苯基 -2- 三硝基苯肼自由基(DPPH),且具有较好的清除超氧阴离子自由基和还原能力[41]。Chang 等[100]建立小鼠 Lieber-DeCarli 酒精肝损伤模型(EtOH 5%,V/V),给予 antrosterol 进行治疗,结果显示血清 / 肝脏脂质等指标明显降低,表明 EK100 能显著提高小鼠体内脂质代谢、抗氧化能力、酒精代谢及抗炎作用。连续 14 d 服用牛樟能显著提高小鼠大脑皮层的抗氧化能力,其体内超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和谷胱甘肽过氧化氢酶(GPX)等活性升高,并且降低丙二醛(MDA)含量和应激能力[101]。
4.7 免疫应答作用
从牛樟芝菌丝体中分离的 methyl antcinate K 可以增强树突细胞活性、促进 Th2 细胞分化,增强免疫应答[102]。zhankuic acid C 呈剂量依赖性抑制树突细胞成熟,对树突状细胞激活和接触性超敏反应具有免疫抑制作用,可用于治疗慢性炎症和自身免疫性疾病。从牛樟芝菌丝体中分离得到的化合物 4,7-dimethoxy-5-methyl-1,3-benzodioxole(DMB)能有效降低霍乱毒素诱导骨髓树突状细胞成熟,其阻断了树突细胞中包括环磷酸腺苷(cAMP)激活、白细细胞介素 -33(IL-33)产生和 IRF4/Tim4 等过程,从而改善特异性食物过敏等反应[103]。
4.8 其他作用
除以上报道外,牛樟芝还具有抑制新生血管形成、调节血脂、血糖、血压、抑菌和治疗慢性疾病等功效(图 3)。Yang 等[40]从牛樟芝菌丝体中分离得到了相对分子质量为 <5×10^3、(5-30)×10^3、(30-100)×10^3、>100 ×10^3 Da 的 4 种多糖,分子量 >100 ×10^3 Da 牛樟芝多糖能显著降低人白血病细胞血管内皮生长因子的分泌,抑制人脐静脉内皮细胞基质管和新生血管的形成。口服牛樟芝水提取物(ACW)可降低高脂饮食诱导肥胖小鼠体重增加、肾和肠系脂肪相对重量,显著降低血清胰岛素、天冬氨酸转氨酶(AST)、HOMA-IR 指数、肝胆固醇和三酰甘油(TG)水平[104],明显抑制 PPARc 和 AP2 基因表达,抑制前脂肪细胞分化和脂肪生成[105],同时减少脂质沉积肝脏和附睾白色脂肪组织(EWAT)通过促进脂质代谢和抑制小鼠脂肪生成相关基因和蛋白质,修复模型小鼠缺乏致肠屏障损伤及增强 Caco-2 细胞完整性[106]。牛樟芝子实体乙醇提取物能通过抑制 P- 糖蛋白功能影响 ABCB1 基因多态性,影响药物在体内的跨膜转运及功效发挥[107]。通过给小鼠喂食不同剂量的牛樟芝菌丝体,结果显示服用牛樟芝菌丝体能明显增加小鼠的运动耐力,其机制可能与对小鼠肝脏和骨骼肌中 AMP 激活蛋白激酶、蛋白激酶 B 和雷帕霉素哺乳动物靶点的激活可能与其调节作用有关[108]。利用牛樟芝菌丝体水溶液对慢性肾脏病(CKD)小鼠慢性肾病保护作用的研究中发现牛樟芝给药组在第 10 天和 30 天血尿素氮和血清肌酐指标显著受到抑制,在预防 CKD 肾功能损害方面效果最好[109]。Johnson 等[110]研究表明牛樟芝乙醇提取物(ACEE,titerpenoids 6.53%)联合链脲佐菌素(STZ)和烟酰胺(NA)对雄性糖尿病大鼠生殖功能具有改善作用,包括改善 STZ+NA 诱导的高血糖、氧化应激和胰岛素抵抗。同时,ACEE 还降低了血脂水平过氧化作用,恢复生精小管的异常结构,改善精子参数,修复精子的 DNA 损伤和线粒体膜电位。同样,牛樟芝中分离到的化合物 AQ 还可以通过调节大鼠血糖改善因糖尿病引起的生殖功能障碍、胰岛素、氧化酶和睾酮水平,从而刺激卵泡激素、黄体生成激素、提升精子数量和活力[111]。采用抑菌圈法评价牛樟芝菌丝体发酵液的乙酸乙酯提取物对 7 种耐药性人体致病细菌的抗菌活,发现随着细菌培养时间的延长,提取物的抗菌活性逐渐增强,说明液体培养牛樟芝菌丝体能够产生广谱高效抑菌活性的次生代谢产物[112],表明牛樟芝在皮肤炎症治疗中具有潜力。临床上牛樟芝还有降血压的功效,采用牛樟芝治疗高血压患者(收缩压 130-179 mmHg 或舒张压 85-109 mmHg)共 41 例,疗程 8 周,收缩压显著降低[(144.86±11.34)-(133.10±10.90)mmHg],舒张压显著降低[(96.19±17.42)-(91.38±17.56)mm Hg][113]。牛樟芝中辅酶 Q0 对金黄色葡萄球菌感染的特应性皮炎具有较强抑制作用,抑制 DNA 聚合酶和拓扑异构酶等合成,降低生物膜厚度 ;且辅酶 Q0 下调 HaCaT 细胞中 IL-6、CCL5 和 CCL17 的表达 ;同时,辅酶 Q0 还可使 HaCaT 活化后的丝聚糖蛋白恢复正常控制,辅酶 Q0 可明显改善 AD 样创面的表皮厚度、白细胞介素 -1β(IL-1β)、白细胞介素 -4(IL-4)、白细胞介素 -6(IL-6)、白细胞介素 -10(IL-10)、干扰素 -γ(IL-γ)的降低,以及中性粒细胞浸润对大鼠骨髓的影响损伤皮肤[114]。
5 总结与展望
牛樟芝是我国特有珍稀药用菌品种,近 30 年来,众多学者对牛樟芝开展大量且深入的研究工作,其地位在食用菌研究中日益受到关注,已证实牛樟芝子实体、菌丝体和发酵液均具有显著活性功能和药用价值,是一种极具开发与发展潜力的新品种。然而牛樟芝作为新资源,仍然存在以下亟待解决的制约产业发展的问题。首先,壮大牛樟芝产业化就要突破牛樟芝人工栽培技术,目前培养周期长、原料来源有限或不足、子实体质量不佳等问题都是制约其产业化发展的瓶颈,因此挖掘培养原料、创新培养方式等研发途径能缓解该产业发展慢等问题。第二,牛樟芝子实体、菌丝体及发酵液均具有不同成分的活性物质,目前对于牛樟芝活性成分的研究多集中于新化合物的发现及其药理相关研究,然而对于各类活性物质形成及调控机制仍有待研究 ;同时,随着全球测序技术的迅猛发展,利用转录组学、蛋白组学、基因组学和代谢组学技术,从功能基因出发揭示牛樟芝基因表达调控、表观遗传调控和活性物质合成调控等相关机制仍需进一步研究,因此,加大牛樟芝基础研究力度,可促进产学研进一步紧密结合。第三,目前已从分子水平、细胞水平及动物水平证明牛樟芝药理学有效性,然而对于其在临床辅助治疗或重大疾病治疗上的研究案例偏少,因此可进一步拓展牛樟芝在生物医药中的前景,以期用于重大疾病的治疗或辅助治疗。第四,牛樟芝作为珍稀药用菌新资源,在我国(尤其是我国台湾地区)具有丰富种质资源,野生型牛樟芝可作为丰富的基因库来源,蕴藏着丰富的抗性基因、活性物质富集基因和促进其生长发育等基因,因此牛樟芝重要基因挖掘工作还有待进一步开展。第五,牛樟芝菌种还缺乏统一质量和生产标准,还存在菌种混乱、质量低下和品种适应能力差等特点,但随着牛樟芝被列为中国台湾首批中药材进口大陆,至目前两岸应投入更多资源进一步推动牛樟芝在大陆的合理推广和使用,使其造福人类。纵观牛樟芝的研究轴,随着海峡两岸在牛樟芝研究交流中的加深和法律法规的完善,未来在种质资源保护与创新、人工栽培、新化合物挖掘、基因功能、药物研发开发等方面定会取得重大突破,促使牛樟芝产业在世界范围内的规范化和市场化,促进其在治疗和预防人类各种疾病中发挥重要作用。(作者:李晶1 冯娜2 王升陽3 林占熺1 1. 福建农林大学菌草研究所 / 国家菌草工程技术研究中心,福州 350002 ;2. 上海市农业科学院食用菌研究所 / 国家食用菌工程技术研究中心,上海 201106 ;3. 中兴大学农业暨自然资源学院,中国台湾 400)