許勝杰 葉淑幸 陳勁初

(臺灣葡萄王生技股份有限公司)

1 蟬花簡介

蟬花又名土蟬花、蟲花、蟬草、蟬茸和胡蟬等,是由蟲草屬 (Cordyceps)真菌C.cicadae、C.sobolifera或C.cicadicola等真菌感染蟬科山蟬 (Cicada flammate)、螻蛄 (Platypleura kaempferi)、黑蚱 (Crytotympana pustulata)及竹蟬 (Platylomia pieli)等幼蟲,后于蟲體頭部形成花蕾狀子座,而得名蟬花。藥用部位為其子座及寄主昆蟲的尸體 (菌核)。王琪、劉作易[1]將蟬花依不同的寄主及感染菌種分類為大蟬花或金蟬草 (Cordyceps cicadae),寄主為蠕蟲 (Worm);小蟬花 (Cordycepssobolifera),寄主為蛹 (Pupa);及蟬草或蟬生蟲草 (Cordycepscicadicola),寄主為成蟲 (Adult)3種,并認(rèn)為大蟬花才是真正的蟬花。但水野卓[2]及陳以平[3]等研究蟬花子實體所使用或發(fā)表者皆為小蟬花。蟬花多產(chǎn)于長江以南熱帶和亞熱帶地區(qū),在中國大陸為福建、浙江、四川、云南、江蘇等地。而中國臺灣亦有農(nóng)民曾在花蓮光復(fù)鄉(xiāng)掘獲野生子實體 (圖1)。

蟬花之名最早見于南北朝劉宋時代的 《雷公炮制論》中所記載的:“凡使蟬花要白花全者。收得后于屋下懸干,去甲土后用漿水煮一日,至夜焙干,研細(xì)用之?！币吧s花的歷史記載比冬蟲夏草早了800年。蟬花入藥已有一千多年的歷史,根據(jù)宋朝蘇頌的傳統(tǒng)醫(yī)書 《圖經(jīng)本草》記載:“山蜀中,其蟬頭上有一角,如花冠狀,謂之蟬花?！绷頁?jù)北宋唐慎微所著 《證類本草》記載:“蟬花味甘、性寒、無毒,具疏散風(fēng)熱、定驚解痙之效,主治小兒夜啼、心悸等癥狀。”《本草綱目》亦記載:“蟬花功同蟬蛻,又止瘧疾。”傳統(tǒng)常用方劑如 “萬應(yīng)蟬花散”、“蟬花明目方”及 “蟬花清熱方”等,在 《中華藥物大全》和 《中華藥?！穬刹恐兴幍浼芯杏涊d。在日本,也早在1612年即初見蟬花之名于 《多識篇》及小野蘭山的 《本草綱目啟蒙》(1803)等文獻(xiàn)。

圖1 臺灣發(fā)現(xiàn)的野生蟬花子實體

2 功能及成分

經(jīng)分析,蟬花含有腺苷、多種必需氨基酸、甘露醇、多種生物堿及麥角甾醇等成分。人工培育的蟬花菌絲體中營養(yǎng)成分含甘露醇2.18%、多糖21.73%,其所含氨基酸、蟲草多糖、甘露醇均與冬蟲夏草相似。[2]比較冬蟲夏草及蟬花2種傳統(tǒng)藥材的活性成分后發(fā)現(xiàn),蟬花所含蟲草酸 (mannitol)及腺苷 (adenosine)的量均高于冬蟲夏草,特別是腺苷含量為冬蟲夏草的4倍之多。[4]蟬花子實體具有與冬蟲夏草相似的化學(xué)成分,可能具有與冬蟲夏草相似的藥用價值。天然蟬花子實體及人工發(fā)酵菌絲體皆具有多種藥理作用。

2.1 免疫調(diào)節(jié)作用 蟬花子實體含有半乳甘聚糖,依其與Con A親和性高低將其分為親和性高之CI-A及親和性低之CI-P,于動物實驗中連續(xù)喂食CI-A 10天、每天1 mg/kg后,發(fā)現(xiàn)它具有抑制實驗動物Sarcoma 180腫瘤生長的功效;而CI-P則無此功效。[3]以蟬擬青霉菌株進(jìn)行液態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)的蟬花多糖,有助于提升實驗動物白血球的數(shù)量;減少脂質(zhì)過氧化物的生成,維持還原型谷胱甘肽(GSH)的含量,具有清除自由基的能力;并對肺泡巨噬細(xì)胞有活化作用。[5]以蟬花多糖體喂食高齡大鼠也有助于增強(qiáng)其組織器官的免疫作用。[6]以蟬花多糖對小鼠進(jìn)行淋巴轉(zhuǎn)化及巨噬細(xì)胞吞噬等實驗結(jié)果得知,蟬花多糖體具有提高免疫功能的作用。[7]另外,Fujita等[8]從蟬花培養(yǎng)濾液中篩選獲得了活性成分多球殼菌素 (ISP-1)(圖2)。藥理研究顯示,ISP-1具有顯著的雙向免疫調(diào)節(jié)作用,能阻斷IL-2受體下游的途徑,抑制絲氨酸棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶(SPT)活性,從而特異性抑制T細(xì)胞的增殖,而其抑制活性更為環(huán)孢菌素的10～100倍。

2.2 抗疲勞作用 喂食小鼠蟬花子實體水煎劑能明顯延長小鼠的游泳時間,于實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)蟬花水萃液有助于提高在常壓缺氧狀態(tài)下及在高溫環(huán)境下的小鼠的存活時間。[9]

2.3 鎮(zhèn)靜作用 以動物進(jìn)行實驗,蟬花組小鼠給藥1小時后測定10分鐘內(nèi)自主活動次數(shù),顯著少于對照組。食用人工培養(yǎng)的蟬花子實體有助于延長小鼠的睡眠時間,同時縮短戊巴比妥鈉的翻正反射消失時間,還能增加在單位時間內(nèi)的入睡率,同時證明人工培養(yǎng)品與天然蟬花具有相近的功效。[9]

2.4 改善腎功能 經(jīng)藥理研究證實天然蟬花子實體與冬蟲夏草成分相近,而近年來許多動物及臨床實驗研究也發(fā)現(xiàn),蟬花具有減輕各項慢性腎臟疾病的功效。以蟬花子實體進(jìn)行臨床實驗研究發(fā)現(xiàn),每日飲用蟬花湯有助于改善慢性腎功能衰竭患者血液及尿液中的肌酸酐 (Creatinine)清除率,改善血清蛋白含量,及減少尿蛋白排出,對早、中期慢性腎功能不全患者有一定程度的療效。蟬花可以改善間質(zhì)腎小管病變,能保護(hù)腎小管,改善腎血流動力學(xué)。[10]以固態(tài)培養(yǎng)蟬花菌絲 (C.sobolifera)喂食腎小球硬化的實驗大鼠,其結(jié)果顯示喂食固體培養(yǎng)蟬花菌絲體能明顯減少大鼠血清肌酸酐值 (Serum creatinine/Scr)和抑制尿素氮(Blood urea nitrogen,BUN)的上升 (P＜0.05),減輕大鼠腎小球硬化程度,有助于延緩大鼠腎小球硬化進(jìn)程和慢性腎衰竭進(jìn)展速度。[11]另一方面,利用高糖模擬糖尿病患者體內(nèi)的高糖環(huán)境,探討了多球殼菌素(ISP-1)在糖尿病腎病腎臟肥大和早期腎硬化過程中所起的作用,結(jié)果顯示,ISP-1不但可有效抑制腎小球系膜細(xì)胞系肥大,還能明顯減少細(xì)胞外基質(zhì)分泌,因此有望將其用于治療包括糖尿病腎病在內(nèi)的腎小球硬化。[12]

2.5 降血糖 以天然蟬花子實體水萃物濃縮液連續(xù)喂食糖尿病小鼠10天,對糖尿病小鼠和正常小鼠的空腹血糖值具有顯著降低作用。[13]對正常小鼠投予50 mg/kg的蟬花粗多糖體6小時后,其血糖值均有明顯下降。[2]

2.6 鎮(zhèn)痛解熱 柴一秋等[14]由蟬花的人工固體或液體發(fā)酵培養(yǎng)物中萃取而得到一種腺苷衍生物N6-(2-hydroxyethyl)-adenosine。此化合物為蟲草的特有成分,可作為蟲草制品的質(zhì)量控制指標(biāo)之一。此外,N6-(2-hydroxyethyl)-adenosine可與α受體結(jié)合,抑制神經(jīng)遞質(zhì)釋放,從而產(chǎn)生鎮(zhèn)痛作用。

2.7 抑制動脈粥樣硬化形成 Hojjati等[15]以0.3 mg/kg的多球殼菌素 (ISP-1)連續(xù)60天進(jìn)行每隔一天注射于動脈粥樣硬化大鼠實驗,結(jié)果顯示,ISP-1對鞘脂類的合成有明顯的抑制作用,實驗大鼠的動脈硬化損傷面積明顯減少。因此,ISP-1的抑制絲氨酸棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶 (SPT)活性作用也許能作為治療動脈粥樣硬化的一個選擇。

圖2 ISP-1的結(jié)構(gòu)

3 蟬花菌絲體開發(fā)

由于固態(tài)培養(yǎng)需耗費大量的人力,其產(chǎn)品中帶有許多未耗盡的基質(zhì),所以我們以液態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)方式大量生產(chǎn)蟬花菌絲體做為天然蟬花的代替品,并進(jìn)行安全性試驗及幾種腎功能損傷保護(hù)模式的評估試驗。

3.1 液態(tài)發(fā)酵研究 蟬花菌能利用多種碳源,其中以葡萄糖及蔗糖培養(yǎng)生長最佳;氮源則以酵母萃出物最佳。培養(yǎng)溫度為24～26℃,最適pH約5.0～6.0之間,以5噸發(fā)酵槽約需培養(yǎng)3～5天即可完成發(fā)酵,生物質(zhì)量可達(dá)2.0%以上。經(jīng)減壓濃縮后冷凍干燥,可得發(fā)酵全液干燥品,再經(jīng)磨粉后即得蟬花菌絲體素材。

3.2 安全性評估試驗 天然的蟬花子實體毒性低,自中國古代以來已有食用的紀(jì)錄。上述發(fā)酵生產(chǎn)的蟬花菌絲體已完成基因毒性試驗、14天的仔豬急毒性試驗、28天及90天大鼠喂食毒性試驗等安全性評估試驗。在基因毒性試驗方面,以2.0 g/kg體重的劑量喂食Sprague-Dawley(SD)品系大鼠其體外染色體毒性試驗及動物體內(nèi)微核試驗。從染色體異常測試結(jié)果得知,蟬花發(fā)酵菌絲體不會使受試小鼠的染色體數(shù)目及結(jié)構(gòu)發(fā)生改變,也無骨髓抑制作用及對染色體損傷的現(xiàn)象,沒有致突變作用。在體外鼷鼠淋巴瘤tk分析法試驗證實蟬花發(fā)酵菌絲體并沒有明顯的細(xì)胞毒性,也不會造成細(xì)胞株基因突變。而進(jìn)一步將蟬花發(fā)酵菌絲體添加于離乳仔豬飼料中,進(jìn)行14天的急毒性及其行為表現(xiàn)評估的試驗結(jié)果,添加蟬花5%于離乳仔豬飼料中,連續(xù)喂食14天后不會引發(fā)仔豬急毒性現(xiàn)象,對其生長性能表現(xiàn)上并無促進(jìn)或危害;在28天喂食毒性試驗方面,分別以2.0 g/kg體重劑量的蟬花發(fā)酵菌絲體連續(xù)喂食SD大鼠28天及90天后,經(jīng)血液及各項病理切片觀測結(jié)果顯示,均未對受試動物產(chǎn)生明顯的毒性影響。

3.3 腎損傷保護(hù)模式評估

(1)蟬花菌絲體對慶大霉素 (Gentamycin)誘發(fā)大鼠腎臟損傷的緩解、保護(hù)作用。Gentamycin為臨床上常用的抗生素,會引起10%～20%使用者腎小管壞死,導(dǎo)致腎衰竭,因此常被使用于探討腎衰竭模式。文獻(xiàn)中常用劑量為120 mg/kg大鼠體重,在我們預(yù)實驗中發(fā)現(xiàn)需160mg/kg大鼠體重才有明顯的傷害指標(biāo)出現(xiàn),故試驗時,試驗組先喂食蟬花1周,第2周起以160 mg/kg劑量注射大鼠并同時飼以蟬花。實驗結(jié)果顯示,于誘發(fā)腎損傷前先喂食蟬花菌絲體的大鼠,經(jīng)Gentamycin誘發(fā)腎損傷后,發(fā)現(xiàn)其腎損傷程度小于未喂食蟬花或于誘發(fā)損傷后開始喂食蟬花的實驗大鼠,并且其血尿中的尿素氮及血清肌酸酐、微白蛋白(Microalbumin)及NAG(N-Acetyl-β-D-glucosaminidase)等指標(biāo)值較不易上升。其中無論是第3天或第7天的發(fā)酵液凍干品均有此效果。另外,還進(jìn)行了劑量效應(yīng)分析及產(chǎn)品劃分分析,發(fā)現(xiàn)喂食量低至50 mg/kg時仍有效果,而且將全液分成菌絲及濾液,發(fā)現(xiàn)兩部分皆有效果。

(2)蟬花菌絲萃出物對脂多糖 (Lipopolysaccharide,LPS)誘發(fā)大鼠腎臟損傷的緩解、保護(hù)作用。LPS所引起的氧化壓力來自于不正常的訊號傳遞、細(xì)胞失能、自溶、細(xì)胞凋亡及壞死。其中與死亡蛋白酶(caspase)有關(guān)的細(xì)胞凋亡、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)壓力 (ERstress),以及與自噬因子Beclin-1、LC-3有關(guān)的自溶現(xiàn)象已被證實在組織傷害上扮演了重要角色。試驗首先以PKI及MDCK兩種分別為近端及遠(yuǎn)程腎小管細(xì)胞株進(jìn)行測試,發(fā)現(xiàn)LPS對兩者的毒殺性皆可因蟬花菌絲體水萃取物的添加而減緩,而其中又以對遠(yuǎn)程腎小管細(xì)胞株在毒物處理下有較佳的存活率,亦即對LPS造成腎臟的毒害具有較好的保護(hù)潛力。另一方面,在動物試驗時以蟬花菌絲體水萃物喂食由LPS(來源于E.coli O127:B8)引發(fā)腎損傷的大鼠,發(fā)現(xiàn)蟬花菌絲體水萃物可減輕LPS刺激對大鼠腎臟細(xì)胞的傷害,能有效改善大鼠的腎血流量 (Renal blood flow,RBF)及腎絲球過濾率 (Glomerular filtration rate,GFR),且對細(xì)胞凋亡、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)壓力及自溶三方面的傷害均具有改善其個別相關(guān)指標(biāo)蛋白質(zhì)的作用。[16]

(3)蟬花菌絲萃出物對環(huán)孢素 (Cyclosporine)誘發(fā)大鼠腎臟損傷的緩解、保護(hù)作用。Cyclosporine為免疫抑制劑,常用于器官移植病人以避免排斥作用,但具有腎毒性。以蟬花菌絲萃取物375 mg/kg(300 mg水萃物+75 mg酒精萃取物)連續(xù)飼喂大鼠2周后,連續(xù)注射Cyclosporine 7天,每天25 mg/kg,于注射期間持續(xù)喂食蟬花萃出物,結(jié)果發(fā)現(xiàn)因Cyclosporine傷害導(dǎo)致的肌酸酐及BUN清除率下降,皆可因喂食蟬花菌絲萃出物而得以改善。

(4)以蟬花菌絲體對以鏈脲霉素 (streptozotocin,STZ)誘發(fā)SD大鼠糖尿病腎臟損傷的保護(hù)作用。連續(xù)蟬花發(fā)酵液凍干粉500 mg/kg體重喂食大鼠12周,與STZ對照組相比,投予蟬花菌絲體組的腎組織中超氧歧化酶 (SOD)含量及過氧化氫酶 (CAT)蛋白質(zhì)表現(xiàn)量顯著高于STZ對照組,另發(fā)現(xiàn)蟬花菌絲體可以明顯地降低血糖及抑制STZ引起的轉(zhuǎn)化生長因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β)蛋白表達(dá)過度,從中得知蟬花菌絲體對于腎臟組織有保護(hù)及延緩傷害的功效,血中BUN及肌酸酐皆有降低,一氧化氮 (NO)減低83%,IL-6、TNF-α、腎臟MDA、尿中蛋白NF-κ B、7GF-β都有下降趨勢,腎臟腫大情形也得以改善。[17]

4 結(jié)論

由于固態(tài)培養(yǎng)蟬花需耗費大量的人力,產(chǎn)品中帶有大量未耗盡的基質(zhì),且以太空包培養(yǎng)的方式可能會因高溫加熱時間長而導(dǎo)致塑化劑釋出,相較而言,以液態(tài)發(fā)酵培養(yǎng)蟬花菌絲體是一種較安全并具節(jié)能環(huán)保作用的方式。保健食品開發(fā)首重安全,發(fā)酵所得蟬花菌絲體經(jīng)基因毒性試驗、14天的仔豬急毒性試驗、28天及90天大鼠喂食毒性試驗等安全性評估,顯示蟬花菌絲體具有很高的食用安全性。在功能性評估方面,蟬花菌絲體可以改善間質(zhì)腎小管病變,能保護(hù)腎小管,改善腎血流動力學(xué)。同時,蟬花菌絲體具有緩解過高的血糖與腎損傷的指標(biāo),對于保護(hù)糖尿病腎損傷大鼠有顯著功效。蟬花與冬蟲夏草同屬蟲生真菌復(fù)合體,且含有相近的化學(xué)成分,所以臨床上常作為冬蟲夏草的代用品。由于天然冬蟲夏草產(chǎn)量日趨減少,而蟬花子實體不多,因此,蟬花菌絲體可望開發(fā)成為維護(hù)腎臟機(jī)能的保健食品。

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