崔琳琳，韓 丹，王 瑩，袁 甜，魏思亦，關(guān)樺楠

(1.黑龍江省預(yù)防與治療老年病藥物研究重點(diǎn)實(shí)驗室，黑龍江哈爾濱 150076；2.哈爾濱商業(yè)大學(xué)藥學(xué)院，黑龍江哈爾濱 150076；3.哈爾濱商業(yè)大學(xué)食品工程學(xué)院，黑龍江哈爾濱 150076)

冬蟲夏草是中國傳統(tǒng)中草藥,我國是其主要產(chǎn)地,野生冬蟲夏草作為昆蟲寄生真菌,屬于子囊菌科，對生長環(huán)境的要求異?？量?只能在高寒草甸地帶生長,在青藏高原高海拔地區(qū)被發(fā)現(xiàn)。冬蟲夏草含有氨基酸、蟲草酸和多糖等多種有效成分。冬蟲夏草是東方醫(yī)藥最昂貴的藥材之一,享譽(yù)盛名,目前已被發(fā)現(xiàn)七百余種[1-4]。目前,市面上所用的蟲草素主要是從蛹蟲草中提取的,主要原因是蛹蟲草可以人工培育且蟲草素含量高于冬蟲夏草。蛹蟲草又叫北冬蟲夏草、北蟲草,簡稱蛹草,一般把活體蟲蛹培養(yǎng)的北蟲草稱為蛹蟲草,其主要活性成分-蟲草素(3′-脫氧腺苷,3′-Deoxyadenosine),是近年來備受矚目的研究熱點(diǎn)。

蟲草素是1951年從人工栽培的蛹蟲草的培養(yǎng)液中分離得到的一種核苷類似物,同時也是第一個從真菌中分離出來的核苷類抗菌素。蟲草素亦稱蟲草菌素(Cordycepin)、冬蟲夏草素,是由腺苷和具有碳支鏈的脫氧戊糖組成的一種核苷類抗生素,屬嘌呤類生物堿,其結(jié)構(gòu)式見圖1[5]。與腺苷結(jié)構(gòu)相比,3′位缺少羥基。

圖1 蟲草素結(jié)構(gòu)Fig.1 Structure of cordycepin

目前研究結(jié)果表明，蟲草物種具有抗氧化作用[6]、抗炎[7-8]、抗腫瘤[9]、免疫調(diào)節(jié)和腎臟保護(hù)性等生物活性[10]。蟲草素因藥理作用廣泛而受到了眾多學(xué)者的關(guān)注,現(xiàn)已成為抗衰老、保健、新藥研發(fā)等領(lǐng)域的熱門研究內(nèi)容。

蟲草素在體內(nèi)的半衰期較短,但隨著生命科學(xué)的發(fā)展,腺苷脫氨酶抑制劑的發(fā)現(xiàn)[11-12],很大程度上解決了這類問題,蟲草素重返科學(xué)工作者的視野,對其藥理作用的研究更加廣泛,更加深入。下文總結(jié)了近年來有關(guān)蟲草素藥理作用的研究進(jìn)展。

1 抗炎抗菌作用

蟲草素最早是作為抗菌素被發(fā)現(xiàn)研究的,其對多種病原微生物均有廣泛的活性作用。Chiu等[13]在腦苷脂的抗炎活性成分的分離實(shí)驗中發(fā)現(xiàn),蛹蟲草的生物活性主要來源于核苷類似物的含量,即蟲草素的含量,蛹蟲草子實(shí)體的甲醇溶液表現(xiàn)出明顯的抗炎活性。Yang等[14]在給予哮喘小鼠不同劑量的蟲草素治療情況下,發(fā)現(xiàn)蟲草素能夠顯著抑制信號傳導(dǎo)通路,使哮喘小鼠肺泡灌洗液(Bal)中過量的嗜酸細(xì)胞活化趨化因子(eotaxin)降低,減輕炎癥反應(yīng)及哮喘相關(guān)癥狀。鄧昌等[15]研究發(fā)現(xiàn)蟲草素能抑制促炎癥因子的表達(dá),進(jìn)而促進(jìn)抗炎癥因子的表達(dá)。說明蟲草素對小鼠腦缺血再灌注損傷具有明顯的保護(hù)作用。蘇巖[16]研究發(fā)現(xiàn)蟲草素具有抑制人體免疫缺陷型病毒(型)的反轉(zhuǎn)錄酶活性及防止其浸染作用。蟲草素的抗炎作用有望在今后的臨床醫(yī)療中發(fā)揮作用,多種抗炎機(jī)制的發(fā)現(xiàn)使其可以對抗更多的炎癥問題。

蟲草素的抗菌活性和作用機(jī)制被廣泛研究。1951年研究者發(fā)現(xiàn)蟲草素具有抗菌作用后,Cunningham等[17]首先報道了蟲草素對細(xì)菌的抑制作用。他們把蟲草素作用于45株枯草芽孢桿菌(Bacillussubtilis),發(fā)現(xiàn)其中43株的生長被蟲草素抑制。Li等[18]發(fā)現(xiàn)蟲草素對感染的小鼠肺中菌落的形成具有抑制效果,實(shí)驗中發(fā)現(xiàn)蟲草素對PA-824的抗菌活性有增強(qiáng)作用。韋會平等[19]在蟲草素的結(jié)構(gòu)氨基位置上接入酰氯之后形成具有酰胺鍵的新化合物也具有抗菌作用,研究中發(fā)現(xiàn)蟲草素本身對金黃色葡萄球菌(Staphylococcusaureus)和白色念珠菌(Candidaalbicans)并沒有抑制作用,但是經(jīng)過化學(xué)修飾后的蟲草素對它們表現(xiàn)出一定的抗菌活性。蟲草素結(jié)構(gòu)中C6中的游離胺部分是保持殺真菌活性的必要條件。Vodnala等[20]在蟲草素結(jié)構(gòu)的C2位置接入氟原子,并對其新產(chǎn)物對感染布氏錐蟲的小鼠進(jìn)行抗菌活性的測定,發(fā)現(xiàn)蟲草素能抑制炭疽桿菌、鏈球菌、鼻疽桿菌等病原細(xì)菌的存活。劉陽等[21]探究蛹蟲草浸提液對金黃色葡萄球菌的最佳作用濃度,發(fā)現(xiàn)當(dāng)濃度在12.5～25 mg/mL時,蟲草浸提液對金葡菌有顯著的抑菌作用。表明蟲草素可以抑制多種細(xì)菌、真菌、病毒的繁殖,這對今后新藥研究與開發(fā)提供了理論依據(jù)和基礎(chǔ)研究。

關(guān)于蟲草素抗菌抗炎的研究眾多。未來的研究中,學(xué)者們可以將重點(diǎn)放在蟲草素的抗菌抗炎制劑研究中。由于蟲草素的半衰期短,作用時間短暫,研究者們可以將蟲草素制備成緩釋制劑以延長在體內(nèi)的作用時間,改善多次給藥和連續(xù)給藥的藥效維持方式。

2 抗腫瘤作用

目前,癌癥作為人類的高發(fā)疾病之一,導(dǎo)致人們已經(jīng)“談癌色變”。近年來,關(guān)于蟲草素抗癌活性和作用機(jī)制的研究已成為熱門內(nèi)容。Park等[22]利用測定蛋白質(zhì)水平的方法-免疫印跡法來測定蟲草素的抗腫瘤活性,在治療組和對照組的對比中發(fā)現(xiàn)凋亡細(xì)胞的數(shù)量明顯增加,在細(xì)胞凋亡的同時,C6膠質(zhì)瘤細(xì)胞的遷移和侵襲能力也有所降低,研究結(jié)果表明蟲草素可能是通過調(diào)節(jié)p85/AKT或GSK 3β-r來抑制癌細(xì)胞的增殖。Kim等[23]發(fā)現(xiàn)發(fā)酵后的蟲草素菌絲液對黑色素瘤的抑制效果更強(qiáng)。通過促進(jìn)黑色素瘤細(xì)胞內(nèi)的Bax凋亡蛋白的表達(dá),進(jìn)而抑制黑色素瘤的增殖。

蟲草素對癌細(xì)胞的抑制作用多數(shù)與給藥劑量有關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)蟲草素對A549肺癌和H358肺癌細(xì)胞的生長有抑制作用[24-25],且蟲草素對細(xì)胞的凋亡作用與給藥劑量有關(guān),呈劑量依賴性。在研究作用機(jī)制的過程中發(fā)現(xiàn),蟲草素可以激活肺癌細(xì)胞的Caspases,進(jìn)一步的使肺癌細(xì)胞凋亡。Pao等[26]在研究中發(fā)現(xiàn)，蟲草素對MA-10小鼠睪丸間質(zhì)瘤細(xì)胞的抑制作用大小與給藥劑量和作用時間相關(guān),在蟲草素的劑量和時間的依賴關(guān)系中,蟲草素可以激活細(xì)胞內(nèi)PLC/PKC信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑,促進(jìn)MA-10細(xì)胞的類固醇生成，進(jìn)而使細(xì)胞凋亡。

Chen等[27]在蟲草素對CGTH W-2甲狀腺癌細(xì)胞系的抗癌作用機(jī)制研究中發(fā)現(xiàn)，蟲草素誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)鈣水平升高并使鈣蛋白酶活化,進(jìn)而引發(fā)Caspase7活化和PARP裂解，達(dá)到讓癌細(xì)胞凋亡的目的。Aramwit等[28]從體外致突變性和體內(nèi)急性毒性試驗發(fā)現(xiàn),蟲草素是非致突變和無毒的化合物,對A549肺癌細(xì)胞具有潛在的抗增殖和抗遷移作用。Yifan等[29]通過蛋白質(zhì)印跡法證實(shí)了蟲草素對神經(jīng)母細(xì)胞瘤凋亡的誘導(dǎo)作用,因此蟲草素可能成為神經(jīng)母細(xì)胞瘤治療的候選藥物。Chen等[30]發(fā)現(xiàn)蟲草素和順鉑聯(lián)合使用,可以激活人口腔癌細(xì)胞系中外源性和內(nèi)源性半胱天冬酶的活性,促進(jìn)MAPK途徑的表達(dá)而達(dá)到促進(jìn)細(xì)胞凋亡的效果,表明蟲草素和順鉑的聯(lián)合使用可能是潛在的抗癌藥。陳琴等[31]發(fā)現(xiàn)蟲草素能抑制魚藤酮誘導(dǎo)的 PC12 細(xì)胞凋亡,具有潛在的保護(hù)作用,蟲草素藥液濃度在1～102μmol·L-1之間對PC12細(xì)胞增殖具有很好的抑制作用。蟲草素抗腫瘤作用的發(fā)現(xiàn),使人類戰(zhàn)勝腫瘤疾病的步伐又向前邁進(jìn)了一步。

目前可以治療腫瘤疾病的藥物屈指可數(shù)且疾病治療范圍窄,研究和開發(fā)新的抗腫瘤藥物是腫瘤領(lǐng)域的主要任務(wù)。蟲草素可以抑制多種腫瘤細(xì)胞的增殖,通過研究其作用機(jī)制和構(gòu)效關(guān)系提高藥性,進(jìn)而從多方面抑制腫瘤細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移。

3 免疫調(diào)節(jié)、抗氧化作用

蟲草素藥理作用廣泛,近年來,關(guān)于其免疫調(diào)節(jié)和抗氧化的研究日益增多,作用機(jī)制也逐漸明確。高青等[32]體內(nèi)實(shí)驗研究中發(fā)現(xiàn),復(fù)方蛹蟲草顆粒具有增強(qiáng)免疫的作用可以使小鼠遲發(fā)型變態(tài)反應(yīng)增強(qiáng),單核巨噬細(xì)胞吞噬功能也被提高。孫勇等[33]用耳腫脹法來測定蛹蟲草超細(xì)粉對小鼠的抗氧化及免疫力的調(diào)節(jié)作用,發(fā)現(xiàn)小鼠肝臟中的谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-pX)和血清中的超氧化物歧化酶(SOD)都有顯著提高,同時肝臟中的丙二醛(MDA)含量降低,說明蛹蟲草可以清除體內(nèi)自由基進(jìn)而發(fā)揮抗氧化的作用。左克源等[34]在小鼠給藥后,觀察小鼠的遲發(fā)性變態(tài)反應(yīng),發(fā)現(xiàn)蛹蟲草子實(shí)體微粉可以促進(jìn)2,4-二硝基氟苯(DNFB)誘導(dǎo)小鼠發(fā)生遲發(fā)性變態(tài)反應(yīng),但對小鼠胸腺指數(shù)和脾臟指數(shù)無明顯影響。程俊麗等[35]發(fā)現(xiàn)北蟲草和北蟲草根的蟲草素水提液均有清除體內(nèi)自由基的能力,但兩者清除自由基的能力是前者高于后者。Olatunji等[36]在研究蟲草素對6-羥基多巴胺(6-OHDA)誘導(dǎo)的神經(jīng)毒性及其潛在機(jī)制的保護(hù)作用時發(fā)現(xiàn),蟲草素可以有效降低細(xì)胞內(nèi)丙二醛(MDA)含量和細(xì)胞內(nèi)活性氧(ROS)水平,并顯著增加了超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)在6-OHDA處理過的細(xì)胞中的活性,表明蟲草素通過其有效的抗氧化活性使PC12細(xì)胞免受6-OHDA誘導(dǎo)的神經(jīng)毒性。

當(dāng)今社會的快節(jié)奏生活使很多人處于亞健康狀態(tài),蟲草素的免疫調(diào)節(jié)和抗氧化作用可以被用來調(diào)節(jié)人體代謝等問題。將蟲草素研究開發(fā)為保健品,確定每日最佳的服用劑量,既可以增強(qiáng)免疫力,又能改善人們的亞健康狀態(tài)。

4 神經(jīng)保護(hù)與調(diào)節(jié)

蟲草素具有神經(jīng)保護(hù)與調(diào)節(jié)的作用,可以有效地保護(hù)動物神經(jīng)元。Jin等[37]發(fā)現(xiàn)蟲草素會降低由谷氨酸引起的ROS和Ca2+水平的升高,其抗凋亡作用部分依賴于腺苷A1受體的激活,結(jié)果表明蟲草素可能是神經(jīng)元疾病的潛在治療劑。Chen等[38]發(fā)現(xiàn)蟲草素在缺氧或缺血性損傷中具有重要的神經(jīng)保護(hù)作用。研究蟲草素保護(hù)缺血和缺氧損傷的電生理機(jī)制過程中發(fā)現(xiàn),蟲草素(80 μmol/L)可以顯著延遲低氧誘導(dǎo)的膜去極化,延長了自發(fā)動作電位(AP)發(fā)放的能力,延遲了快速去極化的發(fā)生。此外,蟲草素還延緩了低氧引起的誘發(fā)AP振幅的下降,研究證明蟲草素通過改善神經(jīng)元電生理功能對抗缺氧損傷具有重要的神經(jīng)保護(hù)作用。目前,神經(jīng)炎癥已被認(rèn)為是引起腦出血和腦損傷的主要病因。Cheng等[39]通過向雄性小鼠體內(nèi)立體定向注射自體血液的方法,誘導(dǎo)小鼠腦出血,然后在腦出血誘導(dǎo)成功后,向小鼠腹膜內(nèi)給予蟲草素,發(fā)現(xiàn)蟲草素可以顯著緩解腦出血后的神經(jīng)功能缺損、腦水腫和血腫周圍的組織損傷。此外,蟲草素改善了血腫區(qū)域的神經(jīng)元死亡,表明蟲草素在腦出血模型中起到了神經(jīng)保護(hù)作用。孟雪蓮等[40]發(fā)現(xiàn)蟲草素可以抑制小膠質(zhì)細(xì)胞NO的產(chǎn)生,對PC12神經(jīng)元細(xì)胞產(chǎn)生保護(hù)作用,也可通過提高SOD活性而保護(hù)H2O2損傷的PC12細(xì)胞。

心腦血管疾病已經(jīng)成為人類的高發(fā)疾病之一,其發(fā)病原因大多數(shù)與神經(jīng)系統(tǒng)有關(guān),神經(jīng)問題引發(fā)的腦出血往往發(fā)病迅速,治療不及時就會失去生命。研究開發(fā)蟲草素的神經(jīng)保護(hù)和調(diào)節(jié)作用可以預(yù)防此類疾病的發(fā)生,減少發(fā)病率。

5 其他

蟲草素還具有降血糖、促性腺發(fā)育等藥理活性。Jung等[41]研究證明蟲草素刺激HNF-1α的表達(dá)以激活小鼠葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白2,誘導(dǎo)AMPK磷酸化和糖異生抑制活性,通過糖酵解刺激供給細(xì)胞的葡萄糖代謝,產(chǎn)生能量或轉(zhuǎn)化為糖原進(jìn)行儲存。因此蟲草素可以用于控制血糖水平的潛在候選藥物,因為它刺激肝細(xì)胞中葡萄糖的吸收和代謝。王洪軍等[42]采用附性腺組織器官增重法剪取包皮腺和提肛肌的方法,發(fā)現(xiàn)北蟲草提取物具有促使雄性去勢大鼠附性腺發(fā)育、組織器官重量增加的趨勢與刺激睪酮生成的生物學(xué)作用。Goubran等[43]發(fā)現(xiàn)蟲草素可以抑制血小板調(diào)節(jié)腫瘤血管生成、生長和轉(zhuǎn)移。Bor Sheng等[44]在蟲草素治療白血病研究中發(fā)現(xiàn),蟲草素可以通過調(diào)節(jié)GSK-3b介導(dǎo)選擇性地降低白血病中b-連環(huán)蛋白的穩(wěn)定性。蟲草素與其他療法的協(xié)同作用可以被用作根除白血病的新思路。

6 結(jié)語與展望

蟲草素具有明確的抗菌抗炎、免疫調(diào)節(jié)及抗腫瘤等多種藥理活性,還能夠作用于代謝紊亂和神經(jīng)系統(tǒng)疾病等。目前的研究多集中于蟲草素體外的藥理作用研究,但蟲草素脂溶性較差,且體內(nèi)代謝時間短。常見的解決方案包括聯(lián)合使用 ADA 抑制劑,對蟲草素結(jié)構(gòu)進(jìn)行化學(xué)修飾來增加它的脂溶性,延長體內(nèi)作用時間。前者現(xiàn)已少用,后者具有較大的發(fā)展空間。蟲草素的構(gòu)效關(guān)系已有一定研究積累,韋會平[45]對蟲草素結(jié)構(gòu)中的氨基進(jìn)行化學(xué)結(jié)構(gòu)修飾,將氨基改變?yōu)轷０坊?延長體內(nèi)的作用時間。同時,也可采用藥物載體或?qū)⑾x草素與金屬配合物結(jié)合等方式來改變蟲草素在體內(nèi)的代謝問題,具有很大的開發(fā)潛力。

天然草藥的使用近年來呈上升趨勢。蟲草素作為冬蟲夏草和蛹蟲草中的主要活性成分之一,目前受到很多科學(xué)家的關(guān)注,因為它可以通過各種培養(yǎng)技術(shù)來獲得,并且具有無限開發(fā)的潛力,還是優(yōu)良的生物活性代謝物,目前,蟲草素的抗癌作用研究進(jìn)展迅速,越來越多的作用機(jī)制被發(fā)現(xiàn),這也為今后的抗癌藥物研發(fā)提供了新的思路和理論基礎(chǔ)。通過深入了解蟲草素等天然產(chǎn)物對人體健康的機(jī)制,挖掘更多的藥理活性,使其在今后的醫(yī)藥研發(fā)、食品保健行業(yè)均會有更廣闊的發(fā)展前景。