冬虫夏草的化学成分及药理作用

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冬虫夏草的化学成分及药理作用作者：胡敏皮惠敏郑元梅作者单位：黄石理工学院，湖北黄石 435000

《时珍国医国药》 2008年第11期

多个检索词，请用空格间隔。【摘要】冬虫夏草是我国传统的名贵中药，含有核苷、多糖、甾醇、氨基酸等多种活性成分，传统中医认为有补益功效，具有免疫调节、抗肿瘤、降血糖、抗氧化等多种药理作用。该文对国内外近年关于冬虫夏草的化学成分及药理作用的报道加以总结归纳，并展望了冬虫夏草的研究趋势。【关键词】冬虫夏草化学成分药理作用冬虫夏草cordyceps sinensis为麦角菌科冬虫夏草菌的子座及其寄主蝙蝠蛾科昆冬虫夏草蝙蝠幼虫尸体的复合体，是一种虫生真菌，属于真菌门，核菌纲，麦角菌目，麦角菌科的虫草属。具有“益精气、补虚损、止咳化痰”之功效，长期以来被视为珍贵的强壮滋补中药。该药对于肺结核、痰血、气喘、盗汗、腰酸背痛、阳痿和遗精等病症均有疗效。它主要产于青海、西藏、四川、云南等省3 500～5 000 m的高原高寒草甸。本文将近年来对天然虫草及人工培养虫草菌的化学成分及药理作用的研究进行归纳，加以综述。 1 冬虫夏草的化学成分冬虫夏草内包括水分10.84%，粗蛋白25.32%，粗纤维18.55%，碳水化合物28.9%，灰分4.1%，脂肪8.4%，有效成分概括起来主要有以下几类。 1.1 核苷类化合物核苷类物质（腺苷、尿苷、鸟苷）为冬虫夏草有效成分之一，尤以腺苷具有明显的药理作用［1］。1951年，由加拿大学者Cunningham等从虫草的培养物中分离得到冬虫夏草素(cordycepin）。国内学者吕瑞绵［2］等从西藏产冬虫夏草中分离得到尿嘧啶、腺嘌呤、腺嘌呤核苷。徐文豪等［3］报道水溶性核苷类成分主要集中在子座部分，虫体含量甚低，并且从子座的水浸液分离得到微量的次黄嘌呤、鸟嘌呤、腺嘌呤和核苷。刘静明等［4］从我国长春蛹冬虫夏草菌丝中分离得到腺苷、腺嘌呤和冬虫夏草素，其中腺嘌呤和冬虫夏草素首次从菌丝体中分离得到。 1.2 多糖类成分虫草多糖（cordyceps. polysacchride,CP）是主要活性成分之一，具有抗肝纤维化、免疫调节、抗肿瘤、降血糖等多方面的作用。1977年，宫崎等人报道［5］从冬虫夏草中分离出来一种水溶性的高度分支的半乳糖甘露醇聚糖，主链为α（1→2），糖苷键连接的D-呋喃甘露聚糖，支链含（1→3），（1→5）和（1→6）糖苷键连接的D-呋喃半乳糖基以及（1→4）键连接的D-吡喃半乳糖基，非还原性末端均为D-呋喃半乳糖吡喃甘露糖。Tadashi等［6］从冬虫夏草中提取分离出一个含蛋白的半乳甘露聚糖（CT- 4N），测定该多糖主要由D-甘露糖和D-半乳糖摩尔比为3∶5组成。季晖等［7］从人工菌丝经热水提取乙醇沉淀DEAE-Toyopear1650 M柱层析得多糖精品（CHWP），产率1.71%，凝胶过滤法测得其分子量为3.2×104，CHWP经纸层析和气相层析分析显示含D-甘露糖、D-半乳糖和D-葡萄糖，其克分子比值为1.0∶2.7∶1.8，并且通过药理实验验证了CHWP的降血糖作用。 1.3 甾醇、糖醇类成分20世纪80年代初，我国学者从冬虫夏草、凉山冬虫夏草、亚香棒冬虫夏草中已分离出麦角甾醇、麦角甾醇过氧化物、麦角甾醇-β-D吡喃葡萄糖苷、2，2-二羟基麦角甾醇、β-谷甾醇、D-甘露醇和蕈糖。吕瑞绵等［2］从西藏产冬虫夏草中分离得到了蕈糖、甘露糖等糖醇类及麦角甾醇。其中蕈糖成分此前从未见在冬虫夏草中报道。郦皆秀等［8］从西藏产冬虫夏草的石油醚部分分离得到胆甾醇、β-谷甾醇和麦角甾醇及其氧化物；肖永庆等［9］从冬虫夏草的乙醚提取物中分离得到胆甾醇软脂酸酯、麦角甾醇和麦角甾醇过氧化物以及D-甘露醇。 1.4 氨基酸成分冬虫夏草中含蛋白质20.06%～26.40%，由天门冬、苏、丝、谷、脯、甘、缬、蛋、异亮、酪、苯丙、赖、组、胱、半胱、色氨酸等16种氨基酸组成，水解氨基酸含量报道不一，多数报道含量为20%～25%，最少含量为5.53%。最多含量为39.22%，以谷氨酸、精氨酸、天门冬氨酸的总含量为最高，以精氨酸、谷氨酸、色氨酸及酪氨酸等为药理学主要成分。马骁驰等［10］研究了沈阳产蛹冬虫夏草培养液的化学成分，并从中分离得到环苯丙氨酸-脯氨酸、环缬氨酸-脯氨酸、环亮氨酸-脯氨酸和环丙氨酸-脯氨酸。 1.5 冬虫夏草其它成分 1.5.1 脂肪酸、酯、烷烃从冬虫夏草中分离鉴定了12个脂肪酸成分，其中4个主要成分为软脂酸、硬脂酸、油酸、亚油酸和一个微量的十七烷酸。对冬虫夏草弱极性部分化学成分进行研究，确定了8种脂肪酸，4种烷烃，一个三烷基取代苯酚，1个烯醇和1个烯醛。 1.5.2 维生素类成分冬虫夏草中含有抗坏血酸、核黄素、硫胺素等维生素［11］，还含有维生素B1,维生素B2,维生素B12,维生素C、烟酸和烟酰胺等［12］。 1.5.3 多胺类成分腐胺、精胺、精眯，1，3-二氨基丙烷、尸胺、类精眯等。 1.5.4 无机元素冬虫夏草中含有不少于37种无机元素，其中磷、镁含量最高。有报道称冬虫夏草的抗癌作用与含磷、钴、铁、铜等有关［13］。 1.5.5 其它冬虫夏草中含粗纤维素18.55%，灰分4.1%，水分10.84%，还含有磷脂酰胆碱及咖啡因等［8，11］。 2 冬虫夏草的药理作用 2.1 免疫调节冬虫夏草的免疫调节功能在多种疾病的防治中发挥了很重要作用，既是细胞免疫调节剂，同时又有体液免疫调节作用。通过调节既可减轻或制止细胞免疫功能紊乱状态，又可降低IgG1/IgG3比值，制止由以上两种因素引起的免疫复合物形成；冬虫夏草还可以抑制免疫细胞分泌机制，抑制活化肺泡巨噬细胞释放中性粒细胞趋化因子，通过细胞免疫调节，减少变态反应过程中纤维蛋白、肺泡巨噬细胞源性生长因子、血小板衍生生长因子的产生，削弱活化型T4淋巴细胞分泌单核细胞趋化因子，延缓中性粒细胞分泌胶原酶，及延缓弹性硬蛋白酶的释放；虫草多糖在增强免疫能力过程中扮演重要角色，冬虫夏草子实体及菌丝体能使动物脾重增加，网状内皮系统功能增强，增强小鼠腹腔巨噬细胞吞噬能力，提高机体免疫功能。龚晓键等［14］采用碳粒廓清法，用二硝基氟苯诱导小鼠迟发性变态反应，观察冬虫夏草对非特异性和特异性免疫功能的影响。结果表明，冬虫夏草胞内及胞外多糖能显著增加碳粒廓清指数及吞噬指数，增强单核巨噬细胞的吞噬功能；降低同种异型抗原诱导的迟发型超敏反应及混合淋巴细胞反应，延长小鼠同种异体移植皮片的存活时间。能使大鼠枯否氏细胞内诱生的白细胞介素-1（IL-1）、干扰素（IFN）、肿瘤坏死因子（TNF）的含量显著提高。虫草具有促进T和B淋巴细胞增殖作用，明显抑制小鼠脾细胞对刀豆蛋白A和细菌脂多糖的反应［15］。 2.2 抗肿瘤作用肿瘤细胞的生长繁殖需要大量的腺苷，而冬虫夏草以其结构与腺苷相似的特征，通过识别错误，代替腺苷参与肿瘤细胞的生长繁殖，从而抑制肿瘤细胞的生长。另外，冬虫夏草的抗肿瘤活性成分通过抑制核酸、蛋白质合成或葡萄糖跨膜转运，直接抑制肿瘤细胞的生长。机体的免疫反应是影响肿瘤发生和发展的重要因素，冬虫夏草多糖类成分能促进免疫细胞的增殖、分泌，增强免疫细胞的功能，通过宿主介导而发挥抗肿瘤作用［16］。张淑兰等［17］研究表明虫草水提物对小鼠皮下移植Lewis肿瘤的原发灶生长和自发肺部转移均有明显的抑制作用。虫草水剂对小鼠肉瘤（S180）生长有一定的抑制作用，能增强环磷酰胺、6-MP（6-疏基嘌呤）的抗癌作用。冬虫夏草醇提取物对小鼠艾氏（Ascitic）腹水癌有明显的抑制作用，肿瘤未发率70%，并能延长小鼠存活时间。 2.3 降糖作用Kiho等通过动物研究表明虫草菌丝中多糖成分（CS-F10）可明显降低链脲佐菌素致糖尿病小鼠及肾上腺素致高血糖小鼠的血浆葡萄糖水平，显著升高链脲佐菌致糖尿病小鼠的肝脏葡萄糖激酶活性，显著降低灌注大鼠肝脏葡萄糖的排出量。腹腔注射CS-F10还可明显降低大鼠肝脏GluT2的蛋白质含量，说明虫草菌丝体中多糖成分CS-F10具有降低血糖的作用。人工虫草对正常小鼠血糖水平无明显的影响，但能够显著降低四氧嘧啶糖尿病小鼠的血糖水平和糖基化血清蛋白含量，明显改善糖尿病小鼠的血糖耐量，提高胰岛素抵抗脂肪细胞的葡萄糖摄取水平，说明人工虫草多糖对糖尿病小鼠有较好的降糖作用。促使胰岛素抵抗脂肪细胞的葡萄糖摄取可能是其降血糖作用机制之一。冬虫夏草并非通过促进人体分泌胰岛素来降血糖的，而是通过改善糖的代谢过程，而且只有血糖值比正常水平高时才有效，因此它可预防血糖值较高的人进一步发展为糖尿病。 2.4 抗氧化朱萍萍等［18］将大鼠按性别、体重配对分成：对照组及虫草组进行实验。结果表明：复方虫草可降低镉所致脂质过氧化。研究表明虫草真菌中含超氧化物歧化酶（SOD），可显著提高肾脏器官中抗氧化酶活力［19］。路海东等［20］通过实验证实冬虫夏草脂质体口服液对组织中过氧化物脂质的生成有明显的对抗作用，具有良好的抗氧化作用。冬虫夏草水提液抗脂质过氧化损伤的实验研究显示，该水提液对心肌细胞缺氧再给氧时细胞内丙二醛含量，超氧化物歧化酶活性及细胞膜脂质流动性均有影响，其作用机制可能为缺氧再给氧时，心肌细胞MDA含量增加，SOD活性降低，细胞膜脂质流动性下降，且有实验表明，缺氧再给氧时细胞内脂质过氧化作用增强；而冬虫夏草明显减轻缺氧再给氧时细胞内脂质过氧化作用，且呈良好的量-效关系［21］。 2.5 抗菌，抗病毒作用人工发酵虫草菌丝体的水提液对小鼠、天然虫草对大鼠都具有明显的抗炎作用［22］。虫草中的虫草素具有明显抑菌作用，虫草发酵液中含有耐热的广谱性抗菌物质，能够拮抗革兰氏阴性及阳性菌、芽孢菌和非芽孢菌、链霉菌［23］。张正［24］使用体外试管法测定对HBV-DNAF的抑制，并使用细胞生物学方法及在感染乙肝病毒的幼鸭上进行整体实验。结果证明，冬虫夏草对HBV-DNAP抑制率可达85%；抑制细胞系PLC/PRF/5细胞分泌HBSAg作用超过50%，并能抑制鸭体内的鸭乙肝病毒（DHBV）感染。 2.6 调节心血管和促进呼吸系统功能虫草有负性心率、降低心肌耗氧量、增加心输出血量和冠脉血量、改善心肌缺血、抗血小板聚集、抗心律失常、降低血压、扩张血管的功能［25］。对阿霉素性心肌损伤具有明显的保护作用，能改善冠心病，高血压性心脏病患者左心室舒张功能［26］。虫草水提液还具有明显的增强肾上腺素分泌、扩张动物支气管、平喘、祛痰等作用，可对肺心病呼吸衰竭发挥辅助治疗作用。胡征等［27］利用GC-MC对人工培养冬虫夏草菌丝的挥发油进行了成分分析，从中检出一种与贝母碱结构类似的物质-Verticiol，证实冬虫夏草是一种对呼吸道疾病有特效的药物。 2.7 雄激素作用人工栽培北冬虫夏草子实体细粉及复合粉使大鼠性腺激素细胞中的分泌颗粒增多，对大鼠性功能障碍可能有改善作用。虫草有雄性激素作用，虫草多糖能使血浆皮质酮含量增高。用含有/不含有人绒毛膜促性腺激素的不同浓度虫草（0.1～10 mg/ml）加入睾丸间质细胞中，用放射免疫法测甾类物的产生。结果显示，虫草刺激小鼠睾丸间质细胞分泌甾类物具有剂量依赖性，虫草剂量为3 mg/ml时能明显刺激睾酮产生，3 mg/ml的虫草在2～3 h内可刺激睾酮分泌达到最大值。 2.8 对造血机能的影响冬虫夏草可促进小鼠血小板生成，虫草能明显促进小鼠骨髓粒-单系祖细胞（CFU-GM）增殖，其结晶剂（冬虫夏草-Cr）在体内外均能显著提高骨髓红系祖细胞（CFU-E和BFU-E）的产率、自杀率，并能对抗三类杉酯碱对造血机能损害。冬虫夏草水煮醇提液能提高造血功能，使其外周血及脾脏淋巴细胞增殖，促进造血细胞增殖。 2.9 抗疲劳，耐缺氧、益智作用樊柏林等通过对小鼠进行负重游泳实验得出结果：冬虫夏草0.5，1.0 g/kg·bw剂量可延长小鼠负重游泳时间；1.0 g/kg·bw剂量可明显降低游泳后血乳酸含量；0.25，0.5，1.0 g/kg·bw剂量可降低游泳后血清尿素氮含量，虫草水提取物在体外对剧烈运动后红细胞变形能力下降有明显改善作用，并有浓度的依赖关系，可增强机体对运动耐力的适应性和保护作用。郑伟等［28］研究天然冬虫夏草、虫草菌丝体培养液对小鼠均有较好的抗疲劳、高空耐缺氧及促智作用。健神抗衰片（由人工虫草菌丝体、玄驹、西洋参等组成）明显地降低衰老动物模型MDA水平，提高SOD和GSH-Px活性，并能增加胸腺重量和系数，增加细胞免疫反应和吞噬细胞吞噬率，且使抗体生成细胞数与IL-1，IL-6，IL-8水平升高，故有较明显的抗脂质过氧化，抗衰老，调节免疫的生物作用。通过对东莨菪碱致记忆获得障碍模型小鼠的跳台实验证明冬虫夏草对小鼠记忆障碍有改善作用［28］。 3 冬虫夏草的研究趋势由于冬虫夏草的特殊药用功能及经济价值，一直引起人们的广泛重视，近十多年来，我国在对虫草的资源调查、无性型确证、成分分析等方面作了大量的工作，取得了可喜的成绩，但仍然存在许多问题需要进一步试验和探索，其研究趋势可归纳为以下4个方面。 3.1 新虫草资源发掘我国虫草资源调查力度明显不足。早在1983年，与我国同属东亚的日本已报道虫草达138种之多，而我国地大物博、生态环境复杂，应该有更多的虫草种类，但目前报道的还不到日本的一半，因此应加大调查力度，开发新的种类。 3.2 无性型分子水平鉴定虫草是一种子囊菌，其生活史可分为分生孢子阶段（无性型）和子囊孢子阶段（有性型）。在人工培养、液体发酵等实际生产中通常运用虫草菌的无性型，因此其菌种的正确鉴定至关重要。随着基因组学和蛋白质组学的不断发展，逐步采用基因芯片或蛋白质芯片技术、DNA和蛋白质指纹图谱等技术对虫草与其可能的无性型进行研究，从分子水平上准确快速鉴定无性型，从根本上解决这一争论不休的问题。 3.3 虫草有效成分及其作用机理目前对于虫草中的有效成分特别是生物活性物质尚了解不足，今后应加大对这些有效成分及其作用机理的研究，为开发以虫草为主的新药打下基础，使其更好的为人类服务。 3.4 虫草代用品开发研究目前虫草资源日益枯竭，不能满足人们对虫草日益增长的需求。因此应该从3个方面着手寻求解决途径：①利用人工栽培子实体；②克隆编码这些功能基因，使其在其它生物体内表达并生产功能物；③利用无性型菌株进行菌丝体发酵，从菌丝体中提取功能组分。综上所述，冬虫夏草是一味很好的中药材，由于其含有的化学成分较多，故相应的药理作用也很广泛，在临床应用有显著效果，有利于预防疾病和治疗疾病，有利于抗疲劳和延缓衰老，有利于强身健体。因此是值得进一步开发应用的中草药。【参考文献】［1］李绍平,李萍,季晖,等.天然与发酵培养冬虫夏草中核苷类成分的含量及其变化［J］.药学学报,2001,36（6）：436. ［2］吕瑞绵,杨永春,杨云鹏,等.冬虫夏草化学成分的研究［J］.药学通报,1981,16（9）:55. ［3］徐文豪,薛智,马建民.冬虫夏草水溶性成分—核苷类化合物的研究［J］.中药通报,1988,13(4):34. ［4］刘静明,钟裕容,杨智,等.蛹冬虫夏草化学成分研究［J］.中国中药杂志,1989,14（10）:32. ［5］ Toshio Miyazaki,Naoko, Haruki Yamada.Studies on Fungal Polysaccharides. xx. 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