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桑黄的培养和药用价值研究

放大字体  缩小字体 发布日期:2016-06-28  来源:采编  作者:东方  浏览次数:103
核心提示:桑黄的培养和药用价值研究摘要 桑黄是一类具有药用价值的大型真菌, 具有独特的抗癌功效,其中以野生的桑树(Morus alba L.)桑黄最


桑黄的培养和药用价值研究

 

摘要 桑黄是一类具有药用价值的大型真菌, 具有独特的抗癌功效,其中以野生的桑树(Morus alba L.)桑黄最为珍贵。本文介绍了国内外在桑黄的分类学地位、形态特征、地理分布, 以及药理活性物质的组成、并对其药理作用机制等方面的进行深入研究, 探讨了该研究领域存在的价值及今后的研究方向。

关键词 桑黄; 分类; 形态特征; 活性成分; 化学成分; 药理作用

1 前言 

桑黄 (Phellinus spp.)是一种珍贵的多年生大型药用真菌, 由于大多生长在桑属(Morus alba L.)植物上且子实体为黄褐色而得名。桑黄又称桑臣、桑耳、胡孙眼、桑黄菇, 有“森林黄金”之美称。桑黄的药物功效最早见于《本草纲目》, 《药性论》记载桑黄味微苦、性寒, 在我国传统中医药中用于治疗痢疾、盗汗、血崩、血淋、脐腹涩痛、脱肛泻血、带下、闭经[1], 在日本则作为利尿剂使用[2]。最新研究表明, 桑黄还具有独特的抗癌功效, 是目前国际公认的生物治癌药剂中有效率最高的一种药用真菌[3], 已经成为国内外医药制剂与保健品行业研究与开发的热点, 具有广阔的市场前景。

 桑黄真菌种群隶属于担子菌门(Basidiomycotas)、菌纲(Hymenomycetes)、非褶菌目(Aphyllophorales)、锈革孔菌科(Hymenochaetaceae)针层孔菌属, 我国分布有40个种[4] 。目前关于桑黄真菌的分类阶元还有争议。戴玉成[5]认为东南亚地区称为桑黄的担子菌真正的学名为 Phellinus baumii Pilat (鲍氏针层孔菌);而刘正南等[6]认为, 桑黄属于火木层孔菌, 学名应该是Phellinus igniarius。现有的研究文献中还经常遇到桑黄的基原物种混淆的问题, 一般认为我国产桑黄的基原为火木层孔菌(Phellinus igniarius), 日本、韩国产桑黄的基原为裂蹄木层孔菌(Phellinus linteus)刘波[7]在1978 年出版的《中国药用真菌》中。指出, 真正的桑(Pyropoly porusyucatensis)是指生于桑树(Morus alba L.)树干上的一个种。在中药市场上, 桑黄的来源主要包含火木层孔菌(Phellinus igniarius) 、裂蹄木层孔菌(Phellinus linteus)、鲍氏层孔菌(Phellinus baumii Pilat) [9]3个种。这3种药用桑黄的功效相同或相似, 符合中药同源同功理论。在国内, 大多数学者又将我国分布的桑黄归为火木层孔菌或针层孔菌。目前对桑黄的研究大都集中在火木层孔菌和裂蹄木层孔菌上[10]

2 桑黄的形态特征及地理分布

桑黄及药用功效在我国源远流长,却因天然子实体罕见,类似物众多而成为传奇,远不如灵芝、虫草、茯苓等药用真菌广泛开发利用,而却在日本、韩国受到重视。随着生物技术发展,桑黄真身显露,栽培条件和发酵技术日益成熟,生物活性成分及药理研究资料日渐深入丰富,桑黄这一祖国传统医学上的明珠将大放光彩,更好造福人类。

通常情况下, 桑黄子实体中等至较大, 侧生无柄。菌盖半球形, 剖面扁平至马蹄形, 腹面凸, 深烟色至黑色, 有同心纹和环棱, 初期有微细绒毛,后变光滑、稍龟裂, 硬而木质化, (2-12)cm ×(3-21)cm, 厚(15-10)cm, 边缘锐或钝, 有黄色翻边, 底部颜色亦呈鲜黄, 其下侧无子实层。菌肉深咖啡色、锈褐色、蛋黄色或浅咖啡色, 厚(2-7)mm, 菌肉硬,木质化, 颜色鲜黄是其一大特点。桑黄亦着生于杨树、柳树、白桦树、榉树、桃树等阔叶树的枯立木、立木及树干上,着生初期像一块黄土,经过一段时间的生长,形状像树桩上伸出的舌头[11]

桑黄在我国大部分省区均有零星分布, 其中集中分布在东北、西北、华北等原始森林地区, 如黑龙江省东部乌苏里江与兴凯湖之间, 西北地区陕西与甘肃交界的“子午岭”自然保护区, 东北的长白山林区, 哈尔滨与吉林市之间的老爷岭、张广才岭等地。国外主要分布于朝鲜、韩国、日本、俄罗斯远东地区、菲律宾、澳大利亚以及北美、中南美等地[12]

3 桑黄的药理活性物质组成及检测

3.1结构与检测方法

桑黄含有的药理活性物质以多糖(polysaccharides)为主, 除此之外还含有黄酮(flavonoids)、三萜(triterpene)等多种活性成分。多糖含量测定常用的方法有硫酸-苯酚法和蒽酮-硫酸法[13]。单糖组分的测定常用纸色谱、薄层色谱、气相色谱法或高效液相色谱法[14]。桑黄多糖中的氨基酸含量通常采用Lowry法测定, 氨基酸成分可用氨基酸分析仪测定。目前国内外的研究集中于桑黄多糖及蛋白聚糖的化学组成、结构及药理作用等方面。多糖抗肿瘤活性与糖链分支度有一定关系, 高分支度多糖具较高的活性。桑黄的抗癌多糖云芝(Polysictus versicolor L.)和灵芝(Ganoderma lucidum K.)的抗癌多糖相比, 其结构复杂得多。云芝和灵芝的多糖主要是β-1, 3和β-1, 6-D-葡萄糖, 桑黄多糖除葡萄糖外, 还有半乳糖、甘露糖、阿拉伯糖和墨角藻糖等, 其中以β-1, 3-葡聚糖在C- 6有葡萄糖分支的抗癌效果最好。桑黄的抗癌多糖来源包括子实体多糖和菌丝体及发酵液多糖。

3.2 子实体多糖

从裂蹄木层孔菌中提取得到的水溶性多糖R1,分析鉴定为主链1→6甘露糖、侧链1→3葡萄糖的甘露聚糖[15]。从该菌中还发现一种具有预防和治疗风湿性关节炎的免疫调节蛋白多糖[16]。随后通过N, N-二乙氨基乙醇(DEAE)纤维素阴离子层析从子实体粗多糖中分离得到一种相对分子质量为150 ×103的酸性蛋白聚糖。红外及核磁共振谱都显示其为一种包含α键和β键的含有(1, 6)分支的(1, 3)蛋白聚糖。该蛋白聚糖由72.2%的多糖和22.3%的蛋白质组成。用高效液相色谱(HPLC)法测定其单糖组成包括甘露糖、半乳糖、葡萄糖、树胶醛糖和木糖, 推测由己糖构成主链, 戊糖构成侧链;通过氨基酸分析仪测得蛋白质组分包含了大量的天冬氨酸、谷氨酸、丙氨酸、甘氨酸、丝氨酸等17种氨基酸[17]。黄子实体中除子实体多糖外, 其主要化学成分还有黄酮及其衍生物、香豆素类、角醇类等。

3.3 菌丝体多糖

相对分子质量为153 ×103的桑黄菌丝体蛋白多糖所含单糖包括甘露糖、半乳糖、葡萄糖、阿拉伯糖、木糖。HPLC法分析其蛋白部分含谷氨酸和天冬氨酸为主的10种氨基酸, 并发现三氟乙酸部分酸降解导致的相对分子质量减小和高碘酸钠氧化反应导致的分子结构变化都能显著地降低其活性。结果表明, 此化合物结构的完整性对保持其活性是至关重要的[18]。相对分子质量(1 000-2 000)×103的蛋白多糖对肿瘤的抑制率很高[19]。通过气相色谱-质谱法(GLC-MS)分析桑黄菌丝体提取的多糖, 确定所含单糖包括葡萄糖、果糖、木糖、甘露糖、半乳糖, 其中葡萄糖占绝大部分, 氨基酸组成为亮氨酸、谷氨酸、天冬氨酸、甘氨酸、丙氨酸, 核磁共振谱证实其含α-1, 3 葡聚糖链[20]。桑黄中具有免疫调节功能的糖肽中含O-型连接, 丝氨酸和苏氨酸存在于连接部位[ 21]。可见不同来源桑黄原料提取到的多糖在相对分子质量、单糖及氨基酸组成、糖链结构等方面都有所差别, 其活性与结构的关系尚不明确。

3.4 发酵液多糖

从裂蹄木层孔菌KCTC菌株6 190深层培养的胞外多糖中得到相对分子质量分别为433 400 ± 7 801、31 470 ± 283 和12 950 ± 90的3种组分是Fr-I、Fr-II和Fr-III [22] 。利用尺寸排阻色谱(SEC)和多角度激光散射(MALLS)分析这3种组分主要由甘露糖、半乳糖、葡萄糖构成, 其中Fr-I的分子构型是球形, Fr-II在水溶液中是随意卷曲的, Fr-III无定形。研究还发现了裂蹄木层孔菌胞外多糖中相对分子质量为90 400-150 000的4种组分, 其单糖成分主要由甘露糖(3%-12%)、半乳糖(2%-10% )、葡萄糖(80%-95%)组成, 该胞外多糖还存在少量由天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、丙氨酸组成的蛋白质。

4 桑黄的药理作用机制

4.1 抗癌、抗肿瘤

桑黄是目前国际公认的抗癌效果较好的大型真菌之一。其抑制肿瘤的研究主要集中在具有药理功能的成分桑黄多糖方面, 作用机制是通过细胞调节和体液免疫来提高机体的免疫力, 进而达到抑制肿瘤细胞生长和转移的目的[23]。早在1968年, 日本的Ikekaw等就发现桑黄野生子实体的提取物对小鼠肉瘤S180的抑制率为96.7%, 之后杨全的研究也表明桑黄胞外多糖对小鼠肉瘤S180 、腹水瘤的生长具有抑制作用[24]。温克等[25]就桑黄、灵芝、阿加里斯茸、PL-2、PL-5等5 种真菌类药物进行了抗癌活性比较, 结果表明这5种真菌类药物对小鼠肉瘤S180、胃癌的生长都有一定的抑制作用, 其中的桑黄则具有较为明显的抑瘤作用。研究证明, 桑黄蛋白多糖能够增加巨噬细胞中的细胞因子产生和NO的释放, 加速NO敏感B16黑素瘤细胞的凋亡,该酸性蛋白多糖通过作为免疫增强剂和肿瘤细胞附着的直接抑制剂来抑制肿瘤转移。

4.2 免疫调节

多糖不仅能激活T细胞、B细胞、巨噬细胞、自然杀伤细胞、杀伤性T细胞、淋巴因子激活的杀伤细胞(LAK)等免疫细胞,还能促进集落刺激因子(CSF)、白细胞介素、肿瘤坏死因子(TNF)和干扰素(IFN)等细胞因子的生成,调节抗体和补体的功能。

桑黄对人外周血单个核细胞(PMNCs)产生γ-干扰素(IFN-γ)具有影响作用。试验表明, 桑黄对PMNCs分泌IFN-γ有直接诱导作用, 而IFN-γ具有明显的抗肿瘤活性, 能抑制前癌基因表达, 阻止肿瘤细胞从G0期进入G1期从而抑制肿瘤细胞的增殖;IFN-γ能诱导T细胞辅助抗体产生, 增强细胞毒T细胞和NK细胞对肿瘤细胞的杀伤作用;IFN-γ还作用于巨噬细胞、T细胞、B细胞等调节机体的免疫机能。桑黄所具有的诱生γ-干扰素的能力, 有利于其发挥调节机体免疫力、抑制肿瘤细胞增殖的作用。Oh等[26]的试验也表明, 用桑黄的水提物(water extract of Phellinus linteus, WEPL)制成的口服制剂具有诱导产生γ-干扰素和促进T淋巴细胞生长的作用, 从而达到抗肿瘤的目的。

4.3 保肝和抗肝硬化

以四氯化碳诱导大鼠肝损伤, 观察桑黄的热水提取物对其血清学和组织学指标的影响, 结果显示:桑黄治疗组大鼠肝细胞变性明显减轻, 肝组织结构完好;血清氨基酸转移酶水平显著降低, 蛋白合成能力增强;血清活性氧显著减少, 肝组织超氧化物歧化酶活力提高;血清白细胞介素-4水平降低, IFN-γ显著增高[27]。IFN-γ是一种肝纤维化抑制因子, 能抑制血清或细胞因子对细胞增殖的刺激作用, 国内外研究报道均证明IFN-γ具有良好的抗肝纤维化作用, 能直接抑制肝星状细胞(HSC)增殖或通过调节其它细胞因子, 间接抑制HSC的激活, 并能抑制胶原基因表达, 减少胶原合成[28]

4.4 抗脂质过氧化

用四氯化碳诱导大鼠肝纤维化过程中, 脂质过氧化是其主要的肝损伤机制。试验表明, 未经桑黄处理的对照组中, 大鼠血清活性氧显著升高, 肝组织脂质过氧化产物丙二醛(MDA)大量生成, 超氧化物歧化酶(SOD)活性受到明显抑制;而桑黄处理组虽不能明显减少大鼠肝组织MDA的生成, 但可以一定程度提高SOD活性, 并且使血清中活性氧明显降低, 表现出较好的清除氧自由基作用[29]

4.5 抗诱变、抗突变

在抗诱变研究中发现桑黄菌丝水提取物具有抗诱变活性。在抗突变试验中也发现桑黄提取物中含有抗突变成分, 可有效的抑制直接诱变剂硝基邻苯二胺(NPD)、叠氮钠(NaN3 )和间接诱变剂氨基芴(2-AF)、苯并[a]芘(B[a] P)对沙门氏菌的诱变作用, 其中抗B[a] P的作用机制可能是通过阻止一种酶系统或促进非致癌代谢产物的合成, 从而减少致癌代谢物的生成[30]

4.6 抗血管生成物质

对癌症病人来说, 抗血管生成治疗是治疗癌症的一个重要组成部分。通过小鸡胚胎绒毛尿囊膜(CAM)检测, 发现桑黄的乙醇提取物包含有效的抗血管生成物质[31]。实验发现桑黄子实体提取物能显著降低血浆粘度和红细胞聚集指数,并且能提高肝损伤大鼠的蛋白质合成能力,显著降低血清氨基酸转移酶水平和胶原成分含量,使桑黄组肝细胞变性减轻,肝纤维增生减少。

4.7 降低血糖含量

用桑黄多糖饲喂用链脲霉素导致的糖尿病大鼠,桑黄多糖可以有效降低血糖、总胆固醇和甘油三酷的浓度,抑制率分别可达49%、32%、28%,同时可使天冬氨酸转氨酶的活性下降20%。结果表明:桑黄多糖能够降低大鼠的血糖, 同时降低血清中总胆固醇、三酰甘油和天冬氨酸转氨酶的浓度[32]

药理实验证明,多糖具有明显的降血糖的作用,其中有降血糖作用的多糖为半乳葡聚糖。根据相关实验结果表明茶多糖在降低四氧嘧啶高血糖模型小鼠的血糖浓度的同时肝糖元大量增加,并且对小鼠基本无毒副作用。香菇多糖具有对胆固醇的溶解作用。黑木耳多糖具有缓解动脉粥样硬化的功效。有文献报道多糖的侧链结构对于其降血糖活性至关重要,但具体的构效关系还有待于进一步研究。

4.8 抑菌、消炎

用桑黄的正丁醇提取物对耐甲氧基西林金黄色葡萄球菌具有抑制作用,其成熟抑菌浓度(MIC)在63-125μg/mL, 但其抑菌机制尚不明确。根据相关实验表明桑黄中含有人参多糖、角叉菜胶、红藻类多糖、鹿茸多糖等均有较好的抗溃疡作用。多糖的抗溃疡作用可能与其降低胃酸和抑制胃蛋白酶活性有关[33]

5 总结

研制桑黄系列抗癌新药是桑黄未来研究与开发工作的主流。在韩国, 桑黄子实体一直作为灵丹妙药出售, 由于其抗癌效果显著, 其提取物干粉在韩国的市场价高达2 000美金1克之多。日本一家专门从事生物药剂加工的医药企业“津村株式会社”将人工栽培的桑黄子实体加工成“破壁细胞超微粉末”,然后制成桑黄粉末胶囊, 每瓶(288粒)售价高达3万日元。我国吉林省延吉市凭借独有的地域优势, 现已开发出复合桑黄口服液, 主要销往日本及韩国, 在当地也有一定的消费市场。桑黄作为一种无毒、无副作用的保健药物逐渐被人们所青睐, 因而加大这种珍稀药用真菌的开发力度具有重要意义。保护现有的桑黄自然资源, 探索适合我国桑黄品种栽培的基质, 优化栽培工艺, 扩大子实体的生产规模, 进一步优化发酵条件, 加大对发酵培养菌丝体和发酵液中有效成分的研究, 开发新产品投入市场等等, 也是今后研究与开发工作的主要内容。期待着桑黄这一珍贵的药用真菌能够大规模进入市场, 给人类的健康带来福音。

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