摘要:牛樟芝是台湾的特有真菌,国内外大量研究结果表明,牛樟芝含有三萜类、多糖类、腺苷、超氧歧化酶、核酸、凝集素、蛋白质、氨基酸、微量元素等多种活性成分,具有抗肿瘤、抗氧化、抗炎症、抗疲劳、免疫调节、保护肝脏、降血压、降糖、改善记忆功能障碍等作用。该文对牛樟芝进行了系统介绍,包括牛樟芝的发现、命名及其寄主等,并重点分析了其有效成分及药理功能,以期为牛樟芝的使用及其相关产品的开发提供依据。
关键词:牛樟芝;有效成分;药理功能
牛樟芝又名樟芝、牛樟菇、因色泽鲜红,形似灵芝,又被称为血灵芝,是台湾的一种特有真菌,只生长于台湾保育类树种———牛樟树中空腐朽的内壁上或枯死倒伏牛樟木阴暗潮湿的表面。因其独特性、稀有性以及神奇功效,被称为“药中之王”“森林中的红宝石”。本文对牛樟芝进行系统介绍,包括牛樟芝的发现、命名及其寄主等,并重点分析其有效成分及药理功能,以期为牛樟芝的使用及其相关产品的开发提供依据。
1 牛樟芝的发现
台湾早期原住民惯于狩猎,偶然之间于森林中发现了牛樟芝,食用后虽感味道之苦却能令人口齿生津,而且对宿醉、肝脏病变等有明显效果,从而逐渐引起了人们的重视。
2 分类与命名
至今为止,牛樟芝经历了多次分类与命名。1990 年,臧穆等〔1〕首次根据孢子形态将牛樟芝归为灵芝属 Ganoderma,命名为 Ganoderma camphoratum M. Zang & C. H. Su,但这是他们使用的标本上沾有灵芝孢子,因而造成了误判。1995 年,Chang 等〔2〕将牛樟芝归类为薄孔菌属 Antrodia,命名为 Antrodia cinnamomea T. T. Chang & W. N. Chou。1997 年,Wu 等〔3〕对两个新种 Ganoderma camphoratum 和 Antrodia cinnamomea 进行比较,发现它们其实是同一个种,于是将牛樟芝学名修订为 Antrodia camphorata ( M. Zang & C. H. Su ) Sheng H. Wu,Ryvarden & T. T. Chang。2004 年,Chang 等〔4〕人认为牛樟芝的寄主是牛樟树,而非香樟树,所以牛樟芝的种加词应该是 cinnamomea。同年,Wu 等〔5〕根据牛樟芝的核糖体大亚基 DNA( LSU rDNA) 序列检测结果,认为其属于新的一属———台芝属,故将其命名为 Taiwanofungus camphoratus ( M. Zang & C. H. Su ) Sheng H. Wu,Z. H. Yu,Y. C. Dai & C. H. Su。2007 年,Chiu 〔6〕通过 rRNA 基因内转录序列( ITS) 分析,将其重新归类为薄孔菌属 Antrodia。
3 寄主
牛樟芝是台湾特有真菌,台湾保育类树种牛樟树 Cinnamomum kanehirai Hay 是它唯一的寄主。由于牛樟树中松油醇含量高,香味浓郁,驱虫效果好,导致一般真菌无法生长于其上,牛樟芝是目前在牛樟树上发现的唯一木腐菌。牛樟树是一种常绿阔叶乔木,仅产于台湾,生长于海拔 450 ~ 2 000 m 的山区,主要分布在桃园复兴乡、角板山、苗栗南庄乡、三湾乡、南投竹山镇、水里乡、高雄六龟〔7〕。早年台湾山区牛樟树生长旺盛,倒伏的树也很多,牛樟芝随处可见。近年来,由于牛樟芝的神奇功效被一一证实以及牛樟芝相关产品的开发,造成了牛樟树被疯狂砍伐与盗采。目前,牛樟树已经被台湾立法列为一级保育树种,任何人不能随意砍伐。
4 成分
研究表明牛樟芝成分复杂,其所含活性成分包括三萜类、多糖类、超氧歧化酶( SOD) 、腺苷、蛋白质、氨基酸、维生素、微量元素、核酸、凝集素等,其中以三萜类、多糖类、腺苷及 SOD 为主。
4.1 三萜类
三萜类化合物最早于 1991 年从牛樟芝中发现,杨书威〔8〕首先从牛樟芝子实体中发现 3 种三萜类化合物 zhankuic acid A、B、C,从菌丝体中发现 5 种三萜类化合物 zhankuic acid D、E、15a-acetyl-dehydro-sulphurenic acid、dehydroeburicoic acid、dehydrosulphurenic acid,之后陆续有研究者从牛樟芝的子实体、菌丝体以及发酵液中发现了不同种类的三萜化合物〔9,10〕。一般每种灵芝含三萜类约 20~50 种,而牛樟芝一种就拥有 200 多种,固有“灵芝之王”的称号。
4.2 多糖类
牛樟芝子实体中分离的高分子量多糖( >100 kD) ,能够促进特异性 Th1 应答来增强 HER-2/neu DNA 疫苗的抗肿瘤功效〔11〕。Chiu 等〔12〕从牛樟芝液体发酵菌丝体分离到分子量为 442 kD 的糖蛋白 Antrodan,其糖醛酸含量达到 ( 152.6±0.8) mg /g,蛋白质含量为 71%。
4.3 腺苷
腺苷是牛樟芝的主要成分之一,其具有抑制血小板凝集、防止血栓造成的血流阻塞以及改善血液循环系统的作用,因而能有效预防各种心血管疾病〔13,14〕。
4.4 SOD
生物体内的活性氧能够通过外界环境影响如紫外线照射、化学反应或是体内的新陈代谢而产生,它们能够引起 DNA 损伤、致癌以及细胞退化进而导致机体老化。牛樟芝中的 SOD 能够去除自由基,抑制活性氧群对人体造成的病变,从而达到抗氧化的效果〔15〕。
5 药理功能
5.1 抗肿瘤
牛樟芝的抗肿瘤作用因其提取部位、提取方法不同,获得的生物活性成分不同,从而具有不同的功效。Lai 等〔16〕研究了牛樟芝提取物中的活性组分 HS7 对非小细胞肺癌的作用,发现 HS7 能够强烈抑制 CL1-0 细胞中的 AKT-mTOR、ERK 和 STAT3 信号传导途径。在 25 μg /mL 的剂量下,这些信号传导途径几乎完全被 HS7 抑制,细胞增殖被显著抑制至对照的 23.4%,并且观察到凋亡诱导。Antcin H 是牛樟芝中的一种天然三萜类化合物,能够抑制人肾癌 786-0 细胞的生长,IC50值( 48 h) 为 170 μmol /L。牛樟芝子实体中的 AC-3E 能够调节 PI3K/Akt /mTOR 信号通路和关键细胞周期介质并诱导细胞凋亡,从而减弱 T47D 乳腺癌细胞活性〔17〕。
除了牛樟芝子实体中的抗癌成分,菌丝体中也含有抗癌物质。从菌丝体中纯化获得的 Ergone 能够有效地消除醛脱氢酶( ALDH) 活性以及头颈部鳞状细胞癌细胞( HNSCC) 中的癌症启动细胞( CIC) ,减弱了其致瘤性,且没有明显的细胞毒性〔18〕。牛樟芝菌丝体及其乙酸乙酯提取物对各种类型的组织特异性癌症干细胞( CSCs) ,特别是肺癌、乳腺癌和头颈部鳞状细胞癌 CSC 具有抗增殖作用〔19〕。
5.2 保肝
台湾民间习惯上使用牛樟芝来解酒、解宿醉。现代研究表明,牛樟芝的子实体和菌丝体对急性酒精性肝损伤具有保护作用。Huang 等〔20〕首先诱导大鼠酒精性脂肪肝病,然后饲喂牛樟芝子实体,4 w 以后检测发现大鼠体内粪便胆固醇和胆汁酸的水平提高,同时,3-羟基-3-甲基戊二酰-CoA 还原酶、固醇调节原件结合蛋白-1C、乙酰辅酶 A 羧化酶、脂肪酸合成酶和苹果酸酶的基因表达下调。组织学检查结果显示,牛樟芝子实体对酒精性肝损伤的保护效果优于水飞蓟素。牛樟芝菌丝体能够降低肝损伤标志性酶类 ALT 和 AST 水平,减轻脂质过氧化、恢复抗氧化酶类活性,从而抑制氧化应激,抑制炎症因子 TNF-脂质过表达,提高抗炎因子 IL-10 表达,从而抑制肝损伤〔21〕。
牛樟芝可以减轻 CCl4对肝损伤的毒性。其作用机制在于改善 CCl4引起的血浆 AST 和 ALT 含量的升高以及肝谷胱甘肽过氧化物酶、还原酶和 CCl4 诱导的超氧化物歧化酶活性的降低,还能够抑制 CCl4处理期间脂质过氧化产物的形成。通过形态学分析发现,牛樟芝处理后显著减轻了 CCl4 诱导的肝损伤的组织病理学变化〔22〕。
牛樟芝能够抑制肝癌,其子实体经乙酸乙酯提取后,可以剂量依赖性方式降低人肝癌细胞系 PLC /PRF /5 细胞的癌症侵袭。这种效应与 VEGF、MMP-2、MMP-9 和 MT1-MMP 的水平或活性的降低以及 TIMP-1 和 TIMP-2 表达的增加紧密相关〔23〕。
5.3 抗氧化
牛樟芝的抗氧化作用表现在子实体和菌丝体能够清除超氧阴离子和过氧化氢。以不同谷物发酵培养牛樟芝菌丝体,在燕麦上生长的菌丝体的甲醇提取物显示出更强的抗氧化特性,其抗氧化的 EC50、DPPH·自由基清除能力和还原力分别约为 0.57、1.07、0.31 mg /mL〔24〕。与其他提取物相比,樟芝菌丝体水提物在体外能够抑制人红细胞的氧化性溶血和脂质/蛋白质过氧化,阻止红细胞中胞质抗氧化剂谷胱甘肽和三磷酸腺苷( ATP) 的消耗,保护人正常红细胞〔25〕。
5.4 免疫调节与抗炎
台湾民间经验认为牛樟芝具有抗炎的作用。Liu 等〔26〕对牛樟芝子实体及菌丝体的抗炎活性进行了比较,在各种提取物中,子实体的甲醇提取物是对诱导型一氧化氮合酶( iNOS) 表达最有效的抑制剂,它能够抑制细胞外信号调节蛋白激酶( ERK) ,c-Jun 氨基末端蛋白激酶( JNK) 、信号转导和转录-1 激活子( STAT-1) ,还可以通过抑制抑制剂 κB 降解来抑制 NF-κB 活化。在动物模型中,来自子实体的甲醇提取物在体内具有抗炎活性,能够抑制耳水肿。樟芝子实体的乙酸乙酯提取物 antrocamphin A 通过 NF-κB 途径下调 iNOS 和 COX-2 表达来抑制促炎分子释放,从而表现出抗炎活性〔27〕。牛樟芝水提物 CCM111 显著抑制巨噬细胞中 IL-6 刺激的 STAT3 途径和 LPS 刺激的 NF-κB 途径,降低 STAT3、Tyk2 的磷酸化和 p65 的核易位,还能下调巨噬细胞中一氧化氮( NO) 的产生、iNOS 和 COX-2 的蛋白水平以及减少炎性细胞因子〔28〕。
牛樟芝菌丝体中的 methyl antcinate K 具有增强树突细胞活性、促进 Th2 细胞分化以及增强免疫应答的作用〔29〕。
5.5 抗疲劳
当机体进行短时高强度运动时,会引起能源物质如肝、肌糖原和 ATP 含量的变化,同时由于肌肉等部位的供氧不足而产生的乳酸则会引起人体肌肉的酸痛而导致疲劳。以樟芝子实体提取物喂食小鼠,增加了小鼠体内肌糖原及肝糖原水平,血浆乳酸含量以及肌酸激酶活性降低,游泳耐力得到提高〔30〕。通过耐力跑实验、疲劳转棒实验和负重游泳实验,刘燕隔〔31〕发现樟芝菌丝体能够显著提高小鼠体力和耐力。对游泳前后小鼠组织中肝、肌糖原和 ATP 含量及血清中 ATP 含量进行测定,牛樟芝不仅可以提高力竭游泳前小鼠肝、肌糖原和 ATP 含量,而且能够缓解长时间运动导致的小鼠肝、肌糖原和 ATP 的降低,抑制游泳前后乳酸脱氢酶的增加,缓解乳酸积累。通过 Western Blot 分析,发现牛樟芝能够提高 AKT 磷酸化进而上调 AMPK 磷酸化,从而抑制 P-mTOR 的表达,缓解能量消耗。
6 其他
除上述功能外,Vong 等〔32〕发现牛樟芝菌丝体乙醇提取物能够增加小鼠 MIN6 细胞系中胰岛素分泌,上调参与胰岛素分泌的基因,具有抗糖尿病作用。另外,菌丝体乙醇提取物还能够通过挽救线粒体凋亡通路,同时下调腺苷 A1 和 A2A 受体,降低 Aβ25-35 神经毒性,从而阻滞神经变性,改善记忆功能障碍〔33〕。牛樟芝菌丝体水提物能够减少高脂肪喂养的小鼠脂肪及血清甘油三酯积累,逆转对脂肪因子的影响,调节肠道微生物组成〔34〕。
6 展望
牛樟芝是一种药食两用真菌,由于其野生资源匮乏、价格高,难以满足市场需求。近年来台湾生技公司积极开发各种牛樟芝栽培法,以建立优质高产的栽培技术,弥补野生资源的不足。牛樟芝人工培养技术虽得到快速发展,其产品的开发与应用却还处于初级阶段。台湾已开发出牛樟芝保健产品,但是产品质量参差不齐,一些已上市的牛樟芝菌丝体保健产品,基本不标注真正涉及生理活性的特征性代谢产物,只是标注有关营养成分,并且缺乏规范的检测和质量评价标准,不利于牛樟芝产品的开发与应用。牛樟芝中含有的多种活性成分具有开发作为药物使用的潜力,目前 antroquinonol 已经被台湾国鼎生技开发为抗癌新药,并且获准通过用于治疗肝癌、胰脏癌和非小细胞肺癌的孤儿药资格认证。随着对牛樟芝药理活性及作用机制的深入研究,将会有更多源于牛樟芝的药物造福于人类。( 作者:梁 蕾,向 婷,李红保,杨德明,金李玲,朱志钢*广东东阳光药业有限公司,广东 东莞 523850)