蛹虫草中虫草素的提取及药理活性研究进展

蛹虫草(Cordyceps)又称北冬虫夏草､北蛹虫草､虫草,真菌界子囊菌亚门(Ascomycota)肉座菌目(Hypocreales)麦角菌科(Clavicipitaceae),该物种是虫草属的模式种,可作为冬虫夏草的替代品之一(经成分测定分析及药理实验证明)｡在我国东北､河北､陕西､甘肃､安徽､山东､两湖､川贵､福建､两广､云南等地均有发现｡春夏季鳞翅目昆虫蛹上多见于阔叶林或混交林地上或树皮缝内,鞘翅目和双翅目等昆虫的各期均发现有感染｡其主要活性成分虫草素､虫草酸及多糖等,其特有的活性成分——虫草素｡
虽然与多糖相比,蛹虫草中虫草素的含量甚低,但生物活性却极为广泛｡经研究发现具有抗病毒､抗菌､明显抑制肿瘤生长､调节人体免疫功能等｡

1虫草素理化性质

德国的Cunningham等在1951年从其培养液中分离出虫草素｡虫草素是腺苷的类似物,别称为3'-脱氧腺苷(3'-deoxyadenosine),分子式为C10H13N5O3,分子量为251,显碱性,结晶为针状或片状,熔点230~231℃,溶于水､热乙醇和甲醇等极性溶剂,不溶于苯､乙醚和氯仿,蒽酮为阳性反应｡有紫外吸收,最大吸收波长为259nm｡蛹虫草又被称为北冬虫夏草,该物种是虫草属的模式种,可作为冬虫夏草的替代品之一(经成分测定分析及药理实验证明)｡虫草素是蛹虫草中特有的活性成分,具有广泛的生物活性｡虫草素是一种核苷类抗生素,具有良好的抗肿瘤作用,另外还具有抗炎､抗病毒等多种药理活性｡本文主要对北冬虫夏草中虫草素的提取工艺及其药理活性进行简单地概述｡

2虫草素的提取

基金项目:课题吉林省教育厅“十二五”科学技术研究项目(2013350).作者简介:董宏鸿(1973-),女(汉族),药师,本科.通讯作者:姜艳霞(1969-),女(汉族),教授,硕士.虫草素溶解性为易溶于极性溶剂,其提取方法多采用浸渍法､超声提取法､索氏法和加热回流法4种方法｡凌建亚等比较了上述4种方法对虫草素提取的影响,结果浸渍法耗时长､效率低,对后续实验不利,其他3种的作用时间相近,但超声法具有简便快捷,对其他因素干扰的影响小,最大限度减少提取前后重量减少和溶剂缺失的误差｡
许晓炜等比较了提取虫草素的超声(水提法､醇提法)､回流法(水､醇)4种方法的影响,实验得出超声醇提法得到的提取液中虫草素含量最高｡李学军等通过对恒温水浴提取法､超声波提取法､微波提取法进行比较,在乙醇浓度相同时,超声法虫草素提取率最高,水浴法次之｡祁波等在蛹虫草虫草素和虫草多糖综合提取工艺的研究中,通过单因素对水热回流提取法､醇热回流提取法､超声波水提法､超声波醇提法这4种方法,确定了虫草素最佳提取方法为超声波醇提法,其方法虫草素得率远高于其他3种方法｡
谢红旗等选用酶解法辅助热浸法提取蛹虫草中的虫草素,对酶的量､酶的温度､酶解时酸碱性､酶解时间等单因素优化,得到的最佳条件为料液比1∶10,pH 5.5,50℃条件下,1.5%的中性蛋白酶处理60min｡王陶等通过对超声提取法､微波提取法､超声-微波协同提取法3种方法进行对比,微波-超声波协同提取法优于微波和超声波法｡

3虫草素的药理活性研究

3.1虫草素抗肝癌活性研究
在20世纪60年代,作为蛹虫草主要活性成分的虫草素,其抗癌活性已得到验证｡经研究发现,虫草素对多种癌细胞有明显的抑制作用｡雷坤考察虫草素抑制宫颈癌HeLa细胞､乳腺癌MCF-7细胞､小鼠肝癌H22细胞作用,发现对增殖抑制作用比较明显,且有剂量依赖关系｡其半数致死量分别为130mg/L(MCF-7/Dox)､150mg/L(ECV-304HeLa)､200mg/L(小鼠肝癌H22),表明虫草素对MCF-7/Dox的抑制浓度最低｡另外试验数据表明虫草素在150mg/L时对小鼠肝癌H22细胞有明显的抑制作用,抑制率达94.31%,且具有浓度梯度｡
丁向萍等在虫草素诱导人肝癌HepG-2细胞凋亡及对端粒酶活性影响的研究中表明其抑制作用明显,且有浓度梯度作用,使细胞出现核变小､浓缩､边集､碎裂等典型的凋亡形态改变,且出现凋亡小体｡当50､100mg/L虫草素作用于HepG-2肝癌细胞24h后,细胞阻滞于S期,并出现典型的“亚二倍体”凋亡峰｡因此虫草素使S期细胞数增加,改变了细胞周期,并使NF-KBp65表达下调,促进细胞凋亡｡另外虫草素导致肝癌细胞端粒酶活性下降,可使肿瘤细胞静止分裂或萎缩,抑制抗凋亡基因的激活,从而促进凋亡｡
李婧等研究虫草素在1､2､4g/L浓度时对HeLa人宫颈癌细胞生长､基质金属蛋白酶-9(MMP-9)､基质金属蛋白酶抑制剂-1(TIMP-1)及TIMP-1mRNA表达的影响,表明虫草素抑制HeLa细胞生长与剂量相关,以虫草素不同时间处理HeLa细胞,可抑制其分泌MMP-9并有剂量和时间相关性,但无统计学差异(P>0.05),以明显剂量相关性上调TIMP-1及其mRNA的表达,差异显著(P<0.05),TIMP-1mRNA的表达及蛋白分泌在给药24h时达峰值｡
表明虫草素具有抑制HeLa细胞增殖的作用,还通过抑制MMP-9的表达､促进TIMP-1的表达阻止肿瘤细胞的侵袭､转移过程｡汪燕等研究了虫草素在0.5､1.0､1.5､2.0g/L浓度时分别作用于急性早幼粒细胞性白血病NB4细胞24､48､72h,显示各浓度均显著抑制NB4细胞增殖并呈剂量和时间相关性,24h后均能显著促进NB4细胞凋亡｡Yoshikawa等研究了WECS提取物虫草素对接种黑素瘤B16-BL6细胞小鼠的影响,结果显示,15mg/kg的虫草素灌胃能抑制瘤块生长,抑制率达36%,没有引发体重下降和全身毒性,说明该提取物是非常安全的肿瘤药物｡

3.2抗菌､抗病毒
虫草素是首个从真菌中分离出的具有广谱的抗菌､抗病毒的小分子核苷类抗生素｡它能够抑制病毒合成,显著抑制细菌､真菌和病毒等病原微生物活性｡虫草素除能抑制炭疽杆菌､链球菌､鼻疽杆菌以及葡萄球菌等病原细菌的存活,还可抑制枯草杆菌活性｡另外,虫草素具有抑制人体免疫缺陷型病毒(型)的反转录酶活性作用,防止其浸染｡
韦会平等以虫草素为先导化合物,合成了4个虫草素的正构烷酰胺同系物(Cn-AAC),即N-丙酰基虫草素(C3-AAC)､N-正辛酰胺虫草素(C8-AAC)､N-月桂酰基虫草素(C12-AAC)和N-硬脂酰基虫草素(C18-AAC),并通过抑菌试验对比测定了虫草素和4个C n-AAC的最低抑菌浓度(MIC),结果表明:抗菌活性最强的为C8-AAC;和虫草素相比,C 8-AAC对枯草杆菌的MIC降低5倍｡

3.3抗炎､免疫调节作用

体内环境的平衡以及体内环境与体外环境之间的应答是免疫调节主要涉及内容｡虫草素促进IL-10分泌,提高IL-10mRNA的表达,抑制IL-2分泌和外周血单核细胞的增生,从而降低自身免疫性伤害｡Jeong等研究了虫草素和脂多糖(lipopolysaccha-ride,LPS)对免疫相关因子的表达时发现,当给予2mg/L的LPS刺激时,虫草素能够提高IL-4和IL-10的水平从而促进免疫｡

3.4降血脂､降血糖
朱平等研究降血脂效果,首先安全性实验,虫草素ig 5.0g/kg给小鼠,经与对照组比较,观察两周后未见异常改变,表明半数致死量大于5.0g/kg,安全无毒｡以10､20mg/kg浓度给予虫草素均可明显降低模型小鼠血清中三酰甘油水平,具有非常显著性差异(与模型组比),具有与非诺贝特(力平之)25mg/kg相同效果(阳性对照)｡
巫冠中等研究虫草素对大鼠离体郎罕氏胰岛细胞分泌胰岛素的影响｡结果表明,0.1mmol/L虫草素可抑制胰岛素(由糖诱导)的释放,同时可削弱由特异性磷酸二酯酶抑制剂Org9935或腺苷酸环化酶激活剂Fotskolin所促进的胰岛素分泌,该机理可能为虫草素通过A 1受体介导､并非经P-位点对腺苷酸环化