蛹虫草生物活性成分及药理作用研究进展

涂俊铭 王 碧 夏 险

（湖北师范大学生命科学学院/食用野生植物保育与利用湖北省重点实验室/特色野菜良种繁育与综合利用技术湖北省工程研究中心，湖北黄石435002）

蛹虫草（Cordyceps militaris），又称北冬虫夏草，属子囊菌门，肉座目，麦角菌科[1]。冬虫夏草是极其名贵的一种中草药材，具有很高的药用价值，但其自然资源稀缺，价格昂贵，难以人工栽培[2]。蛹虫草与冬虫夏草属于同属不同种，研究发现它们含有类似的生物活性成分。蛹虫草的某些生物活性成分含量甚至高于冬虫夏草。大量的研究表明，蛹虫草对人体保健功效与冬虫夏草极为相似，是冬虫夏草的理想替代物。因此，蛹虫草的开发利用引起研究者的关注。目前，蛹虫草已实现人工培养和规模化生产，但仍存在一些问题，深入推进蛹虫草的研究可为新药的开发、医药保健行业的发展及相关产业链的提升提供理论支撑和技术保障[3-4]。为此笔者梳理总结近年来对蛹虫草的生物活性成分及药理作用的研究，以供参考。

1 蛹虫草的主要营养和生物活性成分

1.1 核苷类化合物

蛹虫草中含有多种核苷类化合物，包括虫草素（3'-脱氧腺苷）（图1）、腺苷、腺嘌呤、尿苷、鸟嘌呤类等化合物[5-6]。其中，虫草素是其主要活性成分之一，是从蛹虫草中提取的一种天然生物活性物质[7-8]。采用POPCORN 法对蛹虫草培养基优化，可以获得提高蛹虫草虫草素含量的效果[9]。研究表明，虫草素具有极好的抑制炎症的功效，用于治疗人类常患的乳腺癌、肝癌、肺癌等疾病，且在提高机体免疫功能上也有良好的医疗功用[10-13]。虫草素还具备保护机体肾脏的功效与抗氧化的效用[14]。此外，虫草素在新冠肺炎的防治中起到积极作用，作为腺苷受体的激活剂可增强免疫力，抑制RNA 病毒繁殖，在急性肺炎中起到抗炎、保护脏器损伤等作用[15]。

图1 虫草素（3′-脱氧腺苷）的化学结构

1.2 虫草多糖

虫草多糖作为蛹虫草中的主要活性成分之一，其最高含量可达68.3 mg/g。因培养基差异、蛹虫草发育阶段及取材部位的差异，虫草多糖的含量波动较大[14，16]。李蓉等[17]检测发现蛹虫草内的多糖含量约为92.5%，这项发现为研究生物免疫系统的管理机制提供了良好的试验基础。多项试验表明，虫草多糖除广为所知的免疫调节作用外，还具有抗肿瘤、抗菌及抗氧化等多种重要的功效[18-20]。

1.3 虫草酸

虫草酸是蛹虫草、冬虫夏草中的主要活性成分之一，其化学分子式C6H12O6，D-甘露糖醇[21]（图2）。研究发现，虫草中D-甘露糖醇的含量主要与其产地、寄主及生长周期等多种内外因素有关[22]。对蛹虫草与冬虫夏草两者的虫草酸含量相比较与分析，发现两者虫草酸含量十分相近。虫草酸含量同时也可作为衡量虫草质量的标准，即虫草酸含量高，虫草质量好，所以一般药用价值较高的蛹虫草其虫草酸含量也相对较高。不同培养方法所得的蛹虫草中虫草酸含量不尽相同[23]。虫草酸不仅可以抑制多种病菌的生长，且具有抗氧化、促代谢等多种功效，在临床上常用于预防与治疗脑血栓、心肌梗死以及肾功能衰竭等多种疾病[24-25]。

图2 虫草酸（D-甘露糖醇）的化学结构

1.4 蛋白质、氨基酸

蛹虫草中蛋白质含量为26%左右，为冬虫夏草2 倍多。蛹虫草的蛋白质含量高而脂肪含量低，是一种优良的保健品。蛹虫草中总氨基酸含量丰富，达22%[26]，含有苏氨酸（Thr）、脯氨酸（Pro）、甘氨酸（Gly）、缬氨酸（Val）、天门冬酰胺（Asp）、酪氨酸（Tyr）、赖氨酸（Lys）、谷氨酸（Glu）、异亮氨酸（Ile）、亮氨酸（Leu）、精氨酸（Arg）、丙氨酸（Ala）、半胱氨酸（Cys）、苯丙氨酸（Phe）、色氨酸（Trp）、甲硫氨酸（Met）、组氨酸（His）等18 种氨基酸，其中包括人体所必需的8种氨基酸[27]。

1.5 其他成分

蛹虫草除含有上述各类活性成分外，还含有其他多种对机体有利的物质，如过氧化物歧化酶（SOD）、硒（Se）、矿物质元素以及人体必需的维生素等。SOD是广泛存在于各生物体内的一种金属酶，不但能延缓生物体内过氧化脂的生成，清除生物体内的超氧阴离子自由基，而且具备消炎等多种功效[28]。此外，蛹虫草还能富集硒（Se），含量可达11.41 mg/kg[29-30]。Se 是人体所必需的微量元素之一，可刺激免疫球蛋白及抗体的产生，以此达到增强机体的免疫效能以及抗氧化的效果，且可维持细胞膜的通透性与稳定性，还可抑制癌细胞的生长[31]。蛹虫草中含有共20多种矿物质元素，其中钙、钾的含量高于冬虫夏草[32]。此外，蛹虫草中还含有多种维生素，包括维生素A、维生素 B12、维生素B1、维生素 B2、维生素B6、维生素C、维生素D、维生素E 及胡萝卜素等[33]，具有重要营养价值。

2 蛹虫草的药理作用

2.1 抗肿瘤作用

蛹虫草因抗肿瘤作用显著，被用于抗癌药物的开发[34-35]。吴丹[36]以小鼠作为研究对象，用炮制中药的方法制备出蛹虫草汤剂，将其注入小鼠体内，观察待测小鼠体内肿瘤细胞的变化，结果该汤剂可有效抑制小鼠癌细胞的增殖与生长。刘凤安等[37]将蛹虫草制成药剂，发现其对喉癌细胞的增殖与生长抑制作用显著，并对比同条件下冬虫夏草的试验数据，认为蛹虫草可在一定程度上代替冬虫夏草；JO EUNBI 等[38]发现蛹虫草提取物可抑制人卵巢癌细胞的增殖。此外，有研究表明若要达到抑制肿瘤细胞的生长与增殖的效果，还可间接通过抑制生物体内核酸、蛋白质的合成或葡萄糖的跨膜转运而实现，且虫草多糖能促进机体免疫系统内免疫细胞的增殖与分泌，以此增强免疫细胞功能，并通过宿主细胞的介导从而有效发挥抗肿瘤作用[39]。多项试验证实，蛹虫草的抗肿瘤作用主要基于蛹虫草体内的虫草素与虫草多糖[40]，这两者发挥了重要作用。

2.2 免疫调节作用

虫草多糖具有促进免疫调节的功效[41]。研究人员将小鼠作为试验对象，发现虫草对试验小鼠的免疫系统呈现促进作用，对体液与细胞免疫及特异性与非特异性免疫提升效用较大，同时核酸和蛋白质含量也呈现增长的趋势[42]。郭蕾等[43]发现虫草素的浓度高度影响试验鼠机体内细胞凋亡的数目，虫草素浓度与大鼠体内肝肺的损伤程度及细胞的凋亡数目呈反比。该结果表明虫草素对大鼠的肝肺有保护作用，并可提升其免疫调节效用。虫草多糖可提高机体免疫调节能力，间接抑制肿瘤细胞的增殖与生长[14]。此外，有研究报道鲜蛹虫草对免疫系统的调节能力比干蛹虫草强[44]。

2.3 抗炎、抑菌作用

蛹虫草的抗炎、抑菌作用大部分与虫草素相关[45]。研究表明，蛹虫草中的虫草素对链球菌和炭疽杆菌等均有良好的抑制作用。将人工处理后的蛹虫草菌丝体的水提液作用于小鼠体内，发现该水提液对其具有良好的抗炎作用。该水提液中含有耐热的抗菌物质，该抗菌物质可与革兰氏菌（包括阴性菌G-和阳性菌G+）、芽孢菌以及非芽孢菌等发生拮抗作用[46]，从而达到抑制细菌生长与增殖的作用。

2.4 抗氧化作用

蛹虫草的抗氧化能力与其虫草素、腺苷的含量之间的关系并不是十分密切，抗氧化能力可能来源于蛹虫草中的虫草多糖、多酚、类黄酮等物质对机体内自由基的清除[47]。蛹虫草的提取物主要含有虫草多糖、氨基酸、过氧化物歧化酶（SOD）和维生素E 等多种活性物质[48]。顾宇翔等通过抑制亚油酸氧化的能力，清除DPPH 自由基和羟自由基，抑制过氧化氢和超氧阴离子的活性以及螯合金属离子（Fe2+）六个抗氧化能力的指标检测，发现蛹虫草及其相关制品的提取物可以延缓由于自由基而引起的生长抑制，从而达到促进机体生长的效果[49]。研究观察发现蛹虫草中有许多抗衰老和抗氧化的活性成分，这些成分可以开发各类抗衰老化妆品以及各种保健品，为蛹虫草的开发利用提供新的商业市场[50]。

3 展望

因冬虫夏草稀缺以及难以人工培养，现今不断有更多的科学研究倾向于性价比更高的蛹虫草。蛹虫草中的主要营养和生物活性成分十分丰富，媲美天然的冬虫夏草，且蛹虫草的各项药理作用，例如：抗肿瘤作用、免疫调节作用、抗炎和抑菌作用、抗氧化作用等都有较强的医学疗效，现今其大量地投入临床应用，给予未来医学研究领域更多新的选择和新的可能性[51-52]。综合现有的研究以及对未来展望，我们看到了人工培养的蛹虫草体现出了可替代冬虫夏草的无限可能性[53]。但是，目前关于蛹虫草活性成分的分离鉴定及其相关的药理作用机制还有待进一步的挖掘和研究[54]，如：（1）如何通过改变培养条件增加蛹虫草的活性物质含量；（2）蛹虫草活性成分的工业化提取和分离；（3）蛹虫草活性成分的抗肿瘤、抗菌、抗病毒等的具体作用机制。总之，深入推进蛹虫草生物活性成分及其药理作用的研究，有助于提升蛹虫草经济价值，并带动其相关产业发展。