桦褐孔菌的生物活性及其应用研究

马传贵 张志秀 肖 宝 钟耀强

（1北京京诚生物科技有限公司，北京大兴 102600；2中国医学科学院北京协和医学院生物医学工程研究所，天津 300192；3马来西亚国立卫生院药物研究所传统药物研究中心，马来西亚莎阿南 40170）

桦褐孔菌Inonotus obliquus，又被称作为白桦茸，是一种生长在寒带（北纬40°~68°）的木腐菌，广泛分布于北美北部、芬兰、波兰、俄罗斯、日本以及我国黑龙江省、吉林省等地，是极耐寒的菌类。桦褐孔菌主要生长于白桦、银桦、榆树、赤杨等的树皮下，易引起白桦、银桦、榆树、赤杨的白腐[1]。季节性长期暴露在极低温环境下使桦褐孔菌生长非常缓慢，并在生长多年后形成直径在5~40 cm的楔形菌核锥。这种楔形的硬结状锥突穿过桦树的树皮，形成胆状结构，且形成不规则的裂纹和深深的裂缝。桦褐孔菌菌核锥内部是锈迹斑斑的木质结构，由交织的菌丝体组成。

桦褐孔菌长期以来被俄罗斯西伯利亚、北欧、日本北海道等寒带地区居民视作为“万用药”[2]。民间有将桦褐孔菌煎煮，当茶饮饮用。长期以来，桦褐孔菌也被世界各国的癌症患者视作为抗癌和防癌的“明日之星”。而对于桦褐孔菌的神奇起源，主要是诺贝尔文学奖获得者Alexander Solzhenitsyn的小说（1970年获奖）当中所描述的“有一俄罗斯村庄多年来熬一种气味和色泽类似咖啡的桦褐孔菌，结果村庄里无一人得糖尿病、肠癌及胃癌”，因此，桦褐孔菌以其神奇的“妙用”才被广泛关注。

1 桦褐孔菌的生物活性

1.1 抗氧化活性

检测发现，每克桦褐孔菌活性酶含量高达35 000单位，是姬松茸的23倍，猴头菇的25倍，灰树花的31倍，灵芝的55倍[3]。桦褐孔菌含有较多类似超氧化歧化酶（SOD）等具有抗氧化作用的物质。因此，若能经常服用富含抗氧化物质的桦褐孔菌，自然能有效地对抗活性氧引起的损害。BURMASOVA等从桦褐孔菌中找到一种苯酚系高分子黑色素，而研究表明，桦褐孔菌的黑色素有强力的抗氧化作用和保护基因特性，适合作为抗癌剂[4]。崔涛等发现桦褐孔菌多糖对环磷酰胺致小鼠肝损伤具有较好的保护作用，且其保护机制可能与抗脂质过氧化损伤有关[5]。

1.2 抗炎特性

慢性炎症是一系列疾病的潜在发病机制，包括多种类型的癌症、动脉粥样硬化、自身免疫性疾病和肥胖等。脂多糖（LPS）受到刺激后，一系列促炎细胞因子，包括前列腺素介质、细胞因子（TNF−α、IL−1β、IL−6）和一氧化氮（NO）等都会释放，研究发现桦褐孔菌多糖（IOP）可抑制NO和其他类似细胞因子的诱导，达到抗炎的效果[6]。类似地，在炎症性肠病的另一项研究中发现，IOP可以抑制JAK−STAT信号通路，从而调节辅助性T细胞亚群的释放，最终达到减轻炎症反应的效果[7]。此外，IOP有对丙型肝炎和人类免疫缺陷病（HIV）的抑制及显著的抗炎效果[8−9]。

1.3 抗病毒和抗菌特性

研究发现IOP有抑制多种病毒（感染猫杯状病毒、猫疱疹病毒1、猫流感病毒、猫传染性腹膜炎病毒和猫泛白细胞减少症病毒）的作用，在所有五种病毒亚型中观察到RNA病毒和DNA病毒的抑制效果[10]。桦褐孔菌有抗单纯疱疹病毒（HSV）作用，其提取物能够抑制病毒诱导的膜融合，从而对抗早期阶段HSV的感染。研究结果表明，桦褐孔菌的提取物通过直接作用于病毒糖蛋白，成功地阻止HSV−1的进入，从而阻止膜融合[11]。目前，HSV感染的治疗是核苷类似物抗疱疹药物。然而，为应对HSV对治疗药物的耐药性增加，需要开发替代治疗，而桦褐孔菌提取物的作用机制不同于核苷类似物抗疱疹药物，因此提供一种替代治疗方法来克服病毒不断增加的耐药性。除此之外，研究表明桦褐孔菌提取物具有抗菌或益生菌作用。桦褐孔菌提取物刺激NO的产生，并增加RAW264.7细胞的吞噬作用[12]；桦褐孔菌多糖可调节小鼠慢性胰腺炎的肠道微生物群的组成和多样性，使其达到健康水平[13]。

1.4 抗癌特性

与目前的肿瘤治疗手段相比，桦褐孔菌似乎是一种理想的肿瘤预防和治疗的天然药物。作为一种半活体寄生营养真菌，桦褐孔菌经常受到来自寄主植物自由基的攻击。此外，冬季树落叶后，树木也会受到紫外线照射和每年的季节性冻害，甲虫为害[14]。为了应对这些不利环境，桦褐孔菌形成一个复杂的防御系统，包括产生多种生物活性代谢物，比如多糖、三萜、麦角甾醇及其衍生物、二萜、小酚类化合物、多酚和黑色素等。这些次级代谢物具有多种生物活性，包括抑制不同肿瘤细胞系的生长、免疫调节、清除自由基和抗突变能力。研究发现，桦褐孔菌提取物（AEIO）具有诱导乳腺癌、结直肠癌、淋巴瘤、白血病、肺腺癌、HT−29结肠癌细胞、黑色素瘤B16−F10细胞凋亡的潜力。例如，连续3周以每天6 mg/kg的剂量摄入AEIO可使Lewis−肺癌荷瘤小鼠的肿瘤重下降60%，转移结节减少25%[15]。研究发现，2.5µg/mL的桦褐孔菌的甲醇和乙醇提取物（分别为MEIO和EEIO）也通过抑制DNA合成和阻滞G1期细胞周期，有效抑制HT−29结肠癌细胞的生长，同时，EEIO抑制了CDK2、CDK4（这两种蛋白主要调控G1早期至中期的功能和作用）和细胞周期蛋白D1（启动G1−S转换的蛋白）的表达[16]。此外，研究发现MEIO对肺腺瘤细胞A549、H1264、H1299和Calu−6的不同p53突变体也显示出明显的细胞毒性[17]。

1.5 降血糖特性

DIAO等研究发现，IOP能够降低链脲佐菌素（STZ）诱导的糖尿病大鼠的血糖水平，并能恢复糖尿病诱导损伤的β细胞结构[18]。此外，WANG等研究发现，IOP提高了STZ诱导的糖尿病小鼠的血清胰岛素水平，并减轻了葡萄糖酶的代谢紊乱[19]。徐正哲等发现发酵桦褐孔菌提取物能够降低Ⅱ型糖尿病大鼠血糖，改善脂质代谢及氧化应激水平[20]。同样，赵娟娟研究发现IOP具有清除体外和体内自由基的强抗氧化活性，这可能有利于小鼠慢性胰腺炎的治疗[21]。

2 桦褐孔菌的应用现状

桦褐孔菌作为民间药物用于治疗各种人类疾病的历史可以追溯到16世纪的俄罗斯和其他东欧等国家[22]。桦褐孔菌的提取物被用作治疗糖尿病、心血管疾病、腺体异常增生、结肠癌、霍奇金淋巴瘤、胃癌、肝癌、消化道癌症等[23]。在俄罗斯，桦褐孔菌被认为是上帝赐予人类的神秘礼物，用于预防和治疗肝癌和艾滋病等。莫斯科Komsomlski制药公司生产的桦褐孔菌细粉也被用作治疗2型糖尿病的有效药物[24]。在美国，桦褐孔菌的提取物已被列为特殊天然物质。在蒙古，桦褐孔菌甚至被用于治疗脱发或促进头发生长的洗发水。在东亚国家，桦褐孔菌也被用于生产减肥茶等健康饮料。由于桦褐孔菌在治疗人类疾病方面具有显著效果，其产生的代谢物化学成分及后续药理学评估也受到广泛关注。过去几十年的研究发现，除了其他药理活性外，桦褐孔菌的多种代谢物还具有有效的肿瘤生长抑制作用。

贾春宝博士是我国较早开始对桦褐孔菌研究的人员，前后经过大量重复的样本实验，验证了服用桦褐孔菌提取剂对治疗糖尿病的显著效果。此后，贾春宝博士带领团队运用“中药基”培育发酵技术，获得分子结构更精细，更适合于肠道的吸收，药效更加明显的真菌药物，使得桦褐孔菌在国内的应用得到进一步的推广[25]。

新型冠状病毒SARS−CoV−2产生COVID−19致病性病毒，在全球范围内蔓延，对公共卫生和全球经济构成巨大威胁。食用菌提取物有很高的抗病毒和抗炎活性。因此，从食用菌提取的活性物质为人们治疗新型冠状病毒提供了希望。有研究指出，桦褐孔菌将成为抗SARS−CoV−2病毒的潜在候选菌之一，具有很大的治疗潜力[26]。因此为了开发有效的抗新型冠状病毒的抗病毒治疗方法，应鼓励了解桦褐孔菌提取物在抗病毒方面潜在的机制以及疗效评估，进一步深探桦褐孔菌提取物抗SARS−CoV−2的潜力。

3 桦褐孔菌活性代谢产物的工业化生产

桦褐孔菌生物活性尤其是抗肿瘤活性都是基于桦褐孔菌的代谢物所产生的，且相关的研究也都基于其代谢物。自然生境中桦褐孔菌生长缓慢，因此，野生桦褐孔菌并非为用于制药目的的可靠、有效来源。理论上，真菌与其生长环境的相互作用决定了其次级代谢产物。而在人工环境条件中生长的桦褐孔菌与在自然环境条件中生长的桦褐孔菌相比，积累的次生代谢物较少。为了在人工条件下无菌培养桦褐孔菌代谢产物，目前已经进行许多建设性的尝试，以桦褐孔菌多糖、多酚、三萜和类固醇为目标的培养物生产等被广泛研究。PING等对比含不同维生素（VB−6、VB−1）的培养基中桦褐孔菌菌丝体和多糖产量，结果发现含VB−6的培养基具有较高的菌丝体和多糖产量（4µg/mL）[27]。XIANG等将粉碎的秸秆和玉米加入桦褐孔菌的培养基中，大大地提高桦褐孔菌低分子量多糖（29 kDa）的产量，且发现该多糖具有较高的抗氧化活性[28]。此外，研究发现，从深层培养物中纯化的桦褐孔菌多糖甚至比从桦褐孔菌中纯化的多糖能诱导更多的IL−1β，并显示出较强的体内抗癌活性[29]。

这些尝试为桦褐孔菌生物活性代谢物的工业化生产提供了广阔的前景。如何在人工条件下激活或上调桦褐孔菌生物活性代谢物生物合成相关基因的表达，成为用液体深层培养取代桦褐孔菌的关键。虽然与在桦褐孔菌子实体中积累的代谢产物相比，其深层培养物中的产量较低，但这些尝试已经证明，如果施加适当的刺激，通过快速且可重复的浸入式培养物获得这些生物活性代谢物已经成为可能。

4 展望

几十年来，桦褐孔菌提取物在民间医学中被用作治疗多种疾病。近些年桦褐孔菌的生物活性研究表明，桦褐孔菌代谢产物以及从桦褐孔菌中提取的物质有较强的抗氧化、抗炎、抗病毒、抗菌、抗癌、降血糖等生物活性。桦褐孔菌是一种很有前途的药用真菌，可作为肿瘤预防和治疗的治疗剂，或作为补充天然药物，以减少化疗或放疗的副作用，甚至在实现桦褐孔菌生物活性代谢物的大规模生产后，作为治疗剂用于预防治疗后的肿瘤转移。

近些年大量研究发现和证实桦褐孔菌提取物在体内外对肿瘤细胞的增殖具有很强的抑制作用[30−32]，因此其在抗肿瘤药剂的开发方面具有非常广阔的前景，但是目前对于桦褐孔菌抑制肿瘤发生和转移的机制仍不清楚。此外，尽管桦褐孔菌三萜类、多糖和几种小酚类化合物已被广泛用于抗肿瘤研究当中，但其抗肿瘤生长和侵袭活性尚未得到充分研究。因此，在未来需要在桦褐孔菌抗癌机制方面做更多的基础研究，为以桦褐孔菌作为主要靶向抗癌药剂的研发奠定基础。此外，尽管在抗新型冠状病毒的科学研究上取得了较大进步，但目前还没有针对这些病毒特定疗法被批准用于人类，因此迫切需要开发针对这些病毒的治疗方法。桦褐孔菌作为抗SARS−CoV−2病毒的潜在候选菌之一，具有很大研究开发价值。