王 敦

(西北農(nóng)林科技大學昆蟲學研究所，陜西楊凌 712100)

冬蟲夏草，簡稱蟲草，最早記載于《本草綱目拾遺》中“冬在土中，身活如老蠶，有毛能動，至夏則毛出土上，連身俱化為草。若不取，至冬復化為蟲”(趙學敏, 2020)，這致使多數(shù)人認為冬蟲夏草冬日為蟲、夏季變成草。實際上，冬蟲夏草是蟲草菌Cordycepssinensis感染蝙蝠蛾Hepialusspp.幼蟲形成的蟲菌復合體，是一種被真菌感染后僵死的蟲體。中國被毛孢Hirsutellasinenese是冬蟲夏草菌的無性階段(劉錫琎等, 1989; 朵金玲等, 2018)。在世界范圍內(nèi)，冬蟲夏草主要分布于喜馬拉雅山脈，其中我國青海、西藏、四川和云南是蟲草的主產(chǎn)區(qū)。其分布海拔多在4 000 m以上，植被為高山草甸、亞高山草甸和高山灌叢草甸。土壤壞境寒冷而濕潤、晝夜溫差大是蟲草生長的最適宜的生態(tài)環(huán)境(Winkler, 2009；周刊社等, 2018)。冬蟲夏草是中國傳統(tǒng)的中藥材和重要的滋補品，具有補腎興陽、滋陰保肺、補虛損、補精髓、實腠理(增強免疫力)的功效，也是藥食兼顧的補品(趙學敏, 2020)。盡管目前人們對冬蟲夏草的功效和副作用有諸多存疑，例如網(wǎng)絡上流傳的冬蟲夏草有害重金屬超標、堪比毒藥，以及相關研究認為冬蟲夏草并無抗癌作用的成分(Xiaetal., 2017)等，但醫(yī)藥和保健品市場對其的需求依然旺盛，導致其價格居高不下。冬蟲夏草是否具有特殊的生物活性，尚需更為精確的藥物分析和藥理學驗證。本文就冬蟲夏草的有效成分及其生物活性，特別是多糖、核苷、肽類和甾醇等主要的活性成分及其藥理作用研究進展做一綜述，并厘清一些科學問題。

1 冬蟲夏草現(xiàn)代藥理作用、有效成分評價與重金屬含量

現(xiàn)代藥理學研究發(fā)現(xiàn)，冬蟲夏草具有抗氧化活性(Dong and Yao, 2008；陳佳等, 2020)、誘導腫瘤細胞凋亡、改善中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能(顧欣霞和葛曉群, 2017)、鎮(zhèn)靜催眠(劉高強等, 2007)、免疫調(diào)節(jié)(胡敏等, 2008)、抗病毒(王國華, 2017)等作用，也可作為抗癌癥治療的輔助藥物(Wuetal., 2017)。盡管這些研究還不足以全面反映冬蟲夏草的藥理活性，但已然起到了拋磚引玉的作用。

隨著對冬蟲夏草研究的深入，運用冷浸提取、超臨界二氧化碳提取(Wangetal., 2004)、索氏提取(錢正明等, 2016)、低溫超聲波提取(田野等, 2018；李慶文等, 2018)等方法得到冬蟲夏草的粗體物質(zhì)，通過高效液相色譜(HPLC)、高效液相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用(HPLC-MC)和氣相色譜—質(zhì)譜聯(lián)用(GC-MS)等方法鑒定出冬蟲夏草含有多糖、氨基酸、核苷、甾醇、脂肪酸、酚、黃酮類和揮發(fā)性物質(zhì)(Yuanetal., 2007; 錢正明等, 2016; 錢正明等, 2018; 方秋月, 2020)。但上述物質(zhì)均屬于在冬蟲夏草中含量較高的化合物，是否還有一些含量較少、生物學活性極強的特殊物質(zhì)，還有待進一步的研究。隨著科技的進步和儀器設備精確度的升級，相信人們對冬蟲夏草有效成分的研究會進一步深入，新的化合物會被逐漸發(fā)現(xiàn)和利用。

對于冬蟲夏草及其替代品(發(fā)酵菌絲產(chǎn)物)的有效成分質(zhì)量控制標準也有相關的研究探討，例如：基于HPLC指紋圖譜分析結合相似分析(SA)和層次聚類分析(HCA)，建立了區(qū)分和綜合評價發(fā)酵冬蟲夏草產(chǎn)品質(zhì)量的新策略(Chenetal., 2018)。這些評價標準的建立，對于科學化評價冬蟲夏草的有效成分及含量提供了新的手段。

針對一些關于冬蟲夏草重金屬含量超標的說法，有學者用電感耦合等離子體質(zhì)譜法分析了冬蟲夏草中的砷含量，表明冬蟲夏草中砷含量遠低于安全標準，藥用和食用冬蟲夏草對人健康并無影響(Zuoetal., 2018)。由于野生冬蟲夏草的替代品多是大規(guī)模發(fā)酵生產(chǎn)的菌絲干燥物，關于冬蟲夏草重金屬殘留問題，可能是源于其替代品商業(yè)化競爭需求，也可能是局部地區(qū)土壤特性造成，還有待進一步研究甄別。

2 冬蟲夏草多糖及其活性

2.1 冬蟲夏草多糖組成

利用化學法、傅里葉紅外光譜法及色譜法對冬蟲夏草多糖的組分和含量測定可知，D-葡萄糖(59.13%)、D-甘露糖(21.73%)和D-半乳糖(19.14%)是其主要成分(趙彪希等, 2020)，且與冬蟲夏草的生長周期相關(Xiaetal., 2021)。D-甘露糖醇的俗名為蟲草酸，截至目前被認為是蟲草中主要的活性成分之一，也是目前評價蟲草質(zhì)量的重要標準(王鵬躍等, 2018)。當然，這一標準是基于現(xiàn)階段的測試水平與研究結果，隨著科技和分析儀器的進步，有可能會被修正或取代。

2.2 冬蟲夏草多糖生物活性

較蟲草的其他代謝物而言，蟲草多糖在調(diào)節(jié)機體免疫系統(tǒng)、提高免疫力方面起著重要作用。大量試驗證明，蟲草多糖主要能增強巨噬細胞的吞噬能力和促進其分泌細胞因子，進而增強免疫能力(Methacanonetal., 2005; Chenetal., 2014)。蟲草多糖和靈芝真菌多糖組合使用，同樣可以調(diào)節(jié)細胞因子的種類和數(shù)量，從而影響機體的免疫系統(tǒng)(Fanetal., 2018)。蟲草多糖還可以通過促進機體分泌免疫球蛋白，增強免疫能力和補體效果，有效緩解急性疲勞，提升機體抗疲勞能力(黃學惠, 2019; 杜秀芳和宋志偉, 2019)。

2.2.1 冬蟲夏草多糖抗腫瘤活性

蟲草多糖具有抗腫瘤作用的研究較多，主要集中在對結腸癌、肝癌、肺癌、黑色素瘤、肉瘤等實體瘤和淋巴癌、白血病等非實體瘤的繁殖和抗癌機理上(Chenetal., 2006; 蔡偉, 2011; 楊建鑫和李向陽, 2019)。研究表明，蟲草多糖可以誘導淋巴細胞產(chǎn)生抑制凋亡因子Bcl-2的表達，提高Bcl-2/Bax比值(諸葛定娟等, 2016)、通過PI3K-AKT-mTOR和AMPK-mTOR-ULK1信號通路促進癌細胞凋亡(Qietal., 2020)。通過腹腔注射將蟲草多糖用于被B16黑色素瘤細胞感染的小鼠，發(fā)現(xiàn)蟲草多糖能顯著的抑制B16黑色素瘤細胞在肺和肝的轉(zhuǎn)移(Zhangetal., 2005)；Mei等從冬蟲夏草中分離出一種分子量為117×105Da的蟲草多糖1，研究發(fā)現(xiàn)蟲草多糖1對肉瘤180細胞的增殖具有抑制作用，同時還能誘導其凋亡(Meietal., 2014)。

2.2.2冬蟲夏草多糖抗氧化活性

蟲草多糖具有抗氧化的活性，抗氧化活性對于機體損傷修復、改善器官功能、抗衰老均有促進作用。趙秋榮等(2012)確定了蟲草多糖具有較好的清除羥基自由基和超氧化自由基的活性，且清除效果隨蟲草多糖濃度的增加而增強。Chen等(2006)研究表明蟲草多糖可以增加小鼠腦、肝、血清中的過氧化物歧化酶以及肝和腦中的谷胱甘肽過氧化物酶(glutathione peroxidase, GSH-Px)的含量，保護神經(jīng)元細胞，免受自由基引起的細胞毒性的影響(Lietal., 2003)。此外，冬蟲夏草的胞外多糖也具有抗氧化和抑制α-葡萄糖苷酶活性的作用(Leetal., 2020)。

2.2.3冬蟲夏草多糖降血糖作用

研究發(fā)現(xiàn)蟲草多糖具有降血糖的作用，黃志江等(2002)將從人工蟲草中提取的蟲草多糖作用于四氧嘧啶糖尿病小鼠，結果顯示小鼠通過提高胰島素抵抗脂肪細胞的葡萄糖攝取水平，使其血糖水平和糖基化血清蛋白的含量顯著降低，糖耐量增加。蟲草多糖作為一種可溶性的膳食纖維，可以有效的防治小鼠體重的增加，對肥胖和相關疾病有保護作用(Chenetal., 2020)。

2.2.4冬蟲夏草多糖其它作用

隨著研究的深入，蟲草多糖更多的生物活性被驗證，如：蟲草多糖可以抑制轉(zhuǎn)化生長因子β1(TGF-β1)/Smad通路，治療過敏性哮喘(Zhengetal., 2020)；平衡促炎癥因子和抗炎癥因子、同時降低正常細胞的凋亡，從而緩解急性腎衰竭(Guetal., 2020)；抑制人腎系膜細胞(HMCs)的增值治療慢性腎功能衰竭(Wangetal., 2014)；通過MAPK信號通路緩解由X射線造成的機體損傷(楊建鑫, 2020)；抑制肺纖維化(崔兵兵等, 2019)和脾臟增生(Zhangetal., 2005)。

3 冬蟲夏草核苷組成及其活性

3.1 冬蟲夏草核苷組成

研究人員通過色譜法結合不同的流動相、流速和洗脫條件測定了冬蟲夏草核苷的主要成分及其含量，主要有蟲草素(Cordycepin; 3′-脫氧腺苷, 結構如圖1所示)、2′-脫氧腺苷、腺嘌呤、腺苷、單磷酸腺苷、尿嘧啶、尿苷、二磷酸腺苷、次黃嘌呤、肌苷、鳥苷、鳥嘌呤、鳥苷(錢正明等, 2016; Fuetal., 2018; 昝珂等, 2018)。其中的蟲草素和蟲草多糖一樣，也是目前被認為是蟲草中主要的活性成分和評價蟲草質(zhì)量的重要標準。目前，已經(jīng)建立了蟲草核苷的HPLC指紋圖譜分析法(王冰等, 2015; 安超等, 2017)；電容耦合非接觸電導率檢測與毛細管電泳聯(lián)用(C4D-CE)可以對冬蟲夏草的品質(zhì)進行快速檢測(Nguyenetal., 2021)。

圖1 蟲草素的結構(引自Yang et al., 2019)Fig.1 Structure of cordycepin

3.2 冬蟲夏草核苷生物活性

目前，國內(nèi)外的研究表明蟲草素作為冬蟲夏草核苷的主要活性物質(zhì)，具有降血脂、調(diào)節(jié)機體免疫機能、抗腫瘤、消炎等多種功能，下面就分別做一總結。

3.2.1冬蟲夏草核苷抗腫瘤活性

蟲草素具有抗腫瘤活性和癌癥治療的輔助作用。蟲草素可以有效地促進胰腺癌細胞、膽管癌細胞、卵巢癌細胞、乳腺癌細胞、睪丸癌細胞、舌癌細胞、食管癌細胞等的凋亡，同時抑制其在體內(nèi)的增殖與轉(zhuǎn)移(Xuetal., 2019; Jangetal., 2019; Changetal., 2020; Lietal., 2020; Liuetal., 2020; Zhengetal., 2020)。蟲草素通過誘導細胞中心體擴增，破壞細胞骨架、抑制細胞增殖，促進人妊娠期絨毛膜癌細胞凋亡(Wangetal., 2020)。不同的癌癥細胞對蟲草素的耐藥性不同，前列腺癌對其的最敏感，腎癌對其的耐藥性最好(?zenveretal., 2021)。蟲草素可以使得口腔鱗狀細胞癌細胞DNA損傷修復相關的蛋白質(zhì)表達的下調(diào)，延長了放療和化療(RT)誘導的G2/M期阻滯、增長DNA雙鏈斷裂的持續(xù)時間(Suetal., 2019; Hoetal., 2019)。臨床實驗結果表明蟲草素能有效地減輕非小細胞肺癌術患者在化療期間的不良反應，增強其免疫力，同時蟲草素可以增強非小細胞肺癌、食管癌對順式鉑氨的化學敏感性(王智霖等, 2017; Gaoetal., 2020; Liaoetal., 2021)；由木薯納米顆粒負載的蟲草素，可抑制人口腔鱗癌細胞活性增強，同時能促進正常人下頜腺細胞增殖(Kaokaenetal., 2020)；而蟲草素與Apatinib聯(lián)合使用可以提升其抑制非小細胞肺癌細胞的遷移與增殖、促進癌細胞凋亡；與阿霉素聯(lián)合使用可以干擾乳腺癌細胞的增殖與轉(zhuǎn)移(胡鑫等, 2021)。將蟲草素搭載在納米材料上，可以增強其對腫瘤細胞的毒性(Ngocetal., 2021; Warutetal., 2021)，但血液毒性更小(Marslinetal., 2020)。

3.2.2冬蟲夏草核苷抗炎作用

蟲草素具有抗炎癥作用。蟲草素可以有效降低機體內(nèi)的ROS水平，消除炎癥反應(楊永麗等, 2021)；可以降低組織過度炎癥細胞浸潤，治療炎癥相關疾病(Yangetal., 2020)；蟲草素也可以激活NLR家族PYRIN結構蛋白3(NLRP3)炎癥小體治療急性胰腺炎(Yangetal., 2020)；可以通過抗炎、抗纖維化作用治療燒堿等腐蝕性藥物引起的燒傷(Ercanetal., 2021)；蟲草素與谷氨酰胺聯(lián)合使用能有效改善機體炎癥失衡和緩解肺部病理變化(樊曉光等, 2019)。

3.2.3冬蟲夏草核苷保肝護腎作用

蟲草素具有保肝護腎作用。蟲草素可以激活AMPK信號通路、β-氧化相關蛋白，緩解代謝應激下的脂質(zhì)積累、炎癥和脂肪毒性，緩解高脂飲食引起的非酒精性脂肪肝病(Lanetal., 2021; Gongetal., 2021)。蟲草素可以誘導自噬作用治療糖尿病引起的腎病(Caoetal., 2019)， 也能保護腎臟，減輕缺血再灌注帶來的損傷(Aydinetal., 2020)。

3.2.4冬蟲夏草核苷對神經(jīng)系統(tǒng)的保護作用

蟲草素具有保護神經(jīng)系統(tǒng)的作用。蟲草素可以調(diào)節(jié)小鼠海馬回CA1區(qū)中突觸可塑性和緩解CA1區(qū)神經(jīng)的過度興奮、激活AChE酶的活性，提高記憶力，延緩阿爾茲海默病的發(fā)展(Yaoetal., 2019; Hanetal., 2019; 王金秀等, 2020; Maietal., 2021)；可以抑制神經(jīng)炎癥性脫髓鞘相關的疾病(Jiaetal., 2019)；可以緩解炎癥誘導的神經(jīng)元功能障礙，保護神經(jīng)、用于帕金森癥初期的治療(Zhangetal., 2021)。蟲草素能有效減緩因缺血引起的大腦、心臟等器官的損傷，且呈現(xiàn)藥物濃度依賴性(馬競等, 2020)。

3.2.5冬蟲夏草核苷對正常細胞的保護作用

蟲草素可以保護正常細胞，促進其細胞增殖。通過抑制NF-κB 信號通路和下游的細胞因子表達，促進鼻黏膜上皮細胞增殖(姚香萍等, 2020)；通過促進骨髓間充質(zhì)干細胞增殖，加速骨折愈合(Lietal., 2020)；調(diào)節(jié)細胞外基質(zhì)來維持干細胞多能性，提高誘導多能干細胞的生成效率(Wangetal., 2020)；促進沉默信息調(diào)節(jié)因子2同源蛋白1(SIRT1)表達，緩解高糖引起的內(nèi)皮細胞損傷(林慧榕等, 2020)。

3.2.6冬蟲夏草核苷免疫促進和抗生活性

Wu等將蟲草素作用于小鼠的巨噬細胞，通過測定發(fā)現(xiàn)小鼠巨噬細胞的胞飲作用增強、NO的釋放量增加及細胞因子產(chǎn)生的種類增多同時數(shù)量也明顯增加(Wuetal., 2014)。

蟲草素在體外是一種高效的錐蟲Trypanosomabrucei殺蟲劑，口服后也能有效治療由錐蟲引起的昏睡癥晚期患者(Hulpiaetal., 2019)。

4 冬蟲夏草氨基酸類和肽類物質(zhì)及其活性

4.1 冬蟲夏草氨基酸類和肽類組成

研究發(fā)現(xiàn)，冬蟲夏草中含有谷氨酸、精氨酸、天門冬氨酸、色氨酸、酪氨酸等氨基酸(王征和劉建利, 2009)，其中7種為人體必需氨基酸、4種為鮮味氨基酸和9種藥效氨基酸(嚴冬和楊鑫嵎, 2014)，谷氨酸和天門冬氨酸是兩種主要的氨基酸(Hsuetal., 2002)，谷氨酸、色氨酸和酪氨酸為主要藥理成分。

4.2 冬蟲夏草氨基酸和肽類生物活性

陳麗云和祁真(2018)通過小鼠的游泳力竭訓練和免疫力檢測試驗發(fā)現(xiàn)，冬蟲夏草氨基酸能有效地增加小鼠的游泳時間，降低血乳糖水平，具有抗疲勞的作用，還有增強免疫力的功能。

5 冬蟲夏草甾醇類及其活性

近年來的研究發(fā)現(xiàn)，冬蟲夏草中的甾醇類具有多種生物活性。冬蟲夏草中的甾醇類物質(zhì)主要是麥角甾醇，且冬蟲夏草的發(fā)育階段和部位對甾醇類物質(zhì)的組成與含量有影響(錢正明等, 2018; 錢正明等, 2019)。小鼠的體內(nèi)和體外實驗均可證明，麥角甾醇通過抑制p38和ERK信號通路被激活，能治療糖尿病引起的腎病(董中華, 2020)。孫鑫等(2017)研究證明蟲草菌絲體中提取的蟲草素、腺苷和麥角甾醇能顯著抑制機體血管增殖，同時可以不同程度地抑制人肝癌SK-HEP-1細胞的增殖、遷移及管腔形成。

6 問題與展望

冬蟲夏草作為我國藥食兩用的傳統(tǒng)中草藥，盡管有很多學者對其主要活性成分及其功能進行了廣泛而深入的研究，但對其全部有效成分、替代物有效性、人工栽培冬蟲夏草等尚存在諸多疑問。較為突出的一個疑問是冬蟲夏草中蟲草素的問題，中國科學院上海植物生理生態(tài)研究所研究發(fā)現(xiàn)蟲草菌C.sinensis基因組中并沒有涉及合成蟲草素和噴司他丁的基因簇，而同屬蟲草菌屬的蛹蟲草C.militaris卻具有合成相關的基因簇(Xiaetal., 2017)。這表明作為冬蟲夏草的標志性成分的蟲草素可能是另外一種類似結構的化學物質(zhì)，需要進一步的化學分析來確認；也可能是不同菌株有不同的合成蟲草素的代謝途徑，畢竟蛹蟲草與蟲草菌是同屬真菌，二者合成代謝同一類物質(zhì)可能會存在異常差異。關于冬蟲夏草中蟲草素的質(zhì)疑，尚需更為深入的研究來揭示。

關于冬蟲夏草的有效成分是否就局限于本文所述的幾類物質(zhì)？或者說冬蟲夏草的全部有效成分是否已經(jīng)完全明確？答案顯然是否定的。因為對冬蟲夏草的主要有效成分分離鑒定最早是在上世紀80年代(呂瑞綿等, 1981; 肖永慶等, 1983)，當時的科技水平和儀器檢測精度十分有限，所測得結果主要還是以含量多的物質(zhì)為主，尚不能完全反映出冬蟲夏草的有效成分。近些年來盡管分析儀器進步極快，但野生的冬蟲夏草價格已經(jīng)非常昂貴，高品質(zhì)的冬蟲夏草價格已經(jīng)高過黃金(以同仁堂零售價格為參考)，分離、鑒定天然產(chǎn)物至少以藥材干重公斤級起步，這樣的代價，很難采用常規(guī)的化學分析方法將冬蟲夏草的有效成分進行測定。

近些年的報道多數(shù)是基于其替代品——菌絲發(fā)酵產(chǎn)物，但菌絲發(fā)酵產(chǎn)物的培養(yǎng)條件和野生冬蟲夏草生長環(huán)境差異極大，加之人工發(fā)酵用的都是冬蟲夏草菌的無性型，而冬蟲夏草是有性型階段，因此，發(fā)酵物的天然成分尚無法完全代表冬蟲夏草。

近些年，冬蟲夏草有性型的人工培養(yǎng)技術已經(jīng)完全成功，這不僅能有效降低研究成本，也有望為進一步明確冬蟲夏草化學組成提供可靠的依據(jù)。隨著科學技術的發(fā)展和分析儀器的進一步升級，有望采用少量的樣本就可能分離鑒定出其中微量甚至痕量的化學物質(zhì)，屆時，全面而準確地揭開冬蟲夏草有效成分的“神秘面紗”將不會是一個難題。