阮馨穎,宋婷婷,張作法,金群力,陳 春,蔡為明,*

(1.中國計(jì)量大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院,浙江 杭州 310019; 2.浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 園藝研究所,浙江 杭州 310021)

桑黃在中國已有2 000多年的藥用歷史,最早以“桑耳”為名出現(xiàn)在秦漢時(shí)期的《神農(nóng)本草經(jīng)》中,直至隋唐時(shí)期甄權(quán)的《藥性論》首次出現(xiàn)了“桑黃”一詞,其中記載“桑耳,使。一名桑臣,又名桑黃。味甘、辛,無毒。能治女子崩中帶下,月閉血凝,產(chǎn)后血凝,男子痃癖,兼療伏血,下赤血?！盵1-2]隨著現(xiàn)代生物學(xué)的深入研究,桑黃類真菌成為一類形態(tài)高度相似并且具有藥用價(jià)值的大型木腐型多孔真菌的泛稱,因其含有多酚類、多糖類、萜類、甾體類等多種豐富的生物活性成分[3],成為開發(fā)利用的熱點(diǎn)。

桑黃類真菌的多酚物質(zhì)是一類具有多元酚結(jié)構(gòu)的重要次級(jí)代謝產(chǎn)物,按結(jié)構(gòu)可分為吡喃酮類、呋喃酮類、黃酮類、酚酸類、兒茶素類化合物。酚羥基是多酚物質(zhì)中的重要官能團(tuán),是其發(fā)揮多種活性作用的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)[4]。研究表明,桑黃多酚類物質(zhì)具有抗腫瘤[5]、抗氧化[6]、保肝[7]、抑菌[8]、抗病毒[9]、神經(jīng)保護(hù)[10]、抗炎、降血糖[11]等藥理活性,在醫(yī)藥領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用潛力。此外,不同品種、不同產(chǎn)地、野生與人工栽培的桑黃類真菌在多酚物質(zhì)的含量與活性上存在明顯差異[12-14],其合成量隨生長時(shí)期表現(xiàn)出一定的規(guī)律性與相關(guān)性,因此桑黃類真菌多酚物質(zhì)的代謝調(diào)控也具有重要意義。本文結(jié)合已有的研究報(bào)道,重點(diǎn)就桑黃類真菌的分類,以及桑黃類真菌中多酚物質(zhì)及其藥理活性、提取方法與代謝調(diào)控等方面作簡要綜述,并對(duì)桑黃類真菌多酚物質(zhì)的后續(xù)研究方向進(jìn)行展望,以期推動(dòng)桑黃產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展。

1 桑黃類真菌的種屬分類現(xiàn)狀

古代文獻(xiàn)中記載了桑黃的藥用價(jià)值,學(xué)者們借助現(xiàn)代分類學(xué)技術(shù),以及對(duì)古代本草著作的考證,以期尋找真正的“桑黃”[2,15]。學(xué)者通過分析其形態(tài)特征和核糖體內(nèi)轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)核酸序列(ITS),發(fā)現(xiàn)真正的“桑黃”是未曾發(fā)表過的新種,并將其命名為Inonotussanghuang[16-17]。桑黃主要分布于中國、日本、韓國,野外僅生長在桑屬(Morus)的樹干。包海鷹等[2]依據(jù)歷代本草文獻(xiàn)中所記載“桑黃”的生境、形態(tài)特征和藥用功效,結(jié)合現(xiàn)代藥理活性等研究,認(rèn)為粗毛纖孔菌I.hispidus是古代中藥記載的“桑黃”。本文討論的桑黃類真菌是屬于真菌界(Fungi)擔(dān)子菌門(Basidiomycota)銹革孔菌目(Hymenochaetales)銹革孔菌科(Hymenochaetacea)[18]的一類具有相似形態(tài)特征的藥用真菌,是“桑黃”真菌的一個(gè)廣泛的概念。2016年以前,桑黃類真菌主要被歸為3個(gè)屬,分別是木層孔菌屬(Phellinus)、纖孔菌屬(Inonotus)、嗜藍(lán)孢孔菌屬(Fomitiporia)[19]。至2016年,Zhou等[20]和侯偉男等[21]廣泛收集分析銹革菌科(Hymenochaetaceae)的樣本,對(duì)此前定義的“桑黃”及相近種重新分類,并建立了新屬——桑黃孔菌屬(Sanghuangporus)。之后桑黃孔菌屬不斷得到補(bǔ)充,目前該屬包含15個(gè)種,見表1。所有中藥材和保健食品的基原種類必須辨別清楚,但桑黃類真菌長期以來存在種屬分類混亂的問題[22],此前一直以農(nóng)副產(chǎn)品的身份進(jìn)入市場,市場宣傳混亂[23],使得桑黃的藥用資源無法充分利用,對(duì)桑黃相關(guān)產(chǎn)業(yè)造成了嚴(yán)重影響。在不斷探究梳理桑黃類真菌的種屬分類問題和親緣關(guān)系的基礎(chǔ)上,研究人員進(jìn)行桑黃類真菌相關(guān)研究時(shí),首先要明確桑黃類真菌的類別,再對(duì)其親緣關(guān)系進(jìn)行甄別,并正確使用拉丁名稱,可避免出現(xiàn)同名異種、同種異名的問題,以便后續(xù)資源的整合利用。近幾年,湖北、安徽、吉林、甘肅、浙江等省份相繼出臺(tái)了桑黃中藥材質(zhì)量或中藥飲片炮制規(guī)范的地方標(biāo)準(zhǔn),助力桑黃產(chǎn)業(yè)發(fā)展[24]。

表1 桑黃孔菌屬類桑黃成員Table 1 Members of Sanghuangporus

2 桑黃類真菌多酚物質(zhì)及其藥理作用

2.1 桑黃多酚物質(zhì)

桑黃類真菌的多酚物質(zhì)在大型藥用真菌中表現(xiàn)突出[25],也是桑黃類真菌次生代謝產(chǎn)物的重要組成部分,種類繁多,結(jié)構(gòu)不盡相同,具有代表性的重要桑黃類真菌酚類物質(zhì)見表2。陳萬超等[3]、昝立峰等[26]對(duì)近幾年在桑黃類真菌中分離得到的多酚物質(zhì)進(jìn)行了歸納總結(jié),根據(jù)結(jié)構(gòu)特征可將其分為吡喃酮類、呋喃酮類、黃酮類、酚酸類、兒茶素類化合物。桑黃類真菌的多酚物質(zhì)以吡喃酮類化合物為主,主要有苯乙烯基吡喃酮和苯并吡喃酮及其衍生物,是一種黃色多酚類色素[27],有牛奶樹堿(hispidin)、桑黃酚A(hispolon)、hypholomine B、骨碎補(bǔ)內(nèi)酯(davallialactone)、纖孔素菌(inoscavin A)、桑黃素D(phelligridin D)、baumin等。研究者使用超高效液相色譜串聯(lián)三重四級(jí)桿飛行時(shí)間質(zhì)譜法(UPLC-QTOF-MS)在野生與栽培楊樹桑黃(S.vaninii)中鑒定出40個(gè)化合物,吡喃酮酚類物質(zhì)占20個(gè)[13]。同樣利用該技術(shù)鑒定出S.sanghuang與S.vaninii有19種相同的多酚物質(zhì),其中17個(gè)為吡喃酮酚類化合物[14]。宋吉玲等[28]采用液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用法(LC-MS)分析鑒定了P.igniarius醇提物中15種化學(xué)成分,大多數(shù)為苯乙烯基吡喃酮衍生物。phellinsin A、phellinusfurans A、phellinusfurans B、煙堿酮(inotilone)是在桑黃類真菌中分離得到的呋喃酮類化合物,具有免疫調(diào)節(jié)、抗真菌等多種作用[29-30]。桑黃類真菌中的黃酮類物質(zhì)研究較多,其體外抗氧化能力與總黃酮含量之間具有良好的量效關(guān)系[31],分離得到較多的是二氫黃酮類衍生物,如二氫莰非素、圣草素、山萘酚、柚皮素等。酚酸是一類含有酚環(huán)的有機(jī)酸,在桑黃類真菌中發(fā)現(xiàn)了沒食子酸、原兒茶酸、咖啡酸、原兒茶醛等幾種單苯環(huán)酸類化合物。兒茶素類化合物是茶多酚的主要成分(占70%～80%)[32],但在桑黃中存在較少,鑒定到的有兒茶素、表沒食子兒茶素沒食子酸酯、沒食子兒茶素沒食子酸酯、兒茶素沒食子酸酯等[13]。

表2 桑黃類真菌中代表性多酚類物質(zhì)Table 2 Representative polyphenols in sanghuang fungi

2.2 抗腫瘤

1968年,日本學(xué)者發(fā)現(xiàn)桑黃水提物對(duì)小鼠肉瘤細(xì)胞S-180增殖抑制率高達(dá)98.6%[46]。自此,桑黃的抗腫瘤作用研究不斷深入。hispolon是桑黃中的一種活性酚類化合物,其可通過靶向PI3K/Akt、MAPK和NF-κB等多種細(xì)胞信號(hào)通路,誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡,暫停細(xì)胞周期,抑制細(xì)胞轉(zhuǎn)移,從而發(fā)揮抗癌作用,且hispolon中的苯乙烯吡咯碳骨架具有藥物開發(fā)前景[5]。hispolon可以抑制Hep3B細(xì)胞轉(zhuǎn)移,并以時(shí)間和劑量依賴的方式抑制Hep3B細(xì)胞的生長,并誘導(dǎo)其細(xì)胞S期阻滯和凋亡[47-48]。許多抗癌藥物通過誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡和細(xì)胞周期阻滯來實(shí)現(xiàn)抗癌功能,推測hispolon具備開發(fā)為新型化療藥物的潛力。楊樹東等[44]從粗毛纖孔菌的醇提物中分離到一種多酚類物質(zhì),即3,3′-亞甲基雙{6-[2-(3,4-二羥苯基)乙烯基]-4-羥基-2H-吡喃-2-酮},噻唑藍(lán)(MTT)抗腫瘤篩選結(jié)果表明,該化合物對(duì)人肝癌細(xì)胞HepG2增殖起抑制作用,半抑制濃度IC50值為2.3 μg·mL-1,并初步斷定該化合物可誘導(dǎo)HepG2細(xì)胞凋亡。昝立峰等[49]測定發(fā)現(xiàn),鮑馬桑黃的乙酸乙酯萃取物對(duì)人非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞(NCI-H1299)、胃癌細(xì)胞(SGC-7901)、肝癌細(xì)胞(HepG2)、乳腺癌細(xì)胞(MDAMB-231)、宮頸癌細(xì)胞(Hela)均表現(xiàn)出不同程度的細(xì)胞毒性,推測其主要活性成分為吡喃酮類多酚。

2.3 抗氧化

自由基對(duì)機(jī)體產(chǎn)生的氧化損傷與多種疾病的形成相關(guān),機(jī)體需要自我產(chǎn)生或從外界攝取的方式獲得超氧化物歧化酶、過氧化氫酶等內(nèi)源性抗氧化劑或中草藥、維生素、微量元素等外源性抗氧化劑,通過這些抗氧化劑形成屏障,應(yīng)對(duì)自由基造成的細(xì)胞損害[50]。呂國英等[14]測定了野生桑樹桑黃和楊樹桑黃子實(shí)體乙醇提取物的DPPH清除率、超氧陰離子清除率和β-胡蘿卜素漂白實(shí)驗(yàn),結(jié)果表明,桑樹桑黃和楊樹桑黃均具有很強(qiáng)的抗氧化活性,并利用關(guān)聯(lián)分析明確了乙醇提取物中的主要成分屬于多酚類物質(zhì)。昝立峰等[51]對(duì)粗毛纖孔菌子實(shí)體中的乙醇提取物進(jìn)行了抗氧化活性測定,當(dāng)提取物濃度為800 mg·L-1時(shí),抗氧化活性達(dá)到89.52%,與市場上常用的合成抗氧化劑BHA的能力相當(dāng)(抗氧化活性達(dá)到92.10%),乙醇提取物中多酚物質(zhì)的含量高達(dá)69.76 μg·mg-1,有望開發(fā)成為一種新的天然抗氧化劑。Jung等[52]從褐黃纖孔菌(Inonotusxeranticus)和裂蹄木層孔菌(P.linteus)的液體發(fā)酵液中分離到4種多酚物質(zhì),分別為hipidin及其二聚體、3,14-二乙酰吡啶、hypholomine B和1,1-二苯乙烯基吡啶,它們均表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗氧化能力。

2.4 抗肝纖維化

研究表明,減弱或消除肝纖維化的致病因素可在一定程度上逆轉(zhuǎn)肝纖維化。因此,抗肝纖維化藥物的研究對(duì)干預(yù)治療肝纖維化和降低重癥肝病的發(fā)病率有重要的預(yù)防意義[53]。從裂蹄木層孔菌(P.linteus)中提取的多酚物質(zhì)phellinulin A,對(duì)二甲亞硝胺和TGF-1激活的大鼠肝星狀細(xì)胞有顯著影響,可阻止其轉(zhuǎn)化為肌成纖維細(xì)胞樣細(xì)胞,證明phellinulin A對(duì)體內(nèi)肝纖維化有抑制作用[7]。脂肪肝與肝纖維化常相繼發(fā)或合并存在,是引起肝纖維化的重要病因之一[54]。P.linteus的乙酸乙酯提取物(PL-EA)可通過調(diào)節(jié)高脂肪和高果糖飲食喂養(yǎng)小鼠的脂質(zhì)和葡萄糖代謝穩(wěn)態(tài)來緩解非酒精性脂肪肝(NAFLD);從PL-EA中純化得到的主要活性成分hipidin和hypholomine B,可以顯著降低油酸和棕櫚酸誘導(dǎo)的脂質(zhì)積累水平,具有緩解NAFLD的作用[55]。

2.5 抗炎

Kim等[56]研究表明,從暴馬桑黃(P.baumii)中分離出來的酚類物質(zhì)phelligridin D可以減少脂多糖誘導(dǎo)的人牙周韌帶細(xì)胞中炎性分子的產(chǎn)生。Wu等[57]研究表明,來自P.linteus的hispolon通過抑制脂多糖或脂磷壁酸誘導(dǎo)的細(xì)胞中的iNOS/NO產(chǎn)生和炎性細(xì)胞凋亡,有效抑制了巨噬細(xì)胞中的炎癥反應(yīng)。馮佳亮[58]從粗毛纖孔菌中分離得到4種多酚類物質(zhì),其主要成分phelligridin D可顯著降低脂多糖誘導(dǎo)的巨噬細(xì)胞RWA264.7產(chǎn)生的NO、IL-1β和IL-6的含量,其抗炎分子機(jī)制是通過抑制NF-κB信號(hào)通路上相關(guān)蛋白p65的磷酸化,進(jìn)而抑制NF-κB信號(hào)傳導(dǎo)。

2.6 抗病毒

Awadh Ali等[9]從粗毛纖孔菌子實(shí)體中分離出2種酚類化合物hispolon和hispidin,兩者表現(xiàn)出明顯的抗甲型流感病毒A(H1N1和 H3N2)和乙型流感病毒的活性。Hwang等[35]從P.baumii子實(shí)體乙醇提取物中分離出的多酚物質(zhì)hispidin、hypholomine B、inoscavin A, davallialactone、phelligridin D表現(xiàn)出良好的抗病毒活性,均可抑制H1N1、H5N1和H3N2神經(jīng)氨酸酶活性,并減少病毒誘導(dǎo)的細(xì)胞病變效應(yīng)的量。

2.7 其他

桑黃類真菌中多酚物質(zhì)除具有上述抗腫瘤、抗氧化、抗肝纖維化、抗炎、抗病毒活性以外,還有預(yù)防卒中、降血糖、神經(jīng)保護(hù)、抑菌等作用。

Suabjakyong等[59]發(fā)現(xiàn),含有多酚的P.igniarius提取物對(duì)小鼠神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞系中的丙烯醛毒性有保護(hù)作用,通過P.igniarius多酚提取物(20 μg·kg-1)對(duì)腦卒中小鼠進(jìn)行腹膜內(nèi)處理,可有效減少梗死,表明P.igniarius多酚提取物可用于預(yù)防缺血性卒中。用適當(dāng)濃度的桑黃多酚hispdin(2 μmol·L-1)預(yù)處理帕金森病(PD)細(xì)胞模型[1-甲基-4-苯基吡啶(MPP)誘導(dǎo)MES23.5細(xì)胞]獲得的線粒體功能障礙減弱,結(jié)果表明,hispdin對(duì)MPP誘導(dǎo)的線粒體功能障礙和細(xì)胞凋亡具有神經(jīng)保護(hù)作用,說明hispdin可被視為預(yù)防PD的輔助藥物[10]。Yang等[11]對(duì)2型糖尿病小鼠給予不同劑量的P.baumii酚類物質(zhì)(50、100、150 mg·kg-1),持續(xù)灌胃60 d,模型小鼠血糖明顯降低,以150 mg·kg-1劑量給藥時(shí)效果與降糖藥二甲雙胍相當(dāng)。桑黃子實(shí)體與菌絲體中的不同溶劑提取物對(duì)大腸埃希菌、金黃色葡萄球菌等多種致病菌都表現(xiàn)出一定的抑菌效果,其抑菌活性可能與含有的黃酮類化合物有關(guān)[8,60]。

3 桑黃類真菌多酚物質(zhì)的提取方法

將多酚類化合物從桑黃類真菌中分離提取出來是研究其分子結(jié)構(gòu)與生物活性的關(guān)鍵一步,其提取方法主要有溶劑萃取法、物理場強(qiáng)化提取法、超臨界萃取、大孔吸附等。

3.1 溶劑浸提法

溶劑浸提法主要分為水溶劑提取和有機(jī)溶劑提取2種,通常遵循相似相溶原則,根據(jù)目標(biāo)化合物選擇合適的提取溶劑是該方法的關(guān)鍵[61]。常用的溶劑主要有水、甲醇、乙醇、正丁醇、乙酸乙酯、丙酮等,各溶劑的不同特性導(dǎo)致所提取的多酚在含量和生物活性上存在較大差異。陳志娜等[62]利用4種不同溶劑(70%乙醇、甲醇、乙酸乙酯、氯仿)從粗毛纖孔菌中提取總黃酮和總多酚,并測定其提取物的含量、抗氧化活性和抑菌活性,結(jié)果表明,甲醇提取的總黃酮和總多酚含量最高,70%乙醇提取物的抗氧化能力最強(qiáng),甲醇提取物和70%乙醇提取物抑菌活性最優(yōu)。張洋洋等[63]采用氯化膽堿與尿素組成的新型深共熔溶劑提取楊樹桑黃多酚,該方法最優(yōu)條件的提取率(23.17±0.88 mg·g-1)顯著優(yōu)于傳統(tǒng)溶劑提取法(12.45 mg·g-1)。溶劑浸提法因工藝簡單、穩(wěn)定性好、成本較低的優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用,但存在提取效率低、溶劑殘留、試劑消耗大、污染環(huán)境等缺點(diǎn)。

3.2 物理場強(qiáng)化提取法

在傳統(tǒng)的溶劑浸提中加入某種物理場,如微波、超聲波等,相比于溶劑浸提法可提高萃取效率,減少活性物質(zhì)的降解[64]。馮子旺等[65]采用超聲提取法,在乙醇體積分?jǐn)?shù)60%,超聲時(shí)間30 min,溫度50 ℃,料液比1∶25的條件下,桑黃總多酚提取率可達(dá)26.4 mg·g-1。陳曉平等[66]研究表明,微波時(shí)間、微波功率的恰當(dāng)選擇可顯著提高桑黃黃酮的提取率。

3.3 超臨界萃取法

CO2超臨界萃取法是一種綠色、高效的分離技術(shù),具有無毒、無殘留溶劑、避免熱敏性物質(zhì)和易氧化物質(zhì)變性的優(yōu)點(diǎn),對(duì)于提取天然化合物具有明顯優(yōu)勢(shì)[67]。張倩等[68]使用CO2超臨界萃取法萃取的桑黃黃酮類化合物含量達(dá)4.67%,得率顯著高于其他提取方法。

3.4 大孔樹脂吸附法

劉奧建立了I.baumii發(fā)酵與桑黃素LA異位樹脂分離耦合的新工藝,將發(fā)酵罐與樹脂層析柱連接,當(dāng)發(fā)酵進(jìn)行到一定程度時(shí),啟動(dòng)分離模式,發(fā)酵液經(jīng)樹脂層析柱吸附后,返回發(fā)酵罐中繼續(xù)發(fā)酵,大孔樹脂洗脫得到目標(biāo)化合物桑黃素LA[69]。桑黃素LA屬于苯乙烯吡喃酮類多酚化合物,在發(fā)酵過程中隨桑黃素LA濃度的增大而產(chǎn)生負(fù)反饋?zhàn)饔?抑制了桑黃素LA的增長,該工藝采用發(fā)酵與分離結(jié)合的方法,利于及時(shí)從發(fā)酵液中分離抑制性產(chǎn)物或有毒物質(zhì),既有效提升了I.baumii發(fā)酵中桑黃素LA的產(chǎn)量與分離效果,也是抑制性產(chǎn)物生產(chǎn)分離的新思路,為發(fā)酵與分離工藝一體化奠定了基礎(chǔ)。

4 桑黃類真菌多酚物質(zhì)的代謝調(diào)控

初級(jí)代謝過程在所有生物體中基本一致,植物和微生物還利用初級(jí)代謝產(chǎn)物進(jìn)行次級(jí)代謝活動(dòng)[70-71],進(jìn)一步合成或分解得到各種不同的次級(jí)代謝物,且具有多樣性。不同于初級(jí)代謝,次級(jí)代謝通常受到營養(yǎng)物質(zhì)、生長速度、反饋控制、誘導(dǎo)、酶和轉(zhuǎn)錄因子等因素的影響[71],所以研究者可通過控制次生代謝產(chǎn)物合成,從而調(diào)整目標(biāo)代謝物的合成量。

多酚類物質(zhì)作為一類極其重要的天然次級(jí)代謝活性物質(zhì),廣泛分布于植物和大型真菌中,不僅賦予其抵御外界各種生物與非生物脅迫的能力,也對(duì)人類醫(yī)藥的發(fā)展具有重要意義,圖1為桑黃類真菌中的苯丙烷代謝途徑。因此,加強(qiáng)桑黃多酚物質(zhì)代謝的研究,對(duì)于調(diào)控該類真菌中關(guān)鍵藥用成分的合成與提高桑黃品質(zhì)具有重要意義。

PAL,苯丙氨酸解氨酶;C4H,肉桂酸-4-羥化酶;4CL,4-香豆酰-CoA連接酶;TAL,酪氨酸解氨酶;CHI,查耳酮異構(gòu)酶;F3H,黃烷酮3-羥化酶;FLS,黃酮醇合成酶。PAL, Phenylalaninammo-nialyase; C4H, Cinnamate-4-hydroxylase; 4CL, 4-Coumarate:CoA ligase; TAL, Tyrosine ammonilyase; CHI, Chalcone isomerase; F3H, Flavanone-3-hydroxylase; FLS, Flavonol synthase.圖1 桑黃類真菌中的苯丙烷代謝途徑Fig.1 Metabolic pathways of phenylpropane in sanghuang fungi

桑黃多酚類物質(zhì)合成量的變化隨生長時(shí)期表現(xiàn)出一定的規(guī)律性與相關(guān)性,不同菌種間的多酚含量差異明顯,且表現(xiàn)出的抗氧化活性不同[72-75]。此外,培養(yǎng)條件、外源添加物、誘變等外界因素也與酚類物質(zhì)的合成密切相關(guān),例如,適宜的碳氮比與發(fā)酵條件能加快菌絲的生長速度和多酚等次生代謝物的累積[76-77]。乙酸鎂、硝普鈉等外源物的加入可有效促進(jìn)桑黃菌株合成多酚類化合物[78-79]。選用0.1%秋水仙素誘變桑黃原生質(zhì)體,篩選出的菌株的多酚含量顯著高于對(duì)照菌株[80]。也有研究利用紫外輻射、低能離子射線、常壓室溫等離子體、脈沖光等物理誘變手段刺激桑黃多酚物質(zhì)的積累或篩選高產(chǎn)多酚的桑黃菌株[81-83]。

植物中的多酚類物質(zhì)主要通過莽草酸途徑和丙二酸途徑合成[84],而在大型真菌中主要由莽草酸途徑提供前體物質(zhì)合成多酚類物質(zhì)[85]。由莽草酸途徑合成的2種芳香族氨基酸,分別為L-苯丙氨酸和L-酪氨酸,它們作為苯丙烷類代謝途徑的起始物,幾乎是合成一系列苯丙烷化合物的前體物質(zhì)[86-87];在桑黃培養(yǎng)時(shí)加入苯丙氨酸、香豆素等前體添加物,可大幅提高桑黃黃酮類化合物的含量,也保持了其生物活性[88]。綜合蛋白質(zhì)組學(xué)和代謝組學(xué)的差異分析,發(fā)現(xiàn)苯丙烷類化合物的上調(diào)是多酚含量水平升高的重要原因[89]。在桑黃類真菌中是否也存在與植物相同或類似的苯丙烷類代謝途徑,這需要進(jìn)一步探究。全基因組與轉(zhuǎn)錄組信息的完善為該類真菌中次級(jí)代謝產(chǎn)物合成相關(guān)基因的研究提供了理論依據(jù)[90-92]。Shao等[93]通過篩選S.sanghuang基因組,尋找到7個(gè)與類黃酮合成有關(guān)的核心功能基因與假定基因,但未發(fā)現(xiàn)編碼查爾酮合成酶(CHS)的基因,該酶是植物中針對(duì)類黃酮合成的首個(gè)酶,這表明桑黃類真菌中存在苯丙烷途徑,但與植物存在差異,缺失的基因可能被親緣關(guān)系較遠(yuǎn)的超基因家族所代替。Hispidin作為桑黃類真菌中特有的多酚類物質(zhì),被認(rèn)為來自苯丙烷途徑[29,89]。酚類物質(zhì)的合成受苯丙烷類代謝途徑中相關(guān)酶活性和相關(guān)基因表達(dá)的影響。結(jié)合S.baumii中有關(guān)類黃酮合成的靶向代謝組學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析發(fā)現(xiàn),SbPAL、Sb4CL、SbIFR基因與苯丙烷途徑中類黃酮合成相關(guān),其中SbPAL基因是起到調(diào)控作用的關(guān)鍵基因;通過遺傳轉(zhuǎn)化技術(shù)在S.baumii中過表達(dá)SbPAL基因,SbPAL的轉(zhuǎn)錄水平和苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性顯著增加,同時(shí)促進(jìn)了S.baumii中類黃酮的積累[94]。此外,還在I.baumii和S.vaninii中獲得了多酚合成相關(guān)的苯丙烷類代謝途徑的2個(gè)關(guān)鍵基因IbPAL[95]、SvCHI[96],這有利于全面了解桑黃多酚合成過程中相關(guān)酶與基因的功能。

一氧化氮(NO)作為一種重要信號(hào)分子參與了桑黃類真菌中次級(jí)代謝物的代謝調(diào)節(jié),添加外源NO供體硝普鈉可以顯著調(diào)節(jié)S.vaninii菌絲中多酚和三萜類化合物的積累,并刺激多酚物質(zhì)phelligridin D的增長,改變酚類物質(zhì)的組成成分[79]。在I.baumii(S.baumii)發(fā)酵液中添加AgNO3,多酚類物質(zhì)相比對(duì)照增加了1.57倍[97]。樺褐孔菌(I.obliquus)與桑黃類真菌同屬于銹革孔菌科,也是一類極具藥用價(jià)值的大型真菌,NO在該類藥用菌中的多酚調(diào)控機(jī)制研究較為深入。Zheng等[98]在沒有脂氧化物質(zhì)的培養(yǎng)基中添加多酚誘發(fā)劑和NO供體,與添加抑制劑進(jìn)行比較,證明在I.obliquus中NO通過獨(dú)立于脂氧化物質(zhì)刺激多酚產(chǎn)生的信號(hào)通路,介導(dǎo)誘發(fā)劑促進(jìn)多酚合成增加。NO的瞬時(shí)積累導(dǎo)致PAL、4-香豆酰-CoA連接酶(4CL)的亞硝基化,硫氧還蛋白(Trx)和硫氧還蛋白還原酶(TrxR)在亞硝基谷胺酰胺還原酶(GSNOR)受抑制的情況下脫硝基化,使PAL、4CL的催化活性增加,使得多酚積累增加。GSNOR和TrxR的活性不僅決定了PAL、4CL等參與多酚生物合成酶的活性,還改變了酚類物質(zhì)組成成分,但總體來說,抑制GSNOR提高了TrxR活性,使總酚含量增加[99-101]。I.obliquus與P.morii共培養(yǎng)增強(qiáng)了編碼苯丙烷途徑PAL和4CL基因的表達(dá),最終促進(jìn)了苯乙烯基吡喃酮多酚的積累,原因是真菌間的相互脅迫會(huì)激發(fā)內(nèi)源NO的產(chǎn)生,而NO可能會(huì)增強(qiáng)防御相關(guān)基因的表達(dá)[101-102]。這意味著NO在多酚類天然產(chǎn)物的合成中起關(guān)鍵作用,特別是在桑黃類真菌中,其潛在的調(diào)控作用機(jī)制仍有待揭示。

5 展望

目前,桑黃類真菌的研究主要集中在物種分類、化學(xué)成分和藥理活性上。光譜、質(zhì)譜、色譜、波譜等檢測技術(shù)與提取技術(shù)的發(fā)展使得該類化合物可被精準(zhǔn)鑒定和快速分離,是促進(jìn)桑黃類真菌中多酚物質(zhì)深入研究的基礎(chǔ)。與其他大型藥用菌相比,桑黃類真菌中的多酚類化合物含量相對(duì)較高,并展現(xiàn)了出色的藥理作用,應(yīng)該充分利用其天然產(chǎn)物在預(yù)防與治療各種復(fù)雜性疾病的獨(dú)特優(yōu)勢(shì),加強(qiáng)桑黃多酚藥用成分的篩選,并進(jìn)一步明確其藥理作用與活性機(jī)制。桑黃類真菌的次級(jí)代謝產(chǎn)物在很大程度上尚未開發(fā),要不斷加深對(duì)次級(jí)代謝衍生物的了解,利用好寶貴資源。由于桑黃類真菌的多酚合成途徑與植物存在差異,且有大量基因的功能尚未注釋,深入研究關(guān)鍵合成酶活性和缺失基因,有助于明晰桑黃類真菌多酚物質(zhì)的生物合成途徑。如何應(yīng)用現(xiàn)代生物手段高產(chǎn)天然產(chǎn)物或在不同階段穩(wěn)定獲取目標(biāo)化合物成為人們關(guān)注的焦點(diǎn),因此需要注重桑黃類真菌中多酚類物質(zhì)的合成途徑與代謝調(diào)控機(jī)制的研究。此外,在中藥材中,質(zhì)量的優(yōu)劣直接影響其藥用功效,優(yōu)良品種的選育是提高中藥材質(zhì)量的有效手段[103],而傳統(tǒng)栽培模式的優(yōu)化,只能從宏觀角度調(diào)節(jié)桑黃類真菌的生長狀態(tài),難以控制重要活性物質(zhì)的含量,可通過分子手段結(jié)合遺傳育種,推進(jìn)優(yōu)良品種選育,提高桑黃產(chǎn)業(yè)價(jià)值與藥用價(jià)值,進(jìn)一步提高大眾對(duì)桑黃類真菌和菌物藥的認(rèn)知度和接受度,促進(jìn)桑黃產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。