蝉花的研究进展.docx
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1、 蝉花的研究进展 蒋宁+高大伟+林金盛+马建雄摘要:蝉花是我国传统中药材,作为虫草属菌,其研究也备受瞩目。对蝉花的分类与分布、所含化学成分、药理作用、人工培养等方面的研究进展进行综述,以期为蝉花的进一步开发利用提供参考。关键词:蝉花;分类;分布;化学成分;药理作用;人工培养;进展:S567.3+90.1文献标志码:A:1002-1302(2017)08-0011-04蝉花别称蝉草、蝉茸、胡蝉等,是麦角菌科真菌大蝉草(Cordyceps cicadae Shing)的无性型蝉拟青霉Paecilomyces cicadae (Miquel) Samson,寄生于山蝉(Cicada flammata
2、 Dist)形成的虫菌复合体中1。蝉花是我国传统中药材,其有散风热、镇惊、明目之功效,主治小儿天吊、夜啼心悸,祛风止痉,麻疹、目赤、多泪2,其子座及寄主昆虫的尸体(菌核)可作为药用部分。随着野生蝉花资源的日趋减少,其人工培养物和开发利用备受关注,国内外已有众多学者对其化学成分、药理作用、人工培养进行了探究。1蝉花的分类及其分布Miquel最早于1838年命名蝉花的无性型为蝉棒束孢(Isaria cicadae);1895年Massee将蝉花的有性型归于虫草属,并命名为Cor-byceps cicadae(Miq)Massee;1974年Samson将蝉花无性型蝉棒束孢归于拟青霉属,并命名为蝉拟
3、青霉3。国内学者幸兴球于1975年首次对蝉花规范命名,证明我国传统中药材蝉花即大蝉草4;1991年陈祝安等进一步证实了中药蝉花主要是由有性型大蝉草和无性型蝉拟青霉组成5,其中有性型大蝉草的比例仅占0.4%左右。当前市场上供应的为野生蝉花,其无性型以蝉拟青霉为主,无性型蝉拟青霉的分生孢子梗上的分枝多局限于分生孢子梗顶部,瓶梗粗而短,密集,分生孢子大,约6112.03.5 m6。每年48月受此虫草菌感染的山蝉若虫头部开始长出子实体,20 d 左右子实体现出地面,地点一般发生于海拔200400 m山地的竹林或海拔700950 m的针阔叶混交林地,国内主要分布于安徽、浙江、云南、广东、陕西、江西、四川
4、等省,以及其他亚洲热带、亚热带地区7。2蝉花的化学成分现代研究表明,蝉花的化学成分较多,也含有丰富的活性成分。陈祝安等对浙江省的多个蝉花样品进行检测发现,蝉拟青霉的化学成分主要包括糖原、甘露醇、多种生物碱及麦角甾醇等5。高增平等对蝉花中的甘露醇、糖类等营养成分进行分析测定,发现甘露醇占2.18%,总糖含量为23.67%,其中多糖占21.73%8。1997年俞滢等测定麦角菌科真菌大蝉草的蛋白质总量为39.35%,其中包括以谷氨酸、天门冬氨酸为主的16种氨基酸,而多糖含量为4.44%,脂肪含量为 6.97%,且含有Mg等多种微量元素9。宋玉良等分别应用高效液相色谱法和分光光度法测定蝉花中腺苷及多糖
5、的含量,分别为129、24.16 mg/g10-11。于士军等也对蝉花菌丝体及培养基质的营养成分进行研究和分析,发现蝉花菌丝体及培养基质的蛋白含量为16.17%,总糖含量为38.87%,脂肪酸含量为1.43%,其中不饱和脂肪酸含量达1.18%12。矿物质中钙、钠、钾、镁、磷等元素含量丰富,此外还含有腺苷、甘露醇等虫草类真菌的活性成分。综上可见,蝉花中含有糖原、甘露醇、多种生物碱、蛋白质、多种氨基酸以及多种微量元素等化学成分,且糖类和蛋白质的含量相对较高,这也表明蝉花作为珍稀的食药用菌具有良好的营养价值。但不同文献报道的化学成分的含量差异较大,可能是因为测定的样品来自不同地区,不同的生长环境条件
6、可能会导致其所含化学成分不同。另外,蝉花品质的地域差异性也可为蝉花种质资源优化和创新提供丰富的样本。3蝉花的药理研究3.1免疫调节作用有研究结果表明,蝉花中多糖含量较高,而多糖具有刺激免疫活性,增强机体免疫系统的功效。金丽琴等对大鼠臀部皮下注射一定剂量的蝉拟青霉总多糖,发现大鼠的白细胞数量明显增高,大鼠肺巨噬细胞内有关酶活性显著升高13,试验结果表明蝉拟青霉能激活肺巨噬细胞,有助于增强机体免疫力,推测其作用机制为:蝉拟青霉总多糖通过脾脏、胸腺这2个主要免疫器官自由基的代谢来增强机体的免疫功能。杨介钻等也做过类似的试验,他们采用100 mg/kg蝉拟青霉多糖对老龄大鼠进行皮下注射,发现蝉拟青霉多
7、糖使老龄大鼠的白细胞显著增加14。此外,迟秋阳等从人工发酵的蝉花菌丝体中提取出多糖,并对小鼠进行淋巴转换试验、巨噬细胞吞噬试验,结果表明,蝉花多糖对提高小鼠机体免疫功能有显著的作用15。陈秀芳等研究也发现,蝉拟青霉菌丝体水提取物能够提高大鼠腹腔巨噬细胞和肺巨噬细胞内ACP,LDH的活力16,电镜观察也发现,蝉拟青霉具有调节环磷酰胺所致免疫抑制大鼠脾脏巨噬细胞的形态结构的作用17,并能拮抗环磷酰胺的相关抑制作用。综上可见,蝉花培养物中提取的总多糖具有明显增强机体免疫力的作用,相关的药理药效研究较多,但具备这类生理活性的蝉花多糖的组分、结构与作用机制还未完全明确,仍须深入研究。3.2抗腫瘤作用经研
8、究证实,蝉花含有的多糖、腺苷等多种功能成分能有效抑制肿瘤。1982年Ukai等就从蝉花中分离出一种水溶性多糖,并以剂量20 mg/kg注射小鼠S180肉瘤模型,发现肿瘤的抑制率为47%18。2006年芦柏震等提取蝉花的粗提物,以不同浓度的蝉花粗提物处理肺癌细胞株PAA,通过MTT法检测细胞活性,发现蝉花粗提物对G2/M期细胞有明显杀伤性,能够抑制肺癌细胞株的生长19。陈安徽等建立了中国仓鼠卵巢肿瘤细胞株模型,通过添加人工蝉花、野生孢梗束及基质的提取溶液,采用刃天青染色法检测其抗肿瘤活性,发现人工培育蝉花和天然野生蝉花都具有抗肿瘤活性,且从人工培养的蝉花中分离出2种抗肿瘤活性成分,其中一种鉴定为
9、虫草素20。此外也有较多的临床实例报道显示,蝉花孢子粉对肺癌、胰腺癌等均有良好的缓解与抑制作用。可见,蝉花作为一种治疗肿瘤的新资源药物有着广泛的开发利用前景。 3.3改善肾功能王琳等分离人胚胎肾小球系膜细胞,进行体外培养21。将试验大鼠随机分为正常对照组、人工蝉花菌丝组、天然蝉花组、冬虫夏草组及洛汀新组,给予相应的药物,收集动物含药血清以含药血清刺激HMC,采用噻唑蓝(MTT)比色法测定对HMC增殖的影响。发现人工蝉花菌丝组能显著抑制HMC增殖;人工蝉花菌丝组能显著抑制FN的合成,其作用与洛汀新组相近。朱戎等的研究结果也证实了这一结论22。通过给予5/6肾切除肾小球硬化模型大鼠一定剂量天然蝉花
10、菌丝、大剂量液体培养蝉花菌丝和小剂量蝉花菌丝(混入饲料中),设置模型对照组(模型组)、科素亚治疗组(科素亚组),分别给予相应的干预措施,并对大鼠残余肾作病理组织学分析,观察大鼠残肾组织形态学改变情况,计算肾小球硬化指数,结果显示蝉花液体培养菌丝体能有效改善肾衰竭大鼠的肾功能,减缓肾组织内炎性细胞的增生,延缓肾小球硬化的进程。上述试验结果都证明,人工蝉花菌丝可以有效减缓肾小球硬化及肾纤维化,改善肾功能。但其发挥作用的有效成分研究较少,作用机制仍须进一步明确。3.4调节脂类代谢蝉花中的多糖成分能够有效降低胆固醇、调节机体脂类物质代谢。杨介钻等对老龄大鼠皮下注射 100 mg/kg 蝉拟青霉多糖,观
11、察发现蝉拟青霉多糖组中老龄大鼠外周血中的胆固醇、三酰甘油含量明显低于平行生理盐水组,证明蝉拟青霉多糖能够有效降低老龄大鼠外周血中的胆固醇、三酰甘油水平,有利于机体内脂类物质的运输与代谢14。金丽琴等研究也发现,注射过蝉拟青霉菌丝体水提物的大鼠血液中碱性磷酸酶、尿素氮、胆固醇含量明显下降,而丙氨酸氨基转移酶、天门冬氨酸氨基转移酶、谷氨酰酶等其他酶的生化指标则无明显变化13,相关试验都表明蝉拟青霉有利于大鼠体内脂类物质的代谢,具有预防机体动脉硬化的功效。4蝉花的人工培养进展由于天然野生蝉花资源短缺,近年来蝉花的人工培养受到越来越多的关注,目前蝉花的研究主要集中在液体发酵蝉拟青霉菌丝体和人工固体培养
12、蝉花子实体。4.1蝉花菌丝体液体发酵由于人工大规模培养子实体技术仍未成熟,菌丝体液体发酵因其生产周期较短、发酵条件可控、易实现规模化生产的特点从而成为目前获得蝉花原料的主要来源。当前,液体发酵技术的研究重点在于获得高产的菌丝体及胞外多糖等次级代谢产物的产量。李忠等以菌丝体生物量或胞外多糖、虫草素含量为指标,考察不同菌株的培养基配制、接种量、培养温度、发酵液初始pH值、摇床转速等因素对液体发酵的影响,并获得蝉花菌丝体液体发酵培养优化后的最适培养基及最适培养条件23-27(表1、表2)。由表1、表2可知,上述试验结果存在一定的差异,可能是由试验菌株的来源、培养条件的不同而造成的。综上可知,碳源、氮
13、源、无机盐对蝉花菌丝体的生长有着显著影响,且蝉花的合适培养条件范围为:接种量5%6%,培养温度2528 ,初始pH值67,摇床转速130160 r/min。目前,蝉花的液体发酵仍处于研究阶段,还未能进行实际规模化应用。主要在于蝉花优质菌种缺乏,有关作用机制没有完全明确,制约了其规模化生产蝉花次级代谢物以及其他产品的发展。所以,进一步明确人工蝉花活性成分的作用机制,对蝉花培养条件更细致地优化、选育优良品种、推进工厂化进程势在必行。4.2蝉花人工子实体的培养目前,蝉拟青霉已经初步实现人工小规模培养孢梗束,但大规模栽培人工蝉花子实体的技术仍不成熟。冯立才对采自上海松江区天马山的野生蝉花进行分离后获得
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