范 祺,吳茂玉,張博華,張 明,王崇隊(duì),馬 超
(中華全國供銷合作總社濟(jì)南果品研究院,山東 濟(jì)南 250014)
桑黃(Phellinus linteus)屬于擔(dān)子菌亞門、多孔菌科、木層孔菌屬,也被稱為桑上寄生、桑臣、胡孫眼、桑黃菇、針層孔菌、梅樹菌等,是一種珍貴的藥食兩用真菌,有“森林黃金”之美稱[1]。關(guān)于桑黃最早的記載可以追溯到漢代的中醫(yī)經(jīng)典《神農(nóng)本草經(jīng)》,而后開啟了中醫(yī)學(xué)家們對(duì)其漫長的研究和使用歷史。桑黃長期以來存在種類認(rèn)知的爭議,是藥用真菌中較為少見的。原因是這類黃黑褐色、硬質(zhì)的大型多孔菌種類頗多,且不易從外觀來鑒別種類。近十年來,學(xué)者們對(duì)于桑黃這類真菌的分類屬性達(dá)成共識(shí),認(rèn)為它們是擔(dān)子菌門(Basidiomycota)、蘑菇綱(Agaricomycetes)、銹革菌目(Hymenochaetales)、銹革菌科(Hymenochaetaceae)的大型多孔菌[2]?,F(xiàn)代桑黃研究開始于1968 年日本學(xué)者發(fā)現(xiàn)桑黃具有卓越的抗癌能力,中國學(xué)者在1998 年發(fā)現(xiàn)P.linteus是中美洲的種類,亞洲并無分布。2012 年發(fā)現(xiàn)真正的桑黃為新種Inonotus sanghuang,只長在桑樹上。2016 年發(fā)現(xiàn)桑黃及其相近種類屬于新屬——桑黃孔菌屬(Sanghuangporus),桑黃的拉丁學(xué)名因此改為Sanghuangporus sanghuang,但是由于之前的使用習(xí)慣,目前桑黃的拉丁學(xué)名仍然以P.linteus使用居多[3]。
桑黃孔菌屬目前已知有14 種,生長的樹種常具有專一性,只有桑樹桑黃這一種長在桑樹上。桑樹桑黃的藥理活性優(yōu)于市售常見的楊樹桑黃。在中國、日本、韓國廣泛栽培的所謂桑黃子實(shí)體并非桑樹桑黃,而是楊樹桑黃[4]。崔寶凱等[5]認(rèn)為桑黃種應(yīng)單獨(dú)劃為一類,即桑黃纖孔菌,界定桑黃在我國以高山桑黃(又名藏桑黃)、桑黃纖孔菌(又名桑樹桑黃)等為主的7 個(gè)類群。桑黃子實(shí)體呈黃褐色、多年生且伴木質(zhì)化,因寄生樹種不同,形狀、顏色以及藥用成分上都存在一定的差異。此外,桑黃分布廣泛,在我國東北、華北、華東等地都有分布,也有在楊樹、松樹、桑樹、棗樹等樹干上發(fā)現(xiàn)桑黃子實(shí)體的相關(guān)報(bào)道[6]。
對(duì)于桑黃的應(yīng)用,民間由來已久。桑黃味微苦,能利五臟、軟堅(jiān)、排毒、止血、活血、和胃止瀉,民間多用以治療淋病、崩漏帶下、瘡窟積聚、癖軟、脾虛泄瀉等。20 世紀(jì)70年代,研究發(fā)現(xiàn)桑黃具有抗腫瘤效果,在過去的幾十年里,已經(jīng)探知到其有20 多種藥效,如增強(qiáng)免疫、保肝護(hù)肝、降血糖、抗癌、治療關(guān)節(jié)炎等[7]。本文結(jié)合近年來桑黃相關(guān)的研究文獻(xiàn),對(duì)桑黃的主要活性成分、藥用價(jià)值的最新研究成果進(jìn)行了概述,旨在促進(jìn)桑黃這一寶貴的藥食兩用真菌資源的利用。
人們從桑黃中分離得到大量的生物活性成分,其中主要是多糖,多糖是發(fā)揮抗腫瘤作用的首要物質(zhì)。其他生物活性成分有黃酮、香豆素、麥角甾醇、瓊脂酸、脂肪酸、三萜、芳香族酸、氨基酸、木糖氧化酶、脲酶、過氧化氫酶、酯酶、纖維素酶等[8]。多糖、黃酮、三萜和酚類物質(zhì)仍被認(rèn)為是桑黃的主要生物活性物質(zhì)。自然界分布的桑黃種類繁多,根據(jù)產(chǎn)地和分類不同,其生物活性成分存在一定的差異[9]。
在桑黃子實(shí)體中,主要成分是多糖,且大部分多糖是以雜多糖的形式存在[10]。甘露糖、半乳糖、葡萄糖、果糖和木糖是其主要的單糖。桑黃子實(shí)體中發(fā)現(xiàn)了四種典型的多糖,Qing 等[11]從桑黃子實(shí)體中分離出了一種水溶性多糖,命名為PBF6,并通過二乙胺醇凝膠高速離子柱將其分離純化。進(jìn)一步研究表明PBF6 的分子量為3.23×105u,多糖的主鏈結(jié)構(gòu)為→6)-β-D-Glcp-(1 →6)-β-D-Glcp-(1→。Ge 等[12]用0.1 moL/L NaOH 從桑黃子實(shí)體中提取得到水溶性的甘露聚糖,主鏈為1→6 甘露糖,支鏈為1→3 葡萄糖。Baker 等[13]分離得到了一種水溶性多糖,主鏈為β-(1→3)葡萄聚糖,支鏈為β-(1→3)甘露糖,支鏈通過β-(1→6)糖苷鍵連接主鏈。
與子實(shí)體相比,菌絲體中蛋白、飽和脂肪酸、多糖、還原糖、總糖和氨基酸的含量更高。桑黃菌絲體和發(fā)酵液中主要的成分為多糖,但與子實(shí)體中的多糖不同[14]。Hwang 等[15]從液態(tài)發(fā)酵中發(fā)現(xiàn)三種胞外多糖,主要由甘露糖、半乳糖和葡萄糖組成。Lee 等[16]報(bào)道了幾種從桑黃菌絲體中得到的雜多糖-蛋白復(fù)合物,單糖主要包括葡萄糖、甘露糖、阿拉伯糖和木糖醇,氨基酸主要為天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸和丙氨酸。Song 等[17]利用熱水浸提從桑黃菌絲體中提取出來一種能夠刺激B 淋巴細(xì)胞的多糖,包括82.5%的多糖和13.2%的多肽。
據(jù)報(bào)道,呋喃廣泛存在于桑黃子實(shí)體中[8]。呋喃是一種含氧五環(huán)化合物,是合成藥物的中間體。研究表明,椴樹菌菌絲體中的菲林酮具有抗菌活性[7]。也有報(bào)道稱,桑黃子實(shí)體中菲林呋喃A 和菲林呋喃B 具有抗互補(bǔ)活性[18]。此外,研究表明,從桑黃子實(shí)體中提取的5-羥甲基-2-糠醛具有抗糖尿病作用[19]。Meng 等[20]首次分離出多種黃酮類化合物,包括柚皮素、櫻花素、香樹素、月桂醇香豆素和東莨菪素。桑黃子實(shí)體多酚色素主要為吡喃酮,包括吡喃樹堿和苯并吡喃酮,并從桑黃肉湯培養(yǎng)基中分離得到一種β-分泌素牛奶樹堿抑制劑(C13H10O5)。
萜類化合物也是桑黃的主要生物活性成分,是重要的次生代謝產(chǎn)物。截至目前,從桑黃菌絲體中發(fā)現(xiàn)13 種具有藥理活性的萜類。桑黃中含有倍半萜、二萜和三萜,其中三萜類化合物是主要的活性物質(zhì)[21]。桑黃中含有大量的三萜類化合物,但由于研究起步較晚,目前對(duì)其藥用活性的報(bào)道較少。研究發(fā)現(xiàn),三萜類化合物具有溶血、降血脂、降血壓、抗腫瘤、抗癌、保肝護(hù)肝、抗HIV-1 及HIV-1 蛋白酶活性、抗炎、抗菌、抗艾滋病毒等多種藥理作用[22]。
桑黃子實(shí)體中多酚種類豐富,有鞣花酸、γ-紫羅蘭亞基乙酸等,尤其是桑黃中提取的標(biāo)志性酚類物質(zhì)Hispolon,具有很高的含量,桑黃菌絲體中豐富的麥角硫氨酸也是研究的熱點(diǎn)[9]。桑黃中還含有豐富的黃酮類物質(zhì),目前從桑黃中分離得到的黃酮類化合物有桑黃黃酮A(phelligrin A)、7-甲基圣草素、桑黃黃酮B(phelligrin B)、甲基桑黃黃酮A(methylphelligrin A)、甲基桑黃黃酮B(methylphelligrin B)、柚皮素、異甲基桑黃黃酮A(epi-methylphelli-grin A)、櫻花亭、異甲基桑黃黃酮B(epi-methylphelligrin B)、芫花素、山奈素等。不同培養(yǎng)基質(zhì)的桑黃,黃酮類物質(zhì)含量有明顯差別,桑樹桑黃黃酮類物質(zhì)含量可高達(dá)5.12%,明顯高于楊樹桑黃、松樹桑黃等[23]。
抗腫瘤是桑黃最重要的生理活性,已通過很多藥理實(shí)驗(yàn)研究證明桑黃是一種有效的抗癌藥物。1968 年,Ikekawa 等[24]首次發(fā)現(xiàn)桑黃子實(shí)體提取物具有明顯的抗菌活性,對(duì)小鼠肉瘤細(xì)胞(S180)的抑制率為96.7%。眾多研究表明,多糖是發(fā)揮抗腫瘤作用的主要成分[8]。大量研究還表明,抗肝癌功效在桑黃抗腫瘤特性中最突出。Gao 等[25]研究發(fā)現(xiàn),從桑黃中提取的多糖對(duì)人類肝癌細(xì)胞HepG2 有良好的抑制功效。當(dāng)多糖濃度為0~1.0 mg/mL 時(shí),能夠抑制50%的HepG2 細(xì)胞增殖。進(jìn)一步研究表明,當(dāng)多糖濃度為1.0 mg/mL 時(shí),抑制活性是通過誘導(dǎo)細(xì)胞周期停滯,阻止細(xì)胞克隆而實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)多糖濃度增加到1.5 mg/mL 和3.0 mg/mL 時(shí),能夠誘導(dǎo)HepG2細(xì)胞凋亡,導(dǎo)致B 淋巴細(xì)胞瘤水平降低和細(xì)胞色素C釋放量增加。Wang 等[26]研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)桑黃多糖濃度為200 mg/kg 時(shí),與對(duì)照組小鼠相比,實(shí)體瘤的體積和質(zhì)量都明顯降低。
桑黃不僅可以抑制肝癌細(xì)胞生長,還能清除被感染的黑色素瘤。研究表明,與對(duì)照組相比,H22 細(xì)胞中的細(xì)胞激素、IL-12、TNF-α含量明顯增高,表明腫瘤和細(xì)胞黑色素瘤的生長能夠被桑黃子實(shí)體多糖抑制[27]。相關(guān)研究表明,抗肉瘤和抗白血病是桑黃具備的另外兩個(gè)重要活性。早在1971 年就有報(bào)導(dǎo),桑黃多糖對(duì)Sarcoma-180細(xì)胞有良好的抑制作用[28]。Nakamura 等[29]發(fā)現(xiàn)從桑黃菌絲體中提取的蛋白α-1 和3-葡聚糖復(fù)合物具有抗腫瘤活性,對(duì)植入小鼠體內(nèi)的Sarcoma-180 細(xì)胞具有良好的抑制作用。在20 世紀(jì)80 年代,關(guān)于桑黃抗腫瘤的研究開始在中國、日本、韓國等地展開。公開資料表明,桑黃還具有抗多種腫瘤(如肺癌、乳腺癌和前列腺癌等)的活性。
一系列具有抗氧化活性的化學(xué)成分已經(jīng)從桑黃中提取得到。例如1.0 mmol/L 的牛奶樹堿對(duì)超氧陰離子、羥自由基和DPPH 的清除率分別為56.8%、95.3%和85.5%,清除能力與對(duì)照組(α-生育酚)相接近[30]。另有研究表明,牛奶樹堿二聚物與牛奶樹堿相比,清除能力更強(qiáng)。桑黃子實(shí)體經(jīng)過70%乙醇提取所得的提取物對(duì)DPPH 的半數(shù)清除率為22.07 μg/mL,脂過氧化物半數(shù)清除率為48.45 μg/mL[31]。Ge 等[12]從桑黃子實(shí)體中純化獲得的多糖對(duì)羥自由基和超氧陰離子的清除能力與維生素相當(dāng)甚至更高,這說明桑黃多糖在抗氧化方面具有廣闊的應(yīng)用潛力。
不同的提取方式所得的桑黃提取物具有不同的抗氧化效果,加壓提取的物質(zhì)比熱水和超聲波提取物具有更高的超氧陰離子清除率,子實(shí)體提取物比菌絲體提取物和培養(yǎng)基提取物具有更高的金屬離子螯合能力、抗乙酰膽堿酯酶能力、抑菌能力和黃嘌呤氧化抑制能力。80%乙醇提取所得的提取物與熱水提取相比具有更高的羥自由基和過氧化氫抑制活性,并且對(duì)金屬化合物還原能力更強(qiáng)。其他研究表明,桑黃提取物的抗氧化活性通過增加超氧化物歧化酶、谷胱甘肽過氧化物酶活性,促進(jìn)活性氧的產(chǎn)生來增強(qiáng)抗氧化能力[32]。
桑黃降血糖活性物質(zhì)的研究多集中在桑黃多糖方面。從菌絲體中分離所得多糖能夠阻止小鼠自身免疫糖尿病的進(jìn)一步發(fā)展。對(duì)小鼠每隔1 d 喂食30 mg/kg 的桑黃多糖,能夠阻止自身免疫糖尿病的產(chǎn)生和發(fā)展,血糖的平均濃度為110 mg/dL,而對(duì)照組的為499 mg/dL。桑黃多糖能夠通過阻斷Th1 細(xì)胞因子表達(dá),顯著抑制對(duì)胰島細(xì)胞中β-細(xì)胞的免疫應(yīng)答[9]。一項(xiàng)研究表明,經(jīng)過桑黃菌絲體提取出的70 μmol/L 牛奶樹堿培養(yǎng)后的細(xì)胞,表現(xiàn)出強(qiáng)大的自由基清除能力,還能通過抑制細(xì)胞凋亡,增強(qiáng)半胱氨酸和天冬氨酸蛋白酶活性,來保護(hù)β細(xì)胞免受ROS 毒性損害[33]。Feng 等[34]發(fā)現(xiàn)桑黃多糖可通過恢復(fù)磷脂酰膽堿和磷脂酰乙醇胺的比例,激活胰島素信號(hào)傳遞來改善胰島素抗性,從而降低小鼠的血糖濃度。
液體發(fā)酵培養(yǎng)的桑黃胞外多糖具有降低STZ 誘導(dǎo)的糖尿病大鼠血糖和血脂的作用,大鼠血糖以及血清中總膽固醇和甘油三酯含量分別減少了49%、32%和28%[35]。此外,桑黃多糖還可以降低血清中門冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶活性,改善糖尿病大鼠的肝損傷。在四氧嘧啶藥物誘導(dǎo)的T1D 小鼠的模型上,可顯著降低血糖水平,改善小鼠口服糖耐量。Kim 等[36]研究發(fā)現(xiàn),桑黃多糖還可以抑制自發(fā)糖尿病小鼠的巨噬細(xì)胞和Th1 細(xì)胞產(chǎn)生炎性細(xì)胞因子(IFN-γ、IL-2 和TNF-α),病理學(xué)檢查顯示胰島組織淋巴細(xì)胞浸潤較少。桑黃多糖的免疫調(diào)節(jié)作用可以有效延遲非肥胖自發(fā)糖尿病小鼠的糖尿病發(fā)展進(jìn)程,使得非肥胖自發(fā)糖尿病小鼠24 周的血糖依然維持在正常水平。Zheng 等[37]研究發(fā)現(xiàn)桑黃多糖還能通過調(diào)節(jié)參與維生素B12 合成的腸道菌群,改善高脂和高果糖飲食誘導(dǎo)的小鼠胰島素抵抗。上述研究結(jié)果表明,桑黃在輔助治療糖尿病方面具有較好的應(yīng)用潛力。
桑黃是重要且常用的傳統(tǒng)真菌藥物之一。在中國傳統(tǒng)上用于止血固經(jīng)、消炎、消除關(guān)節(jié)痛、緩解腹痛、治療慢性腹瀉等。近幾年桑黃引起了越來越多科研人員的興趣,在中國、日本和韓國,開發(fā)出了多種以桑黃為原料的功能性產(chǎn)品,但仍有一些方面需要進(jìn)一步研究和探索。
眾所周知,桑黃子實(shí)體和菌絲體提取物中的生物活性成分對(duì)人體健康有益。桑黃對(duì)各種疾病有多種功效,特別是對(duì)各種類型的癌癥有奇效,桑黃多糖在治療多種癌癥方面具有廣闊的應(yīng)用前景。然而其生物活性成分和生物活性機(jī)制并不具有一致性和可預(yù)測性。因此,需要進(jìn)一步研究桑黃結(jié)構(gòu)及活性與抗腫瘤特性之間的關(guān)系,明確其在分子水平的抗癌機(jī)制,并通過化學(xué)修飾提高生物活性,使其在人類保健領(lǐng)域安全應(yīng)用。而且同質(zhì)多糖的結(jié)構(gòu)特征與桑黃的生物活性之間的關(guān)系也有待進(jìn)一步探討和闡明。另外,目前的研究大多局限于粗提物和分離純化研究,雖對(duì)桑黃的生物學(xué)特性已經(jīng)較為了解,但許多桑黃的生物活性化合物尚待鑒定。
針對(duì)以上情況,需要在桑黃鑒定、提取、分離和其他生物活性化合物鑒定等方面進(jìn)行大量研究,以充分確定其用途。桑黃具有多種生物和藥理活性,目前迫切需要對(duì)其安全性和有效性進(jìn)行評(píng)估,以確保其臨床應(yīng)用。