樺褐孔菌活性成分及藥理作用的研究進展

齊亭娟，周玉柏，曾毅

（北京工業大學 生命科學與生物工程學院，北京 100124）

0 引言

樺褐孔菌（Inonotus obliquus）為擔子菌門多孔菌科纖孔菌屬的真菌。樺褐孔菌又稱樺樹茸、白樺茸，是一種生長在白樺樹上的藥用真菌，菌核直徑大小為7-36 cm，形似肉瘤狀平伏在樹皮下，顏色呈黃褐色至黑色，有明顯凹凸不平開裂的小塊。主要分布于俄羅斯西伯利亞、遠東地區，日本北海道，中國黑龍江和吉林長白山地區[1]。其化學成分有多糖、多酚、樺褐孔菌醇、三萜類化合物等，藥理作用涵蓋免疫調節、抗腫瘤、抗氧化、降血糖和血脂、抗病毒等方面。近年以來，樺褐孔菌生物活性成分與藥理作用的研究備受關注。本文對這兩方面近十年來的研究概況進行綜述，以期為樺褐孔菌的深入研究和全面開發提供參考。

1 生物活性成分

近年來的研究表明，樺褐孔菌含有約215種化學成分，其中已經報道的、具有生物活性的化學成分主要有樺褐孔菌多糖、羊毛甾醇型三萜類、樺褐孔菌醇、樺褐孔菌素、黑色素類和木質素類等。在眾多的化學成分中，樺褐孔菌多糖是樺褐孔菌的主要化學成分，同時也是其主要的活性成分。樺褐孔菌多糖成分比較復雜，常見的主要為雜多糖、β-葡聚糖及它們的蛋白質復合物等[2]。許泓瑜等[3]

通過紅外光譜和氣相色譜技術分析多糖中的單糖組成，發現樺褐孔菌的單糖成分主要是葡萄糖，且多糖的類型多為α-連接的酸性多糖。Leung等[4]研究發現，樺褐孔菌子實體多糖主要為α-甘露聚糖和β-葡聚糖。多糖的結構與生物活性有一定的相關性，當外界因素如溫度或pH發生變化時可能會導致高級空間構象的改變，從而影響多糖的生物活性。樺褐孔菌醇（Inotodiol）在1958年首次被波蘭研究者Ludwiczak等人從樺褐孔菌中分離得到，分子式為C30H50O2，分子量為442，為呈白色針狀結晶的不飽和二醇化合物。有研究結果表明樺褐孔菌醇是樺褐孔菌的主要抗腫瘤活性成分，此外，它還具有抗氧化和降血脂等活性。何堅等[5]采用硅膠柱色譜法分離樺褐孔菌的化學成分，得到一個新的化合物單體，經分析鑒定并命名為樺褐孔菌素（fuscoporine），分子式為C20H14O9，分子量為398，黃褐色固體，與FeCl3反應呈陽性。Babitskaia等[6]分離出樺褐孔菌黑色素，研究表明樺褐孔菌黑色素具有保護細胞免受紫外線、氧化試劑和離子輻射損害的功能[7]。Ichimura等[8]研究發現，樺褐孔菌水提取物通過抑制HIV-1蛋白酶活性從而有效抑制HIV病毒活性，起主要藥效作用的是一種水溶性的高分子木質素類衍生物。

2 藥理作用

2.1 抗腫瘤作用

研究者通過實驗探究樺褐孔菌對腫瘤細胞的作用機制，結果發現樺褐孔菌提取物對多種腫瘤細胞均有良好的抗腫瘤活性。

（1）肝癌。王文娟等[9]用不同質量濃度的樺褐孔菌提取物作用于人肝癌HePG2及SMMC7721細胞后，采用MTT法檢測細胞增殖，結果顯示5種樺褐孔菌提取物均能濃度依賴性地抑制人肝癌HePG2及SMMC7721細胞生長，而且其水提醇沉物的抑制效果明顯高于石油醚提取物、乙酸乙酯提取物、正丁醇提取物及萃取后的水層。張慧麗等[10]研究結果表明樺褐孔菌多糖可以有效抑制肝癌SMMC7721細胞株的增殖，多糖在1-16 μg/mL濃度范圍內與陽性抗腫瘤藥絲裂霉素相比，表現出較好的抗腫瘤活性。王蘭英等[11]通過建立荷瘤小鼠模型研究樺褐孔菌發酵液提取物（IOFE）對小鼠抗H22肝癌的作用，結果表明IOFE組小鼠與陰性對照和陽性對照比，小鼠脾臟指數為8.239×10-3，抑瘤率為44.25%，明顯高于陽性對照組，可以有效保護免疫器官調節機體免疫功能；小鼠NK細胞殺傷活性為67.13%（P＜0.01），增強機體的非特異性免疫功能。樺褐孔菌發酵液提取物具有較好的抗腫瘤活性，且毒性極低，其抗腫瘤機制可能是通過提高機體免疫活性尤其是NK細胞的殺傷活性實現的。

（2）肺癌。Lee等[12-13]研究表明，從樺褐孔菌中分離得到的多糖（PLIO）可以有效抑制人非小細胞肺癌A549細胞的遷移和侵襲能力，其潛在機制可能為PLIO抑制A549細胞中的NF-κB核易位和JNK/AKT的磷酸化，抑制AKT/NF-κB信號通路，降低基質金屬蛋白酶（MMP）的表達水平，從而抑制人非小細胞肺癌A549細胞的侵襲。王立波等[14]研究結果表明，樺褐孔菌抗突變活性成分Inotodiol具有抑制人非小細胞肺癌A549細胞株的增殖和誘導腫瘤細胞凋亡作用。李廣林[15]用AB-8大孔樹脂富集的樺褐孔菌粗三萜進行抑制A549肺癌細胞的研究，結果表明粗三萜抑制A549肺癌細胞的效果呈濃度依賴性，半數抑制濃度IC50為167 μg/mL。

（3）宮頸癌。趙麗微等[16]研究不同濃度的樺褐孔菌醇對宮頸癌HeLa細胞增殖的影響，結果表明隨著樺褐孔菌醇濃度增加及作用時間的延長，抑制率明顯增強，樺褐孔菌醇能夠有效抑制宮頸癌HeLa細胞的增殖并且能促進細胞凋亡，其作用機制可能是通過細胞周期阻滯進而抑制腫瘤細胞的生長和增殖。通過形態學觀察細胞凋亡情況，實驗結果表明用不同濃度的樺褐孔菌醇處理HeLa細胞后，細胞呈現凋亡趨勢，并以早期凋亡細胞為主。所以，樺褐孔菌醇能夠有效抑制宮頸癌HeLa細胞增殖并促進細胞凋亡。

（4）胃癌。崔濤等[17]采用不同濃度樺褐孔菌醇與胃癌BGC-823細胞共同作用以觀察其對胃癌細胞的增殖影響，采用HE染色、AO/EB熒光染色觀察細胞凋亡形態學變化，通過免疫細胞化學染色檢測細胞周期蛋白、增殖細胞核抗原、p21蛋白表達變化，結果表明樺褐孔菌醇通過減少細胞周期蛋白、增殖細胞核抗原蛋白的生成以及上調細胞周期負調控因子p21的表達而影響細胞周期，使細胞周期S期阻滯，從而抑制細胞增殖并誘導細胞凋亡。

（5）其他腫瘤。陳義勇[18-19]等研究表明樺褐孔菌多糖IPO3a和IPO對腫瘤細胞Jurkat細胞（人T淋巴細胞白血病細胞株）、Daudi細胞（人B淋巴細胞瘤細胞）均有明顯的體外抑制作用，在濃度為200 μg/mL時，IPO對Jurkat細胞和Daudi細胞的抑制率分別達到62.29%和66.42%，IPO3a對以上兩種腫瘤細胞的抑制率分別達到71.84%和75.14%，IPO以100 mg/kg劑量對荷瘤小鼠進行灌胃時，結果發現Jurkat荷瘤裸鼠（BALB/c-nu/nu）的腫瘤抑制率為57.48%，這說明IPO和IPO3a均能有效抑制腫瘤細胞Jurkat細胞和Daudi細胞的生長和增殖；另外IPO還對Jurkat肉瘤裸鼠單核巨噬細胞吞噬功能有明顯的增強作用。王李俊等[20]的研究結果顯示，由傳統植物化學方法從樺褐孔菌中提取分離得到樺褐孔菌醇能抑制乳腺癌MCF-7細胞的增殖并誘導其凋亡，其作用機制推測與激活細胞Casepase-3和PARP有關，樺褐孔菌醇作用MCF-7細胞48 h后，細胞凋亡率顯著增加，明顯高于對照組凋亡率；經過50 μmol/L樺褐孔菌醇分別處理12、24、48 h后，MCF-7細胞Caspase-3的活性形式cleaved Caspase-3表達量和凋亡蛋白標志物PARP裂解量隨著作用時間的增長而增加。張杰等[21]發現樺褐孔菌多糖可以誘導卵巢癌細胞SKOV3的細胞凋亡，且藥物濃度與作用呈正相關，其作用機制可能是樺褐孔菌多糖能有效促進p53基因mRNA表達，降低Bcl-xl基因的mRNA表達，從而調控細胞凋亡過程。

2.2 抗病毒作用

樺褐孔菌中含有的多糖類、三萜類等生物活性物質除了可以提高機體的免疫功能、抑制人類免疫缺陷病毒蛋白酶，它還具有穩固細胞壁的作用，并且可以抑制病毒釋放復制所需的酶，從而影響病毒的繁殖和復制。Ichimura等[22]研究表明樺褐孔菌的提取物，特別是熱干的菌絲體能夠有效抑制巨細胞形成的活性，當濃度達35 mg/ml時能有效激活淋巴細胞，提高免疫力從而阻止HIV感染，且樺褐孔菌提取物的細胞毒性很低。潘鴻輝等[23]研究發現樺褐孔菌水提物多糖部分具有較強的抑制HSV作用（用空斑減數分析方法測定的半數抑制濃度為3.82 μg/mL，用HSV-1/Blue分析方法測定的半數抑制濃度為12.29 μg/mL），并且在veor細胞上沒有毒性（半數細胞毒性濃度大于1 mg/mL，其選擇指數SI大于80），抗病毒機制為水提物中的多糖在HSV感染早期階段通過作用于病毒蛋白，阻斷細胞膜融合從而有效阻止HSV-1進入細胞。黃紀國等[24]利用各種分離手段，從樺褐孔菌乙酸乙酯提取物中分離出10種化學成分，并分別對化合物1-8進行了抗HSV-1病毒活性研究，結果表明化合物2、3、7、8對HSV-1都表現出一定的抗HSV-1活性，其中化合物3的抗HSV-1病毒活性最強（其IC50值為98 μM），為揭示樺褐孔菌抑制皰疹病毒的活性成分提供了一定的科學依據。蔣月等[25]采用MTT法檢測預先加多糖后加病毒（預防組）、接種病毒后加多糖（治療組）和多糖與病毒同時加入3種不同方法對新城疫病毒的抗病毒活性，結果顯示樺褐孔菌多糖的安全性很高，且對新城疫病毒具有較好的預防和治療作用，為新型抗新城疫病毒藥物或疫苗的研發奠定了較好的基礎。

2.3 抑菌活性

鄒莉等[26]的研究結果顯示，樺褐孔菌發酵產物對楊樹爛皮病菌、落葉松枯梢病等7種植物病原菌均有顯著抑制作用，其中對楊樹爛皮病和落葉松枯梢病的抑菌率超過了50%，抑菌作用隨著發酵時間的延長而逐漸增強，至第23 d發酵產物的抑菌活性最強，到25 d后基本保持穩定。趙楠等[27]研究結果顯示，樺褐孔菌發酵浸膏中的乙酸乙酯提取物具有很強的抑菌活性，通過進一步的分離純化從該層分離得到了苯甲酸，并確定為主要抑菌活性成分。劉迎秋等[28]發現樺褐孔菌的菌核提取物（包括水、甲醇、丙酮、氯仿、石油醚提取物）對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌具有良好的抑菌活性，其中甲醇提取物在10 mg/mL濃度下對大腸桿菌ERcat的抑菌效果最好，抑制率高達84.1%；除大腸桿菌EnR￡外，石油醚提取物對于其它供試菌株均表現出顯著的抑菌活性；濃度為2.5 mg/mL的甲醇提取物和濃度為10 mg/mL的石油醚提取物對金黃色葡萄球菌ATCC25 923的抑菌作用較為明顯。郭佳佳等[29]研究表明樺褐孔菌菌質不同極性部位的提取物對大腸埃希氏菌、金黃色葡萄球菌、綠膿桿菌、白色念珠菌具有一定的抑菌和殺菌的活性。胡洋等[30]研究發現，樺褐孔菌乙醇提取物的濃度高于3.125 mg/mL時，稻瘟病菌菌絲的形態結構發生較大的變化，且其對稻瘟病菌孢子萌發的抑制率高達90%以上。

2.4 抗弓形蟲作用

弓形蟲病是由剛地弓形蟲（Toxoplasma gondii）寄生于人與動物體內有核細胞中引起的一種人獸共患病，人群中弓形蟲的平均感染率可以高達50%，有人推算全世界約有25%的人感染弓形蟲，給人類健康和畜牧業生產造成了不可估量的損失。張步彩等[31]以存活率、平均存活時間、腹腔液速殖子平均數、血清SOD活性、主要臟器病變等指標，評價了包括樺褐孔菌在內的5種中藥對急性感染弓形蟲小鼠的治療效果，結果表明樺褐孔菌的抗弓形蟲效果與陽性藥物磺胺間甲氧嘧啶鈉相近。劉妍等[32]發現樺褐孔菌多糖可以治療急性弓形蟲感染的小鼠，具體表現在修復雄性小鼠生殖器官的損傷，降低睪丸生精細胞的凋亡率；保護雌性小鼠的生殖器官，降低孕鼠的死亡率和提高受孕率。李佳佳等[33-36]的研究結果表明，樺褐孔菌多糖具有與陽性藥物蒿甲醚相當的體外抗弓形蟲作用，采用流式細胞術測定樺褐孔菌多糖對治療前后的感染小鼠的脾T淋巴細胞中CD4+、CD8+T細胞百分數及CD4+/CD8+T細胞比例，結果表明樺褐孔菌多糖能顯著增加CD4+T細胞的數量，提高IFN-γ、IL-2水平。姚琳等[37]檢測了樺褐孔菌多糖治療感染弓形蟲小鼠血清中細胞因子的變化，結果表明樺褐孔菌多糖能夠降低感染小鼠早期促炎性因子IF-6、TNF-α的表達，恢復Th1/Th2平衡，從而減弱炎癥反應，因此樺褐孔菌多糖抗弓形蟲感染的機制為通過調節細胞因子水平、促進Th1/Th2平衡、提高機體免疫力。

3 展望

近年來，樺褐孔菌中大量的活性成分已被分離鑒定，不僅具有極高的藥用價值而且細胞毒性極低，在我國北方及俄羅斯西伯利亞地區作為一種保健食品備受歡迎。據報道樺褐孔菌子實體生長周期達到10年以上才具有較高的藥用價值，而且平均每2萬棵樺木中才會有一棵著生樺褐孔菌，我國只在吉林長白山、黑龍江有分布，資源十分稀少。鑒于樺褐孔菌極高的藥用價值和資源短缺現狀，目前急需采用人工栽培的方式獲得大量樺褐孔菌。而如何達到人工栽培的規?；虍a業化，人工栽培的樺褐孔菌菌絲體與子實體的藥用價值是否一致，這些問題仍需進行大量的研究以進行驗證。另一方面，樺褐孔菌的藥理作用廣泛，初步確定的有抗腫瘤、抗病毒、抑菌活性、抗弓形蟲作用等功能，而對其他生物活性的研究尚處在起步階段，對于樺褐孔菌與靶細胞的相互作用機制，尤其是樺褐孔菌與靶細胞作用之后影響的信號通路了解甚少。目前樺褐孔菌已經引起眾多研究者的重視，其化學成分的種類及其化學結構基本得以闡明，樺褐孔菌提取物對多種腫瘤細胞的抑制作用初步確定，但對于其具體的作用機制了解甚少。所以，當前重中之重是尋找新的治療靶點，研究具體的作用機制。綜上所述，樺褐孔菌是一種非常有前景的食藥真菌，其可抗腫瘤、抗病毒、抑菌活性、抗弓形蟲作用等藥理作用，且藥物毒性低的優勢，使其具有良好的開發前景和臨床應用價值。