冬蟲夏草抗骨質疏松癥的研究進展

彭偉彪，汪家春，儲智勇

冬蟲夏草為麥角菌科真菌冬蟲夏草菌［Cordyceps sinensis（Berk.）Sacc.］寄生在蝙蝠蛾科昆蟲幼蟲上的子座及幼蟲尸體的干燥復合體［1］，作為瀕臨滅絕的滋補類中藥，其性味平、甘，歸肺經和腎經，有著補肺益腎、止血化痰的功能［2］，是一味“陰陽同補”的補虛藥?，F代分析技術和藥理學研究表明，冬蟲夏草的主要成分是核苷類、氨基酸、礦物質元素、維生素、有機酸、多糖類、醇類等物質［3］，有著調節免疫、抗腫瘤、抗炎癥、降血糖血脂、抗氧化、抗纖維化、延緩衰老等藥理作用［4］。

中國骨質疏松癥（osteoporosis）流行病學調查顯示，我國50 歲以上人群骨質疏松發病率為19.2%，其中男性發病率為6.0%，女性為32.1%；65 歲以上人群發病率為32.0%，男性為10.7%，女性為51.6%［5］。伴隨著人口老齡化進程的加快，因骨質疏松癥而發生的骨折越來越多，據不完全數據統計，中國因骨質疏松癥骨折的花費每年高達650 億人民幣［6］。骨質疏松癥是一種全身性骨代謝疾病，其典型特征是骨密度下降、骨脆性增加和骨微環境被破壞［7］。骨穩態失衡是其發生的主要病理學基礎。骨穩態是指成骨細胞行使的骨形成功能和破骨細胞行使的骨吸收功能兩者處在一個相對平衡的過程［8］。據報道，冬蟲夏草對骨質疏松癥有顯著療效，但是其機制并不明了。筆者從中醫藥對冬蟲夏草的認識、骨質疏松癥的發病機制、冬蟲夏草及其提取物治療骨質疏松癥的藥理作用進行闡述，以期為研究冬蟲夏草治療骨質疏松癥的藥理機制和轉化應用提供參考。

1 中醫藥對冬蟲夏草的認識

冬蟲夏草是主要生長在我國3 000～5 000 m 高海拔地區的一種瀕臨滅絕的珍貴藥材，主要分布地是西藏、四川、甘肅、云南和青海等省區。

1.1 冬蟲夏草性味歸經

傳統中醫認為冬蟲夏草性平味甘，歸肺、腎二經，是補腎益肺的上品。在因腎陽不足而引發的陽痿遺精、腰膝酸痛等證中使用較多［2］。冬蟲夏草以“陰陽同補”的營養和藥用價值而獲得“藥中黃金”的稱號。現代研究表明，冬蟲夏草具有多種藥理作用，具有廣譜抗腫瘤［9］、抗衰老、調節免疫和抗氧化作用［10］，且未見明顯不良作用報道。

1.2 冬蟲夏草主要無性型種類

冬蟲夏草存在多型性現象，即冬蟲夏草的繁殖方式主要為有性型（teleomorph）和無性型（anamorph）2 種，能產生分生孢子和子囊孢子。目前經分離鑒定的冬蟲夏草無性型種類有13 個屬的20 多個種。中國被毛孢（Hirsutella sinensis）是首個被確定的無性型菌種，另一獲批成藥的無性型為蝙蝠蛾擬青霉（Paecilomyces hepiali）［11］。李兆蘭等［12］從云南迪慶的冬蟲夏草中分離到1 株無性型，即中國彎頸霉（Tolypocladium sinense）。

1.3 冬蟲夏草的藥效成分

1.3.1 多糖類 作為冬蟲夏草中最為重要的活性成分，蟲草多糖不僅能夠通過調節脾臟和胸腺細胞中白細胞介素6（IL-6）、γ干擾素（IFN-γ）、腫瘤壞死因子α（TNF-α）等細胞因子表達水平來提高機體免疫［13］，還能下調核因子κB（NFκB）或絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）的表達，起到抗腫瘤效果［14］。Wang 等［15］采用高效凝膠滲透色譜法（HPGPC）和高效陰離子交換色譜-脈沖安培檢測法（HPAEC-PAD）對天然冬蟲夏草及發酵菌絲的水提蟲草多糖進行分子質量測定，結果表明天然冬蟲夏草多糖主要組成成分是分子質量960 kD左右的大分子，發酵菌絲多糖主要組成成分是分子質量為28 kD 左右的分子，主要由半乳糖、葡萄糖、甘露糖和阿拉伯糖組成。

1.3.2 蟲草多肽和異黃酮類 蟲草多肽是一種廣譜抗真菌多肽類物質，相對分子質量為10 906 kD，在冬蟲夏草中所占比例較小。研究表明，蟲草多肽可改善化學誘導的1 型糖尿?。═1DM）患者的骨礦物質含量和骨密度，有抗炎、抗氧化等藥理作用［16］。曹靜等［17］使用高效制備液相技術（HPPC）分離得到天然冬蟲夏草中特有峰T2和T5，應用四極桿飛行時間串聯質譜技術（Q-TOF-MS）和液相色譜三重四級桿串聯質譜（LC-MS-MS）多肽測序鑒定T2和T5均為多肽類。

異黃酮類是一種植物雌激素，與人體內源性雌激素17-β-雌二醇結構相似，通過結合雌激素受體起到類雌激素作用，具有防治骨質疏松、代謝性相關疾病等藥理作用［18］。Choi 等［19］使用硅膠柱層析分離和高效液相色譜（HPLC）純化，從冬蟲夏草發酵菌絲中分離得到大豆皂苷Bd、大豆皂苷Bc（II）、大豆苷元、染料木素等4 種類黃酮化合物。

1.3.3 氨基酸及醇類 在蟲草中，氨基酸是含量最高的物質之一。錢正明等［20］使用高效液相色譜法（HPLC）鑒別了天然蟲草和人工培育蟲草中的16 種氨基酸，分別是組氨酸、精氨酸、異亮氨酸、亮氨酸、苯丙氨酸、精氨酸、酪氨酸、纈氨酸、蘇氨酸、丙氨酸、脯氨酸、甲硫氨酸、賴氨酸絲氨酸、甘氨酸、天冬氨酸和谷氨酸，其中包括7 種必需氨基酸。

蟲草酸含量是評價冬蟲夏草質量的標準，除蟲草酸，還有膽甾醇、蕈糖、谷甾醇、麥角甾醇及其過氧化物、胡蘿卜甙等。蟲草酸的最高含量可達14.14%［21］，生態環境、寄主物是影響蟲草酸含量的主要因素［22］。麥角甾醇是真菌所含有的一種特殊甾醇，有游離和酯化2 種存在形式，通過調節NF-κB 和轉化生長因子β1（TGF-β1/Smad2）信號通路起到治療糖尿病和抗炎作用［23-24］。

2 骨質疏松癥的發病機制

2.1 現代醫學對骨質疏松癥發病機制的認識

伴隨年齡增長和性腺機能衰退，雌激素水平下降，破骨細胞數量增加、凋亡減少，骨吸收功能增強；體內活性氧（ROS）不能及時被清除，促進成骨細胞凋亡，骨形成減少［25］。與此同時，免疫系統被不斷地低度活化，增加的TNF-α、IFNγ、IL-6 過度刺激NF-κB 受體活化因子配體（RANKL）和巨噬細胞集落刺激因子（M-CSF）表達，使骨形成不足以代償骨吸收，造成骨強度下降［26］。此外，營養不良造成體內鈣磷含量低于正常水平，引起繼發性甲狀旁腺功能亢進，造成破骨細胞功能強化，同時骨中鈣磷不足，成骨細胞礦化減弱，進而導致骨重建失調，引發骨量丟失［27］。

2.2 傳統醫學對骨質疏松癥發病機制的認識

在中醫學中，骨質疏松癥的發病機制主要是腎虛、肝郁、脾虛和血瘀。腎為人體先天之本，主骨、藏精。隨著年齡增長，腎精逐漸虛虧，骨骼失去滋養，最終導致骨量流失。肝腎同源，精血互生互化，肝氣郁結，則血行不暢，精血無源，難以生精養骨。脾為后天之本，氣血生化之源，先天之精也依賴于后天水谷精微的不斷充盈，脾胃運化失常，則水谷精微不足，先天之精缺失充養，最終腎精虧虛，引發骨質疏松。血氣運行將營養物質輸送至各個臟腑，血瘀使營養物質運輸受阻，臟腑缺失物質滋養，進而生養骨骼的營養物質也難以到達，導致骨質疏松［28］。

3 冬蟲夏草對骨質疏松癥的治療作用

骨質疏松癥根據發病原因分為原發性骨質疏松癥和繼發性骨質疏松癥，在原發性中分為絕經后骨質疏松癥（Ⅰ型）和老年骨質疏松癥（Ⅱ型），在繼發性中分為先天性、內分泌性、營養缺乏性、血液系統性、藥物性、腎性、廢用性及其他等8 類［29］。目前研究發現，冬蟲夏草及其提取物對多型骨質疏松癥都有良好的治療作用。

3.1 在絕經后骨質疏松癥中的作用

因絕經引發的骨質疏松占骨質疏松癥的絕大部分。Qi等［30-31］使用經典的大鼠雙側卵巢切除模型，模擬絕經后婦女的骨質疏松癥。實驗結果表明，治療組大鼠每日口服10 ml的冬蟲夏草菌絲提取液，其血鈣、血磷以及尿鈣水平明顯下降；股骨頸機械強度顯著性上升。這提示經過治療后，大鼠的骨強度提高，降低了骨折的發生率，能有效地改善骨質疏松，探究其機制，發現血清中雌二醇水平提高并且IFN-γ 水平下降。IFN-γ 在雌激素水平不足時促進破骨細胞生成［32］，其機制是通過提高雌二醇水平和降低IFN-γ 水平來抑制破骨細胞生成。Zhang 等［33］使用從冬蟲夏草菌絲中提取的異黃酮混合物進行了相似的研究，結果表明劑量為50 mg/（kg·d）和100 mg/（kg·d）藥物組血清中的抗酒石酸酸性磷酸酶（TRAP）和IFN-γ 的水平顯著下降，尿鈣和血清鈣、磷水平均下降；不僅如此，高劑量治療組和假手術組大鼠的骨小梁數目沒有差異，這也說明了冬蟲夏草對骨質疏松癥有治療作用，其機制是提高雌二醇的水平同時降低了IFN-γ 水平。Wang 等［34］在對老年去卵巢小鼠腹腔注射不同濃度的蟲草多肽后，劑量為5、10、20 mg/（kg·d）治療組小鼠呈劑量依賴性地提高骨密度，作用機制是清除體內ROS 堆積，同時增強成骨相關Wnt 通路（wingless/integrated pathway）的活性，促進成骨細胞礦化，從而產生治療效應。

3.2 在廢用性骨質疏松癥中的作用

因骨骼機械負荷減少造成骨質流失從而引發的骨質疏松稱為廢用性骨質疏松癥，常見于航天員和失去運動能力者。Qi 等［35］研究了冬蟲夏草菌絲提取液對廢用性骨質疏松癥的治療作用，采用后肢懸吊法建立了大鼠廢用性骨質疏松模型。結果表明，使用不同劑量的冬蟲夏草菌絲提取液治療后，劑量為500 mg/（kg·d）治療組大鼠的骨密度、骨礦物質含量和股骨頸機械強度與空白對照組幾乎無差異，股骨和椎骨的骨小梁數目也明顯增多。骨微環境的明顯改善意味著冬蟲夏草菌絲提取液對廢用性骨質疏松有著顯著療效，作用機制為通過降低IFN-γ、TRAP 水平，從而抑制了破骨細胞的活性，減少骨吸收。

3.3 在內分泌性骨質疏松癥中的作用

糖尿病合并骨質疏松癥是糖尿病引起的并發癥，伴隨著骨量的下降和骨折風險的增加。Qi 等［36］使用劑量為75 mg/kg的四氧嘧啶對大鼠腹腔注射誘發糖尿病，造模成功后使用20、50 和100 mg/（kg·d）的蟲草多肽（提取于天然野生蟲草）對糖尿病型大鼠進行治療，實驗結果表明，在各組大鼠血清中TRAP 水平呈劑量依賴性下降，骨密度、骨礦物質含量和胰島素水平也呈劑量依賴性上升。這說明蟲草多肽對糖尿病及骨質疏松癥有良好的治療效果，其機制是提高了體內鈣、磷水平，減緩了骨質流失。

表1 冬蟲夏草及其菌絲體提取物對骨質疏松癥主要類型治療方案比較

4 總結與展望

不論在現代醫學還是傳統醫學中，引發骨質疏松癥的主要原因多是年齡增長與性腺機能衰退，繼而引發的骨重建失衡。冬蟲夏草歸腎經，是補腎的良藥，對應骨質疏松癥腎精虧虛的根本發病機制，其有效成分中的多糖能調節因免疫系統活化引起的TNF-α、IFN-γ、IL-6 等細胞因子的表達異常，異黃酮類物質的類雌激素作用也能有效緩解因性腺功能衰退引起的雌激素水平下降。

冬蟲夏草對原發性和某些繼發性骨質疏松癥均有良好的治療效果，其主要的作用機制是提高血清雌二醇的水平和骨骼中的鈣、磷水平，降低血清IFN-γ 水平，從而促進成骨細胞礦化或者抑制破骨細胞功能，使骨穩態平衡。從劑量上看，冬蟲夏草對絕經后的骨質疏松癥治療效果最為明顯，治療廢用性骨質疏松癥所需劑量最大。但上述冬蟲夏草的治療作用研究均未對其進行菌種鑒定。從冬蟲夏草的藥材來源看，天然子實體和人工培養菌絲體（未鑒定）提取物研究占大部分，而對于冬蟲夏草已分離鑒定的無性型中國被毛孢、蝙蝠蛾擬青霉和中國彎頸霉并沒有學者做過相應的抗骨質疏松癥研究，這是值得深入研究的方向。關于菌絲體制劑，目前也僅有白令膠囊（中國被毛孢菌絲體Cs-C-Q80）和金水寶膠囊（蝙蝠蛾擬青霉菌絲體Cs-4），但這些制劑的適應證中也并未包含骨質疏松癥。對尋找上述藥物新的適應證，拓寬其治療范圍，也將成為下一步研究重點。對冬蟲夏草的展望不僅僅是對藥理學的研究，更多的是在藥理研究的基礎上，拓展藥劑學相關研究，制成療效好的藥品，進而造福廣大骨質疏松癥患者。