桦褐孔菌活性成分及药理作用的研究进展

齐亭娟，周玉柏，曾毅

（北京工业大学 生命科学与生物工程学院，北京 100124）

0 引言

桦褐孔菌（Inonotus obliquus）为担子菌门多孔菌科纤孔菌属的真菌。桦褐孔菌又称桦树茸、白桦茸，是一种生长在白桦树上的药用真菌，菌核直径大小为7-36 cm，形似肉瘤状平伏在树皮下，颜色呈黄褐色至黑色，有明显凹凸不平开裂的小块。主要分布于俄罗斯西伯利亚、远东地区，日本北海道，中国黑龙江和吉林长白山地区[1]。其化学成分有多糖、多酚、桦褐孔菌醇、三萜类化合物等，药理作用涵盖免疫调节、抗肿瘤、抗氧化、降血糖和血脂、抗病毒等方面。近年以来，桦褐孔菌生物活性成分与药理作用的研究备受关注。本文对这两方面近十年来的研究概况进行综述，以期为桦褐孔菌的深入研究和全面开发提供参考。

1 生物活性成分

近年来的研究表明，桦褐孔菌含有约215种化学成分，其中已经报道的、具有生物活性的化学成分主要有桦褐孔菌多糖、羊毛甾醇型三萜类、桦褐孔菌醇、桦褐孔菌素、黑色素类和木质素类等。在众多的化学成分中，桦褐孔菌多糖是桦褐孔菌的主要化学成分，同时也是其主要的活性成分。桦褐孔菌多糖成分比较复杂，常见的主要为杂多糖、β-葡聚糖及它们的蛋白质复合物等[2]。许泓瑜等[3]

通过红外光谱和气相色谱技术分析多糖中的单糖组成，发现桦褐孔菌的单糖成分主要是葡萄糖，且多糖的类型多为α-连接的酸性多糖。Leung等[4]研究发现，桦褐孔菌子实体多糖主要为α-甘露聚糖和β-葡聚糖。多糖的结构与生物活性有一定的相关性，当外界因素如温度或pH发生变化时可能会导致高级空间构象的改变，从而影响多糖的生物活性。桦褐孔菌醇（Inotodiol）在1958年首次被波兰研究者Ludwiczak等人从桦褐孔菌中分离得到，分子式为C30H50O2，分子量为442，为呈白色针状结晶的不饱和二醇化合物。有研究结果表明桦褐孔菌醇是桦褐孔菌的主要抗肿瘤活性成分，此外，它还具有抗氧化和降血脂等活性。何坚等[5]采用硅胶柱色谱法分离桦褐孔菌的化学成分，得到一个新的化合物单体，经分析鉴定并命名为桦褐孔菌素（fuscoporine），分子式为C20H14O9，分子量为398，黄褐色固体，与FeCl3反应呈阳性。Babitskaia等[6]分离出桦褐孔菌黑色素，研究表明桦褐孔菌黑色素具有保护细胞免受紫外线、氧化试剂和离子辐射损害的功能[7]。Ichimura等[8]研究发现，桦褐孔菌水提取物通过抑制HIV-1蛋白酶活性从而有效抑制HIV病毒活性，起主要药效作用的是一种水溶性的高分子木质素类衍生物。

2 药理作用

2.1 抗肿瘤作用

研究者通过实验探究桦褐孔菌对肿瘤细胞的作用机制，结果发现桦褐孔菌提取物对多种肿瘤细胞均有良好的抗肿瘤活性。

（1）肝癌。王文娟等[9]用不同质量浓度的桦褐孔菌提取物作用于人肝癌HePG2及SMMC7721细胞后，采用MTT法检测细胞增殖，结果显示5种桦褐孔菌提取物均能浓度依赖性地抑制人肝癌HePG2及SMMC7721细胞生长，而且其水提醇沉物的抑制效果明显高于石油醚提取物、乙酸乙酯提取物、正丁醇提取物及萃取后的水层。张慧丽等[10]研究结果表明桦褐孔菌多糖可以有效抑制肝癌SMMC7721细胞株的增殖，多糖在1-16 μg/mL浓度范围内与阳性抗肿瘤药丝裂霉素相比，表现出较好的抗肿瘤活性。王兰英等[11]通过建立荷瘤小鼠模型研究桦褐孔菌发酵液提取物（IOFE）对小鼠抗H22肝癌的作用，结果表明IOFE组小鼠与阴性对照和阳性对照比，小鼠脾脏指数为8.239×10-3，抑瘤率为44.25%，明显高于阳性对照组，可以有效保护免疫器官调节机体免疫功能；小鼠NK细胞杀伤活性为67.13%（P＜0.01），增强机体的非特异性免疫功能。桦褐孔菌发酵液提取物具有较好的抗肿瘤活性，且毒性极低，其抗肿瘤机制可能是通过提高机体免疫活性尤其是NK细胞的杀伤活性实现的。

（2）肺癌。Lee等[12-13]研究表明，从桦褐孔菌中分离得到的多糖（PLIO）可以有效抑制人非小细胞肺癌A549细胞的迁移和侵袭能力，其潜在机制可能为PLIO抑制A549细胞中的NF-κB核易位和JNK/AKT的磷酸化，抑制AKT/NF-κB信号通路，降低基质金属蛋白酶（MMP）的表达水平，从而抑制人非小细胞肺癌A549细胞的侵袭。王立波等[14]研究结果表明，桦褐孔菌抗突变活性成分Inotodiol具有抑制人非小细胞肺癌A549细胞株的增殖和诱导肿瘤细胞凋亡作用。李广林[15]用AB-8大孔树脂富集的桦褐孔菌粗三萜进行抑制A549肺癌细胞的研究，结果表明粗三萜抑制A549肺癌细胞的效果呈浓度依赖性，半数抑制浓度IC50为167 μg/mL。

（3）宫颈癌。赵丽微等[16]研究不同浓度的桦褐孔菌醇对宫颈癌HeLa细胞增殖的影响，结果表明随着桦褐孔菌醇浓度增加及作用时间的延长，抑制率明显增强，桦褐孔菌醇能够有效抑制宫颈癌HeLa细胞的增殖并且能促进细胞凋亡，其作用机制可能是通过细胞周期阻滞进而抑制肿瘤细胞的生长和增殖。通过形态学观察细胞凋亡情况，实验结果表明用不同浓度的桦褐孔菌醇处理HeLa细胞后，细胞呈现凋亡趋势，并以早期凋亡细胞为主。所以，桦褐孔菌醇能够有效抑制宫颈癌HeLa细胞增殖并促进细胞凋亡。

（4）胃癌。崔涛等[17]采用不同浓度桦褐孔菌醇与胃癌BGC-823细胞共同作用以观察其对胃癌细胞的增殖影响，采用HE染色、AO/EB荧光染色观察细胞凋亡形态学变化，通过免疫细胞化学染色检测细胞周期蛋白、增殖细胞核抗原、p21蛋白表达变化，结果表明桦褐孔菌醇通过减少细胞周期蛋白、增殖细胞核抗原蛋白的生成以及上调细胞周期负调控因子p21的表达而影响细胞周期，使细胞周期S期阻滞，从而抑制细胞增殖并诱导细胞凋亡。

（5）其他肿瘤。陈义勇[18-19]等研究表明桦褐孔菌多糖IPO3a和IPO对肿瘤细胞Jurkat细胞（人T淋巴细胞白血病细胞株）、Daudi细胞（人B淋巴细胞瘤细胞）均有明显的体外抑制作用，在浓度为200 μg/mL时，IPO对Jurkat细胞和Daudi细胞的抑制率分别达到62.29%和66.42%，IPO3a对以上两种肿瘤细胞的抑制率分别达到71.84%和75.14%，IPO以100 mg/kg剂量对荷瘤小鼠进行灌胃时，结果发现Jurkat荷瘤裸鼠（BALB/c-nu/nu）的肿瘤抑制率为57.48%，这说明IPO和IPO3a均能有效抑制肿瘤细胞Jurkat细胞和Daudi细胞的生长和增殖；另外IPO还对Jurkat肉瘤裸鼠单核巨噬细胞吞噬功能有明显的增强作用。王李俊等[20]的研究结果显示，由传统植物化学方法从桦褐孔菌中提取分离得到桦褐孔菌醇能抑制乳腺癌MCF-7细胞的增殖并诱导其凋亡，其作用机制推测与激活细胞Casepase-3和PARP有关，桦褐孔菌醇作用MCF-7细胞48 h后，细胞凋亡率显著增加，明显高于对照组凋亡率；经过50 μmol/L桦褐孔菌醇分别处理12、24、48 h后，MCF-7细胞Caspase-3的活性形式cleaved Caspase-3表达量和凋亡蛋白标志物PARP裂解量随着作用时间的增长而增加。张杰等[21]发现桦褐孔菌多糖可以诱导卵巢癌细胞SKOV3的细胞凋亡，且药物浓度与作用呈正相关，其作用机制可能是桦褐孔菌多糖能有效促进p53基因mRNA表达，降低Bcl-xl基因的mRNA表达，从而调控细胞凋亡过程。

2.2 抗病毒作用

桦褐孔菌中含有的多糖类、三萜类等生物活性物质除了可以提高机体的免疫功能、抑制人类免疫缺陷病毒蛋白酶，它还具有稳固细胞壁的作用，并且可以抑制病毒释放复制所需的酶，从而影响病毒的繁殖和复制。Ichimura等[22]研究表明桦褐孔菌的提取物，特别是热干的菌丝体能够有效抑制巨细胞形成的活性，当浓度达35 mg/ml时能有效激活淋巴细胞，提高免疫力从而阻止HIV感染，且桦褐孔菌提取物的细胞毒性很低。潘鸿辉等[23]研究发现桦褐孔菌水提物多糖部分具有较强的抑制HSV作用（用空斑减数分析方法测定的半数抑制浓度为3.82 μg/mL，用HSV-1/Blue分析方法测定的半数抑制浓度为12.29 μg/mL），并且在veor细胞上没有毒性（半数细胞毒性浓度大于1 mg/mL，其选择指数SI大于80），抗病毒机制为水提物中的多糖在HSV感染早期阶段通过作用于病毒蛋白，阻断细胞膜融合从而有效阻止HSV-1进入细胞。黄纪国等[24]利用各种分离手段，从桦褐孔菌乙酸乙酯提取物中分离出10种化学成分，并分别对化合物1-8进行了抗HSV-1病毒活性研究，结果表明化合物2、3、7、8对HSV-1都表现出一定的抗HSV-1活性，其中化合物3的抗HSV-1病毒活性最强（其IC50值为98 μM），为揭示桦褐孔菌抑制疱疹病毒的活性成分提供了一定的科学依据。蒋月等[25]采用MTT法检测预先加多糖后加病毒（预防组）、接种病毒后加多糖（治疗组）和多糖与病毒同时加入3种不同方法对新城疫病毒的抗病毒活性，结果显示桦褐孔菌多糖的安全性很高，且对新城疫病毒具有较好的预防和治疗作用，为新型抗新城疫病毒药物或疫苗的研发奠定了较好的基础。

2.3 抑菌活性

邹莉等[26]的研究结果显示，桦褐孔菌发酵产物对杨树烂皮病菌、落叶松枯梢病等7种植物病原菌均有显著抑制作用，其中对杨树烂皮病和落叶松枯梢病的抑菌率超过了50%，抑菌作用随着发酵时间的延长而逐渐增强，至第23 d发酵产物的抑菌活性最强，到25 d后基本保持稳定。赵楠等[27]研究结果显示，桦褐孔菌发酵浸膏中的乙酸乙酯提取物具有很强的抑菌活性，通过进一步的分离纯化从该层分离得到了苯甲酸，并确定为主要抑菌活性成分。刘迎秋等[28]发现桦褐孔菌的菌核提取物（包括水、甲醇、丙酮、氯仿、石油醚提取物）对大肠杆菌、金黄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浓度下对大肠杆菌ERcat的抑菌效果最好，抑制率高达84.1%；除大肠杆菌EnR￡外，石油醚提取物对于其它供试菌株均表现出显著的抑菌活性；浓度为2.5 mg/mL的甲醇提取物和浓度为10 mg/mL的石油醚提取物对金黄色葡萄球菌ATCC25 923的抑菌作用较为明显。郭佳佳等[29]研究表明桦褐孔菌菌质不同极性部位的提取物对大肠埃希氏菌、金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌、白色念珠菌具有一定的抑菌和杀菌的活性。胡洋等[30]研究发现，桦褐孔菌乙醇提取物的浓度高于3.125 mg/mL时，稻瘟病菌菌丝的形态结构发生较大的变化，且其对稻瘟病菌孢子萌发的抑制率高达90%以上。

2.4 抗弓形虫作用

弓形虫病是由刚地弓形虫（Toxoplasma gondii）寄生于人与动物体内有核细胞中引起的一种人兽共患病，人群中弓形虫的平均感染率可以高达50%，有人推算全世界约有25%的人感染弓形虫，给人类健康和畜牧业生产造成了不可估量的损失。张步彩等[31]以存活率、平均存活时间、腹腔液速殖子平均数、血清SOD活性、主要脏器病变等指标，评价了包括桦褐孔菌在内的5种中药对急性感染弓形虫小鼠的治疗效果，结果表明桦褐孔菌的抗弓形虫效果与阳性药物磺胺间甲氧嘧啶钠相近。刘妍等[32]发现桦褐孔菌多糖可以治疗急性弓形虫感染的小鼠，具体表现在修复雄性小鼠生殖器官的损伤，降低睾丸生精细胞的凋亡率；保护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]的研究结果表明，桦褐孔菌多糖具有与阳性药物蒿甲醚相当的体外抗弓形虫作用，采用流式细胞术测定桦褐孔菌多糖对治疗前后的感染小鼠的脾T淋巴细胞中CD4+、CD8+T细胞百分数及CD4+/CD8+T细胞比例，结果表明桦褐孔菌多糖能显著增加CD4+T细胞的数量，提高IFN-γ、IL-2水平。姚琳等[37]检测了桦褐孔菌多糖治疗感染弓形虫小鼠血清中细胞因子的变化，结果表明桦褐孔菌多糖能够降低感染小鼠早期促炎性因子IF-6、TNF-α的表达，恢复Th1/Th2平衡，从而减弱炎症反应，因此桦褐孔菌多糖抗弓形虫感染的机制为通过调节细胞因子水平、促进Th1/Th2平衡、提高机体免疫力。

3 展望

近年来，桦褐孔菌中大量的活性成分已被分离鉴定，不仅具有极高的药用价值而且细胞毒性极低，在我国北方及俄罗斯西伯利亚地区作为一种保健食品备受欢迎。据报道桦褐孔菌子实体生长周期达到10年以上才具有较高的药用价值，而且平均每2万棵桦木中才会有一棵着生桦褐孔菌，我国只在吉林长白山、黑龙江有分布，资源十分稀少。鉴于桦褐孔菌极高的药用价值和资源短缺现状，目前急需采用人工栽培的方式获得大量桦褐孔菌。而如何达到人工栽培的规模化或产业化，人工栽培的桦褐孔菌菌丝体与子实体的药用价值是否一致，这些问题仍需进行大量的研究以进行验证。另一方面，桦褐孔菌的药理作用广泛，初步确定的有抗肿瘤、抗病毒、抑菌活性、抗弓形虫作用等功能，而对其他生物活性的研究尚处在起步阶段，对于桦褐孔菌与靶细胞的相互作用机制，尤其是桦褐孔菌与靶细胞作用之后影响的信号通路了解甚少。目前桦褐孔菌已经引起众多研究者的重视，其化学成分的种类及其化学结构基本得以阐明，桦褐孔菌提取物对多种肿瘤细胞的抑制作用初步确定，但对于其具体的作用机制了解甚少。所以，当前重中之重是寻找新的治疗靶点，研究具体的作用机制。综上所述，桦褐孔菌是一种非常有前景的食药真菌，其可抗肿瘤、抗病毒、抑菌活性、抗弓形虫作用等药理作用，且药物毒性低的优势，使其具有良好的开发前景和临床应用价值。