桦树茸活性成分及药理活性研究进展*

刘艺珠，宋冠洁，郭苗苗，易帆，李丽

（1.北京工商大学化学与材料工程学院，北京 100048；2.北京市植物资源重点实验室，北京 100048）

桦树茸为多孔菌科、褐卧孔菌属药用真菌，又称桦褐孔菌（Inonotus obliquus（Fr）pilat），是一种寄生于白桦、银桦、榆树、赤杨等树上的药用兼食用真菌[1]。桦树茸主要产于我国东北及俄罗斯等北半球寒带地区，可用于预防和治疗癌症、结核病、消化道疾病、心血管疾病、蛔虫病、病毒性疾病[2]。桦树茸具有抗肿瘤、降血糖、抗病毒、抗炎等多种药理活性，这些药理功能与它本身存在的天然活性成分密切相关。已有研究[3]报道，桦树茸的化学组成含有甾体类11种、脂肪族36种、芳香族4种、其他种类化合物2种。桦树茸中萜类化合物和类固醇能够促进血液循环、调节血压、降低血胆固醇，多酚类化合物具有较强的抗氧化活性[4]。桦树茸中新型水溶性多糖能够抑制小鼠Jurkat肿瘤生长，并能通过增强脾脏细胞的生长产生免疫调节活性[5]。桦树茸粗提物能强烈抵抗巨噬细胞的生成，对艾滋病具有很好的抑制效果[6]。笔者对桦树茸的活性成分及其药理活性进行了系统性的归纳和总结，旨在为桦树茸有效成分的作用机制、构效、临床应用和相关药材质量控制提供理论依据和参考。

1 活性成分

1.1 三萜类化合物 研究显示，桦树茸中含有大量的三萜类化合物，主要为羊毛脂烷型（1～68）、齐墩果烷型（69）和羽扇豆烷型（70～72）3种类型。具体信息见表1，化学结构见图1。

图1 桦树茸中三萜类化合物结构

表1 桦树茸中的三萜类化合物

1.2 甾体类化合物 桦树茸中含有多种甾体类化合物，包括9,11-dehydroergosterol peroxide（73）、24β-ethylcholest-4-en-3β-ol（74）、ergosta-7-en-3β-ol（75）、ergosta-7,22-dien-3β-ol（76）、5,8-epidioxyergosta-6,22-dien-3β-ol（77）、ergosta-4,6,8(14),22-tetraen-3-one（78）、麦角灵-8-羟基酸（79）、角鲨烯（80）、白桦脂醇（81）、花旨麦角甾烷-1,5,7,9,22-五烯（82）、麦角甾烷-7,22-二烯-3,5,6-三醇（83）、麦角甾烷-5,7,22-三亚乙基四胺-3-醇（84）、雄烷-17-酮（85）、Vitamin D（86）、胆酸（87）、油菜甾醇（88）、5-Cholestene-3-ol.2,4-methyl-（89）、豆甾醇-5-烃-3-醇（90）、麦角甾醇（91）、胆甾醇（92）、羊毛甾醇（93）、豆甾醇（94）和谷甾醇（95）[8-10]。化学结构见图2。

图2 桦树茸中甾体类化合物结构

1.3 多酚类化合物 桦树茸多酚组分中含有4-羟基-3,5-二甲氧基苯甲酸乙酯2-羟基-1-羟甲基酯（96）、咖啡酸（97）、3，4-二羟基苯扎丙酮（98）、原儿茶酸（99）、3,4-二羟基苯甲醛（100）、丁香酸（101）和2,5-二羟基对苯二甲酸（102）7种抗氧化成分[11]。桦树茸子实体含有14个多酚类化合物，包括hispolon（103）、hispidin（104）、inonoblin A（105）、inonoblin B（106）、inonoblin C（107）、phelligridin C（108）、phelligridin D（109）、phelligridin E（110）、phelligridin F（111）、phelligridin G（112）、phelligridin H（113）、interfungin A（114）、interfungin B（115）、interfungins C（116）[12-13]。化学结构见图3。

图3 桦树茸中多酚类化合物结构

1.4 芳香类化合物 桦树茸芳香类化合物主要有褐孔菌内脂、香草酸、3,4-二羟基苯乙酮、原儿茶醛、2,3-二羟基-1-（4-羟基-3-甲氧基苯）-丙-1-酮、2,3-二羟基-1-（4-羟基-3,5-二甲氧基苯）-1-丙酮、原儿茶酸、2-甲氧基-苯甲酸、1,2-二氢-2-氧代-4-喹啉羧酸、没食子酸、丁香酸、苯甲酸、桑黄素A、（E）-4-（3,4-二羟基苯）-丁-3-烯-2-酮、褐孔菌素A、褐孔菌素B、孔菌素C、褐孔菌烷A、褐孔菌烷B、芥子醛、原儿茶酸乙酯、丁香醛、咖啡酸、反式桂皮酸、丁香酸葡萄糖苷、Aquilarin A[14]。

1.5 多糖类化合物 王清洁[15]以桦树茸为原料得到水提粗多糖与碱提粗多糖，水提粗多糖与碱提粗多糖得率分别为4.79%和15.46%，其中中性糖和糖醛酸含量分别为16%和22%，木质素含量分别为80%和74%。张丽霞[16]从桦树茸子实体中提取的水溶多糖与碱溶多糖的得率分别为2.67%和2.14%，总糖含量分别为37.2%和31.4%。玄光善等[17]通过高效液相色谱（HPLC）法分析发现脱蛋白和脱色的桦树茸多糖粗品主要由甘露糖、鼠李糖、葡萄糖、半乳糖、木糖和阿拉伯糖组成，其物质的量比为2.13∶1.36∶7.01∶2.98∶1∶1.78。李青等[18]应用1-苯基-3-甲基-5-吡唑啉酮（1-phenyl-3-methyl-5-pyrazolone，PMP）柱前衍生化HPLC法分析桦树茸多糖的组成，并对衍生化图谱中的未知峰进行高效液相色谱-质谱联用技术（HPLC-MS）分析，结果表明桦树茸多糖提取物可能含有岩藻糖。

1.6 其他类化合物 刘怡[19]从林芝桦树茸乙酸乙酯提取部位分离鉴定出2种香豆素类化合物，分别为蛇床子素（117）和二氢欧山芹醇当归酸酯（118）。结构见图4。

图4 蛇床子素（117）、二氢欧山芹醇当归酸酯（118）的结构

有研究[20]从桦树茸中分离了一种叶酸衍生物——蝶醜谷氨酸。此外，桦树茸中至少含有人体不可缺少的钾、钙、钠、镁、猛、铁、铜、锌8种矿物质元素，其中氨基酸种类繁多且含量丰富[21]。SHASHKINA M Y等[22]将桦树茸蛋白水解后，得到谷氨酸、甘氨酸、天冬氨酸、酪氨酸、亮氨酸、赖氨酸、蛋氨酸、苏氨酸、组氨酸、丝氨酸等15种氨基酸成分。

2 桦树茸的药理活性

2.1 抗肿瘤活性 桦树茸中的三萜类、甾体类、酚类化合物等都具有抗肿瘤活性。桦树茸粗三萜对卵巢癌细胞株ES2、SKOV3和肺癌细胞株PC9、A549均有明显的抑制能力，桦树茸粗三萜可在G0/G1期对这4种细胞进行阻滞[23]。inonotsuoxodiol A、inonotsudiol A和Spiroinonotsuoxodiol等甾体类化合物能抑制小鼠白血病细胞P388和L1210、人类白血病细胞HL-60和皮肤癌细胞KB等肿瘤细胞[24]。酚类物质3,4-dihydroxybenzalacetone、咖啡酸能抑制DNA拓扑异构酶Ⅰ和Ⅱ的活性，在G2/M期终止细胞周期，从而抑制人结肠癌细胞HCT116的增殖[25]。原儿茶醛、香草酸和2,5-dihydroxyterephthalic acid对蛋白质酪氨酸激酶具有抑制作用，而酪氨酸激酶的活性与肿瘤的发生有很大关系，因而原儿茶醛、香草酸和2,5-dihydroxyterephthalic可以防止肿瘤的发生[26]。研究[18]发现桦树茸多糖浓度在10～1 000 μg/mL的范围内，对Hela细胞、SP2细胞、Chang细胞的增殖均有明显的抑制；与5-氟尿嘧啶相比，桦树茸多糖抗肿瘤效果非常明显[18]。桦褐孔菌醇能通过半胱天冬酶依赖的细胞凋亡途径来抑制肿瘤细胞的增长，如抑制小鼠皮肤癌细胞、Walker256癌细胞和巨噬细胞趋化因子MCF-7人乳腺细胞增长，麦角固醇过氧化物能通过下调β-连环蛋白（β-catenin）信号转导，抑制结肠癌细胞的增殖[27-30]。

桦树茸不同极性提取物能抑制人宫颈癌细胞、B16F10鼠黑色素瘤细胞、人结肠癌DLD-1细胞、胃癌MGC-803细胞、人胃癌BGC-823细胞和Hela细胞的体外增殖[31]。桦树茸甲醇提取物能降低由Caspase-3切割介导的肺癌细胞系的细胞活力，其中240 mg/mL的桦树茸石油醚提取物对H22肿瘤的抑制率高达55.68%，且抗肿瘤效果优于阳性药5-氟尿嘧啶[32]。研究[33]表明，桦树茸发酵培养前33 d发酵物浓度100 μg/mL时对胃癌细胞抑制率为61.2%。桦树茸菌丝体和发酵液中的成分在Hela细胞的M、G1和G2期有一定的阻碍作用，其中发酵液在有丝分裂的M和G2期起到阻碍作用，而菌丝体在M、G1和G2期起作用[34]。

2.2 抗氧化活性 桦树茸中三萜类、甾体类、酚类化合物和提取物均具有抗氧化功能。桦树茸中总三萜类抗氧化活性有显著的剂量-效应关系，在0～1.0mg/mL浓度范围内，对1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（1,1-Diphenyl-2-picrylhydrazyl radical，DPPH）和2,2'-联氮双（3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸）二铵盐[2,2'-Azinobis（3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid Ammonium Salt），ABTS]自由基的清除能力随着浓度增加而增加[35]。甾体类物质白桦脂醇对OH-的清除效果显著，且清除能力随着菌丝的生长速率增加而增加，浓度在2 mg/mL时清除效率可高达38.5%[36]。桦树茸多酚的总还原能力随着浓度的增大而增大，明显高于L-抗坏血酸（Vitamin C，Vc）；桦树茸多酚样品浓度达到0.5 mg/mL时，对羟自由基的清除率达到59.45%；当其浓度达到1.0 mg/mL时，对DPPH自由基的清除率达到91.16%，对超氧阴离子自由基的清除率为55.68%[37]，并且多酚对食用油有很好的抗氧化作用，可显著延长其货架期[38]。小分子酚酸类化合物没食子酸、咖啡酸、阿魏酸、2,5-dihydroxyterephthalic acid、丁香酸、原儿茶酸和香草酸具有清除DPPH自由基和超氧阴离子的作用[39-40]。桦树茸精制多糖具有一定的抗氧化能力，且浓度在5mg/mL时清除率最高，为61.39%[41]。

桦树茸水提物可使乳酸脱氢酶、羟丁酸脱氢酶、苹果酸脱氢酶、谷胺酰转肽酶等酶活力下降，使过氧化氢酶活力增加，清除自由基，保护细胞，增加传代细胞分裂代数，提高细胞寿命[42]。桦树茸乙醇提取物能延长受γ-射线体外照射小鼠的平均寿命，并能使血浆中的脂质过氧化物和血清修复蛋白接近正常小鼠的水平[43]。

2.3 降血糖活性 桦树茸中三萜类、多糖类等物质均具有降血糖的潜在效果。桦树茸中三萜类化合物inotolactones A和B对α-葡糖苷酶活性具有较强的抑制率，半抑制浓度（IC50）为0.24 mmol/L；倍半萜中3β-hydroxycinnamolide呈中等的抑制效果，IC50为3.39 mmol/L[44]。三萜化合物白桦脂醇和白桦脂酸能分别使α-葡糖苷酶酶活分别降低至（9.59±0.34）U和（5.79±0.17）U，远低于阿卡波糖抑制下的酶活（125.62±2.88）U，表明两者对α-葡糖苷酶的活力具有强抑制作用[45]。桦树茸纯化多糖对正常HepG2细胞和胰岛素抵抗HepG2细胞的葡萄糖消耗均具有促进作用，且对α-葡萄糖苷酶的抑制活性显著高于粗多糖[46]。

桦树茸水提物降低血糖的可能机制为通过促进葡萄糖激酶（glucokinase，GK）表达，降低3-羟基-3-甲基戊二酸单酰辅酶A还原酶（HMG-CoA还原酶）的表达，从而促进葡萄糖的分解和代谢[47]。桦树茸液体深层发酵产物能显著降低四氧嘧啶诱导的糖尿病小鼠的高血糖，修复糖尿病对小鼠胰腺组织的损害[48-49]。

2.4 抗病毒活性 桦树茸中多糖、木质素衍生物及提取物具有较强的抗病毒作用。桦树茸多糖可以抑制猫杯状病毒、猫疱疹病毒1、猫流感病毒、猫传染性腹膜炎病毒和猫泛白细胞减少症病毒的增殖[50]。桦树茸中高分子量的木质素衍生物能通过附着于蛋白酶，抑制艾滋病病毒（HIV）的逆转录酶，从而实现对HIV病毒繁殖的抑制作用[51]。桦树茸外表面黑色部分提取物在质量浓度为40 μg/mL时，对人流感病毒A和B及马的流感病毒A均具有完全的活性；其抗病毒成分主要由桦木醇、羽扇豆醇和真菌甾醇组成，这些成分存在于桦皮层[52]。

桦树茸水提物具有抗HIV-1活性的作用，其对HIV-1的融合/进入、逆转录酶及整合酶均有显著抑制作用；桦树茸水提物在HIV-1的融合/进入阶段呈现最高的病毒抑制活性，提示在病毒的融合/进入阶段可能存在最佳的作用靶点[53]。桦树茸提取物Betal,3-D Giucan可以有效地防止SARS病毒，也可以有效地抑制HIV病毒，而且其与艾滋病防护药（azidothymidine，AZT）等混合使用可以改善治疗效果，减少副作用[54]。

2.5 抗炎活性 桦树茸中甾体类化合物、多糖类和甲醇提取物均具有抗炎活性。桦树茸中羊毛甾醇、inotodiol和trame-tenolic acid在质量分数为10 mg/kg时均能抑制二甲苯致小鼠耳肿胀炎症，其中trame-tenolic acid的抗炎活性最强[55]。桦树茸多糖能够降低葡聚糖硫酸钠（dextran sulfate sodium salt，DSS）所致的大鼠结肠炎；它能有效地降低邻近肠上皮细胞间的紧密连接蛋白（tight junction protein，TJ蛋白），抑制闭锁小带蛋白1（zonula occludens protein 1，ZO-1）和Ocludin的减少，以保持肠道的完整性，桦树茸多对肠黏膜有保护作用，能缓解腹痛腹泻、黏液性脓血便等症状[56]。

桦树茸甲醇提取物具有抗炎、止痛的作用，在体外可明显抑制组胺诱发的小鼠单核巨噬细胞白血病细胞（RAW 264.7巨噬细胞）中炎症因子TNF-α的生成，并能有效地抑制炎症状态下小鼠血管舒张反应的降低，进而能减轻组胺诱发的微血管炎症[57-58]。

2.6 抑菌活性 多酚类是桦树茸中具有抑菌作用的主要成分。桦树茸多酚具有广谱抑菌效果，对革兰氏阳性菌（G+）的抑制能力强于革兰氏阴性菌（G-）。桦树茸多酚对加热和紫外照射具有很好的稳定性，这可能与桦树茸多酚的结构有关。经分析鉴定桦树茸多酚具有苯环结构，在紫外区具有强吸收峰，可以维持结构的稳定，进而保证了抑菌活性的稳定[59]。

桦树茸甲醇提取物质量浓度为10 mg/mL和2.5 mg/mL时分别对大肠杆菌ERcat和金黄色葡萄球菌ATCC25923有着最明显的抑制效果；质量浓度为10 mg/mL的水提物可以有效地抑制大肠杆菌ATCC25923；质量浓度为10 mg/mL的石油醚提取物抑制金黄色葡萄球菌O41ermc的作用最显著[32]。桦树茸菌质正丁醇层和乙酸乙酯层对大肠埃希菌、金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌、白色念珠菌都有一定的抑制效果[60]。桦树茸发酵产物对杨树烂皮病菌、落叶松枯梢病等7种植物病原菌均有明显的抑制能力，其中对杨树烂皮病和落叶松枯梢病的抑菌率在50%以上，且抑菌效果随发酵时间的增加而逐渐增强，第23天发酵产物的抑菌效果最好，到25 d后基本维持不变[61]。

2.7 免疫调节活性 桦树茸胞外多糖能增加小鼠的脾脏指数胸腺指数、脾细胞增殖及血清中白细胞介素-2（Interleukin-2，IL-2）、TNF-α含量，从而促进环磷酰胺引起的小鼠免疫功能抑制的恢复[62]。桦树茸菌丝体多糖能强烈激活与B淋巴细胞和巨噬细胞有关的体液免疫，其中高分子量β-葡聚糖活性高于低分子量β-葡聚糖，且菌丝体多糖分子量为1 100 kDa时活性高[63]。桦树茸发酵液中的酚类物质可升高小鼠体质量、脾脏指数及外周淋巴细胞的存活能力[64]。

2.8 其他药理活性 桦树茸除了上述的药理活性以外，还具有抗凋亡、生发、止咳化痰、抗衰老、抗疲劳、保肝等作用。

桦树茸三萜类化合物能减轻H2O2诱导的人神经母细胞瘤SH-SY5Y细胞的损害，起到抑制细胞凋亡的作用[45]。羊毛甾醇、桦褐孔菌醇、lanost-8,24-diene-3β,21-diol和栓菌酸都可以促进人毛囊真皮乳头细胞的生长，与生发剂minoxidil的作用效果相似[36]。桦树茸粗多糖可以显著增强小鼠血清、心脏、肝脏和肺脏中的超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）活性，延长弓形虫感染小鼠的存活时间[65]。高剂量桦树茸胞外多糖可显著延长氨水所致小鼠的引咳潜伏期，减少咳嗽次数，同时具有一定的化痰作用[62]。桦树茸中性多糖组分IOP-1对依托泊苷诱导的大鼠主动脉平滑肌细胞衰老表型有抑制作用，并且能通过抑制活性氧（reactive oxygen species，ROS）的生成及平衡线粒体膜电位来抑制氧化应激，其作用机理为调节与衰老有关的信号通路p53-p21、p16-pRb中衰老相关基因p53、p21及p16的高表达[66]。经60Co-γ射线辐照处理后的桦树茸多糖对小鼠的生长和发育无明显的影响，可以有效地延长小鼠力竭的游泳时间和爬杆时间，增加体内肝糖原和肌糖原的含量，从而有效地减轻疲劳[67]。桦树茸多糖组分可降低细胞内衰老蛋白的含量，明显抑制细胞凋亡，减轻中波紫外线（Ultraviolet Radiation B，UVB）诱导的HaCaT细胞光老化，其机制可能与抑制细胞凋亡、缓解核因子E2相关因子2（nuclear factor erythroid-2 related factor，2Nrf2）介导的氧化应激，以及TRL4/NF-κB通路介导的炎症相关[68]。

桦树茸乙醇提取物具有一定的抗过敏作用，对免疫球蛋白E（immunoglobulin E，IgE）诱发的肥大细胞中钙摄取、组胺及TNF-α、白细胞介素-6（interleukin-6，IL-6）的释放有一定的剂量依赖性抑制作用[69]。桦树茸石油醚和乙酸乙酯萃取物可显著降低急性肝损害小鼠血清天门冬氨酸氨基转移酶（aspartate aminotransferase，AST）、丙氨酸氨基转移酶（alanine transaminase，ALT）水平，增加肝组织SOD、谷胱甘肽过氧化酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）活性，并能降低丙二醛（malondialdehyde，MDA）含量[70]。

3 结论与展望

桦树茸在民间作为预防和治疗疾病的药用真菌，应用历史悠久，且其治疗癌症、心血管疾病、蛔虫病、病毒性疾病等效果较好。桦树茸含有大量的活性成分，具有广泛的药理活性，但人们大多研究的是桦树茸中的三萜和甾体类化合物，对多酚类、芳香类等其他成分的研究较少，并且各成分的药理作用机制及药理活性与成分之间的关系尚不明确，故今后的研究需要将生物活性与结构特征结合起来进行更加深入的研究。

桦树茸在细胞实验、动物实验及人体临床应用中表现出良好的治疗效果，主要集中在抗肿瘤、抗氧化、降血糖和抗病毒活性方面，而在抗炎、抑菌、调节免疫、抗凋亡、止血化痰、抗衰老、抗疲劳、保肝等方面的相关研究不够深入。对桦树茸的后续研究可以采用网络药理学、生物信息学等方法深入探究其治疗疾病的活性成分及不同成分与药效之间的联系，并探究其剂量范围、不良反应等，从而为中药桦树茸的研发和其药用资源的合理利用提供相关依据。