发酵虫草菌粉的主要应用

背景及概述^[1-2]

冬虫夏草是麦角菌科植物冬虫夏草菌的子座及其寄主蝙蛾科昆虫虫草蝙蝠蛾等的幼虫尸体的复合体，具有补虚损、益精气、止咳化痰等功效，是一种传统名贵滋补中药材。现代药理学研究发现其具有调节免疫、抗炎、抗纤维化、延缓衰老等多种作用。然而由于其主要生长于西藏、青海、云南、贵州、四川、甘肃等高寒山区，随着自然环境的变化及开采过度的影响，产量日益减少，价格逐年升高，已无法满足市场的需要。野生资源的匮乏促使了虫草发酵技术及规模化生产的快速发展，近年来以人工发酵虫草菌粉为原料的制剂逐渐增多，如金水宝胶囊、百令胶囊、至灵胶囊等。人工培育的发酵虫草菌粉的主要化学成分与冬虫夏草类似，且价格相对较低，已逐渐被大众接受和认可。近年来大量研究发现发酵虫草菌粉可用于治疗多种呼吸系统疾病。

主要化学成分^[2]

发酵虫草菌粉产品中成分众多，主要成分类型有核苷类、甾醇类、多糖类、氨基酸类、醇类、鞘脂类。此外，还存在多种其他类成分，包括蛋白质多肽、生物碱、多胺、挥发油、硬脂酸、软脂酸、维生素、有机酸、金属元素和黄酮类等。金属元素主要有锌、铁、铜、铅、锰等，且其含量铁＞锰＞锌＞铜＞铅；黄酮类化合物主要包括染料木素、黄豆黄素等。

1. 核苷类：核苷类成分为冬虫夏草及发酵虫草菌粉类产品的重要活性物质之一，是维持生物细胞生命活动的基本组成元素；是构成核酸ＲNA，DNA单体的前体，也是生物氧化、能量代谢中的能源物质和抗病毒、抗肿瘤药物的中间体，在抗癌市场中占据了将近五分之一的市场份额。另外，核苷类药物还有增强免疫抗氧化、抗炎、促进血管和淋巴管生成等作用。发酵虫草菌粉中主要含有13种核苷类成分，其中，鸟苷、尿苷、腺苷作为优势代谢成分，在各发酵虫草菌粉制剂中含量较高，均高于天然虫草中含量，其中以腺苷药理作用最为明显。在5种虫草菌粉产品中，宁心宝胶囊和至灵胶囊中3种成分含量相当，均为最高且批次间差异性较大；其次为心肝宝胶囊、金水宝胶囊；百令胶囊为最低。虫草素(3'-脱氧腺苷)作为个从真菌中分离出来的核苷类抗生素，为北虫草的主要代谢产物，但天然虫草中是否存在虫草素还存在争论，这可能与学者取材的冬虫夏草的生长环境及地理因素等相关。研究发现，在中华被毛孢菌种培养基中加入4g·L－15'-核苷酸酶时，虫草素的产量提高到原水平的201.1%。经证实，5'-核苷酸酶参与了虫草素的生物合成。

2. 甾醇类：麦角甾醇是一种植物甾醇类化合物，广泛存在于真菌类植物中，是天然虫草及其替代品中甾醇类的主要成分，以游离及结合两种形式存在；是组成真菌生物膜的重要活性物质，脂溶性维生素D2的前体；具有抗癌、抗氧化等药理作用；已有学者建立通过检测麦角甾醇的含量变化来分析柑橘真菌污染程度的方法。在野生冬虫夏草及人工虫草中，均分离鉴定出了7种甾醇类化合物，其中麦角甾醇所占比例最高，高于44%，其次为胆甾醇、谷甾醇，所占比例分别为31.0%～37.0%，9.0%～14.0%。不同厂家生产的发酵虫草菌粉制剂中麦角甾醇含量各异，但均高于野生冬虫夏草和人工北虫草。据已有文献报道，金水宝胶囊、百令胶囊、至灵胶囊、宁心宝胶囊、心肝宝胶囊中麦角甾醇含量就属百令胶囊为最高，达6.06～6.10mg·g－1。

3. 多糖类：虫草多糖是大量存在于虫草及虫草菌粉产品中的一类高分子复合物，约占冬虫夏草干重的3%～8%，虫草菌丝体中多糖质量分数在2.97%～4.48%。具有调节免疫、抗氧化、抗肿瘤、保肝护肝等作用。虫草菌丝制剂中多糖结构不尽相同，受菌种、培养基条件(培养时间，温度，pH，碳源，氮源，硫酸盐种类等)和培养基种类等因素的影响。且干燥方法会对多糖的抗氧化活性及单糖比例造成影响，冷冻干燥法相比于喷雾干燥法及烘干法，对多糖抗氧化活性及单糖比例影响较小，是值得推荐的一种多糖干燥方法。自1977年日本报道了1种由甘露聚糖核心和半乳糖基寡糖支链组成的水溶性冬虫夏草多糖CS-I后，学者们对虫草多糖的结构及其活性研究逐渐兴起，结构不同的多糖发挥着相同或者不同的药理作用。虫草多糖(CSP)中平均相对分子质量为2.70×104Da的CPS1-2和平均相对分子质量为9.76×105Da的NCSP-50均能刺激血管扩张物质NO的分泌，前者还能降低ET-1和肾上腺素、去甲肾上腺素、血管紧张素II的水平，抑制转化生长因子TGF-β1的增长和降低炎症介质C反应蛋白的水平，可用于抗高血压治疗；新型多糖CMPA90-1，含硒多糖和多糖CPS-F均表现出抗氧化活性且CMPA90-1和CPS-F都具抗炎活性；菌多糖MPCS和平均相对分子质量为20200Da的均一多CP2-c2-s2均具有免疫调节作用，前者可用于治疗卡介苗及脂多糖引起的免疫性肝损伤，后者可用于抗衰老；渣多糖ＲPS可降低血液和肝中脂质的水平，增强谷氨酸丙酮酸酯转氨酶和抗氧化活性，是潜在的抗高血脂、抗肝损伤和抗氧化药物。另外，多糖CME-1可通过抑制血小板活化从而预防或治疗心血管疾病；多糖CMN1可对抗缺氧，用于急性高原病的治疗。市场上多糖类产品主要以虫草胞外粗多糖或菌丝粗多糖为主，但由于技术限制，目前报道的研究多是针对粗多糖，即使通过分离纯化得到单一组分，也仅有其相对分子质量及一级结构的研究，无法从分子水平上确切阐述其作用机制和药理功能，故其结构有待进一步的发掘和研究。作为虫草及虫草菌粉产品中共有并具有较强药理活性的特征性成分，建议将其纳入虫草菌粉类产品的质量标准当中。

2. 氨基酸类：氨基酸是构成蛋白质的基本单位，是生物体内不可缺少的营养成分之一，与生物的生命活动有着密切联系。据有关文献报道，天然虫草与人工虫草中均含有17种氨基酸和8种必需氨基酸，人工虫草中总氨基酸含量大于天然虫草中总氨基酸含量。不同产地虫草和不同类型虫草真菌菌丝体中游离氨基酸含量差异较大，但不同类型氨基酸所占比例无明显差异。运用聚类分析与主成分分析对7种虫草真菌菌丝体中游离氨基酸含量进行分析，发现中华被毛孢、细脚棒束孢、古尼拟青霉、粉被玛利亚霉4种虫草真菌菌丝体中苯丙氨酸、天冬氨酸、色氨酸和精氨酸4种氨基酸含量均比蛹拟青霉、蝉棒束孢菌丝、戴氏绿僵菌菌丝中4种氨基酸含量要高；戴氏绿僵菌丝中甲硫氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、组氨酸、苏氨酸和丝氨酸的含量均比其他样品中高，但7个虫草真菌菌丝中游离必需氨基酸所占比例均在65%以上。研究证实，在虫草液体培养基中加入150mg·L－1锌后，菌丝体生物量达到10.7g·L－1，虫草菌丝体中锌的质量分数达到4875.1μg·g－1，总氨基酸与必需氨基酸的含量均有大幅增加，分别比以前高出11.1%和15.2%，此发现于虫草菌粉产品发酵工艺提升有重要参考价值。对于独家生产品种百令胶囊、金水宝胶囊、心肝宝胶囊，总氨基酸质量分数分别为294.0～346.7，224.0～281.7，199.3～224.9mg·g－1，多厂家生产的至灵胶囊和宁心宝胶囊，由于原料及生产工艺不一，总氨基酸含量差异较大，分别为241.1～356.1，234.9～331.7mg·g－1。

5. 醇类：D-甘露醇是虫草发挥药效的主要成分之一，于1954年被首次分离出来，后经学者再次鉴定，确定其真实结构为甘露醇。甘露醇具有利尿、降低颅内压和眼内压、镇咳、祛痰和平喘等多种功效，其含量受物种多样性和微生态环境的影响。研究表明，天然虫草与虫草菌丝体中甘露醇含量差异显著，前者远远大于后者。天然虫草中甘露醇质量分数在9.85%～11.5%，而虫草菌丝体中甘露醇质量分数不足4.93%。在3种发酵虫草菌粉产品中，百令胶囊中甘露醇质量分数最高，为29.5～36.5mg·g－1；金水宝胶囊次之，宁心宝胶囊最低。

6. 鞘脂类：鞘脂类(SPs)是一类具有高度多样性的脂类，其既可以作为细胞膜的结构组成部分，也可以作为细胞信号传导介质。在中枢神经系统的发育和活动等大多数生物过程中，其药理学、基因处理以及他们的信号系统都强调了鞘脂类化合物的重要性。同样，SPS积累或信号传导的扰动也与许多疾病状态有关，如神经管缺陷、神经炎症、中风和痴呆。1994年，多球壳菌素作为一种强效免疫抑制剂在虫草发酵液中被首次分离出来，这预示着鞘脂类成分可能是虫草及虫草菌粉制剂中的有效成分。从天然虫草中鉴别出了43种鞘氨醇碱和303种神经酰胺，并且发现鞘氨醇碱免疫抑制作用强于神经酰胺。随后，首次对天然虫草及虫草菌丝中的鞘脂类成分进行定量分析，发现天然野生虫草及虫草菌丝中均含有大量不同类型的鞘脂类成分，其含量差异为鞘氨醇碱/神经酰胺＞磷酸鞘氨醇＞糖鞘脂。不同的是①天然虫草中的主要鞘脂类成分为鞘氨醇碱，而虫草菌丝中的主要鞘脂类成分为神经酰胺。②天然虫草中鞘磷脂含量约高出虫草菌丝中鞘脂类含量的10倍。③虫草菌丝中肌醇磷酰基神经酰胺和糖鞘脂含量均高于天然虫草。此研究对天然虫草及虫草菌丝的质量控制及更合理利用具有重要价值。

7. 蛋白质多肽类：蛋白质是构成人体组织器官的支架和主要物质，在人的生命活动中起着重要作用，是虫草及虫草菌丝制剂中的生物活性成分之一。但虫草中不仅存在有益蛋白质，也存在能诱导细胞凋亡的有害蛋白质，热处理及碱化处理能破坏其诱导细胞凋亡的能力。目前鲜有将蛋白质作为目标成分对虫草进行质量控制的文献报道。利用聚丙烯酰胺凝胶电泳法和双向凝胶电泳法对来自青海、台湾、四川3个不同产地的天然虫草中蛋白质进行分离，利用层序聚类分析对其结果进行分析，以研究虫草中蛋白质与其产地的关系。结果表明，利用聚丙烯酰胺凝胶电泳法对蛋白质进行分离分析所得结果无差异，而利用双向凝胶电泳法对蛋白质进行分离的蛋白质斑点有显著性差异，并可将其产地聚为台湾、青海2类。把蛋白质作为目标成分，将有益于虫草及虫草菌粉类产品质量标准的进一步完善。

质量标准^[2]

据权威统计，国内外报道的从天然冬虫夏草中提取分离的虫草属真菌约有400种，我国已报道的就有60余种。由于菌种差异，加上各厂家发酵条件和生产工艺各不相同，导致各类产品质量参差不齐；由于质量标准不一，发酵虫草菌粉类产品质量可控性差。其中，金水宝胶囊和百令胶囊分别于2000年，2005年开始载入《中国药典》。2个品牌均为独家生产品种，质量标准测试指标较为全面，自2000年以来，其质量标准也在不断完善。至灵胶囊，心肝宝胶囊和宁心宝胶囊收载于原卫生部部颁药品标准，由多厂家生产，质量标准较为混乱，各产品质量标准研究具体内容见表3。载入2015年版《中国药典》的金水宝胶囊和百令胶囊质量标准定性及定量测定均较为全面，易于对产品质量进行控制；而至灵胶囊、心肝宝胶囊、宁心宝胶囊生产来源不统一，只针对1种或2种成分进行定性及定量测定，不足以对产品内在质量进行有效表征、综合评价和全面控制。如何统一发酵虫草菌粉类产品质量标准，建立一个科学而全面的质量评价新模式是目前厄待解决的问题。中药指纹图谱是实现鉴别中药真实性、评价质量一致性和产品稳定性的可行模式，其专属性强，可为中药的整体质量控制提供科学依据，能真正对产品内在质量进行综合评价，控制中药质量的稳定性和有效性。近年来，中药指纹图谱作为一种中药质量评价新模式，已被世界卫生组织、美国食品药物管理局、中国国家食品药品监督管理局所接受和运用于各种中药的质量评价当中。

应用^[3]

1. 发酵虫草菌粉治疗慢性阻塞性肺疾病慢性

阻塞性肺疾病(chronicobstructivepulmonarydisease，COPD)是一种进行性发展的以不完全可逆性气流受限为特征的疾病。该病是呼吸系统常见病和多发病，不仅影响肺脏本身，也可引起显著的全身反应，病情恶化时甚至可导致劳动力丧失及生活质量下降，最终发展为呼吸衰竭和肺源性心脏病而死亡。由于该病患病率及死亡率居高不下，因而引起支气管扩张剂、糖皮质激素、祛痰止咳药、免疫调节药及呼吸支持等疗法，但因药物毒副作用大、医疗费用高昂等因素，疗效并不尽如人意。近年来我国学者应用中西医结合的方法发现发酵虫草菌粉可用于治疗COPD。其不仅可以改善稳定期患者生活质量、提高肺功能及免疫功能，还能改善急性加重期患者病情及增强抗感染能力，值得临床推广。进一步研究还发现发酵虫草菌粉制剂防治COPD的机制涉及降低炎症因子水平、调节细胞及体液免疫、抑制氧化应激反应、阻止气道重塑等多个环节，体现了其多途径多靶点的治疗优势。

2. 发酵虫草菌粉治疗支气管哮喘

支气管哮喘是全球范围内最常见的慢性呼吸道疾病，它是由多种细胞(如嗜酸性粒细胞、肥大细胞、T淋巴细胞、中性粒细胞、气道上皮细胞等)和细胞组分参与的气道慢性炎症性疾病。临床上以反复发作的喘息、气急、胸闷或咳嗽为主要表现，常在夜间或清晨发作、加剧，多数可自行缓解或经治疗缓解。近年来随着气候、环境等因素的改变，该病的发病率呈逐年上升趋势。目前西医临床上多采用扩张支气管药物(如β2受体激动剂、茶碱类、抗胆碱能药)、抗炎药物(糖皮质激素、白三烯调节剂、色甘酸钠、抗组胺药)及免疫治疗等综合疗法控制该病发展，但由于长期应用会产生药物敏感性下降及多种不良反应，存在一定的局限性。为弥补西医治疗的不足，我国学者在西医常规疗法的基础上辅以发酵虫草菌粉制剂治疗，不但可有效缓解患者病情，还能提高其肺功能和免疫力，其机制可能与该药可上调干扰素－γ(IFN－γ)活性，下调白细胞介素(interleukin，IL－4、IL－6、IL－8IL－17)、CD34+祖细胞、嗜酸性细胞激活趋化因子(Eotaxin)及其受体(CCＲ3)、基质金属蛋白酶－1(MMP－1)、基质金属蛋白酶组织抑制因子－1(TIMP－1)表达水平，阻止气道炎症反应及气道重塑有关。

3. 发酵虫草菌粉治疗咳嗽

变异性哮喘咳嗽变异性哮喘是指以慢性咳嗽为主要或唯一临床表现的一种特殊类型哮喘。其病理生理改变与支气管哮喘相同，也是持续气道炎症反应与气道高反应性。近年研究发现有50%～80%的儿童及10%～33%成人咳嗽变异性哮喘可发展为典型哮喘。然而由于该病缺乏特异性临床表现，误诊率较高，常因早期干预不足导致典型哮喘，因此早期治疗十分重要。将百令胶囊联合沙美特罗氟替卡松用于治疗老年人咳嗽变异性哮喘，发现其可有效改善患者小气道功能障碍，其机制可能与其能够下调IL－17水平，抑制炎症反应有关。

4. 发酵虫草菌粉治疗支气管扩张

支气管扩张也是呼吸系统常见病之一，其发生与支气管及其周围肺组织慢性化脓性炎症和纤维化导致支气管变形及持久扩张有关。临床上以慢性咳嗽、咳大量脓痰和反复咯血为主要表现。目前认为支气管扩张除了先天免疫缺陷和纤毛运动障碍导致黏液清除困难等因素外，最主要的启动因子就是原发和继发的感染。因此如何有效控制感染、提高气道分泌物清除能力、抑制炎症反应就成为临床治疗的重点。研究发现，小剂量阿奇霉素联合百令胶囊长期口服，可有效减少急性发作次数，改善支气管扩张患者肺功能，减少痰液量，抑制炎症反应，安全有效。

5. 发酵虫草菌粉治疗肺结核

肺结核是由结核分枝杆菌引起的慢性呼吸系统传染病，严重危害人类的健康。我国是结核病高发国家，该病已被列为我国重大传染病之一。随着抗生素的广泛应用，肺结核的流行趋势得到了一定的控制，但近20年来该病发病率又有所回升，且结核杆菌耐药现象突出，死亡率逐年增长，引起了全球范围的广泛关注。寻求更好的治疗方法和途径已成为结核科医生的共识。国学者通过中西医结合的方法研究发现，发酵虫草菌粉在辅助治疗肺结核病中疗效确切，优于单用西药治疗。不但可以提高患者免疫功能，还能够增效减毒，临床应用价值高。

6. 发酵虫草菌粉治疗支原体肺炎

支原体肺炎是由支原体感染引起的呼吸道和肺部的急性炎症病变，该病多发于儿童，占儿童社区获得性肺炎的10%～40%。目前对儿童支原体肺炎治疗上以大环内酯类药物为首选。然而近年来发现，儿童难治性支原体肺炎的发病率呈增高趋势，因此在抗感染治疗的同时，急需寻找到其他有效的药物协同控制该病的进展。在对儿童难治性支原体肺炎的治疗上，在常规抗感染的同时给予口服匹多莫德分散片联合百令胶囊治疗，不但可以提高临床疗效，还能增强机体免疫力，达到治疗与预防的双重目的，为临床治疗找到了一条新的途径。

7. 发酵虫草菌粉治疗特发性肺纤维化

特发性肺纤维化是一种原因不明的、进行性的、局限于肺部的以纤维化伴蜂窝状改变为特征的疾病。近年来该病发病率及死亡率逐年增高，患者平均生存期仅2.8年，引起了呼吸病科工作者的广泛关注。因该病的发病机制尚未完全阐明，临床上仍缺乏有效的手段控制其进展，因此寻找有效的治疗药物就成为当今研的热点。我国学者在中医药治疗该病方面也做了有益的探索。有研究人员发现在常规抗生素治疗的基础上辅以百令胶囊治疗特发性肺纤维化，疗效优于单用激素治疗，且可明显缩短治疗时间，减少不良反应，提高患者生存质量。另有临床试验证实中成药血府逐瘀胶囊联合百令胶囊治疗特发性肺纤维化，可提高患者3/5的生存率、延长生存时间，值得深入探讨。

8. 发酵虫草菌粉治疗肺癌

肺癌是发病率和死亡率最高，对人类健康和生命威胁的恶性肿瘤之一。从治疗学角度，目前临床上主要将其分为小细胞肺癌和非小细胞肺癌两大类。由于其发病较隐匿，因此许多患者就诊时已为中晚期，失去了手术时机，仅能接受放化疗为主的综合疗法。但随之又带来了疲乏无力、消化道反应、免疫力降低等诸多不良反应，疗效并不令人满意。因此如何提高患者生活质量，减轻毒副反应，就成为提高临床疗效的关键。祖国医学在这方面发挥了较大的优势。近年来多项临床研究表明发酵虫草菌粉制剂在改善肺癌患者放化疗后疲乏感、消化道不良反应、免疫力降低、各种并发症等方面都有较好的效果，值得推广运用。

9. 发酵虫草菌粉治疗放射性肺损伤

放射性肺损伤是对胸部恶性肿瘤进行放射治疗的常见并发症，一般在放射治疗的早期可引起放射性肺炎，晚期则引起放射性肺纤维化。由于多年来对放射性肺损伤的治疗无明显进展，因此急需寻找到对该病有效的治疗措施。国内有研究团队选取了106例胸部恶性肿瘤患者(包括肺癌、食管癌、恶性淋巴瘤)，随机分为2组，对照组给予单纯放疗，治疗组在对照组基础上加用百令胶囊治疗，结果发现，2组近期放射性肺炎的发生率虽无显著性差异，但治疗组患者临床症状得到明显改善，且治疗组远期放射性肺纤维化的发生率远低于对照组，差异有统计学意义，表明该药可作为放射性肺炎和肺纤维化治疗的有效药物。另有研究团队则在动物实验中进一步探讨了百令胶囊防治放射性肺损伤的机制，发现其主要是通过降低血浆中IL－6、肿瘤坏死因子－α(TNF－α)、转化生长因子－β1(TGF－β1)等细胞因子实现的，由此可见该药对放射性肺损伤确有一定的防治作用，值得进一步研究。

10. 发酵虫草菌粉治疗职业性尘肺病

职业性尘肺病是在职业活动中长期吸入生产性矿物性粉尘并在肺内潴留而引起的以肺组织弥漫性纤维化为主的疾病。它是我国发病率及死亡率最高的一种职业病，当前列入国家《职业病分类和目录》中的尘肺病包括矽肺、煤工尘肺、石墨尘肺等13种。该病不但严重威胁患者的生命健康和职业安全，也给国家和个人造成了巨大的经济损失和政治影响，是当前防控的重点之一。国内学者通过研究发现发酵虫草菌粉制剂不但可以提高尘肺病患者免疫功能及生存质量，降低呼吸道感染率，还能预防尘肺合并肺心病的发生，值得临床推广。进一步研究还发现其保护机制可能与其能够调节TGFβ－Smads信号通路，上调Smad7mＲNA、下调TGFβ1mＲNA表达，抑制肺纤维化的形成有关。我国职业性尘肺病的种类繁多，当前对发酵虫草菌粉制剂如何防治各种尘肺病的报道仍较少，今后还需加强这方面的研究，减少该病的发生发展。

主要参考资料

[1] 中药辞海·卷

[2] 发酵虫草菌粉类产品质量标准研究进展

[3] 发酵虫草菌粉治疗呼吸系统疾病的研究进展