桑黄类真菌多糖的生物活性研究现状及展望

于惠琪1,2,罗然夕1,2,王晓玲1,2 *,刘高强1,2

(1. 中南林业科技大学 林业生物技术湖南省重点实验室,湖南 长沙 410004;2. 中南林业科技大学 森林资源生物技术湖南省国际科技创新合作基地,湖南 长沙 410004)

摘 要: 桑黄类真菌是一类珍稀食药用真菌,作为传统保健品在多个国家被广泛使用。多糖是桑黄类真菌的主要活性物质。大量研究表明,多糖具有抗肿瘤、抗氧化、抑菌、免疫调节、降血糖、护肝等多种生物活性。该文结合国内外相关文献,对桑黄多糖的化学成分、生物活性及其相应机制进行综述,并对桑黄多糖研究存在的问题和开发利用前景进行展望,以期更好地研究和利用这一新型食药菌类功能食品资源。

关键词: 食用菌;桑黄;多糖;分子结构;生理作用

桑黄类真菌是一类较稀有的食药用真菌,被誉为“森林黄金”,在我国又称为桑耳,作为传统保健食品具有较悠久的历史,在秦汉《神农本草经》中首次记载,在唐代的《药性论》中用“桑黄”进行记述[1]。桑黄性平,无毒,具有活血利水、止带调经、散结消肿等功效[1]

桑黄的物种分类比较复杂。桑黄一般呈金黄色或黑褐色,硬质。由于从外观难以鉴定种类,因此狭义桑黄(桑黄种)的拉丁学名长期存在争议。日本曾把层孔菌属的Fomes yucatanensisF. rimosus 作为桑黄的拉丁名,之后有学者先后把桑黄拉丁名改为木层孔菌属的Phellinus yucatanensisP. linteusP. baumii[2],桑黄还被称为纤孔菌属的Inonotus linteusI. baumii。近年来,多位专家通过形态特征差异与寄主树种的关系,并结合分子鉴定,认为桑黄是独立的一个属——桑黄孔菌属Sanghuangporus Sheng H. Wu,L.W. Zhou & Y.C.Dai,狭义桑黄种(只生长在桑树上)的拉丁名定为Sanghuangporus sanghuang[2]。但由于使用习惯,现阶段仍把木层孔菌属的P. linteus(裂蹄木层孔菌)、P. baumii(暴麻子)和P. igniarius(火木层孔菌)等作为广义的桑黄(桑黄类真菌)[3-4],即桑黄孔菌属(Sanghuangporus)的全部种和木层孔菌属(Phellinus)的部分种均视为桑黄类真菌。最为典型的为桑树桑黄和杨树桑黄,其形态见图1[2]

图1 桑黄形态
Fig.1 Morphology of 'Sanghuang'

近年来,桑黄因其在抗肿瘤和增强机体免疫力方面的作用而受到广泛研究,成为从自然资源中开发新型抗肿瘤化合物的潜在候选者。研究者从桑黄的菌丝体、子实体中发现了更多的活性代谢产物,如多糖、黄酮、萜类物质等[5-6]。研究表明,多糖为桑黄的关键活性成分,由于其在抗肿瘤、抗氧化、抑菌、免疫调节、神经保护等方面具有良好的效果,近年来备受关注[7]。本文对桑黄多糖的化学成分、生物活性及其相应机制进行综述,提出目前在桑黄多糖研究中存在的问题,并对桑黄多糖的研究和开发利用前景进行展望,以期更好地开发这一新型食药菌类功能食品资源。

1 桑黄多糖类化合物

多糖是真菌的主要活性成分之一[1],包括胞外多糖、胞内多糖和子实体多糖[8]。有研究从桑黄子实体中分离得到一种分子量为1.71×104 Da,由L-岩藻糖、D-葡萄糖、D-甘露糖、D-半乳糖、3-O-ME-D 半乳糖构成的新型杂多糖[9]。另有研究从桑黄子实体中分离获得一种水溶性多糖,通过拉曼和红外光谱分析都显示出该多糖拥有β-D-葡聚糖结构,并带有蛋白质组分,表明该多糖为蛋白聚糖[10]。石光等[11]从桑黄中获得一种主要由葡萄糖和甘露糖组成的酸性多糖。近来,研究人员从瓦尼木层孔菌(Phellinus vaninii)中分离得到两个新的胞外多糖[(extracellular polysaccharides-I,EPSI)和(extracellular polysaccharides-II,EPS-II)]。其 中EPS-I 由核糖、木糖、葡萄糖酸、半乳糖、葡萄糖、甘露糖、半乳糖酸组成,摩尔比为1.45∶2.52∶40.31∶1.68∶1.90∶50.24∶1.89,而组成EPS-II 的单糖与EPS-I 相同,但摩尔比相差较大,为1.92∶3.86∶20.89∶7.09∶14.79∶36.15∶15.32[12]。另有研究显示,分离自木层孔菌属P.linteusP. igniarius 的两个桑黄多糖的单糖组成主要为葡萄糖,含量分别为78.88%和57.58%,另外二者都含有少量的甘露糖、半乳糖、木糖、阿拉伯糖和鼠李糖,分子量分别为2.07×104 Da 和1.85×104 Da[13]

上述研究表明,桑黄多糖作为一类高分子化合物,其类型较多,有杂多糖、β-葡聚糖、蛋白聚糖和酸性多糖等多个类型;糖苷键大多为β-(1→3)、β-(1→6)或β-(1→3,6)型,如P. linteusP. igniarius 的两个桑黄多糖的主链结构为→3)-β-D-葡萄聚糖-(1→6)-β-D-葡萄聚糖-(1→;也有的桑黄多糖(如PL-N1)的主链是(1→4)连接的β-D-吡喃糖基残基[14],此外,还有以α-D-α-Glc(1→4)-α-D-Glc(1→6)为骨架的多糖(PLPS-1)和以α-(1→3)-D-Glc 和α-(1→6)-D-Glc 为骨架的多糖(PLPS-2)[15]。此外,有的多糖还含有一些其他糖单元和糖苷键的侧链,如P. igniarius 多糖带有α-D-甘露聚糖-(1→侧链[13]

在单糖组成方面,一般含有两个以上单糖,常见的单糖组成有D-葡萄糖、甘露糖、半乳糖、核糖、木糖以及L-岩藻糖等。桑黄多糖的分子量范围一般在1.00×103~1.00×107 Da[7,16-17],有 关 高 级 结 构 方 面 的 研 究较少。

2 桑黄多糖的生物活性

2.1 免疫调节活性

桑黄多糖具有很强的免疫调节活性。Yin 等[18]发现,给免疫抑制小鼠补充杨树桑黄Sanghuangporus.vaninii 中的粗多糖,可以使小鼠的体质量、脾脏和胸腺指数增加,促进细胞因子干扰素γ(interferon gamma,IFN-γ)、免疫球蛋白M 和免疫球蛋白G 的释放,同时使溶酶菌的活性增强。从桑黄中提取的一种新的多糖-蛋白质复合体是吞噬细胞和NK 细胞的重要生物反应调节剂,并在体外促进B 细胞的增殖[19]。另外,用桑黄多糖处理RAW 264.7 细胞后,可显著降低肿瘤坏死因子-α 的mRNA 表达,刺激白细胞介素-10(interleukin-10,IL-10)并抑制白细胞介素-6(interleukin-6,IL-6)的mRNA 表达,提示桑黄多糖可通过平衡免疫系统中的IL-6 或IL-10 来减轻炎症[13]。进一步研究发现,桑黄多糖处理24 h 后,也可以通过降低干扰素-γ/白细胞介素-4(interleukin-4,IL-4)来调节T 辅助细胞1(Th1)/T辅助细胞2(Th2)的平衡,从而发挥免疫调节功效[20]。Ma 等[21]从桑黄发酵液中分离到一种新的胞外多糖(SHP-2),其对免疫器官系数具有积极影响,以剂量依赖的方式改善了D-半乳糖衰老小鼠的肝脏组织损伤和肝细胞凋亡。Kim 等[22]从桑黄中分离出的酸性多糖是一种免疫调节剂,分子量为150 kDa。

上述结果表明,桑黄多糖具有双向免疫调节作用,不仅可直接促进细胞因子IFN-γ、免疫球蛋白的释放,促进NK 细胞和B 细胞的活性,还可通过平衡免疫系统中IL-6/IL-10 或Th1/Th2 发挥整体免疫调节作用。

2.2 抗肿瘤活性

抗肿瘤是桑黄最重要的药理作用,多糖作为桑黄发挥抗肿瘤作用的关键活性成分,具有体内外抗多种肿瘤生长和转移的作用[23-26]

用100 mg/(kg·d)和200 mg/(kg·d)桑黄多糖处理人结肠癌小鼠30 d 发现,桑黄多糖可显著抑制结肠癌细胞(HT29)的生长。其是通过阻断细胞周期S 期,使细胞周期蛋白D1、E 和细胞周期蛋白依赖激酶(CDK2)和p27kip1 的表达下调,从而抑制HT29 细胞的增殖[24]。并且发现该桑黄多糖(25、50、100、200 μg/mL)对人大肠癌细胞也有很好的抑制作用。另有研究表明,从桑黄中分离的蛋白质结合多糖(protein-bound polysaccharide,PBP)可以抑制人结肠癌细胞SW480 的增殖和集落形成。PBP 抑制细胞生长是通过细胞周期停滞于G2/M 期实现的,并与细胞周期调控蛋白Cyclin B1 表达下调有关。PBP 诱导结肠癌细胞凋亡,其作用机制与B 淋巴细胞瘤(Bcl-2)的减少和细胞色素C 的增加有关[25]。另外,Qu 等[26]研究发现,S. vaninii 中的多糖(SVP-A-1)具有抗结直肠癌作用,显示出很好的治疗直肠癌潜力。SVP-A-1 可以抑制L-精氨酸合成代谢途径相关的肠道微生物菌群失调,增加ApcMin/+小鼠血清中的L-瓜氨酸水平,介导L-精氨酸合成,同时可以改善树突状细胞和活化的CD4+T 细胞中的抗原呈递,由此导致Th1 细胞释放IFN-γ 和肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor-α,TNF-α)作用于肿瘤细胞,增强肿瘤细胞对细胞毒T 淋巴细胞的敏感性。

以上试验表明,桑黄多糖均可抑制结肠癌、直肠癌细胞的增殖,其作用机制与阻断细胞周期、调节肠道微生物菌群结构有关。

桑黄多糖也可抑制其它肿瘤细胞的增殖。Pei等[14]发现桑黄多糖(PL-N1)在体外以剂量依赖的方式抑制肝癌细胞。赵妙惠等[27]发现,桑黄多糖联合环磷酰胺可以很好地抑制肝癌腹水荷瘤小鼠的肿瘤增殖,发挥减弱强效作用,该机制可能与PI3K/AKT/mTOR通路的下调表达有关。Cheng 等[28]从桑黄子实体分离得到一种新型水溶性甘露聚糖(Sanghuangporus sanghuang polysaccharides 1,SSPS1)。SSPS1 可以诱导人肝癌细胞株HepG2 细胞凋亡,并将其阻滞于S 期。进一步发现SSPS1 是通过线粒体介导的信号通路去触发细胞凋亡过程。同时还从桑黄的培养液中分离得到另一种甘露聚糖(Sanghuangporus sanghuang extracellular polysaccharides 2,SSEPS2),其对HepG2 和人乳腺癌细胞MCF-7 具有潜在的抗肿瘤作用,抑制HepG-2 和MCF-7 细胞增殖的IC50 值分别为365、340 μg/mL[29]。Wan 等[30]研究表明,S. vaninii 中的多糖(S. vaninii polysaccharide,SVP)的分子量为3.156 × 104 Da,也具有抑制MCF-7 细胞增殖、侵袭作用,它能促进MCF-7 细胞p53 相关基因的激活,同时下调基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase,MMP)的表达,有效地调节细胞周期,促进细胞凋亡,降低MCF-7 细胞的迁移和侵袭能力。Mei 等[15]发现桑黄多糖PLPS-1 对S-180 肉瘤细胞有很强的抗肿瘤活性。吴建珩等[31]研究表明,桑黄多糖可以有效抑制胶质瘤U251 细胞的增殖和转移,并能促进该细胞凋亡,其诱导胶质瘤U251 细胞凋亡的机制可能和PI3K/AKT 信号通路被抑制有关。Wan 等[32]S. vaninii 子实体中提取的水溶性多糖(S.vaninii polysaccharides,SVPs)有4 个多糖亚组分,分别为SVP-W、SVP-1、SVP-2 和SVP-3,4 个组分均对非小细胞肺癌细胞株A549、95-D 和NCI-H460 有抑制作用,其中SVP-1 可以影响NCI-H460 细胞的形态和菌落形成,并且能促进细胞凋亡。因此SVPs 具有治疗非小细胞肺癌的潜力。Wu 等[33]通过实验发现,将暴马桑黄S. baumii 中富含多糖的水提物在400 mg/kg 的剂量下灌胃宫颈癌小鼠21 d,可对宫颈癌起到显著抑制作用。

此外,桑黄中的多糖类成分在临床前和临床研究中有助于增强癌细胞对化疗药物的敏感性。例如口服桑黄提取物(包括蛋白聚糖、多糖等),延长了辅助治疗后胰腺癌患者的生存期[34],显示出桑黄多糖成分在辅助抗癌方面的有效性,但在其它肿瘤临床方面的应用无相关报道。

桑黄多糖(P. linteus polysaccharides,PLP)能显著延长小鼠黑色素瘤细胞B16F10 的存活率,而且PLP可抑制肿瘤生长,降低肺转移的频率。其机制被认为是通过刺激免疫反应,因此,PLP 已被推荐作为一种无毒性的天然免疫治疗剂[35]。Kim 等[19]研究表明,桑黄胞外多糖可以促进T 细胞的繁殖,提高T 淋巴细胞的活性,从而增强抗肿瘤活性和免疫刺激,使体内细胞免疫作用和体液免疫作用效果得到增强。Cheng 等[36]S. vaninii 的栽培部位分离出含有β-葡萄糖、β-半乳糖和α-岩藻糖的多糖SVPS2,研究表明,SVPS2 可以促进免疫反应启动,并在体外促进细胞因子分泌。此外,SVPS2 可以将结肠癌细胞HT-29 阻滞在S 期而介导其凋亡。通过蛋白质印迹结果显示,SVPS2 可以让Bax、细胞色素 c 和裂解半胱天冬酶-3 的表达上调,同时下调Bcl-2。因此SVPS2 的抗肿瘤机制可能与增强免疫反应和诱导肿瘤细胞凋亡有关。

综上所述,桑黄多糖具有广泛的抑制肿瘤细胞增殖作用,对肠癌细胞、肝癌细胞、乳腺癌细胞、肉瘤细胞、胶质瘤细胞、非小细胞肺癌细胞、宫颈癌细胞、胰腺癌细胞以及黑色素瘤细胞均有较好抑制作用。其抑制机理包括以下几点:1)阻断细胞周期;2)促进细胞凋亡;3)通过免疫调节发挥抗肿瘤作用。抗肿瘤细胞增殖和迁移的具体机制还需要进一步深入研究。

2.3 抗氧化活性

桑黄多糖可通过清除体内自由基来延缓或预防肿瘤的发生[37]。桑黄菌丝体多糖清除体内自由基和抗氧化活性呈现出浓度依赖性[38]。郭璐等[39]从忍冬桑黄菌体中提出了多糖组分,经试验,忍冬桑黄菌体多糖对DPPH 自由基、羟基自由基、超氧阴离子自由基均具有明显清除作用。Zuo 等[40]从忍冬桑黄发酵液中纯化出一种桑黄胞外多糖肽(sanghuang extracellular polysaccharopeptide,SePSP),通过DPPH 自由基、羟基自由基和超氧阴离子自由基来测定SePSP 清除自由基的能力,以及其总还原力,证明了SePSP 在体外具有很强的浓度依赖性抗氧化活性。Wang 等[41]研究了桑黄(裂蹄木层孔菌)的抗氧化活性受多糖的分子量、单糖组成和化学结构的影响。通过体外实验证实,多糖对超氧阴离子自由基、羟基自由基和 DPPH 自由基的还原能力和清除活性都有很强的抗氧化活性。用桑黄多糖(0.062 5 mg/mL)处理2 h 可显著减轻他克林诱导的肝毒性和线粒体功能障碍,其机制是通过减少HepG2 细胞中活性氧(reactive oxygen species,ROS)的产生来实现抗氧化保护机制[42]。Yan 等[43]在D-半乳糖所致衰老模型小鼠中,桑黄多糖的抗衰老活性与其抗氧化活性密切相关,桑黄多糖(100、200、400 mg/kg)处理40 d 可明显提高小鼠血清和肝脏中超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、过氧化氢酶(catalase,CAT)和谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase,GSH-Px)活性,丙二醛(malondiadehyde,MDA)水平显著降低。伞迦楠[44]试验显示,3 种桑黄多糖均具有清除自由基活性,其中杨树桑黄多糖的抗氧化效果最好,其次为丁香桑黄多糖,然后是松树桑黄。Ma 等[21]证明了桑黄胞外多糖SHP-2 可以增加抗氧化酶的活性,包括CAT 和SOD 的活性,并能提高水溶维生素E 当量抗氧化剂(trolox equivalent antioxidant,TEAC)在D-氨基半乳糖胺(D-galactosamine,D-Gal)预处理过的小鼠血清中的抗氧化能力,同时降低脂褐素水平。

以上结果表明,桑黄多糖具有显著的抗氧化和抗衰老活性,其机制是清除ROS,增强抗氧化防御和降低氧化应激。活性氧在细胞内普遍存在,但过量的ROS会破坏DNA、蛋白质、脂质和多糖,从而对细胞构成氧化损伤[45]

2.4 抑菌活性

一些有害微生物引起的炎症和食品腐败,给日常生活带来了较大挑战,因此,开发天然抗菌剂、保鲜剂具有重要意义。研究表明,桑黄多糖可以抑制多种微生物的生长和增殖。伞迦楠[44]通过试验发现3 种桑黄多糖对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和表皮葡萄球菌的生长有抑制效果,但对铜绿假单胞菌和白色念珠菌的生长没有抑制效果。Zheng 等[46]发现P. baumii 提取物(P. baumii extract,PBE)可以降低厚壁菌门与拟杆菌门的比例,促进乳杆菌和普雷沃氏菌的生长,但抑制铜绿假单胞菌。陆龙喜等[47]试验表明,铜绿假单胞菌和白色念珠菌在一定程度上可以被桑黄多糖抑制。有学者发现桑黄发酵菌丝体中的提取物能够抑制乳制品中有害菌,延长制品的保质期,并且总氨基酸和一些微量元素的含量明显高于原始桑树桑黄子实体[5],说明人工发酵菌丝体具有抑菌作用并具有更丰富的营养元素。以上研究说明,桑黄多糖对有害微生物的抑制作用,使其在抗炎、抑菌和食品保鲜等方面具有较大开发潜力。

2.5 神经保护活性

研究表明,桑黄子实体中的多糖在与年龄相关的神经退行性疾病中发挥了重要作用[48]。桑黄多糖(200、375、750 μg/mL)作用24 h 后,可通过剂量依赖方式增加人单核细胞白血病(THP-1)单核细胞ROS 和MMP 的表达,从而诱导人白血病细胞的凋亡[48]。目前这方面的研究相对较少,但已有对神经保护作用的研究,显示出较好前景,后续可进一步在活体模型中对桑黄多糖预防或改善神经退行性疾病的潜力进行评价。

2.6 降血糖活性

桑黄多糖在降血糖方面有重要潜力[49]。与空白对照组和高脂高果糖饮食对照组相比,桑黄多糖(50 mg/kg)可显著降低雄性小鼠的血糖,改善其糖耐量。此外,桑黄多糖通过调节肝脏磷脂代谢和刺激胰岛素信号转导来改善胰岛素抵抗[49]P. baumii 的提取物(PBE 多糖组分)对α-葡萄糖苷酶的活性有相当强的抑制活性。Zheng 等[46]发现,在体外,PEB 可以促进葡萄糖消耗,提高糖原含量和己糖酶活性;在体内,PBE 处理可显著降低糖尿病小鼠的体质量和空腹血糖水平。Huang等[50]发现S. vaninii 的子实体多糖(SVP)可以调节Ⅱ型糖尿病小鼠的肠道菌群结构和功能。在SVP 处理后,肠道微生物群中柠檬酸盐循环、γ-氨基丁酸能突触、胰岛素信号通路等预测代谢功能的水平增加,而嘌呤代谢、牛磺酸和次牛磺酸代谢、淀粉和蔗糖代谢的水平下降。另有研究表明,桑黄(裂蹄木层孔菌)菌丝体多糖(300、600 mg/kg)在 高 脂 膳 食(high-fat diet,HFD)(120 mg/kg)诱导的Ⅱ型糖尿病大鼠模型中,治疗8 周后有效降低了血糖水平,增加了胰岛素抵抗和糖原[51]。菌丝体多糖可以通过调节细胞因子如IFN-γ、白细胞介素-2(interleukin-2,IL-2)、TNF-α 以及IL-4 的表达来抑制非肥胖糖尿病小鼠自身免疫性糖尿病发展的能力。Zhao 等[52]通过实验发现口服100 (mg·d)/kg 桑黄(裂蹄木层孔菌)多糖可显著降低四氧嘧啶引起的糖尿病小鼠血糖,降低幅度为35.60%。在口服葡萄糖耐量试验(an oral glucose tolerance test,OGTT)结果显示桑黄多糖在治疗28 d 后对葡萄糖的处理有影响。当前,糖尿病的防治具有较大难度,天然桑黄多糖显示出较强的降血糖活性,因此桑黄多糖有望开发为自身免疫性糖尿病免疫防治的功能食品或潜在药物。

2.7 护肝活性

桑黄传统上被用作膳食补充剂或中药来治疗肝炎,近年研究表明,当桑黄多糖浓度为 0~1.0 mg/mL时,以剂量和时间依赖性方式显著抑制肝癌细胞HepG2 的增殖[53]。其通过启动HepG2 细胞的凋亡和细胞周期阻断而具有直接的抗肝癌细胞生长作用。另有研究表明,桑黄子实体中的多糖可以通过增加半胱氨酸、谷胱甘肽、谷胱甘肽S-转移酶α-4(glutathione Stransferase alpha-4,GSTA4)和血红蛋白-血红素的表达,以及通过减少血红素、游离血红素、游离铁、蛋氨酸、热休克途径和氨基酸、核酸的代谢途径来调节氧化应激途径,从而保护大鼠免受硫代乙酰胺(thioacetamide,TAA)诱导的肝纤维化[54]。上述研究可能为传统上桑黄防治肝炎提供科学解释,但这方面的研究还较少,需要进一步开展较系统的护肝活性研究。

3 总结与展望

大型食药用菌是天然功能食品的重要资源。食药用菌兼具口感美味、营养丰富和生物活性作用突出的特点,所含的多糖、黄酮、三萜、酚类等活性物质含量较高,具有较大开发价值。桑黄作为一种具有较高营养和保健价值的食药用菌,与其它菌类如虫草、灵芝、松茸等相比,研究工作相对偏少,就桑黄关键成分多糖而言,今后仍有诸多工作需要开展。

3.1 桑黄多糖的结构和构效关系

现阶段对桑黄多糖的组分和分子结构,特别是高级结构、结构修饰、构效关系的研究还非常薄弱。多糖的结构主要包括一级、二级、三级和四级结构,目前对桑黄多糖结构的研究主要集中在一级结构层面[17],对其高级结构的研究较少,主要原因是由于从桑黄中分离出的较纯的多糖样品偏少,由于分离出的桑黄多糖是一类复杂的大分子多糖,往往由各种不同的糖苷键组成且有不同支链,对其化学结构的分析和表征比较困难[12]。相应地,导致构效关系的研究非常薄弱。现有桑黄多糖的一级结构研究表明,主链结构、支链程度和支链组成对其生物活性起着重要作用[9],例如具有β-(1→3)、β-(1→6)结构的桑黄多糖具有免疫调节作用;具有α-D-α-Glc(1→4)-α-D-Glc(1→6)为骨架的多糖(PLPS-1)具有抗肿瘤作用。另外,通常分子量较大的多糖比分子量较低的多糖具有更强的免疫调节和抗肿瘤活性[7-8],桑黄多糖是否也具有同样特征,仍需要进一步研究。

3.2 多糖的生物活性

现有研究表明,桑黄多糖在免疫调节、抗肿瘤、抗氧化、抑菌、神经保护、降血糖、护肝等方面具有广泛的生物活性,但其相关活性功能的研究还不够系统、深入,例如在抗肿瘤活性方面,特别是对某个特定肿瘤的具体抗生长和抗转移活性及其作用机制还不明确;同样地,对其他生理作用的研究也存在不全面、不系统现象。这也与典型桑黄多糖样品的获得较少有关。由于典型桑黄多糖样品较少,同时由于对其临床前的生物活性功能研究比较薄弱,导致相关活性功能的临床评价研究相对滞后,限制了桑黄作为潜在功能食品或药物的开发进度。因此,今后在系统研究生物活性的同时,还需要深入开展相关功能的临床评价研究。

3.3 桑黄多糖的食用毒理学

从桑黄中提取纯化的多糖,具有良好的生物活性,对于开发新的功能食品,尤其是开发提高免疫和辅助抗肿瘤方面的功能食品具有较大的研究价值和应用潜力,但桑黄多糖的现代食用毒理学相关研究还较少。

研究表明,桑黄子实体和菌丝体对人体没有毒副作用[55],但比较系统的毒理学研究目前还比较鲜见。因此,在深入开展桑黄及桑黄多糖药理学研究的同时,相关毒理学研究也需要跟进,以便为更好地科学研究和开发利用好桑黄这一菌类功能食品资源提供科学依据。

总之,桑黄及其关键活性成分多糖的研究还有诸多研究需要开展。较系统地研究桑黄及其近似种的多糖组分等活性成分,并从功能食品甚至药品的角度从中发掘出最具开发价值的桑黄种类和相应多糖组分,是今后需要开展的主要工作,这对于厘清实际应用中的桑黄种类之争、推动桑黄这一珍贵的功能食品资源的产业化具有重要基础性意义。

参考文献:

[1] 陈万超, 杨焱, 张劲松, 等. 桑黄类真菌活性代谢产物的研究进展[J]. 食用菌学报, 2020, 27(4): 188-201.CHEN Wanchao, YANG Yan, ZHANG Jinsong, et al. Recent advances in bioactive metabolites from 'Sanghuang' mushrooms[J].Acta Edulis Fungi, 2020, 27(4): 188-201.

[2] 吴声华, 戴玉成. 药用真菌桑黄的种类解析[J]. 菌物学报, 2020,39(5): 781-794.WU Shenghua, DAI Yucheng. Species clarification of the medicinal fungus Sanghuang[J]. Mycosystema, 2020, 39(5): 781-794.

[3] 戴玉成, 崔宝凯. 药用真菌桑黄种类研究[J]. 北京林业大学学报, 2014, 36(5): 1-7.DAI Yucheng, CUI Baokai. Progress on the species of medicinal fungus Inonotus sanghuang[J]. Journal of Beijing Forestry University, 2014, 36(5): 1-7.

[4] LUAN F, PENG X, ZHAO G, et al. Structural diversity and bioactivity of polysaccharides from medicinal mushroom Phellinus spp.:A review[J]. Food Chemistry, 2022, 397: 133731.

[5] 张志昌, 杨慧, 顾昌华, 等. “森林黄金” 桑黄的多功能研究进展综述[J]. 黑龙江粮食, 2021(6): 93-94.ZHANG Zhichang, YANG Hui, GU Changhua, et al. Review on the research progress of multifunctional Phellinus igniarius 'forest gold'[J]. Heilongjiang Grain, 2021(6): 93-94.

[6] 王旭, 焦月华, 郑秀茜, 等. 桑黄化学成分及药理作用的研究进展[J]. 化学工程师, 2021, 35(12): 54-56.WANG Xu, JIAO Yuehua, ZHENG Xiuxi, et al. Research progress in the chemical constituents and pharmacological mechanism of Sanghuang[J]. Chemical Engineer, 2021, 35(12): 54-56.

[7] 王豪, 钱坤, 司静, 等. 桑黄类真菌多糖研究进展[J]. 菌物学报,2021, 40(4): 895-911.WANG Hao, QIAN Kun, SI Jing, et al. Research advances on polysaccharides from Sanghuang[J]. Mycosystema, 2021, 40(4): 895-911.

[8] 陈婷怡, 付立忠, 王伟科. 桑黄孔菌属多糖结构特征和药理作用研究进展[J]. 食用菌, 2022, 44(5): 1-5.CHEN Tingyi, FU Lizhong, WANG Weike. Research advances on structural characteristics and pharmacological effects of polysaccharides from Sanghuangporus[J]. Edible Fungi, 2022, 44(5): 1-5.

[9] 郎明紫, 曾鹏, 刘明明, 等. 桑黄多糖的研究进展[J]. 蚕桑通报,2017, 48(2): 14-18.LANG Mingzi, ZENG Peng, LIU Mingming, et al. Research progress on polysaccharide from Phellinus baumii[J]. Bulletin of Sericulture, 2017, 48(2): 14-18.

[10] 刘谟浩, 曾建红. 桑黄化学成分及其抗肿瘤作用机制研究进展[J]. 中国实验方剂学杂志, 2023, 29(8): 275-282.LIU Mohao, ZENG Jianhong. Chemical components of Phellinus and antitumor mechanism: A review[J]. Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae, 2023, 29(8): 275-282.

[11] 石光, 安丽萍. 桑黄酸性多糖对D-半乳糖诱导小鼠的免疫调节作用研究[J]. 中国免疫学杂志, 2022, 38(2): 175-179.SHI Guang, AN Liping. Immunomodulatory effect of Phellinus igniarius acid polysaccharide on D-galactose induced mice[J]. Chinese Journal of Immunology, 2022, 38(2): 175-179.

[12] ZHANG H N, JIANG F C, LI L Q, et al. Recent advances in the bioactive polysaccharides and other key components from Phellinus spp. and their pharmacological effects: A review[J]. International Journal of Biological Macromolecules, 2022, 222: 3108-3128.

[13] SUABJAKYONG P, NISHIMURA K, TOIDA T, et al. Structural characterization and immunomodulatory effects of polysaccharides from Phellinus linteus and Phellinus igniarius on the IL-6/IL-10 cytokine balance of the mouse macrophage cell lines (RAW 264.7)[J].Food & Function, 2015, 6(8): 2834-2844.

[14] PEI J J, WANG Z B, MA H L, et al. Structural features and antitumor activity of a novel polysaccharide from alkaline extract of Phellinus linteus mycelia[J]. Carbohydrate Polymers, 2015, 115: 472-477.

[15] MEI Y X, ZHU H, HU Q M, et al. A novel polysaccharide from mycelia of cultured Phellinus linteus displays antitumor activity through apoptosis[J]. Carbohydrate Polymers, 2015, 124: 90-97.

[16] LIU J X, WANG Y X, WU J Z, et al. Isolation, structural properties, and bioactivities of polysaccharides from mushrooms Termitomyces: A review[J]. Journal of Agricultural and Food Chemistry,2022, 70(1): 21-33.

[17] ZHANG H N, JIANG F C, ZHANG J S, et al. Modulatory effects of polysaccharides from plants, marine algae and edible mushrooms on gut microbiota and related health benefits: A review[J]. International Journal of Biological Macromolecules, 2022, 204: 169-192.

[18] YIN C M, LI Y H, LI J T, et al. Gastrointestinal digestion, probiotic fermentation behaviors and immunomodulatory effects of polysaccharides from Sanghuangporus vaninii[J]. International Journal of Biological Macromolecules, 2022, 223: 606-617.

[19] KIM H M, HAN S B, OH G T, et al. Stimulation of humoral and cell mediated immunity by polysaccharide from mushroom Phellinus linteus[J]. International Journal of Immunopharmacology, 1996,18(5): 295-303.

[20] LIN C J, LIEN H M, LIN H J, et al. Modulation of T cell response by Phellinus linteus[J]. Journal of Bioscience and Bioengineering,2016, 121(1): 84-88.

[21] MA X K, SHE X, PETERSON E C, et al. A newly characterized exopolysaccharide from Sanghuangporus sanghuang[J]. Journal of Microbiology, 2019, 57(9): 812-820.

[22] KIM G Y, OH Y H, PARK Y M. Acidic polysaccharide isolated from Phellinus linteus induces nitric oxide-mediated tumoricidal activity of macrophages through protein tyrosine kinase and protein kinase C[J]. Biochemical and Biophysical Research Communications, 2003, 309(2): 399-407.

[23] JAKOPOVIC B, ORŠOLIĆ N, JAKOPOVICH I. Proteomic research on the antitumor properties of medicinal mushrooms[J]. Molecules, 2021, 26(21): 6708.

[24] ZHONG S, JI D F, LI Y G, et al. Activation of P27kip1-cyclin D1/E-CDK2 pathway by polysaccharide from Phellinus linteus leads to Sphase arrest in HT-29 cells[J]. Chemico-Biological Interactions,2013, 206(2): 222-229.

[25] LI G, KIM D H, KIM T D, et al. Protein-bound polysaccharide from Phellinus linteus induces G2/M phase arrest and apoptosis in SW480 human colon cancer cells[J]. Cancer Letters, 2004, 216(2):175-181.

[26] QU Y D, YANG H X, LI S Y, et al. The involvement of Th1 cell differentiation in the anti-tumor effect of purified polysaccharide from Sanghuangporus vaninii in colorectal cancer via multi-omics analysis[J]. International Journal of Biological Macromolecules, 2023,237: 123927.

[27] 赵妙惠, 周佳妮, 漆勇. 桑黄多糖调控PI3K/AKT/mTOR 通路抑制肝癌腹水荷瘤小鼠及对化疗的减毒增效作用[J]. 中国临床药理学与治疗学, 2020, 25(4): 401-407.ZHAO Miaohui, ZHOU Jiani, QI Yong. Mulberry polysaccharides improves the chemotherapy of liver cancer ascites tumor-bearing mice by regulating the PI3K/AKT/mTOR pathway[J]. Chinese Journal of Clinical Pharmacology and Therapeutics, 2020, 25(4): 401-407.

[28] CHENG J W, SONG J L, WANG Y B, et al. Conformation and anticancer activity of a novel mannogalactan from the fruiting bodies of Sanghuangporus sanghuang on HepG2 cells[J]. Food Research International, 2022, 156: 111336.

[29] CHENG J W, SONG J L, LIU Y, et al. Conformational properties and biological activities of α-D-mannan from Sanghuangporus sanghuang in liquid culture[J]. International Journal of Biological Macromolecules, 2020, 164: 3568-3579.

[30] WAN X L, JIN X, XIE M L, et al. Characterization of a polysaccharide from Sanghuangporus vaninii and its antitumor regulation via activation of the p53 signaling pathway in breast cancer MCF-7 cells[J]. International Journal of Biological Macromolecules, 2020,163: 865-877.

[31] 吴建珩, 王振, 袁小威, 等. 桑黄多糖抑制胶质瘤细胞增殖与迁移作用机制研究[J]. 中华肿瘤防治杂志, 2020, 27(11): 840-847.WU Jianheng, WANG Zhen, YUAN Xiaowei, et al. Mechanism of inhibitory effect of Phelinus linteus polysaccharide on glioma cell proliferation and migration through PI3K/Akt signaling pathway[J].Chinese Journal of Cancer Prevention and Treatment, 2020, 27(11):840-847.

[32] WAN X L, JIN X, WU X M, et al. Structural characterisation and antitumor activity against non-small cell lung cancer of polysaccharides from Sanghuangporus vaninii[J]. Carbohydrate Polymers,2022, 276: 118798.

[33] WU D, YUAN X M, ZHOU R J, et al. Aqueous extract of Sanghuangporus baumii induces autophagy to inhibit cervical carcinoma growth[J]. Food & Function, 2023, 14(5): 2374-2384.

[34] LEE S H, HWANG H K, KANG C M, et al. Potential impact of Phellinus linteus on adherence to adjuvant treatment after curative resection of pancreatic ductal adenocarcinoma: Outcomes of a propensity score-matched analysis[J]. Integrative Cancer Therapies,2019, 18: 1534735418816825.

[35] HAN S B, LEE C W, JEON Y J, et al. The inhibitory effect of polysaccharides isolated from Phellinus linteus on tumor growth and metastasis[J]. Immunopharmacology, 1999, 41(2): 157-164.

[36] CHENG J W, WANG Y B, SONG J L, et al. Characterization, immunostimulatory and antitumor activities of a β-galactoglucofurannan from cultivated Sanghuangporus vaninii under forest[J]. Frontiers in Nutrition, 2022, 9: 1058131.

[37] 于艳杰, 王芳芳, 马红红, 等. 桑黄生物活性成分及药理作用研究进展[J]. 特种经济动植物, 2022, 25(10): 94-99.YU Yanjie, WANG Fangfang, MA Honghong, et al. Research progress on bioactive components and pharmacological effects of Phellinus igniarius[J]. Special Economic Animals and Plants, 2022, 25(10): 94-99.

[38] 崔诗遥, 曾鹏, 郎明紫, 等. 桑黄多糖的体外抗氧化作用研究[J].蚕桑通报, 2019, 50(1): 12-14, 22.CUI Shiyao, ZENG Peng, LANG Mingzi, et al. Study on the antioxidant effects of the polysaccharide from Phellinus baumii in vitro[J].Bulletin of Sericulture, 2019, 50(1): 12-14, 22.

[39] 郭璐, 王雅葳, 张少冰, 等. 忍冬桑黄和蛹虫草共发酵联产真菌多糖初步研究[J]. 菌物学报, 2021, 40(4): 965-976.GUO Lu, WANG Yawei, ZHANG Shaobing, et al. A Sanghuangporus lonicericola and Cordyceps militaris to produce fungal polysaccharides[J]. Mycosystema, 2021, 40(4): 965-976.

[40] ZUO K, TANG K J, LIANG Y, et al. Purification and antioxidant and anti-inflammatory activity of extracellular polysaccharopeptide from Sanghuang mushroom, Sanghuangporus lonicericola[J]. Journal of the Science of Food and Agriculture, 2021, 101(3): 1009-1020.

[41] WANG Z B, PEI J J, MA H L, et al. Effect of extraction media on preliminary characterizations and antioxidant activities of Phellinus linteus polysaccharides[J]. Carbohydrate Polymers, 2014, 109: 49-55.

[42] GAO C P, ZHONG L F, JIANG L P, et al. Phellinus linteus mushroom protects against tacrine-induced mitochondrial impairment and oxidative stress in HepG2 cells[J]. Phytomedicine, 2013, 20(8-9): 705-709.

[43] YAN J K, WANG Y Y, WANG Z B, et al. Structure and antioxidative property of a polysaccharide from an ammonium oxalate extract of Phellinus linteus[J]. International Journal of Biological Macromolecules, 2016, 91: 92-99.

[44] 伞迦楠. 长白山三种桑黄比较研究[D]. 长春: 吉林大学, 2020.SAN Jianan. Comparative study on three kinds of Sanghuangporus in Changbai Mountain[D]. Changchun: Jilin University, 2020.

[45] CAO H, MA S, GUO H, et al. Comparative study on the monosaccharide compositions, antioxidant and hypoglycemic activities in vitro of intracellular and extracellular polysaccharides of liquid fermented Coprinus comatus[J]. International Journal of Biological Macromolecules, 2019, 139: 543-549.

[46] ZHENG M Y, WANG L, SUN Y Q, et al. Hypoglycemic effect of the Phellinus baumii extract with α-glucosidase-inhibited activity and its modulation to gut microbiota in diabetic patients[J]. Biomedicine & Pharmacotherapy, 2023, 158: 114130.

[47] 陆龙喜, 李晔, 陆烨, 等. 桑黄提取物的抑菌性能研究[J]. 中国消毒学杂志, 2020, 37(6): 406-409.LU Longxi, LI Ye, LU Ye, et al. Study on the antibacterial properties of Phellinus igniarius extract[J]. Chinese Journal of Disinfection, 2020, 37(6): 406-409.

[48] VAN GRIENSVEN L J, VERHOEVEN H A. Phellinus linteus polysaccharide extracts increase the mitochondrial membrane potential and cause apoptotic death of THP-1 monocytes[J]. Chinese Medicine, 2013, 8(1): 25.

[49] FENG H, ZHANG S J, WAN J M F, et al. Polysaccharides extracted from Phellinus linteus ameliorate high-fat high-fructose diet induced insulin resistance in mice[J]. Carbohydrate Polymers,2018, 200: 144-153.

[50] HUANG Z R, HUANG Q Z, CHEN K W, et al. Sanghuangporus vaninii fruit body polysaccharide alleviates hyperglycemia and hyperlipidemia via modulating intestinal microflora in type 2 diabetic mice[J]. Frontiers in Nutrition, 2022, 9: 1013466.

[51] LIU Y Y, WANG C R, LI J S, et al. Hypoglycemic and hypolipidemic effects of Phellinus linteus mycelial extract from solid-state culture in A rat model of type 2 diabetes[J]. Nutrients, 2019, 11(2):296.

[52] ZHAO C, LIAO Z S, WU X Q, et al. Isolation, purification, and structural features of a polysaccharide from Phellinus linteus and its hypoglycemic effect in alloxan-induced diabetic mice[J]. Journal of Food Science, 2014, 79(5): H1002-H1010.

[53] WANG G B, DONG L L, ZHANG Y Y, et al. Polysaccharides from Phellinus linteus inhibit cell growth and invasion and induce apoptosis in HepG2 human hepatocellular carcinoma cells[J]. Biologia,2012, 67(1): 247-254.

[54] WANG H L, WU G, PARK H J, et al. Protective effect of Phellinus linteus polysaccharide extracts against thioacetamide-induced liver fibrosis in rats: A proteomics analysis[J]. Chinese Medicine, 2012, 7(1): 23.

[55] HOU C Y, CHEN L L, YANG L Z, et al. An insight into anti-inflammatory effects of natural polysaccharides[J]. International Journal of Biological Macromolecules, 2020, 153: 248-255.

Research Progress and Prospect in Bioactivities of Polysaccharides from 'Sanghuang' Fungus

YU Huiqi1,2,LUO Ranxi1,2,WANG Xiaoling1,2 *,LIU Gaoqiang1,2
(1. Hunan Provincial Key Laboratory of Forestry Biotechnology,Central South University of Forestry &Technology,Changsha 410004,Hunan,China;2. International Cooperation Base of Science and Technology Innovation on Forest Resource Biotechnology of Hunan Province,Central South University of Forestry &Technology,Changsha 410004,Hunan,China)

Abstract: 'Sanghuang' fungus is a rare edible and medicinal fungus,widely used as functional food in multiple countries. Polysaccharide is one of the main active substances of 'Sanghuang' fungus. Many studies have shown that polysaccharides have many bioactivities in anti-tumor,anti-oxidation,bacteriostasis,immune regulation,hypoglycemic effect,and liver protection. In this review,the chemical composition,bioactivities,and corresponding mechanism of the polysaccharides from 'Sanghuang' fungus were reviewed,and the existing problems in the research on the polysaccharides from 'Sanghuang' fungus and their development and utilization prospects were summarized based on the Chinese and foreign literature,so as to better study and utilize the new functional food resource of the edible and medicinal fungus.

Key words: edible fungus;'Sanghuang';polysaccharides;molecular structure;physiological effects

DOI:10.12161/j.issn.1005-6521.2024.16.024

基金项目:国家重点研发计划项目(2017YFE0108100);湖南省科技创新团队项目(2021RC4063);湖南省大学生创新创业训练计划项目(2761/S202210538049)

作者简介:于惠琪(1999—),女(汉),硕士研究生,研究方向:食品微生物。

*通信作者:王晓玲(1975—),女,副教授,博士,研究方向:食用菌生物技术。

引文格式:

于惠琪,罗然夕,王晓玲,等. 桑黄类真菌多糖的生物活性研究现状及展望[J]. 食品研究与开发,2024,45(16):191-197.

YU Huiqi,LUO Ranxi,WANG Xiaoling,et al. Research Progress and Prospect in Bioactivities of Polysaccharides from 'Sanghuang' Fungus[J]. Food Research and Development,2024,45(16):191-197.

加工编辑:张岩蔚

收稿日期:2023-07-27