白化蛹虫草抗氧化与抗炎活性增强研究取得新进展

一、研究背景

炎症与氧化应激与多种慢性疾病（如心血管疾病、糖尿病、癌症及神经退行性疾病）的发病机制相关。天然产物中具有抗氧化和抗炎活性的生物活性成分，因安全性高、副作用小，成为开发新型治疗药物的重要来源。蛹虫草（Cordyceps militaris）作为传统药用真菌，富含虫草素、喷司他丁、多酚、黄酮等生物活性成分，已被证实具有免疫调节、抗癌、抗氧化等多种功效。其中，虫草素可抑制肿瘤细胞 mRNA 多聚腺苷酸化，喷司他丁作为 FDA 批准的抗癌药物，在白血病治疗中显示出潜力。

近年来，研究发现蛹虫草的白化突变株可能具有更高的生物活性成分积累能力，但此前对其抗氧化、抗炎活性的系统对比研究（尤其是体内实验）仍较缺乏。为此，西原大学的 Quang-Vinh Nguyen 教授研究团队近日在Chemistry & Biodiversity发表题为“Enhanced Antioxidant and Anti-inflammatory Properties of Albino Cordyceps militaris: A Comparative Study With Wild-type Strain”的研究性论文，针对白化蛹虫草菌株（SHBTQ）与野生型菌株（SHQ）的活性差异展开了深入研究。

二、研究结果

本研究通过体外实验与斑马鱼模型，系统对比了白化菌株（SHBTQ）与野生型菌株（SHQ）乙醇提取物的生物活性，具体如下：

1、  生物活性成分含量及抗氧化能力

蛹虫草富含多酚和黄酮类化合物，这些化合物在蛹虫草发挥抗氧化特性上起着关键作用。蛹虫草的总多酚含量（TPC）和总黄酮含量（TFC）受多种因素影响，包括提取方法、培养条件和菌株类型。如表 1 所示，蛹虫草 SHBTQ 菌株的TPC和TFC分别是蛹虫草 SHQ 菌株的 2.07 倍和 1.29 倍，DPPH 和 ABTS 自由基清除活性分别是蛹虫草 SHQ 菌株的 2.67 倍和 1.91 倍，同时抗氧化活性的增强与白化菌株中观察到的更高的多酚和黄酮含量相对应。因此，蛹虫草 SHBTQ 菌株子实体中高水平的多酚和黄酮类化合物的积累增强了其抗氧化活性。与野生菌株相比，这可能会提升其应用潜力。

表1 蛹虫草提取物的总多酚和总黄酮含量及体外抗氧化活性

通过评估铜螯合活性，研究白化蛹虫草菌株（SHBTQ）提取物的抗炎潜力。如图 1 所示，两种真菌提取物的铜螯合能力均呈浓度依赖性增强，表明存在较强的络合效应（图 1A、B）。然而，在浓度为 5 mg/L 时，白化蛹虫草菌株（SHBTQ）的铜螯合活性为 97.52%，几乎是野生型蛹虫草菌株（SHQ）（51.83%）的两倍。为了进一步比较这两种蛹虫草菌株提取物的功效，由于槲皮素具有较强的抗氧化和金属螯合特性，用作阳性对照。如图 1C 所示，SHBTQ 和 SHQ 两种提取物的半数抑制浓度（IC₅₀）均低于槲皮素，说明二者的铜螯合活性均强于槲皮素。然而，白化菌株（SHBTQ）的螯合活性显著高于野生菌株（SHQ），其槲皮素当量（QE）值分别为 186.48 mgQE/g 和 74.46 mgQE/g（图 1D）。该发现与表 1 中的数据一致，表 1 显示白化蛹虫草菌株积累的多酚和黄酮水平显著高于其野生型菌株。这种代谢变化可能增强了该真菌与包括铜在内的金属离子相互作用的能力。

氧化应激在多种病理状态中起着关键作用，斑马鱼幼体已被广泛用作研究抗氧化反应的模式生物。如图2结果表明，斑马鱼模型中，经 H₂O₂诱导氧化应激后，SHBTQ 处理组的应激反应率（4.44%）显著低于 SHQ 组（8.89%），表明其体内抗氧化保护作用更优。

图1 蛹虫草 SHBTQ 提取物的铜螯合活性

注：（A–C）分别显示了蛹虫草 SHQ 提取物、SHBTQ 提取物以及槲皮素（阳性对照）的铜螯合活性。（D）提取物与槲皮素的半数抑制浓度（IC₅₀）比较。（E）槲皮素当量的螯合活性比较。

图2 蛹虫草提取物在斑马鱼幼体模型中的抗氧化应激活性

2、抗炎活性方面

蛋白质变性通过多种机制在炎症诱导中发挥重要作用。本研究采用牛血清白蛋白（BSA）测定法评估了蛹虫草 SHQ 和 SHBTQ 提取物的抗变性活性。两种提取物的抑制活性均呈浓度依赖性增强，其中 SHQ 的浓度范围为 3.13 至 25 mg/L，SHBTQ 的浓度范围为 0.78 至 15 mg/L，最大抑制率分别为 76.08%（图 3A）和 88.98%（图 3B）。这些结果表明，两种真菌提取物均能有效抑制蛋白质变性，从而发挥潜在的抗炎特性。值得注意的是，白化菌株 SHBTQ 的活性显著高于野生菌株 SHQ，其半数抑制浓度（IC₅₀）分别为 7.42 mg/mL 和 14.49 mg/mL（图 3C，p < 0.001）。

图3 蛹虫草 SHBTQ 提取物的白蛋白变性抑制活性

注：（A–D）分别描述了蛹虫草 SHQ 提取物、SHBTQ 提取物、槲皮素和布洛芬的白蛋白变性抑制活性。（E）提取物与阳性对照的半数抑制浓度（IC₅₀）值比较。

铜诱导的炎症是由过量活性氧（ROS）的产生所驱动的，会引发氧化应激，激活炎症（通路），并提高促炎介质的释放。过量的铜会通过产生自由基和加剧炎症来破坏细胞内环境稳态，斑马鱼模型已被广泛用于研究铜诱导的炎症，本研究构建硫酸铜诱导的斑马鱼炎症的模型中，SHBTQ 菌株（红色）在减轻炎症方面的效果始终优于 SHQ 菌株（蓝色），在最高浓度50 mg/L时， SHBTQ 处理组的炎症反应率（11.11%）显著低于 SHQ 组（15.56%），且 ROS（活性氧）生成量更低，凸显了白化菌株显著更强的抗氧化和抗炎作用（p<0.05）（图4）。蛹虫草 SHBTQ 和 SHQ 提取物对硫酸铜（CuSO₄）诱导的斑马鱼幼体中活性氧的产生具有显著抑制作用，表明它们具有缓解氧化应激和炎症的潜力（图5）。

图4  蛹虫草提取物在斑马鱼幼体模型中的抗炎活性

图5 蛹虫草提取物对硫酸铜（CuSO₄）诱导的斑马鱼幼体中活性氧（ROS）产生的抑制作用

注：（A）不同实验组斑马鱼的代表性荧光图像；（B）不同实验组斑马鱼幼体的荧光强度与硫酸铜处理组的比较

3、生物活性化合物的表征

对白化蛹虫草菌株（C. militaris SHBTQ）中的活性化合物虫草素及喷司他丁进行定量分析，并将其含量与野生菌株（C. militaris SHQ）中的含量进行比较，表 2 所示结果表明，白化菌株（SHBTQ）的虫草素含量显著高于野生菌株（SHQ），突变菌株的虫草素产量是野生菌株的 2.35 倍，喷司他丁的含量是野生型菌株的 1.72 倍。提取效率方面，两种菌株的虫草素提取效率均约为 4 倍，而野生菌株的喷司他丁提取效率为 1.34 倍，白化菌株的喷司他丁提取效率为 1.72 倍（表 2）。这些结果表明，白化菌株不仅比野生型菌株能更高效地产生喷司他丁，而且相对于虫草素，其喷司他丁的提取效率也更高。

通过皮尔逊相关性和主要成分分析比较，如图6显示，虫草素、喷司他丁、多酚、黄酮等成分与抗氧化/抗炎活性的相关系数高达 0.99，其中虫草素的贡献最显著（与抗氧化活性相关系数 - 0.80，抗炎活性 - 0.83），喷司他丁也显示出重要作用。这些化合物共同促成了白化菌株 SHBTQ 所展现出的更优异的生物活性，使其成为治疗与氧化应激相关疾病的潜在药物。

表2 蛹虫草 SHBTQ 和 SHQ 菌株子实体及其提取物中的生物活性化合物概况

图6 蛹虫草提取物的植物化学成分与生物活性的皮尔逊相关性分析和主成分分析（PCA）结果

注：相关性矩阵（A）、主成分分析双标图（B）、变量贡献度（C）和 scree 图（D）

三、研究结论

本研究证实，白化蛹虫草菌株 SHBTQ 因显著富集虫草素、喷司他丁、多酚及黄酮等生物活性成分，其抗氧化和抗炎活性均显著优于野生型菌株。这种活性增强使其成为治疗氧化应激相关疾病（如慢性炎症）的潜在候选资源。

未来需进一步探索：

1.  白化菌株高活性成分积累的遗传与代谢机制，揭示其生物合成调控网络；

2.  分离并鉴定具体发挥抗氧化、抗炎作用的关键成分，明确其分子作用靶点；

3.  通过动物模型和临床试验，验证白化蛹虫草提取物的安全性与治疗效果，推动其从实验室走向临床应用。

该研究为蛹虫草的品种改良与药用开发提供了重要理论依据，有望促进天然抗氧化剂与抗炎药物的创新研发。

文献链接：https://doi.org/10.1002/cbdv.202501100