東部深層海水創新研發中心

24°C

2019-11-17 週日 22:02:10 PM

深層海水應用在人工栽植蟲草與野生冬蟲夏草功效之比較

發佈日期:2019-02-27

標題
深層海水應用在人工栽植蟲草與野生冬蟲夏草功效之比較
知識分類
精緻農業
點閱數
462

摘要

1、冬蟲夏草與蛹蟲草之生物學特性
冬蟲夏草又名夏草冬蟲、蟲草、冬蟲草,是一種菌蟲複合體,傳統上所稱的冬蟲夏草學名為Cordyceps sinensis (Berk.) Sacc.,意指為在中國地區發現的蟲草屬真菌品種,直譯為中華蟲草或中國蟲草,為麥角菌科真菌,可寄宿在鱗翅目、鞘翅目等昆蟲的幼蟲,其中以寄生在蝙蝠蛾科昆蟲蝙蝠蛾(Hepialus armoricanus Oberthur.)的幼蟲為正宗(行政院衛生署中醫藥委員會,1985)。冬蟲夏草按寄生宿主的不同分為許多亞種,其中蛹蟲草(Cordyceps militaris LS901) 于1951 年被檢測出含有蟲草素(Cordycepin)後受到注目(Cunningham et al., 1950)。蛹蟲草主要產於中國東北部,又稱為北冬蟲夏草,是由蛹蟲草菌 (C. militaris)寄生在昆蟲之蛹發育而成,可感染較廣泛之寄主,其中主要為鱗翅目的舟蛾科、天蛾科、大蠶蛾科、蠶蛾科與刺蛾科等(莊等,2003),有研究指出其活性成分與冬蟲夏草相似(Ikumoto et al., 1991),傳統上可作為冬蟲夏草的替用品。
2、冬蟲夏草於傳統上之運用與歷史
冬蟲夏草在傳統中藥中為稀有珍貴的中藥材,關於冬蟲夏草最早的正式入藥文獻,是清朝汪昂所著的《本草備要》(1694),書中記載:「冬蟲夏草,甘平,保肺益腎,止血化痰,止勞咳。四川嘉定府所產者為佳。冬在土中,形如老蠶,有毛能動,至夏則毛出土上,連身俱化為草。若不取,至冬複化為蟲。」,趙學敏則在《本草綱目拾遺》(1756)中寫道:「冬蟲夏草,一物也,冬則為蟲,夏則為草…,功用與人參同,能至諸虛百損」,吳儀洛在《本草從新》(1757)中寫道:「冬蟲夏草保肺益腎、止血化痰。」至今已有百部中藥文獻對冬蟲夏草的功效進行的記載。
3、蟲草的生理活性
3-1、調節免疫系統
冬蟲夏草萃取物即其中之水萃物與多醣體可對體液免疫與細胞免疫進行雙向的調節,包括增加樹突細胞與輔助型T 細胞(helper T cell)的活性,提升自然殺手細胞(NK cell)的吞噬能力,調節如IL-2、IL-12 等多種細胞激素以及抗體的分泌(Chen et al., 1991; Wu et al., 2006),且冬蟲夏草可減緩化療藥物抑止骨髓生長所引發的白血球低下現象,並促進受輻射照射後小鼠骨髓細胞的增生(Liu et al., 2008; Liu et al., 2006)。蛹蟲草的水萃物可促使樹突細胞在組織與機能性的成熟,進而提升殺手型T 細胞(cytotoxic T cell)的活性(Kim et al., 2006a)
3-2、抑制腫瘤生長
冬蟲夏草的菌絲體醇粹取物能抑制HL-60、MCF-7、B16、HepG2 等細胞株的生長,且能減緩小鼠體內黑色素瘤(melanoma)B16 的生長速度(Wu et al., 2007),冬蟲夏草的水萃物則可以抑制Lewis lung carcinoma (LLC)以及黑色素瘤B16 的轉移情形(Nakamura et al., 1999)。蛹蟲草的水萃物則是能透過抑制肺癌細胞A549 細胞株中端粒酶的活性進而抑制其生長(Park et al., 2009),且能增加乳癌細胞MDA-MB-231 中caspases 的活性進而促進其死亡(Jin et al., 2008)。
3-3、改善呼吸系統
冬蟲夏草的有機萃取物能抑制支氣管肺泡灌洗出的細胞(bronchoalveolar lavage fluids cell)產生發炎反應(Kuo et al., 2001)。冬蟲夏草與蛹蟲草的熱水萃取物皆可調控呼吸道表皮細胞的離子通透性,促進其分泌黏液,進而達到保護之功效(Yue et al., 2008)。
3-4、腎功能
冬蟲夏草的萃取物能以其抗氧化力增加腎臟細胞對毒性物質抗性(Wojcikowski et al., 2004),減緩高血壓患者因angiotensin II 過量導致的腎小管表皮細胞死亡,進而保護腎臟(Tang et al., 2009)。
3-5、心血管系統
冬蟲夏草菌絲體水萃物能有效降低高膽固醇飲食所引起的高血脂症(Koh et al., 2003),醇粹取物則可以抑制烏頭鹼引起的心律不整(Mei et al., 1989)。
3-6、肝功能
冬蟲夏草菌絲體萃取物可降低二甲基亞硝胺所引起的肝門靜脈硬化以及肝纖維化(Li et al., 2006; Wang et al., 2008) ,液態培養的蛹蟲草的細胞外生物高聚物(extracellular biopolymer)能抑制大鼠膽管堵塞後引起的肝纖維化現象(Nan et al., 2001)。
3-7、抗老化
冬蟲夏草萃取物可增加D-galactose 誘使老化的小鼠的記憶力與學習能力,並增加其紅血球、腦與肝中超氧岐化酶的抗氧化能力,此現象可能是冬蟲夏草萃取物中抗氧化能力與去除自由基之能力所導致(Wang et al., 2004)。
3-8、性機能
以冬蟲夏草萃取物餵食去勢大鼠,可使其勃起時間延長(Ji et al., 2009),而蛹蟲草可以增加大鼠具有活性的精子產量與血清中睪丸素濃度(Chang et al., 2008)。
4、深層海水應用在人工栽植蟲草
在1932年由日本研究人員小林和久山首次以米飯培養基人工栽培成功,目前人工栽植蟲草多是以白米做為基礎培養基。培養方式分為液態與固態培養,除了以白米為主外,另外尚需要添加氮源、無機鹽類、微量元素等。深層海水因為具有礦物質均衡、富營養鹽的特性,在米基培養基成分份中,添加深層海水礦物鹽,可以提高人工栽植蟲草的菌體重量,及提高蟲草中腺苷、蟲草素、總多酚及1,3-β-D-glucan的含量,可以提高抗疲勞情形並對耐久性之運動具有改善生理功能之作用。。
5、人工栽植蟲草(深層海水應用)與野生冬蟲夏草之比較
冬蟲夏草是一種嗜低溫菌,多生長在海拔3000~5000m 的高山區,主要產區在西藏、四川、青海、雲南、甘肅一代,會在秋季時入侵鑽入地下冬眠的蝙蝠蛾幼蟲體內,以蟲體為養分不斷繁殖,最終幼蟲會因體內充滿菌絲而死亡。當天氣轉暖時菌絲形成的子座從蟲體頭部破土而出,成頂部彭大的棒球狀,常被誤認為草(行政院衛生署中醫藥委員會,1985)。冬蟲夏草是一種季節性非常強的藥材,若錯過採收時節,冬蟲夏草便會枯死,藥用價值大幅降低。由於分布區域、採收季節與宿主品系的限制,野生蟲草的數量稀少,近年來逐漸開發出以人工培植的技術,包括感染人工養育的家蠶、液態發酵培養或固態培養基培養等。人工培植的蟲草因生長環境較穩定,大多含有較多的機能性成分,可經由溫度的調控可使生長週期縮短、提高產量,且不會有宿主昆蟲品系不明或重金屬的危害(桂與朱,2008)。
氧氣在代謝時會形成具有高化學反應性之活性氧或自由基,過多的活性氧與自由基會造成細胞內蛋白質、核酸與脂質過氧化,進而破壞組織、生物體之正常功能(陳與顏,1998)。Yu 等發現天然的冬蟲夏草與栽植的蛹蟲草水萃物皆能夠抑制LDL 過氧化(Yu et al.,2006), 莊等以人工培植的蠶蛹蟲草以水萃與100%酒精萃取進行,發現兩者皆具有顯著的清除DPPH 自由基以及螯合亞鐵等抗氧化能力,尤其是水萃物在經過五天後仍能有效減少油脂氧化的現象(莊等,2003),代表其中所含的抗氧化成份相當穩定,顯示以發酵以及蟲體養殖的人工培育蟲草產品確實具備抗氧化能力。而在實驗中所使用的米基栽植蛹蟲草不論是在子實體或菌絲體皆有明顯的抗氧化力,米基栽植蛹蟲草在螯合亞鐵能力上甚至勝過野生冬蟲夏草水萃物,顯示這些人工栽植的產品確實具有大量的抗氧化物質。
Grivennikov 等指出慢性發炎會增加罹癌的風險,而腫瘤發生後,當固態腫瘤內部細胞因缺氧壞死後會吸引tumor association macrophage 聚集,分泌pro-inflammation cytochine,促進腫瘤細胞的增生與血管新生, 因此抑制發炎反應是抗癌中的重要議題(Grivennikov et al., 2010)。Won 等以蠶蛹栽植之菌絲體及子實體經酒精萃取後,能有效減少RAW 產生nitrite 與iNOS protein,並減少小鼠耳部因發炎引起的腫脹(Won and Park, 2005),另有研究純化出蛹蟲草中所含的蟲草素能夠減少發炎因子包括NO、IL-1 beta、IL-6 和TNF-alpha 的產生(Kim et al., 2006b; Shin et al., 2009),同樣從蛹蟲草萃取出的多糖體(CPS-1)亦具有相似功效 (Yu et al., 2004)。在米基栽植蛹蟲草子實體和菌絲體不論在酒萃或水萃皆有顯著抑制RAW 釋放NO 之功效,在低濃度時酒萃物抑制效果高於水萃物;酒萃物中米基栽植蛹蟲草的抑制效率沒有差異,但在水萃物中米基栽植蛹蟲草子實體抑制效果高於菌絲體,顯示米基栽植的蛹蟲草子實體中的抗發炎物質可能高於菌絲體。
 
參考文獻:
  1. 何思妍。2010。米基栽植蛹蟲草子實體抑制肺癌生長之研究。食品科學系,碩士論文,國立臺灣海洋大學。
  2. 行政院衛生署中醫藥委員會。1985。中華民國中藥典範。行政院衛生署。台北。pp. 669-670。
  3. 桂仲爭、朱雅紅。2008。蛹蟲草的人工培育、有效成分分析與藥理作用研究進展。蠶業科學。34 (1)。pp. 178-184。
  4. 陳惠英、顏國欽,1998,自由基、抗氧化防禦與人體健康,中華民國營養學會雜誌。23。pp. 105-121。
  5. 莊曉莉、李祥麟、陳香蘭、黃檀溪。蠶蛹蟲草之特點與安全性,Fungal Science。2003。18 (3&4)。pp. 151-161。
  6. Chang, Y., Jeng, K.C., Huang, K.F., Lee, Y.C., Hou, C.W., Chen, K.H., Cheng, F.Y., Liao, J.W., and Chen, Y.S. (2008). Effect of Cordyceps militaris supplementation on sperm production, sperm motility and hormones in Sprague-Dawley rats. Am J Chin Med 36, 849-859.
  7. Chen, G.Z., Chen, G.L., Sun, T., Hsieh, G.C., and Henshall, J.M. (1991). Effects of Cordyceps sinensis on murine T lymphocyte subsets. Chin Med J (Engl) 104, 4-8.
  8. Grivennikov, S.I., Greten, F.R., and Karin, M. (2010). Immunity, inflammation, and cancer. Cell 140, 883-899.
  9. Ikumoto, T., Sasaki, S., Namba, H., Toyama, R., Moritoki, H., and Mouri, T. (1991). Physiologically active compounds in the extracts from tochukaso and cultured mycelia of Cordyceps and Isaria. Yakugaku Zasshi 111, 504-509.
  10. Ji, D.B., Ye, J., Li, C.L., Wang, Y.H., Zhao, J., and Cai, S.Q. (2009). Antiaging effect of Cordyceps sinensis extract. Phytother Res 23, 116-122.
  11. Jin, C.Y., Kim, G.Y., and Choi, Y.H. (2008). Induction of apoptosis by aqueous extract of Cordyceps militaris through activation of caspases and inactivation of Akt in human breast cancer MDA-MB-231 Cells. J Microbiol Biotechnol 18, 1997-2003.
  12. Kim, G.Y., Ko, W.S., Lee, J.Y., Lee, J.O., Ryu, C.H., Choi, B.T., Park, Y.M., Jeong, Y.K., Lee, K.J., Choi, K.S., et al. (2006a). Water extract of Cordyceps militaris enhances maturation of murine bone marrow-derived dendritic cells in vitro. Biol Pharm Bull 29, 354-360.
  13. Kim, H.G., Shrestha, B., Lim, S.Y., Yoon, D.H., Chang, W.C., Shin, D.J., Han, S.K., Park, S.M., Park, J.H., Park, H.I., et al. (2006b). Cordycepin inhibits lipopolysaccharide-induced inflammation by the suppression of NF-kappaB through Akt and p38 inhibition in RAW 264.7 macrophage cells. Eur J Pharmacol 545, 192-199.
  14. Koh, J.H., Kim, J.M., Chang, U.J., and Suh, H.J. (2003). Hypocholesterolemic effect of hot-water extract from mycelia of Cordyceps sinensis. Biol Pharm Bull 26, 84-87.
  15. Kuo, Y.C., Tsai, W.J., Wang, J.Y., Chang, S.C., Lin, C.Y., and Shiao, M.S. (2001). Regulation of bronchoalveolar lavage fluids cell function by the immunomodulatory agents from Cordyceps sinensis. Life Sci 68, 1067-1082.
  16. Liu, W.C., Chuang, W.L., Tsai, M.L., Hong, J.H., McBride, W.H., and Chiang, C.S. (2008). Cordyceps sinensis health supplement enhances recovery from taxol-induced leukopenia. Exp Biol Med (Maywood) 233, 447-455.
  17. Liu, W.C., Wang, S.C., Tsai, M.L., Chen, M.C., Wang, Y.C., Hong, J.H., McBride, W.H., and Chiang, C.S. (2006). Protection against radiation-induced bone marrow and intestinal injuries by Cordyceps sinensis, a Chinese herbal medicine. Radiat Res 166, 900-907.
  18. Mei, Q.B., Tao, J.Y., Gao, S.B., Xu, G.C., Chen, L.M., and Su, J.K. (1989). Antiarrhythmic effects of Cordyceps sinensis (Berk.) Sacc. Zhongguo Zhong Yao Za Zhi 14, 616-618, 640.
  19. Nakamura, K., Yamaguchi, Y., Kagota, S., Kwon, Y.M., Shinozuka, K., and Kunitomo, M. (1999). Inhibitory effect of Cordyceps sinensis on spontaneous liver metastasis of Lewis lung carcinoma and B16 melanoma cells in syngeneic mice. Jpn J Pharmacol 79, 335-341.
  20. Nan, J.X., Park, E.J., Yang, B.K., Song, C.H., Ko, G., and Sohn, D.H. (2001). Antifibrotic effect of extracellular biopolymer from submerged mycelial cultures of Cordyceps militaris on liver fibrosis induced by bile duct ligation and scission in rats. Arch Pharm Res 24, 327-332.
  21. Park, S.E., Yoo, H.S., Jin, C.Y., Hong, S.H., Lee, Y.W., Kim, B.W., Lee, S.H., Kim, W.J., Cho, C.K., and Choi, Y.H. (2009). Induction of apoptosis and inhibition of telomerase activity in human lung carcinoma cells by the water extract of Cordyceps militaris. Food Chem Toxicol 47, 1667-1675.
  22. Shin, S., Lee, S., Kwon, J., Moon, S., Lee, C.K., Cho, K., Ha, N.J., and Kim, K. (2009). Cordycepin Suppresses Expression of Diabetes Regulating Genes by Inhibition of Lipopolysaccharide-induced Inflammation in Macrophages. Immune Netw 9, 98-105.
  23. Tang, R., Zhou, Q., Shu, J., Tang, T., Ao, X., Peng, W., and Zhang, Y. (2009). Effect of Cordyceps sinensis extract on Klotho expression and apoptosis in renal tubular epithelial cells induced by angiotensin II. Zhong Nan Da Xue Xue Bao Yi Xue Ban 34, 300-307.
  24. Wang, Y.H., Ye, J., Li, C.L., Cai, S.Q., Ishizaki, M., and Katada, M. (2004). An experimental study on anti-aging action of Cordyceps extract. Zhongguo Zhong Yao Za Zhi 29, 773-776.
  25. Wojcikowski, K., Johnson, D.W., and Gobe, G. (2004). Medicinal herbal extracts--renal friend or foe? Part two: herbal extracts with potential renal benefits. Nephrology (Carlton) 9, 400-405.
  26. Won, S.Y., and Park, E.H. (2005). Anti-inflammatory and related pharmacological activities of cultured mycelia and fruiting bodies of Cordyceps militaris. J Ethnopharmacol 96, 555-561.
  27. Wu, J.Y., Zhang, Q.X., and Leung, P.H. (2007). Inhibitory effects of ethyl acetate extract of Cordyceps sinensis mycelium on various cancer cells in culture and B16 melanoma in C57BL/6 mice. Phytomedicine 14, 43-49.
  28. Wu, Y., Sun, H., Qin, F., Pan, Y., and Sun, C. (2006). Effect of various extracts and a polysaccharide from the edible mycelia of Cordyceps sinensis on cellular and humoral immune response against ovalbumin in mice. Phytother Res 20, 646-652.
  29. Yu, H.M., Wang, B.S., Huang, S.C., and Duh, P.D. (2006). Comparison of protective effects between cultured Cordyceps militaris and natural Cordyceps sinensis against oxidative damage. J Agric Food Chem 54, 3132-3138.
  30. Yu, R., Song, L., Zhao, Y., Bin, W., Wang, L., Zhang, H., Wu, Y., Ye, W., and Yao, X. (2004). Isolation and biological properties of polysaccharide CPS-1 from cultured Cordyceps militaris. Fitoterapia 75, 465-472.
  31. Yue, G.G., Lau, C.B., Fung, K.P., Leung, P.C., and Ko, W.H. (2008). Effects of Cordyceps sinensis, Cordyceps militaris and their isolated compounds on ion transport in Calu-3 human airway epithelial cells. J Ethnopharmacol 117, 92-101.