民國99年7月號

 

冬蟲夏草 (Cordyceps sinensis (Berk.) Sacc.) 屬子囊菌門 (Ascomycota)、麥角菌科 (Claviceptaceae) 的一種真菌，世界廣義的冬蟲夏草指的是寄生於蝙蝠蛾科昆蟲蝙蝠蛾 (Hepialus armoricanus) 幼蟲感病後形成的蟲菌複合體。此類真菌在冬天以蝙蝠蛾幼蟲為寄主，產生菌絲體蔓延蟲體導致蟲死亡，此謂「冬蟲」；在夏季發育成熟並破蟲而出，從頭部長出子實體，狀似草，猶如蟲中有草，草鑲蟲中，故稱「冬蟲夏草」。

文獻記載已知的成分有：cordycepin與cordycepic acid [1]、多醣類 (polysaccharides，佔總重量的3–8%) [2, 3]、核苷酸 (nucleotides，包括adenosine、uridine與guanosine，以 guanosine 含量最高) [4]、麥角固醇 (ergosterol，維生素D2前驅物，子實體含量甚高)[5]、粗蛋白 (含量約29.1-33%)[6]、脂肪酸及鋅、鎂、錳 [7] 等。知名學術期刊《科學》 (Science) 更報導冬蟲夏草為喜馬拉雅山高山國不丹 (Bhutan) 主要開發的真菌，最好的品種一公斤甚至要價數千美元 [8, 9]。

藥用真菌在中醫藥治療沿用已久，實驗證實約 200 多種藥用真菌萃取物具有刺激免疫反應、抑制多種不同腫瘤生長的作用 [10-12]。依據中醫理論，冬蟲夏草能溫補腎陽、益肺氣、止咳化痰；西醫觀點，則具有免疫調節、抗氧化、抗發炎、抗腫瘤、抗菌、降血壓、保護肝、腎、心臟等藥理作用 [13]。最新相關研究簡述如下：

1. 免疫調節：

冬蟲夏草DNA能活化小鼠骨髓源樹突細胞 (mouse bone marrow-derived dendritic cells，BM-DCs)，導致IL-12p40與TNF-α釋出，並表現CD40，此現象可以受到chloroquin與bafilomycin A抑制，上述化合物為內噬作用(endocytosis)的抑制劑，顯示冬蟲夏草DNA作用與內噬飲作用關係甚密，然而Toll-like receptor 9 (TLR9)基因剔除鼠的骨髓源樹突細胞則沒有上述反應。

同時轉染TLR9基因與帶有NF-κB-binding site啟動子 (promoter)結合luciferase reporter序列的HEK293T細胞，發現TLR9可以媒介冬蟲夏草DNA誘導NF-κB活化。以共軛焦顯微鏡觀察發現BM-DCs細胞內冬蟲夏草DNA與CpG1826(為具促進免疫反應的一段DNA序列)大部分有共位 (co-localized)情形，與TLR9以及LAMP (lysosome-associated membrane protein)-1則有部分共位情形，顯示冬蟲夏草DNA如同CpG1826在核內體 (endosome)路徑中與TLR9交互作用 [14]。

實驗證明蟲草多醣 (cordlan)能提升樹突細胞 (DCs) 的CD40、CD80、CD86、MHC-I與MHC-II等分子表現，促進表型成熟 (phenotypic maturation)；增加IL-12、IL-1β、TNF-α與IFN-αβ的表現，增強異體 (allogenic)T細胞刺激並減少內噬作用 (endocytosis)，促進功能成熟 (functional maturation)。

蟲草多醣能誘導C3H/HeN鼠tlr (Toll-like receptor)4(+/+) DCs成熟，但C3H/HeJ鼠tlr4(-/-) DCs則不受影響，顯示DCs細胞膜上蟲草多醣的受體應為tlr4。此外，蟲草多醣能增加TLR4下游訊息傳遞路徑的相關分子ERK、p38與JNK的磷酸化，以及NF-κB p50/p65轉移至細胞核內 (nuclear translocation)的現象，結果顯示蟲草多醣藉由TLR4訊息傳遞路徑來誘導DC成熟 [15]。

較少人研究的球孢蟲草 (Cordyceps bassiana)之免疫調節活性，最近已被發表於Immunopharmacology and Immunotoxicology期刊上。利用脂多醣 (lipopolysaccharide，LPS)活化的巨噬細胞，觀察interleukin-12 (IL-12)生成情形以瞭解球孢蟲草乙醇萃取物 (ethanol extract from Cordyceps bassiana，Cb-EE)的作用機制。

實驗結果發現70%的Cb-EE能抑制IL-12的表現，IL-12會在轉錄階段調控製造干擾素 (interferon，IFN)-γ的第一型協助者T細胞 (T helper type 1，Th1)的極化反應 (polarization response)。根據免疫轉墨法 (immunoblotting)與啟動子冷光酵素測試觀察巨噬細胞核內轉錄因子，推測Cb-EE的抑制效應有可能是藉由抑制activator protein-1 (AP-1)活化所致。p38是刺激AP-1活化與IL-12生成的最初訊息，因此探究Cb-EE對p38的影響應能獲得解答。

實驗發現，Cb-EE如同p38抑制劑SB203580能強烈抑制p38磷酸化，且能抑制植物血凝素 (phytohemaglutinin)A與LPS活化的脾臟細胞製造IFN-γ，上述結果揭示了Cb-EE可調節Th1的反應，未來可能應用於Th1相關疾病的草藥醫學療法 [16]。

研究和分析腎臟移植患者術後使用百令膠囊 (冬蟲夏草菌絲體乾粉製劑)的免疫調節效果及對人體其他系統的影響，並探討其可能的作用機制。67例同種異體腎臟移植患者術後按免疫抑制劑分為2組：對照組共42例，用黴酚酸酯 (mycophenolate mofetil，MMF)加環孢素A (cyclosporine A，CsA)或他克莫司 (tacrolimus，FK506)加潑尼松 (prednisone，Pred)；治療組共25例，用MMF加CsA加百令膠囊或FK506加Pred加百令膠囊。術後做血液、尿液常規檢查，並檢測肝、腎功能及尿酸值，分階段記錄免疫製劑使用量共48週。

結果腎臟移植患者存活率、急慢性排斥反應發生率、腎功能恢復狀況、兩組比較無統計學意義；治療組的感染發生率顯著低於對照組 (P＜0.05)；治療組尿液中紅、白血球數量、血液丙胺酸轉胺酶 (alanine transaminase)和天門冬胺酸轉胺酶 (aspartate amino transferase)、血清尿酸、總膽紅素、直接膽紅素顯著少於對照組 (P＜0.01)，而血清總蛋白、白蛋白顯著高於對照組 (P＜0.01)；治療組血液中紅血球、白血球數量在腎臟移植術後12～48週顯著高於對照組 (P＜0.05)，淋巴球在腎臟移植術後4～48週顯著高於對照組 (P＜0.01)，且恢復至正常值的時間較對照組短。治療組CsA和FK506的用量在術後12週後顯著低於對照組 (P＜0.05，P＜0.01)。由上述實驗結果可推知腎臟移植患者術後服用百令膠囊能有效保護肝、腎器官，促進造血作用，抑制蛋白尿並改善低蛋白血症 (hypoproteinemia)，降低感染發生率，減少CsA、FK506的用量等，可能是一種理想的器官移植後免疫調節劑 [17]。

2. 減緩骨質疏鬆：

去卵巢骨質疏鬆大鼠 (ovariectomized osteopenic rats) 分組給予冬蟲夏草、strontium、冬蟲夏草加strontium併用，測量尿液中鈣、血漿中鈣與磷、骨礦物含量，以及子宮、胸腺與身體總重量。結果發現冬蟲夏草加 strontium 併用組的股骨頸抗骨折能力顯著高於strontium組，且這兩組尿液中鈣排出量及血漿中總鈣與無機磷濃度明顯減少。

冬蟲夏草組與冬蟲夏草加 strontium 併用組能顯著增加萎縮子宮與體重量，減少胸腺質量，而 strontium 組並無前述作用。實驗證實冬蟲夏草加 strontium 併用組能有效減少骨質疏鬆所致骨折與骨質流失，可能機制有：減少骨再吸收、增加骨形成與體重，並促進 17β-estradiol 生成與免疫功能，為停經後骨質疏鬆症治療提供一個新的重要數據與概念 [18]。

3. 藥物動力學：

冬蟲夏草活性成分 cordycepin 已被研究證實能調節生物體恆定功能 (homeostatic function)。由於 cordycepin 為腺苷 (adenosine) 類似物，兩者可能具有相似的代謝路徑，因此設計實驗將鼠分為 6 組對照給藥：生理食鹽水組、腺苷組、cordycepin 組、生理食鹽水 + erythro-9-(2-hydroxy-3-nonyl)adenine [EHNA，一種腺苷去胺酶 (adenosine deaminase) 抑制劑]、腺苷 + EHNA、cordycepin + EHNA，用高效液相層析儀-光二極體陣列偵測器 (high performance liquid chromatography with photodiode-array detector，HPLC-PDA) 結合微透析取樣系統 (microdialysis sampling system) 觀察 cordycepin 與腺苷在鼠血液與肝臟中的分布情形，同時偵測其他內生性核苷 (endogenous nucleosides) 以深入了解下游代謝路徑。

結果顯示腺苷組與 cordycepin 組在給藥 30 分鐘後，血液中的濃度迅速降低；當給予腺苷時，其代謝物 hypoxanthinosine 與 hypoxanthine 在血液中的濃度上升，此現象能被預先給予EHNA所抑制。給予 cordycepin 後，在大鼠血液與肝臟中可觀察到不明的峰值 (peak)，且此峰值會隨著 cordycepin 濃度降低而消失，而有腺苷去胺酶抑制劑存在時則無此現象。由上述結果推知腺苷與 cordycepin 的排除半衰期 (elimination half-lives) 短、 廓清率高，而生物轉換作用則會被 EHNA 所抑制 [19]。

4. 抗癌作用：

探討粉被蟲草正丁醇萃取部分 (Cordyceps pruinosa butanol fraction，CPBF) 誘導人類子宮頸癌HeLa細胞株凋亡機制，用 MTT assay、DNA斷裂 (fragmentation)、磷脂醯絲胺酸分佈 (phosphatidyl serine distribution) assay、西方墨點分析 (Western blot analysis) 與免疫組織螢光染色 (immunocytochemistry) 來觀察 HeLa 細胞增殖與凋亡的情形；以電子自旋共振 (electron spin resonance，ESR) 實驗探討 CPBF 與細胞凋亡以及活性氧化物 (reactive oxygen species，ROS) 之間的關係。

結果在 MTT assay、DNA 斷裂、磷脂醯絲胺酸分佈等實驗中，CPBF 能劑量相關性地抑制 HeLa 細胞增殖與誘導凋亡；西方墨點法分析顯示 HeLa 細胞經由 caspase-3 與caspase-9活化路徑而導致凋亡。此外 CPBF 亦增加PARP 的蛋白酶切割 (proteolytic cleavage)，增加粒線體釋放 cytochrome c至細胞質，降低 Bcl-2/Bax 蛋白比率，然而抗氧化劑無法阻止 CPBF 誘導細胞凋亡。上述結果顯示 CPBF 誘導 HeLa 細胞凋亡效應是經由粒線體相關訊息路徑所媒介，但與 ROS 無關，顯示 CPBF 可能為一有效癌細胞增殖抑制劑 [20]。

參考文獻

1. Huang, L.F., Liang, Y.Z., Guo, F.Q., Zhou, Z.F., Cheng, B.M. Simultaneous separation and determination of active components in Cordyceps sinensis and Cordyceps militarris by LC/ESI-MS. J. Pharm. Biomed. Anal., 33:1155-1162, 2003.

2. Li, S.P., Li, P., Dong, T.T., Tsim, K.W. Anti-oxidation activity of different types of natural Cordyceps sinensis and cultured Cordyceps mycelia. Phytomedicine, 8: 207–212, 2001.

3. Li, S.P., Su, Z.R., Dong, T.T., Tsim, K.W. The fruiting body and its caterpillar host of Cordyceps sinensis show close resemblance in main constituents and anti-oxidation activity. Phytomedicine, 9:319-324, 2002.

4. Li, S.P., Li P., Ji, H., Zhu, Q., Dong, T.X., Tsim, W.K. The nucleosides contents and their variation in natural Cordyceps sinensis and cultured Cordyceps mycelia. J. Chin. Pharm. Sci., 10:175–179, 2001.

5. Li, S.P., et al. RP-HPLC determination of ergosterol in natural and cultured Cordyceps. Chin. J. Mod. Appl. Pharm., 18:297–299, 2001.

6. Hsu, T.H.錨點, Shiao, L.H., Hsieh, C., Chang, D.M. A comparison of the chemical composition and bioactive ingredients of the Chinese medicinal mushroom DongChongXiaCao, its counterfeit and mimic, and fermented mycelium of Cordyceps sinensis. Food Chem., 78:463–469, 2002.

7. 李德舜、劉正學、張英、張長鎧，蒙山蟲草與冬蟲夏草化學成分對比分析，中國食用菌，21:35–37，2002。

8. Stone, R. Bhutan. Improbable partners aim to bring biotechnology to a Himalayan kingdom. Science, 327:940-941, 2010.

9. Stone, R. Mycology. Last stand for the body snatcher of the Himalayas? Science, 322:1182, 2008.

10. Lull, C., Wichers, H.J., Savelkoul, H.F. Antiinflammatory and immunomodulating properties of fungal metabolites. Mediators Inflamm., 2005:63-80, 2005.

11. Wojcikowski, K., Johnson, D.W., Gobe, G. Herbs or natural substances as complementary therapies for chronic kidney disease: ideas for future studies. J. Lab. Clin. Med., 147:160–166, 2006.

12. Zhang, Q.X., Wu, J.Y. Cordyceps sinensis mycelium extract induces human premyelocytic leukemia cell apoptosis through mitochondrion pathway. Exp. Biol. Med., 232:52–57, 2007.

13. Zhou, X., Gong, Z., Su, Y., Lin, J., Tang, K. Cordyceps fungi: natural products, pharmacological functions and developmental products. J. Pharm. Pharmacol., 61:279-291, 2009.

14. Xiao, G., Miyazato, A., Abe, Y., Zhang, T., Nakamura, K., Inden, K., Tanaka, M., Tanno, D., Miyasaka, T., Ishii, K., Takeda, K., Akira, S., Saijo, S., Iwakura, Y., Adachi, Y., Ohno, N., Yamamoto, N., Kunishima, H., Hirakata, Y., Kaku, M., Kawakami, K. Activation of myeloid dendritic cells by deoxynucleic acids from Cordyceps sinensis via a Toll-like receptor 9-dependent pathway. Cell Immunol., Epub ahead of print, 2010.

15. Kim, H.S., Kim, J.Y., Kang, J.S., Kim, H.M., Kim, Y.O., Hong, I.P., Lee, M.K., Hong, J.T., Kim, Y., Han, S.B.Cordlan polysaccharide isolated from mushroom Cordyceps militaris induces dendritic cell maturation through toll-like receptor 4 signalings. Food Chem. Toxicol., Epub ahead of print, 2010.

16. Byeon, S.E., Lee, J., Yoo, B.C., Sung, G.H., Kim, T.W., Park, H.J., Cho, J.Y. p38-Targeted inhibition of interleukin-12 expression by ethanol extract from Cordyceps bassiana in lipopolysaccharide-activated macrophages. Immunopharmacol. Immunotoxicol., Epub ahead of print, 2010.

17. 丁晨光、田普訓、靳占奎、李楊、燕航、項和立、丁小明、薛武軍，冬蟲夏草製劑在腎移植受者中的臨床應用和機制探討，中國中西醫結合雜誌，29:975-981，2009。

18. Qi, W., Yan, Y.B., Wang, P.J., Lei, W. The co-effect of Cordyceps sinensis and strontium on osteoporosis in ovariectomized osteopenic rats. Biol. Trace Elem. Res., Epub ahead of print, 2010.

19. Tsai, Y.J., Lin, L.C., Tsai, T.H. Pharmacokinetics of adenosine and cordycepin, a bioactive constituent of Cordyceps sinensis in rat. J. Agric. Food Chem., 58:4638-4643, 2010.

20. Kim, H.G., Song, H., Yoon, D.H., Song, B.W., Park, S.M., Sung, G.H., Cho, J.Y., Park, H.I., Choi, S., Song, W.O., Hwang, K.C., Kim, T.W. Cordyceps pruinosa extracts induce apoptosis of HeLa cells by a caspase dependent pathway. J. Ethnopharmacol., 128:342-351, 2010.