全 文 ：中草药 ChineseTraditionalandHerbalDrugs第38卷第8期2007年8月·1269·
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虫草素的研究与开发进展
蔡友华1’2，刘学铭孙
(1．江西农业大学生物工程系，江西南昌330045；2．广东省农业科学院蚕业与
农产品加工研究所广东省农产品加工公共实验室，广东广州 510610)
摘要：综述了国内外虫草素(3’一脱氧腺苷)药理作用与产品开发状况。虫草素具有抑制微生物生长、抗肿瘤、调节
免疫、抗炎等药理作用，以虫草素为主要成分的新药已在临床试用于白血病的治疗。虫草素的生产主要有化学合成
法和液体发酵法，通过超声提取、树脂或活性碳吸附分离纯化，高效液相色谱法检测纯度。超临界萃取技术在虫草
素的分离纯化中应用日趋广泛，高效毛细管电泳法在虫草素定量检测上发展也很快。通过对虫草素的深入研究，有
望开发出系列保健食品和药品。
关键词：虫草素；开发；抗生素
中图分类号：Q525 文献标识码：A 文章编号：0253—2670(2007)08—1269—04
Advancesinresearchandevelopmentofcordycepin
CAIYou—hual”，LIUXue—min92
(1．DepartmentofBioengineeringofJiangxiAgriculturalUniveristy，Nanchang330045，China；2．TheResearch
InstituteofS ricuhure＆FarmProductP ocessing，GuangdongAc demyofAgriculturalSciences，Guangdong
OpenAccessLaboratoryofAgriculturalProductProcessing，Guangzhou510610，China)
Keywords：cordycepin；development；antibiotic
虫草为我国名贵中药，是一类极具保健功能的大型药用
真菌，隶属于真菌界、真菌门、子囊菌亚门、核菌纲、肉座菌
目、麦角菌科。近代大量文献报道虫草可产多种活性物质，其
中虫草素由于其广泛的生物活性，已引起世界范围内的普遍
关注。虫草素，即37一脱氧腺苷(3’一deoxyadenosine)为含氮配
糖体的核酸衍生物，属嘌呤类生物碱，是一种核苷类抗生素。
分子式为C。。H，。N。O。，相对分子质量为251，熔点为230
231℃，溶于水、热乙醇和甲醇，不溶于苯、乙醚和氯仿，紫外
光的最大吸收波长为259nm[1]，其结构式见图1。一直以来，
国内外学者对虫草素的药理作用和产品开发研究表现出极
高的兴趣，下面对其药理作用和产品开发状况做一综述。
1虫草素的药理作用
1951年，Cuningham等瞳3观察到被蛹虫草寄生的昆虫
组织不易腐烂，随后从中分离出虫草素。此后，科研工作者对
虫草素的药理活性进行了不断的研究。到目前为止，国内外
学者报道了虫草素多种药理作用，主要有抑制微生物生长
收稿日期：2006—11—07
基金项目：农业结构调整重大技术研究专项(06—08—03B)；广东省科技攻关项目(2005Bz0401020)
作者简介：蔡友华(1983一)，男，江西宁都人，在读硕士，2005年本科毕业于江西农业大学生物工程系，主要从事发酵工程方面的研究
已发表论文2篇。Tel：(020)87237977
*通讯作者刘学铭E—mffil：xuemingtiu37@126。corn
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万方数据
·1270· 中草药 ChineseTraditionalandHerbalDrugs第38卷第8期2007年8月
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研究了虫草素对侵入型念珠菌
图1 虫草素结构 的抗真菌活性。首先用脱氧放线
Fig·1Structureofcor一菌酮等腺苷脱氨酶抑制剂防止
dycepin 虫草素被脱氨基化，否则虫草素
会转变为3’一脱氧肌苷，失去生物活性。实验表明虫草素显示
了很强的抗真菌活性，用腺苷脱氨基酶抑制剂和虫草素同时
经腹腔注射可延长小鼠存活时间和降低小鼠肾脏中的CFU
(colonyformingu it)。虫草素和其他相关化合物可能为抗
真菌药物的发现提供了新的途径。
此外，Cuningham等[2]报道虫草素对45株枯草杆菌中
的43株有抑制作用。1952年，郑藻杰等H3观察到，虫草素能
抑制链球菌、鼻疽杆菌、炭疽杆菌、猪出血性败血症杆菌及葡
萄球菌等病原菌的生长。同时，虫草素还表现出抗HIV—I型
病毒口3和选择性抑制梭菌属细菌活性¨]。
1．2抗肿瘤作用：早在20世纪70年代就已发现虫草素具
有抗肿瘤作用。虫草素对艾氏腹水癌、人鼻咽癌KB细胞和
人宫颈癌HeLa细胞等皆具有明显的抑制作用[7]，对KB细
胞的最低致毒质量浓度为10～25tzg／mL。Nakamura等哺3报
道虫草素通过激发肿瘤细胞中腺嘌呤核苷A3受体，可以抑
制小鼠B16一BL6黑素瘤细胞和Lewis肺癌细胞的生长。
有关虫草素抗肿瘤的机制，Jagger曾推测有3种可能：
首先，其具有一个游离的羟基，该羟基可以渗入到瘤细胞
DNA中发生作用；其次，抑制核苷或核苷酸磷酸化生成二磷
酸盐和三磷酸盐的衍生物，从而抑制肿瘤细胞核酸的合成；
最后，可能阻断次黄嘌呤核苷酸胺化成鸟苷酸[9]。据汪洪报
道[7]，肿瘤细胞的生长繁殖需要大量腺苷，虫草素与腺苷的
结构非常相似，因生物识别错误，虫草素代替腺苷参与肿瘤
细胞代谢过程。
彭俊峰等[1叫利用紫外光谱及以溴化乙锭(ethidium
bromide，EB)为荧光探针，研究了虫草素与小牛胸腺DNA
的作用机制。讨论了不同质量浓度虫草素与DNA作用的紫
外光谱、荧光光谱及磷酸盐对荧光的猝灭作用。从紫外光谱
图上可看出DNA发生了明显的增减色效应并有轻微的红
移现象，说明虫草素可能以其腺嘌呤碱基嵌入到DNA双螺
旋碱基对间。DNA的荧光光谱先是增强然后减弱，最终伴随
轻微的蓝移，进一步表明了虫草素可能插入DNA双螺旋碱
基对间。同时磷酸盐的猝灭作用说明虫草素与DNA的磷酸
基团也能发生作用，最后通过Scatchard方程做图证明：虫草
素与DNA可能存在两种作用方式，即插入方式和与DNA
的磷酸基团结合。
Yashikawa等[1刈研究了虫草素对小鼠的抗肿瘤活性。在
小鼠的右后足足跖SC接种1×106个B16-BL6恶性黑素瘤
细胞，两周后称量其原发肿瘤肿块，从注射黑素瘤细胞那天
起，连续两周，夕。给予质量浓度分别为0、5、15mg／(kg·d)
的虫草素，结果显示，给予15mg／(kg·d)虫草素的小鼠与
对照组相比，原发肿瘤肿块的湿重降低了36％，且体重不减
轻，也没有系统毒性。在小鼠的大腿部位注入B16-BL6黑素
瘤细胞，同样给予浓度为15mg／(kg·d)的虫草素两个星
期，观察发现虫草素抑制了黑素瘤细胞的生长。以上结果表
明，加给予小鼠虫革素可以抑制黑素瘤细胞的生长且没有
副作用。为了研究虫草素的抗肿瘤机制，Nakamura等[12]研
究了虫草素对侵入型B16一BL6恶性黑素瘤细胞的抗转移作
用，研究发现，虫草素通过抑制小鼠黑素瘤细胞的扩散，表现
出抗转移作用。
吴洪臻等n胡用低剂量[somg／(kg·d)，9d]和中剂量
E60mg／(kg·d)，9d]虫草素及环磷酰胺[zomg／(kg·d)，9
d]对昆明小鼠的S。。。瘤细胞进行试验，抑瘤率仅分别为
45．72％、49．11％和55．91％，三者的治疗效果都不甚理想。
若将虫草菌素与环磷酰胺两者联合使用，它们对S。so瘤细胞
的抑瘤率就可提高到88．55％。由此可见，虫草素可增强环
磷酰胺的抗癌作用，作为临床抗肿瘤药物的辅助药有研究应
用价值。
1．3免疫调节作用：李婧等[143研究了国产虫草素抗小鼠迟
发型超敏反应的作用及其免疫机制。以2，4一二硝基氯苯致昆
明种小鼠皮肤过敏，制成迟发型超敏反应模型，以国产虫草
素溶液作为实验组，分为两个剂量组(12、16mg／kg)，以生
理盐水为阴性对照组，所有溶液均为间隔24h重复ip给药。
结果表明，虫草素以24h间隔ip给药后，可能通过其他免疫
调节作用对迟发型超敏反应引起的小鼠接触性皮炎发挥明
显的抑制效应。该效应与药剂量有关，同时对脾脏组织未见
明显毒性作用。
DeJong等[15]发现成熟树突状细胞在虫草素作用下能
诱导调节性T细胞(regulatoryTcell，Treg)增殖。近年研究
发现Treg在诱导免疫耐受和免疫调节过程中发挥重要作
用，因而虫革素有可能间接通过Treg的作用治疗自身免疫
性疾病和诱导移植物耐受。研究资料显示，诱导凋亡往往伴
随着聚腺苷酸聚合酶和其他参与mRNA成熟的蛋白质参与
的独特调节。
Zhou等[16]进行的体外实验证实虫草素能明显促进人
外周单核细胞IL一10的分泌和IL一10mRNA的表达，同时对
诱导产生IL一2的植物血球凝集素和外周血液单核细胞的扩
增有抑制作用。IL一10能强烈抑制Thl型淋巴细胞和单核细
胞，从而能使机体免于过度的免疫病理损伤，虫草素可以通
过增强IL一10的作用对自身进行免疫性调节。以上结果表
明，虫草素具有免疫自身调节作用。对虫草素进一步研究，很
可能为新免疫调节药物的开发提供一条新的途径。
1．4抗炎作用：Kim等[171研究了虫草素对脂多糖诱导的炎
症的抑制作用。检测了发现在脂多糖激活的RAW264．7巨
噬细胞中，蛹虫草的丁醇组分抑制了N0产物，且经高效液
相色谱鉴定蛹虫草丁醇组分的主要成分是虫草素。为了研究
万方数据
中草药 ChineseTraditionalandHerbalDrugs第38卷第8期2007年8月·1271·
虫草素抑制N0产物和诱导NO合酶表达的机制，Kim等检
测了巨噬细胞中AKT和MAP激酶的活性，在剂量依赖模
式中，虫草素能显著抑制巨噬细胞中AKT和p38的磷酸
化；并且，虫草素还可以抑制TNF—a的表达，xB—a的磷酸化
以及NF—KB的易位；经虫草素处理过的RAW264．7巨噬细
胞，COX一2的表达和NO合酶的诱导明显得到了抑制。结果
表明，虫草素可以通过对NO合酶和COX一2基因表达负调
控以及对NF一”B活性、AKT和p38磷酸化的抑制来拮抗
NO产物的生成。因此，虫草素很可能为由炎症引起的相关
紊乱提供一种潜在的治疗途径。
1．5其他作用：Be[10mcik等研究报道，虫草素对尖音库蚊、
埃及伊蚊和另一种伊蚊的幼虫有明显致死作用。对自纹伊蚊
进行组织培养的结果表明，虫草素的作用机制是引起核变性
和细胞质崩解口j。Rottenberg等D8]通过小鼠模型，研究了虫
草素对锥虫病的治疗效果，结果表明虫草素和腺苷脱氨基酶
抑制剂联用对患有锥虫病的小鼠表现出很好的治疗效果，认
为虫草素在治疗非洲人类锥虫病方面将发挥重要作用。
2产品开发
由于虫草素药理作用的多样性和重要性，科学工作者对
虫草素产品开发研究愈加重视、具体，在虫草素生产(化学合
成和液体发酵)、提取分离纯化、分析检测等方面取得了重要
进展。
2．1 虫草素的化学合成：涂红艳等口钉对虫草素的化学合成
方法做了总结，主要有以3’一0一对硝基苯磺酰基腺苷为原料
的合成方法、以叔戊酸一2一羟基一4一戊炔酯为原料的合成方法、
以6一Ⅳ一苯甲酰基一57一叔丁基二甲基硅氧基一27，3，-环氧腺苷
为原料的合成方法和以37—0—2，4，5一三羟基腺苷为原料的合
成方法。其中以37—0—2，4，5-三羟基腺苷为原料的合成方法制
备虫草素的线路报道相对较多，主要分为以下3种：氯硫代甲
酸苯酯法、a一乙酰氧基异丁酰溴法和原乙酸三甲酯法。
2．2 液体发酵生产虫草素：由于虫草生长环境和寄生条件特
殊，再加上其生长环境不断遭到破坏，虫源锐减，天然资源非
常紧张皿⋯。虫草素虽然可以化学合成，但是其反应过程复杂、
反应时问长，产量也不高，而且要排放大量对人体有害的有机
溶剂。因此，国内外一直致力于虫草菌丝体的人工培养，通过
液态深层培养可以快速生产虫草菌丝体，同时，还可以优化生
产条件，提高其生物活性物质的量，方便目的组分的提取。
Mao等＆妇为提高医用蘑菇蛹虫草的虫草素量，对液体
深层发酵培养基碳、氮源和碳氮比做了优化。结果表明，在培
养基碳氮源量分别为42．0g／L葡萄糖、15．8g／L蛋白胨时，
虫草素得率最大，虫草素产量和虫草素产速分别为(345．4±
8．5)、(19．2±0．5)mg／(L·d)。周广麒等乜胡对蛹虫草液态
深层发酵做了一定的研究，研讨了蛹虫草在生物反应器中深
层液态发酵的最优条件，采用二次饱和D一最优试验设计方
法，在30L生物反应器中进行了蛹虫草液态深层发酵，发现
当初始温度为22℃，pH6．3～6．5，搅拌速度180r／min，通
风量1．21n13／h，发酵72和96h，蛹虫草菌丝体(干)产率分
别为38．6和42．3g／L。用HPLC法检测腺苷和虫草素的
量，72h分别在湿菌丝体中0．352和0．134ptg／g，发酵液中
0．179和0．102ug／mL。
2．3虫草素的提取、分离及检测：虫草素的提取方法主要有
浸提法、超声法、索氏提取法和回流法4种方法。凌建亚
等[2朝比较了上述4种方法提取虫草素的影响。实验发现，浸
提法耗时过长且提取效果一般，不利于下一步实验进行。两
分别调整回流提取、索氏提取与超声法的作用时间均可获得
相近的结果。但采用超声提取方法更快捷、简便且准确度高，
受实验环境、仪器人员条件等因素限制少，同时可以减少回
流前后称质量、补足溶剂(或浓缩)定容所带来的误差。因此，
采用超声法提取虫草素效果较好。
虫草素分离纯化比较常用的方法是离子树脂吸附法和
活性碳吸附法，此外还可采用氧化铝柱色谱和硅胶柱色
谱[2钉的方法。近年来，随着超临界萃取技术的迅猛发展，人
们开始运用此技术对虫草菌素进行分离纯化，陈顺志[2朝以
食用菌虫草和蛹虫草人工培养后的发酵物为原料，采用超临
界技术萃取有效成分，同时结合常规方法除去杂质、浓缩、结
晶获得虫草菌素，质量分数达到98．6％。
由于虫草菌中虫草素量较少，对其分析测定方法有较高
的要求，目前主要的测定方法有高效液相色谱法(HPLC)、薄
层色谱法(TLCS)、TLCS—HPLC联用法以及高效毛细管电泳
技术(HPCE)。其中，HPCE是近年来分析化学中发展最为迅
猛的领域之一，既兼有高压电泳的高速、高分辨率及高效液相
色谱的高效等特点，同时又具有样品预处理简单、用量少、自
动化程度高等特点。Yerra等[2明利用高效毛细管电泳法检测
了蛹虫草中虫草素的量，并且跟高效液相色谱法做了比较，认
为高效毛细管电泳法具有分析时间短、耗材低等优点。汪宇
等[273也建立了蛹虫草中核苷类化合物的高效毛细管电泳分
析方法，采用石英毛细管柱，以pH9．0的40mmol／L硼砂溶
液作为电极缓冲液，分离电压为16kV，检测波长为254nm，
结果表明高效毛细管电泳法可以用于蛹虫草的定量分析，具
有分离度高、简便、准确、样品消耗少等特点。
2．4虫草素产品的现状：由于虫草素具有明显的药理活性，
以虫草素为主要原料的产品已引起国内外专家的重视。已有
不少以虫草素为主的保健品、保健食品、化妆品、药品投放市
场。1998年，陈顺志等乜朝利用生物技术和超临界萃取技术成
功获得了蛹虫草中的虫草素，经加工处理制成了虫草活性素
软胶囊。据报道，在美国已将虫草素作为抗癌、抗病毒新药进
入临床试用。在我国也已将由虫革素合成的治疗白血病的新
药进入临床试用期。
3结语
虫草素具有抗菌、消炎、抗肿瘤、调节人体内分泌和增强
人体免疫功能等显著作用，因此无论是医疗康复，还是保健
养生，虫草素都将会拥有巨大的现实市场和潜在市场。
国内外已上市的冬虫夏草类保健品及药品均为天然提
取的冬虫夏草菌丝体制剂。由于其具有很高的药用价值，深
受患者喜爱。然而由于其成分复杂，有效成分量低，大大影响
了该药的临床疗效以及市场的进一步扩大。目前，笔者正在
万方数据
·1272· 中草喃 ChineseTraditionalandHerbalDrugs第38卷第8期2007年8,el
进行巴西虫草素方面的研究，尝试寻找一种新的产虫草素来
源，将重点开展虫草素的提取、分离纯化研究，为虫草素产品
的开发提供有力的理论和技术支持。
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(1．南昌航空大学环境与化学工程学院，江西南昌 330063；2．暨南大学生物矿化
与结石病防治研究所，广东广州 510632)
摘 要：泌尿系结石是一种常见病和多发病。植物药治疗泌尿系结石具有独特的疗效，但其治疗机制至今尚不清
楚。为了进一步了鳃植物药治疗泌尿系结石的作用，综述了国内外植物药(珠子草Phyltanthusniruri、偃麦草
Agropyronrepens、硬毛治疝草Herniariahirsut 等)在体外模拟实验、动物实验和临床研究等方面对泌尿系结石形
成的影响。
关键词：植物药；泌尿系结石；体外模拟实验
中图分类号：R287．31；R696．5；R493．2文献标识码：A 文章编号：0253—2670(2007)08—1272—05
收稿日期：2006—11-24
基金项目：国家自然科学基金(20471024)；国家自然科学基金重点项目(20031010)；博士科研启动基金(EA200702013)
作者简介：邓芳(1981一)，湖南衡阳人，助教，硕士，主要从事生物矿化和中草药的研究。
Tel：(0791)3953377E—mail：fangfer@tom．tom
万方数据
虫草素的研究与开发进展
作者： 蔡友华， 刘学铭， CAI You-hua， LIU Xue-ming
作者单位： 蔡友华,CAI You-hua(江西农业大学,生物工程系,江西,南昌,330045;广东省农业科学院蚕业
与农产品加工研究所,广东省农产品加工公共实验室,广东,广州,510610)， 刘学铭,LIU
Xue-ming(广东省农业科学院蚕业与农产品加工研究所,广东省农产品加工公共实验室,广东
,广州,510610)
刊名： 中草药
英文刊名： CHINESE TRADITIONAL AND HERBAL DRUGS
年，卷(期)： 2007,38(8)
被引用次数： 25次

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