J. Future Foods | 猴头菇多糖的生物活性及分子机制研究进展

Introduction

猴头菇属于齿菌科和猴头菌属，至少在两千年前就以其美味、营养价值和药用功能而闻名。在《本草纲目》中记载，猴头菇可以帮助消化和滋养身体。猴头菇中有许多生物活性成分，如多糖、蛋白质、肽、萜类、甾醇等。猴头菇多糖（HEP）是研究最多的成分之一，对许多生物活性作出贡献，如抗氧化、抗衰老、抗肿瘤、抗炎症、保护胃肠道、降血糖、降血脂、免疫调节、保护肝脏和保护神经。 南京财经大学的Jianhui Liu、Wenjian Yang*等 在本综述主要关注HEP的提取方法和结构特性，并对HEP的生物活性和目前已建立的机制进行总结。这将有助于更好地了解猴头菇的生物活性和它在特定人群中的精确营养应用。

HEP的生物活性

HEP的抗氧化和抗衰老活性

大量的研究表明，HEP具有抗氧化和抗衰老的活性。体外实验发现，HEP对羟基自由基（－OH）和1,1-二苯基-2-三硝基苯肼（DPPH）自由基有良好的清除作用。而在DPPH清除方面，其能力基本与VC相当。众所周知，抗氧化能力一般与抗衰老和抗疲劳活性有关。HEP在细胞和动物实验中的抗氧化和抗衰老作用见表1。HEP主要通过降低血清尿素氮（SUN）和丙二醛（MDA），提高胶原蛋白水平，增加组织糖原含量和抗氧化酶活性等方式显示出抗皮肤衰老的活性。

表1 HEP的抗氧化和抗衰老作用及作用机制

多糖含有羟基和/或氨基官能团，可以通过化学吸附与金属或某些非金属形成螯合。多糖的螯合修饰不仅可以提高其自身的生物活性，还可以赋予其新的功能。此外，金属螯合物更容易被生物体吸收。螯合改性已成为多糖领域最重要的改性方法之一。与HEP相比，HEP-Zn螯合物表现出不规则的海绵状结构，为螯合作用提供了更大的表面积，并表现出更强的DPPH自由基和超氧阴离子清除活性。此外，乙酰化修饰也是多糖常用的一种修饰方法。有研究通过乙酰化修饰HEP，发现其对DPPH和－OH的清除作用增强。

这些证据表明，HEP能够提高酶促和非酶促的抗氧化活性，在体外和体内都能缓解衰老。此外，从猴头菇中提取的多糖将是一种很好的结构改造材料，可以发挥抗氧化、抗衰老和新的功能，这一点可以进一步研究。

HEP对胃肠道的保护功能

现代研究证实，猴头菇中以多糖为主要成分的提取物对胃黏膜有特别突出的保护作用，如抑制幽门螺旋杆菌、改善胃黏膜的营养状况、增强胃黏膜的防御机制、修复受损胃黏膜等。在体外胃黏膜上皮细胞中证实，HEP能促进细胞增殖，减少细胞凋亡、氧化损伤和炎症反应。此外，HEP对肠道有良好的保护作用，包括改善溃疡性结肠炎和炎症性肠病（IBD），减轻结肠的组织学损伤，减少炎症细胞的浸润和炎症因子的表达，促进益生菌在胃肠道的生长。图1和表2总结了HEP保护胃肠道的机制和效果。虽然研究表明HEP具有良好的抗炎活性，但仍缺乏深入的研究和临床应用，其作用机制也不明确。对其抗炎活性仍需进一步研究。

图1 HEP保护胃肠道的机制

表2 HEP的胃肠保护作用及作用机制

HEP的免疫增强活动

当受到细菌、病毒等有害物质的攻击时，人体就会启动免疫器官和免疫细胞，以维持内环境的稳定。食用菌中的大部分多糖具有免疫调节活性，具有激活T细胞、B细胞、巨噬细胞和其他免疫细胞，调节免疫系统的作用。大量的体外和体内实验证实，HEP具有免疫调节活性，其机制和作用见表3。巨噬细胞是单核吞噬细胞系统的重要成员，在免疫反应过程中发挥着重要作用。已经证明HEP拥有巨噬细胞的激活活性，主要是通过骨髓分化蛋白88（MyD88）/IL-1R相关激酶（IRAK）/TNF受体相关因子6（TRAF-6）/核因子κB（NF-κB）。MyD88/IRAK/TRAF-6/Jun N-terminal kinases（JNK）/Jun/activator protein-1（AP-1）或MyD88/ROS/phosphoinosite-3-kinase（PI3K）/protein kinase B（Akt）/mitogen-activated protein kinases（MAPKs）/NF-κB信号传导途径（图2）。此外，体内研究证实，HEP能激活脾脏淋巴细胞和巨噬细胞，通过NF-κB、MAPK和PI3K/Akt信号通路调节免疫功能，改善淋巴细胞的免疫功能。

表3 HEP的免疫增强活性和作用机制

图2 参与巨噬细胞活化中 HEP 免疫调节的信号转导途径

多糖的分子修饰是提高其生物活性的一个重要手段。作为多糖的一种有效的化学修饰方法，硒化因其操作简单和对改善生理特性的好处而受到广泛关注。此外，纳米颗粒可以包裹药物，避免降解或被P糖蛋白抽出细胞，并通过生物屏障分布到全身，提高免疫反应。因此，有研究制备了Se-HEP（硒-HEP）和HEP-PLGA（HEP-乳酸-甘醇酸）纳米粒子，发现这两种粒子都能增强免疫反应。在此基础上，通过不同组合制备了两种纳米粒子，即负载Se-HEP的PLGA纳米粒子（Se-HEP-PLGA）和Se修饰的HEP-PLGA纳米粒子（HEP-PLGA-Se），研究其在体外对巨噬细胞的影响。结果发现，两种类型的纳米颗粒明显刺激了细胞的吞噬活性和CD40、CD86的表达，提高了NO、TNF-α、IL-1β和IL-6的水平，并诱发了强烈的免疫反应。

HEP的神经保护作用

HEP在治疗或干预神经退行性疾病（如阿尔茨海默病）方面具有多种药理活性，其相关保护机制见图3和表4。据我们所知，HEP可以作为自由基清除剂、Ca2+拮抗剂、神经屏障恢复剂、谷氨酸释放抑制剂，以及学习和记忆功能的驱动力，发挥神经保护的作用。体外实验证实，HEP能有效延缓PC12细胞的凋亡，减轻淀粉样蛋白（Aβ）引起的神经毒性。体内实验证实，HEP加速了Sprague-Dawley大鼠腓肠神经压迫损伤后感觉功能的恢复，并通过提高乙酰胆碱（Ach）和胆碱乙酰转移酶（ChAT）的浓度对阿尔茨海默病小鼠和视神经压迫Wistar大鼠显示了神经保护的作用。

图3 先前研究中 HEP 的神经保护机制

表4 HEP的神经保护作用和作用机制

Conclusion

猴头菇是一种食药同源的真菌。猴头菇中的多糖具有多种药理活性，如抗氧化、抗炎、保护胃肠道、抗肿瘤、降血脂、降血糖、增强免疫力、保护肝脏等作用。因此，HEP具有巨大的药用潜力和广阔的发展前景。现阶段，HEP的提取工艺、生物活性、作用机制等方面已经取得了很大的进展。

Bioactivities and molecular mechanisms of polysaccharides from Hericium erinaceus

Jianhui Liu, Weiwei Wang, Qiuhui Hu, Xuyang Wu, Hui Xu, Anxiang Su, Minhao Xie, Wenjian Yang*

Key Laboratory of Grains and Oils Quality Control and Processing, Collaborative Innovation Center for Modern Grain Circulation and Safety, College of Food Science and Engineering, Nanjing University of Finance and Economics, Nanjing 210023, China

*Corresponding author.

E-mail address: lingwentt@163.com

Abstract

Hericium erinaceus, an edible and medicinal mushroom, has been utilized since ancient China due to its delicious taste and health benefits. The polysaccharide from H. erinaceus (HEP) is supposed to be one of the major bioactive compounds, which garnered widespread attention in seeking innovative applications for precision nutrition. Both in vitro and in vivo studies have shown that HEP possesses antioxidant and anti-aging, gastrointestinal protecting, anti-tumor, hypolipidemic and hypoglycemic, immune-enhancing, neuroprotective, and hepatoprotective activities, verifying its functional benefits to human health. This review provides an overview of the extraction and structure of HEP, and concluded that HEP had different structures with different sources of H. erinaceus and extraction methods. Besides, the biochemical and pharmacological properties of HEP as well as the relative mechanism were highlighted and summarized on the basis of in vivo and in vitro studies, which could be helpful for the healthy application of HEP. Finally, the research prospects of HEP for specific populations or precision nutrition were proposed.

Reference:

LIU J H, WANG W W, HU Q H, et al. Bioactivities and molecular mechanisms of polysaccharides fromHericium erinaceus[J]. Journal of Future Foods, 2022, 2(2): 103-111. DOI:10.1016/j.jfutfo.2022.03.007.

翻译/编辑：梁安琪；责任编辑：张睿梅

封面图片来源：图虫创意