食用菌多糖与人体健康的研究进展
作者: 王永前摘 要:食用菌不仅具有极高的营养价值,其含有的主要活性成分“食用菌多糖”更是作为信息物质与人体健康密切相关。基于对河南省、山东省和江苏省等民间食用菌食疗的配方和大量慢性疾病病案的调查研究,本文从食用菌多糖与糖的来源、人体健康与人类进化的关系、食用菌多糖修复细胞的原理、食用菌多糖在系统医学和功能医学临床中的应用以及食用菌多糖的理论假说与未来展望等方面,阐述了食用菌多糖与人体健康密切相关以及食用菌多糖必将会被广泛应用的前景和造福人体健康的发展理念。
关键词:食用菌;食用菌多糖;活性多糖;人体健康
Research Progress in Edible Mushroom Polysaccharides and Human Health
WANG Yongqian
(Shenzhen Foresight Trade Co., Ltd., Shenzhen 518067, China)
Abstract: Edible mushroom not only has high nutritional value, but also its main active ingredient“edible mushroom polysaccharides” are closely related to human health as information substances. Based on the investigation and research on the formula of folk edible mushroom diet and a large number of chronic disease cases in Henan, Shandong and Jiangsu, the article puts forward his own research views from the aspects of edible mushroom polysaccharides and the source of sugar, the relationship between human health and human evolution, the principle of edible mushroom polysaccharides repairing cells, the clinical application of edible mushroom polysaccharides in systematic medicine and functional medicine and the theoretical hypothesis and future prospect of edible mushroom polysaccharides and expounds that edible mushroom polysaccharides are closely related to human health, the medical prospect that edible mushroom polysaccharides will be widely used and the development concept that edible mushroom polysaccharides will benefit human health.
Keywords: edible mushroom; edible mushroom polysaccharides; active polysaccharides; human health
食用菌属于我国“三色农业”之一的白色农业-微生物资源产业化的工业型新农业中的微生物食品。食用菌是一类实体硕大同时又可供食用的大型真菌,是一类有机、营养和健康为一体的绿色食品,有着广阔的市场前景。将大型真菌资源价值进行归类统计,可分为食用菌、药用菌、食药用菌和毒菌4类[1]。我国有森林大型真菌约4 250种,其中食用菌1 020种,药用菌692种[2]。世界粮农组织科普“一荤、一素、一菇”的饮食结构有助于实现营养均衡和免疫调节,因为食用菌不仅能为人体提供所需要的蛋白质,还被用于医药领域解决疾病问题,这是源于食用菌的子实体和菌丝体中的活性物质真菌多糖、糖苷、生物碱、挥发油、酚类、酮类和有机酸等具有的免疫调节功能。近年来,随着生物学、营养学和医学界对100多种真菌多糖的深入研究应用,逐渐证实了真菌多糖对人类健康的作用,一些有代表性的病案也开始逐渐获得循证医学的支持。
1 食用菌多糖与糖的概述
日本的核污染区癌症病例增多,而疏散移居在长崎女岛的居民,因为服用岛上桑树上生长的桑黄,所以罹患癌症的人较少。这引发了人们对桑黄药用的兴趣,后研究表明桑黄中的真菌多糖(桑黄多糖)就是一种有效的抗癌物质[3]。20世纪60年代末、70年代初,在日本学者千原羽田首次证明了香菇多糖抗肿瘤的独特生物活性后,食用菌多糖引起了生物学、营养学、医学和食品科学领域的关注。生物学家和营养学家们发现,被医学界所认知的绝大多数人类细胞表面都有一层聚糖成分,经显微镜学家证实后被命名为“多糖和蛋白质复合物”。细胞表面的“多糖和蛋白质复合物”类型多样且构造各异,可以作为受体识别其他多糖配体从而相互发生作用。多糖是由单糖连接而成的天然高分子多聚糖,维持着生命所必需的多种功能,作为人体的重要组成成分被西方医学称为“生物应答效应物”或“生物反应调节物”(Biological Response Modifier,BRM)或“活性多糖”(Active Polysaccharides,AP)。
中医认为药食同源物质,如银耳、灵芝等既可药用又可食用,食用真菌和部分药用真菌在日常生活中被统称为食用菌。食用菌多糖作为药食同源的菌蕈类子实体的主要成分,被中国古代中医先贤应用的历史可追溯到2 000多年前的春秋战国和秦汉时期。周朝《列子·汤问》中就有“朽壤之上,有菌芝者”的论述,这是世界上有关菌类最早的记载;《神农本草经》根据中医阴阳五行学说将灵芝分为5类,是最早论及灵芝的药学著作[4]。随着生物学、营养学、医学和食品科学领域的关注以及膳食纤维被公认为第七大营养素以后,食用菌多糖才逐渐被现代西方医学应用。
糖是碳水化合物的一种,营养学中糖是由碳、氢和氧3种元素按照一定比例组成。根据聚合程度不同分为单糖、双糖、寡糖和多糖。其中,寡糖和多糖统称为聚糖。多糖按还原性特性可分为还原性糖和非还原性糖,按来源可分为植物多糖、动物多糖、微生物多糖以及海洋生物多糖。多糖是继蛋白质、核酸之后的第三条生命链[5],不仅作为能量物质和结构物质发挥作用,还作为信息物质广泛地参与调节生物体生命现象的全周期。
2 人体健康与人类进化的关系
回顾人类的历史进化过程,每一次大型自然灾害后能活下来的人群不一定是最强壮的人群,而是最能适应环境的人群。这表明了人体健康与人类进化充满了辩证关系,人类自身的进化充满了正反馈和负反馈的博弈。研究表明,黑猩猩(大多数脊椎动物)体内可以合成抗坏血酸(水溶性维生素C)从而与艾滋病病毒形成了免疫平衡,然而人类作为认知中先进的灵长类动物,感染艾滋病病毒会发病是因为在人类进化的历程中,基因突变导致肝脏中缺失了古洛糖酸内脂氧化酶,无法将葡萄糖转化为维生素C,这是人类基因在面对压力下自我进化的结果。
1949年以后,我国有过两次疟疾大流行,循证医学发现,凡是地中海贫血的人群就不容易得疟疾,凡是婚前得过疟疾人群的基因组会发生改变,通过遗传,她们的子孙后辈中普遍存在轻度的地中海贫血现象。这是人类自我进化为最有利于自身生存的选择,面对高死亡率疟疾疾病的压力,得过疟疾疾病的群体进化出了地中海贫血用来延续基因。
20世纪60年代末70年代初,卫生部中医研究院(中国中医科学院前身)中药研究所团队集体寻找抗疟疾的中草药,课题组组长屠呦呦研究员从我国古代东晋葛洪的《肘后备急方》书中获得灵感从中医药方黄花蒿中提纯了青蒿素,并从青蒿素的衍生物中提取了双氢青蒿素用于治疗疟疾。20世纪80年代,中国创新药物研究的先驱、中国科学院上海药物研究所的嵇汝运博士从青蒿素的衍生物中提取了蒿甲醚用于治疗凶险型恶性疟疾。随着疟疾疾病的消失和人类的繁衍迁移,同为轻度地中海贫血的夫妻群体的子孙后代会出现一部分中度或重度的地中海贫血群体,于是出现了一种新型的需要治疗的疾病,实际上这是人类进化适应自然选择的结果[6]。
3 食用菌多糖修复细胞的原理
细胞是一切生物体结构和功能的基本单位,细胞的主要结构有细胞膜、细胞质和细胞核,构建细胞的4个基本组成部分分别是核酸、蛋白质、脂质和糖。脱氧核糖核酸主要存在于细胞核中,核糖核酸主要存在于细胞质中,蛋白质、脂质和糖主要存在于细胞膜上。其中蛋白质占比42%,脂质占比50%以及糖占比2%~8%,细胞膜具有选择性让物质进入或排出细胞的渗透特点[7],细胞所需营养的吸收和代谢产物的排出都需要通过细胞膜来实现,细胞膜把细胞裹起来使细胞能够保持相对的稳定性,以维持正常的生命活动。因此人体细胞的大小和形态与其所处的环境和功能有着密切的关系。
食用菌是具有三股立体结构的β-葡聚糖,不同于一般的糖。常见的淀粉和糖原等分子结构主要为α-(1→4)糖苷键连接的葡聚糖,可以被人体内的α-淀粉酶降解成葡萄糖被吸收利用。燕麦和大麦等谷物中常见的β-葡聚糖主要是以β-(1→3)糖苷键和β-(1→4)糖苷键连接的葡聚糖,不能被α-淀粉酶降解,β-葡聚糖可作为膳食纤维调节机体的代谢功能。食用菌中的β-葡聚糖主要是以β-(1→3)糖苷键连接的主链,且含有一些β-(1→6)糖苷键的支链,正因为这种独特的连接方式以及分子内氢键的存在,使它常以三股螺旋链的三维立体结构形式存在。这种独特的构型很容易被免疫细胞表面的受体识别,通过激活免疫细胞产生抗体、促进细胞因子的分泌并调节细胞内信号分子的浓度水平等提高机体的免疫功能,全面调节人体机能来抵抗疾病。除具有较好的免疫调节功能外,食用菌中的β-葡聚糖在功能食品中还发挥降血糖、降血脂、保肝、抗炎和抗病毒等多种功能[8]。
在人类饮食结构中,米面等主要食物中的多糖大多数是淀粉,属于α-多糖,进入人体后在人体α-葡聚糖酶的作用下被分解葡萄糖,其作用是为人体提供日常生活的能量,因为没有药理活性,所以不能发挥修复细胞膜的作用。生物学家研究发现,部分草食动物体内有一种β-葡聚糖酶,而人体内没有β-葡聚糖酶,当食用菌子实体细胞壁上的食用菌多糖进入人体后,由于细胞的胞噬作用和胞饮作用,食用菌多糖得以发挥药理活性。食用菌多糖的药理活性还与分子量和三股立体结构相关。例如,灵芝多糖的药理活性与灵芝多糖的立体结构有关,若其螺旋形立体结构被破坏,灵芝多糖的活性也会大大降低[9]。多糖是人体细胞不可缺少的活性物质和人体细胞受体的重要组成结构。而细胞受体是镶嵌在细胞膜表面的糖蛋白,它由多糖和蛋白质构成,能识别和接受细胞所需的特定物质,进而向细胞内部传递信息,实现生物催化和物质转换的生理过程。
食用菌多糖进入人体后作为配体与细胞膜上的“多糖和蛋白质复合物受体”相结合[10],当食用菌多糖与受体作用时,往往是其中的特异性寡聚糖片段与受体相结合,识别配体的受体开始活化,启动细胞内的信号传导途径从而产生效应功能[11]。
食用菌多糖作为配体,直接修复细胞膜上受体中2%~8%的聚糖成分,不仅可以活化淋巴细胞,还可以提高抗体的含量进而激活人体的免疫系统,保持细胞膜的流动性。同时,食用菌多糖还具有“六抗三降”的生理功能和独特的免疫调节能力。六抗是指抗辐射、抗氧化、抗肿瘤、抗病毒、抗溃疡和抗衰老,三降是指降血压、降血脂(胆固醇)和降血糖,独特的免疫调节能力是指调节免疫系统、清除自由基并增强心脏功能。
营养学领域研究发现,猴头菇等多种食用菌所含的食用菌多糖对免疫过敏和免疫过度有较好的疗效。食用菌多糖对体液免疫有双向调节作用,低剂量服用时能提高免疫水平和免疫系统对异常细胞的识别率,高剂量服用时能抑制过度的体液免疫水平,调节免疫球蛋白达到理想水平[12]。由此可见,食用菌多糖是通过调节免疫能力来促进人体阴阳保持平衡和人体机能保持稳态,是治疗免疫过敏和免疫过度最理想的途径之一。