李 雪 李鵬飛 李曉東 于 婷 金乾坤 崔承弼
(1.延邊大學(xué)醫(yī)學(xué)院,吉林 延吉 133002;2.延邊大學(xué)農(nóng)學(xué)院,吉林 延吉 133002)
中國(guó)東北部長(zhǎng)白山地區(qū)的野生食用菌共有28科82屬297種[1],不但為該地區(qū)的人民提供了豐富的食材、藥材資源,還成為了該地區(qū)的主要經(jīng)濟(jì)作物之一。常見的主要有猴頭蘑、靈芝、元蘑、黑木耳、樺褐孔菌、榛蘑等17種食用菌。其中元蘑、榛蘑、猴頭蘑被稱作東北“三大蘑”[2]。長(zhǎng)白山野生食用菌不但具有很好的食用品質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值,而且還具有一些生理活性功能,如抗氧化、抗衰老和增強(qiáng)免疫力等功能[3-7]。許多研究[8-16]還表明食用菌不僅含有很 高的 營(yíng)養(yǎng)價(jià)值而且還可以作為藥物預(yù)防和治療許多疾病。
隨著時(shí)代的發(fā)展,人們生活水平提高,生活的壓力變大以及嚴(yán)重的環(huán)境污染使癌癥人群迅速增加[17]。在全世界范圍內(nèi),惡性腫瘤被公認(rèn)為是僅次于心腦血管疾病的第二大致命性疾病,對(duì)于癌癥的預(yù)防與治療已經(jīng)引起了國(guó)際上的普遍關(guān)注[18]。常規(guī)的手術(shù)、化療在殺傷腫瘤細(xì)胞的同時(shí)也嚴(yán)重?fù)p害宿主的免疫系統(tǒng),而合成的抗癌藥對(duì)人體正常細(xì)胞可能產(chǎn)生毒副作用。流行病學(xué)與預(yù)防醫(yī)學(xué)研究[19]顯示,植物中存在多種天然抗癌活性成分,它們因較低的毒副作用和廣泛的來源,受到了世界范圍內(nèi)的高度重視。本試驗(yàn)在單一食用菌生理活性研究的基礎(chǔ)上,聚焦長(zhǎng)白山5種野生食用菌,通過體外和體內(nèi)試驗(yàn)來測(cè)定其提取物的抗腫瘤活性,并對(duì)這5種常見野生食用菌的抗腫瘤活性進(jìn)行比較。
長(zhǎng)白山野生食用菌:靈芝、樺褐孔菌、桑黃、猴頭蘑、香菇,均購置于吉林省安圖縣土特產(chǎn)市場(chǎng);
DMEM培養(yǎng)基干粉、胎牛血清:美國(guó)GIBCO公司;
MTT粉劑、二甲基亞砜(DMSO):美國(guó)Sigma公司;
其他試劑:均為分析純化學(xué)試劑。
電子天平:JA10003N型,民橋精密科學(xué)儀器有限公司;
酶聯(lián)免疫檢測(cè)儀:DG5033A型,南京華東電子集團(tuán)醫(yī)療裝備有限責(zé)任公司;
CO2培養(yǎng)箱:MCO175型,日本三洋公司;
熒光倒置顯微鏡:CKX-41型,日本OLYMPUS公司;
立式壓力蒸汽滅菌器:YXQ-LS-75S11型,上海博訊實(shí)業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠。
SPF級(jí)Balb/c,體重18~22g,雌雄各半,由延邊大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供。動(dòng)物在IVC動(dòng)物實(shí)驗(yàn)室適應(yīng)性飼養(yǎng)3d,室溫20~24℃,相對(duì)濕度40%~65%,換氣次數(shù)10~20次/h,壓差20~50Pa。
子宮宮頸癌細(xì)胞(HeLa)、肺癌細(xì)胞(A549)、乳腺癌細(xì)胞(MCF-7)、肝癌細(xì)胞(HepG2)、小鼠S-180肉瘤細(xì)胞株、正常腎臟293細(xì)胞:特殊腫瘤細(xì)胞株公司。
1.5.1 野生食用菌提取物的制備 稱取5種野生食用菌各1kg,分別加70%乙醇10L,加蓋常溫下浸泡24h,加熱(90℃)回流提取2次,每次2h,趁熱過濾,合并2次濾液,濃縮沉淀,回收乙醇,熱風(fēng)50℃烘干備用。
1.5.2 體外腫瘤抑制試驗(yàn)方法 將子宮宮頸癌細(xì)胞(He-La)、肺 癌 細(xì) 胞 (A549)、乳 腺 癌 細(xì) 胞 (MCF-7)、肝 癌 細(xì) 胞(HepG2)在含有10%胎牛血清的DMEM培養(yǎng)基上培養(yǎng)至對(duì)數(shù)期后,將細(xì)胞的濃度調(diào)整為5×103個(gè)/mL,96孔板接種(100μL/孔),每個(gè)提取物6個(gè)復(fù)孔,并設(shè)對(duì)照孔(加DMEM培養(yǎng)基),在37℃、5%CO2的條件下培養(yǎng)24h。然后,每孔加入20μL MTT溶液,繼續(xù)培養(yǎng)4h。終止培養(yǎng),吸去孔內(nèi)培養(yǎng)液。每孔加入150μL二甲基亞砜,酶標(biāo)儀振板10s,在波長(zhǎng)為492nm下測(cè)定其吸光度。
1.5.3 體內(nèi)腫瘤抑制試驗(yàn)方法 選擇培養(yǎng)7~10d生長(zhǎng)良好的S-180肉瘤瘤株,無菌取腹腔積液,用0.9%無菌生理鹽水按1∶3稀釋成瘤細(xì)胞懸液,并計(jì)數(shù)調(diào)整細(xì)胞濃度為1×107個(gè)/mL,用體重18~20g的Balb/c小鼠180只,每只0.2 mL接種至小鼠右側(cè)腋窩下方。24h后選擇狀態(tài)良好的小鼠,稱重后隨機(jī)分為18組:空白對(duì)照組和靈芝、桑黃、猴頭蘑、樺褐孔菌香菇低、中、高劑量給藥組。每組10只,各組灌胃給藥,低、中、高劑量分別為25,125,250mg/mL,連續(xù)給藥20d,空白對(duì)照組給予同體積的0.9%氯化鈉溶液,停藥次日處死動(dòng)物。解剖剝離瘤塊,稱瘤重,按式(1)計(jì)算腫瘤抑制率[20-23]。
2.1.1 提取物對(duì)HeLa細(xì)胞的生長(zhǎng)抑制作用 由圖1可知:隨濃度的增加,各提取物的抑制效果不斷增強(qiáng)。在提取物濃度為1.0mg/mL時(shí),靈芝、猴頭蘑和香菇對(duì)HeLa有70%以上的生長(zhǎng)抑制效果,其中以靈芝的效果最為顯著,濃度在0.75mg/mL時(shí)能達(dá)到81.0%的抑制效果。在李夢(mèng)媛等[24]的研究中所采用的靈芝多糖濃度在5mg/mL時(shí),對(duì)Hela細(xì)胞的抑制率為22.9%。T.C.Finimundy等[25]測(cè)定了巴西香菇提取物對(duì)Hela細(xì)胞的抑制作用,結(jié)果顯示,22℃條件下提取的香菇提取物有最高的抑制效果,其IC50值為0.57%。與以上兩項(xiàng)研究的結(jié)果相比,本研究所采用的長(zhǎng)白山地區(qū)的食用菌在抑制Hela細(xì)胞的生長(zhǎng)方面更具優(yōu)勢(shì),且抑制效果依次為:靈芝>香菇>猴頭蘑>樺褐孔菌>桑黃。
圖1 野生食用菌提取物對(duì)人體子宮宮頸癌細(xì)胞(HeLa)的抑制Figure 1 The inhibition effect of wild edible mushrooms extract to HeLa cells
2.1.2 提取物對(duì)HepG2細(xì)胞的生長(zhǎng)抑制作用 由圖2可知:隨著5種食用菌提取物濃度的增加,其對(duì)HepG2細(xì)胞的抑制效果逐漸增強(qiáng),并且在該試驗(yàn)中,以靈芝和猴頭蘑對(duì)HepG2細(xì)胞的抑制作用最為明顯,桑黃與樺褐孔菌次之,而香菇的作用最小。在濃度為1.0mg/mL時(shí),靈芝和猴頭蘑對(duì)肝癌細(xì)胞HepG2的抑制率分別為71%和76.3%。Jong Seok Lee等[26]也做了與本試驗(yàn)相似的研究,他們研究了韓國(guó)猴頭蘑對(duì)HepG2細(xì)胞的抑制作用,結(jié)果顯示猴頭蘑提取物濃度在1 000μg/mL時(shí)對(duì)HepG2細(xì)胞的抑制作用還不到40%,與本研究的結(jié)果有較大差異,推測(cè)其可能是由于采用了不同的提取方法得到了不同的活性組分導(dǎo)致的。在章慧等[27]的研究中,分別使用乙醇浸提與超臨界CO2萃取的方法制作了靈芝提取物,這兩種提取物濃度在100μg/mL時(shí),對(duì)HepG2的生長(zhǎng)抑制率分別為66.15%和78.85%,效果明顯高于本研究結(jié)果。究其原因,應(yīng)該是該試驗(yàn)選用的靈芝對(duì)HepG2細(xì)胞的抑制作用優(yōu)于本研究所采用的靈芝,另一方面可能超臨界CO2的方法使靈芝濃縮物具有更高的抗腫瘤活性。
圖2 野生食用菌提取物對(duì)人體肝癌細(xì)胞(HepG2)的抑制Figure 2 The inhibition effect of wild edible mushrooms extract to HepG2cells
2.1.3 提取物對(duì) MCF-7細(xì)胞的生長(zhǎng)抑制作用 由圖3可知,5種食用菌提取物對(duì)人乳腺癌細(xì)胞均有一定的抑制作用,并且同樣存在一定的濃度依賴關(guān)系。與對(duì)宮頸癌細(xì)胞和肝癌細(xì)胞抑制效果不同的是,對(duì)乳腺癌細(xì)胞的抑制效果最好的食用菌并不一致。同樣濃度為1mg/mL時(shí),桑黃的抑制率最高為81.5%,猴頭蘑和樺褐孔菌的抑制率分別為76.6%和75.1%,并且桑黃、猴頭蘑、樺褐孔菌和香菇提取物對(duì)MCF-7的抑制作用顯著高于靈芝提取物,其順序依次為:桑黃>猴頭蘑>樺褐孔菌>香菇>靈芝。李宜明等[28]測(cè)定的桑黃提取物對(duì)MCF-7的抑制作用結(jié)果是在400μg/mL時(shí),抑制率達(dá)到最高的55.39%,濃度上升到800μg/mL時(shí),抑制率下降到了51.55%。與本研究的結(jié)果有一定的差別,推測(cè)當(dāng)濃度達(dá)到800μg/mL時(shí),其提取物的溶解已達(dá)到飽和,和本研究的情況有所不同。
圖3 野生食用菌提取物對(duì)人體乳腺癌細(xì)胞(MCF-7)的抑制Figure 3 The inhibition effect of wild edible mushrooms extract to MCF-7cells
2.1.4 提取物對(duì)A549細(xì)胞的生長(zhǎng)抑制作用 由圖4可知:5種提取物均隨著濃度的增加抑制作用不斷增強(qiáng)。在濃度為1mg/mL時(shí),猴頭蘑和香菇表現(xiàn)出較強(qiáng)的抑制作用,抑制率分別為89%和81%,其他提取物的抑制率也均在50%以上,順序?yàn)楹镱^菇>香菇>靈芝>桑黃>樺褐孔菌。其中靈芝提取物濃度對(duì)抑制率的影響較小,而猴頭蘑和香菇提取物濃度對(duì)抑制率的影響較大,并且在濃度為0.75mg/mL時(shí),猴頭蘑和香菇提取物對(duì)A549細(xì)胞的抑制率已經(jīng)超過靈芝。劉奔等[29]的研究也采用了香菇作為試驗(yàn)材料,研究了其對(duì)A549細(xì)胞的抑制作用,但其研究主要是提取了香菇中的凋亡相關(guān)蛋白,并測(cè)定了其對(duì)A549細(xì)胞的抑制作用,結(jié)果顯示,該蛋白的濃度在30μg/mL時(shí),A549細(xì)胞的凋亡率為30.95%。也證實(shí)了香菇對(duì)A549細(xì)胞具有促凋亡作用,與本研究的結(jié)果具有相似性,但由于其與本研究所采用的香菇提取物不同,所以結(jié)果也存在一定的差異。
圖4 野生食用菌提取物對(duì)人體肺癌細(xì)胞(A549)的抑制Figure 4 The inhibition effect of wild edible mushrooms extract to A549cells
圖5 野生食用菌提取物對(duì)正常腎臟細(xì)胞(293)的抑制Figure 5 The inhibition effect of wild edible mushrooms extract to 293cells
2.1.5 提取物對(duì)293細(xì)胞的生長(zhǎng)抑制作用 由圖5可知,5種食用菌提取物在不同濃度下對(duì)正常腎臟細(xì)胞的抑制作用均在50%以下,說明本研究所用的5種食用菌提取物對(duì)正常細(xì)胞的毒性作用較小。
對(duì)5種野生食用菌提取物的體內(nèi)抗癌效果利用Sarcoma-180腫瘤細(xì)胞進(jìn)行驗(yàn)證,結(jié)果見表1。由表1可知,低劑量的桑黃提取物對(duì)S-180肉瘤的抑制率最低,為4.49%;而高劑量的猴頭蘑的抑制率最高,達(dá)到75.92%。但是由于香菇的低濃度組就已經(jīng)顯示出了較高的抑制率(為69.39%),并且香菇高濃度組抑制率(為72.24%)與猴頭蘑高濃度組抑制率(為75.92%)差別不大,因此可以認(rèn)為香菇提取物對(duì)S-180肉瘤的抑制效果最好。
表1 野生食用菌提取物對(duì)體內(nèi)S-180腫瘤的生長(zhǎng)抑制效果Table 1 The inhibition effect of wild edible mushrooms extract to S-180sarcoma in vivo(n=10)
表1 野生食用菌提取物對(duì)體內(nèi)S-180腫瘤的生長(zhǎng)抑制效果Table 1 The inhibition effect of wild edible mushrooms extract to S-180sarcoma in vivo(n=10)
*與空白對(duì)照組相比,P<0.05。
分組 劑量 濃度/(mg·kg-1·BW)瘤重/g抑制率/%低劑量 25 1.89±0.25*2.45±0.27 - 22.85靈芝 中劑量 125 1.28±0.16* 47.76高劑量 250 1.15±0.19* 53.06低劑量 25 2.34±0.65 4.49桑黃 中劑量 125 1.48±0.64* 39.59高劑量 250 1.11±0.75* 54.69低劑量 25 1.71±0.72* 30.21猴頭蘑 中劑量 125 1.40±0.84* 42.86高劑量 250 0.59±0.42* 75.92低劑量 25 1.75±0.68* 28.57樺褐孔菌 中劑量 125 1.38±0.72* 43.67高劑量 250 0.92±0.18* 62.45低劑量 25 0.75±0.11* 69.39香菇 中劑量 125 0.72±0.18* 70.61高劑量 250 0.68±0.14* 72.24空白 -
本試驗(yàn)以子宮宮頸癌細(xì)胞(HeLa)、肝癌細(xì)胞(HepG2)、乳腺癌細(xì)胞(MCF-7)、肺癌細(xì)胞(A549)、以及正常腎臟細(xì)胞293為研究對(duì)象,對(duì)5種野生食用菌提取物的體外抗腫瘤作用效果進(jìn)行研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn),不同的食用菌提取物具有不同的抗腫瘤效果,并且不同腫瘤細(xì)胞均有其對(duì)應(yīng)的抑制效果最好的食用菌提取物。整體看來,靈芝對(duì)HeLa及HepG2兩種細(xì)胞株的抑制效果最好,對(duì)MCF-7細(xì)胞株桑黃的抑制率最高,而猴頭菇對(duì)A549細(xì)胞顯示了最強(qiáng)的抑制效果。這說明不同食用菌的不同功能成分具有不同的靶向作用。并且,除靈芝外,其余4種食用菌提取物均呈現(xiàn)了良好的劑量-效應(yīng)關(guān)系。
進(jìn)一步研究食用菌經(jīng)過機(jī)體的消化吸收后的抗腫瘤作用,體內(nèi)抗癌結(jié)果表明:猴頭蘑高劑量組的抑瘤率最高,達(dá)到75.92%,但香菇低劑量組抑制率就達(dá)到了69.39%,高劑量時(shí)為72.24%。其他3種同樣有抑制效果,并均呈現(xiàn)良好的劑量-效應(yīng)關(guān)系。說明5種野生食用菌提取物對(duì)S-180小鼠腫瘤細(xì)胞均有一定的抑制作用。
體內(nèi)和體外試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),長(zhǎng)白山野生食用菌對(duì)體外培養(yǎng)的人源癌細(xì)胞具有較為明顯的抑制作用,而對(duì)人的正常腎臟細(xì)胞無明顯毒副作用,此外其對(duì)小鼠體內(nèi)移植瘤同樣有明顯的抑制生長(zhǎng)作用。與國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究的對(duì)比可以看出,本試驗(yàn)的結(jié)果與國(guó)內(nèi)外的研究具有相似性,均能證明野生食用菌具有一定的抗腫瘤作用,但本試驗(yàn)所采用的長(zhǎng)白山地區(qū)的野生食用菌對(duì)某些腫瘤細(xì)胞株具有更好的抑制生長(zhǎng)效果。另外本試驗(yàn)對(duì)體內(nèi)生長(zhǎng)的人源腫瘤還未進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè),也未對(duì)其機(jī)制做更為深入的探討,在后續(xù)研究中,將會(huì)對(duì)人源腫瘤的抑制作用、臨床試驗(yàn)以及其機(jī)理進(jìn)行更為深入的探討。
1 宋玉清,陳維斌.國(guó)際食用菌產(chǎn)業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)及對(duì)開展食用菌研究的建議[J].遼寧農(nóng)業(yè)科學(xué),2004(5):39~40.
2 于亞莉,高峰,于向榮,等.長(zhǎng)白山食用菌資源研究開發(fā)與前景展望[J].食品科技,2006(9):151~154.
3 Yang Joan-Hwa,Lin Hsiu-Ching,Mau Jeng-Leun.Antioxidant properties of several commercial mushroom[J].Food Chemistry,2002,77(2):229~235.
4 Mau Jeng-Leun,Lin Hsiu-Ching,Song Si-Fu.Antioxidant properties of several specialty mushrooms[J].Food Research International,2002,35(6):519~526.
5 江德森,牛佳牧,姜貴全.長(zhǎng)白山森林食品資源產(chǎn)業(yè)化開發(fā)及模式研究[J].林業(yè)經(jīng)濟(jì),2003(9):60~63.
6 Chen Huo-liang,Ju Ying,Li Jun-jie,et al.Antioxidant activities of polysaccharides from Lentinus edodes and their significance for disease prevention[J].International Journal of Biological Macromolecules,2012,50(1):214~218.
7 Chen Jing-jing,Mao Dong,Yong Yang-yang,et al.Hepatoprotective and hypolipidemic effects of water-soluble polysaccharidic extract of Pleurotus eryngii[J].Food Chemistry,2012,130(3):687~694.
8 Huang Sheng-quan,Ding Shao-dong,F(xiàn)an Liu-ping.Antioxidant activities of five polysaccharides fromInonotusobliques[J].International Journal of Biological Macromolecules,2012,50(5):1 183~1 187.
9 Li Hai-ping,Liu Xiao-juan,Li Yang,et al.Effects of the polysaccharide from Pholiota nameko on human cytokine network in serum[J].International Journal of Biological Macromolecules,2012,50(1):164~170.
10 吳進(jìn)菊,陳紅兵,高金燕,等.多種食用菌中多酚氧化酶活性的初步比較[J].食品與機(jī)械,2010,26(2):79~81.
11 楊福馨,郭筱虹.鮮菇的保鮮研究[J].食品與機(jī)械,2000(2):16~17.
12 李忠海,敖常偉,鐘海雁.松乳菇菌絲體固體平板培養(yǎng)的研究[J].食品與機(jī)械,2006,22(3):11~13.
13 彭凱文,寧正祥.食用菌的深層發(fā)酵培養(yǎng)及其應(yīng)用[J].食品與機(jī)械,1995(6):34~35.
14 Zhang An-qiang,Xiao Nan-nan,He Peng-fei,et al.Chemical analysis and antioxidant activity in vitro of polysaccharides extracted from Boletus edulis[J].International Journal of Biological Macromolecules,2011,49(5):1 092~1 095.
15 Borchers Andrea,Keen Carl L,Gershwin M Eric.Mushrooms,tumors,and immunity:an update[J].Experimental Biology and Medicine,2004,229(5):393~406.
16 Ben-Zion Zaidman,Majed Yassin,Jamal Mahajna,et al.Medicinal mushroom modulators of molecular targets as cancer therapeutics[J].Applied Microbiology and Biotechnology,2005,67(4):453~468.
17 金乾坤,李曉東,李樹錦,等.食用菌的抗突變研究現(xiàn)狀[J].食品工業(yè),2013,34(7):182~184.
18 譚衛(wèi)東,金紅,羅弟祥,等.抗腫瘤藥物篩選中MTT法和SRB法的比較[J].天然產(chǎn)物研究與開發(fā),1999,11(3):17~22.
19 李霞,楊紅.食用菌在功能食品中的優(yōu)勢(shì)[J].吉林師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2004(4):70~71.
20 余傳林,朱正光,雷林生,等.靈桿菌多糖抗腫瘤及抗免疫抑制作用的研究[J].南方醫(yī)科大學(xué)學(xué)報(bào),2009,29(10):2 133~2 134.
21 羅崇彬.消癌平片抗突變和抗腫瘤作用研究[J].現(xiàn)代醫(yī)院,2007,7(9):31~32.
22 肖國(guó)麗,趙學(xué)軍,劉衛(wèi)海,等.新藤黃酸對(duì)S180細(xì)胞株的體內(nèi)外抗腫瘤作用[J].中國(guó)實(shí)驗(yàn)方劑學(xué)雜志,2012,18(13):193~197.
23 李玉萍,曾憲偉,葉軍,等.馬齒莧活性成分體內(nèi)外抗癌作用的初步篩選[J].時(shí)珍國(guó)醫(yī)國(guó)藥,2009,20(11):2 726~2 728.
24 李夢(mèng)媛,劉偉,呂岫華,等.5種中藥有效部位的抗腫瘤作用[J].中華中醫(yī)藥雜志,2012,27(1):2 830~2 834.
25 Finimundy T C,Gambato G,F(xiàn)ontana R,et al.Aqueous extracts of Lentinula edodes and Pleurotus sajor-caju exhibit high antioxidant capability and promising in vitro antitumor activity[J].Nutrition Research,2013,33(1):76~84.
26 Jong Seok Lee,Eock Kee Hong.Hericiumerinaceusenhances doxorubicin-induced apoptosis in human hepatocellular carcinoma cells[J].Cancer Letters,2010,297(2):144~154.
27 章慧,馮娜,張勁松,等.靈芝子實(shí)體超臨界CO2萃取物與醇提物生物活性的比較[J].食品工業(yè)科技,2013,34(5):76~79.
28 李宜明,沈業(yè)壽,季俊虬,等.桑黃菌質(zhì)多糖體外抑瘤及抗環(huán)磷酰胺致突變的作用[J].中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào),2006,36(7):700~703.
29 劉奔,鐘民濤,王曉麗,等.香菇菌C91-3凋亡相關(guān)蛋白24414對(duì)人肺癌細(xì)胞A549凋亡作用及其機(jī)制的研究[J].中華腫瘤防治雜志,2012,19(6):428~431.