Хранителен профил и ползи за здравето на Ganoderma lucidum „Lingzhi, Reishi или Mannentake“ като функционални храни: Текущ сценарий и бъдещи перспективи
Резюме
Ganoderma lucidum има дълга история на медицинска употреба в страните от Далечния изток от повече от 2000 години поради своите лечебни свойства. Наскоро Ganoderma lucidum е подложен на научен контрол, за да се оцени съдържанието му на биоактивни компоненти, които влияят на човешката физиология, и е бил използван за мощни компоненти във фармакологичната, нутрицевтичната и козметичната индустрия.
Натрупват се доказателства за потенциала на този вид гъби като обещаващо антивирусно лекарство за лечение на много вирусни заболявания, като вируса на денга, ентеровирус 71 и наскоро коронавирусната болест от 2019 г. (COVID-19). И все пак, повече изследвания върху биотерапевтичните компоненти на G . lucidum са необходими, за да се гарантира безопасността и ефективността на G . lucidum и насърчаване на развитието на търговски функционални храни.
Тази статия предоставя обширен преглед на хранителната стойност на Ganoderma lucidum и развитието на търговски функционални храни. Освен това се обсъждат стратегиите за проследяване на географския произход на тази гъба и нейните продукти, много важен параметър за гарантиране на качеството и безопасността на продукта. Обсъжданите характеристики ще отворят нови пътища и ще разкрият повече тайни за широкото използване на тази гъба в много индустриални области; т.е. фармацевтични и хранителни, което ще се отрази положително на световната икономика.
Въведение
Какво казва историята за Ganoderma lucidum?
„Лингджъ е чудодеен цар на билките“ – китайски народ (221–206 г. пр.н.е.).
В исторически план римляните са смятали гъбите като храна на своите богове и са ги сервирали само за големи празници, докато гърците и викингите вярвали, че яденето на гъби им дава сила и ентусиазъм преди войната. Американските коренни жители често са използвали гъби в древни ритуали (напр. магически халюциногени), за да преминат телесната и умствената бариера [ 1 ]. Считана за една от основните народни лечебни гъби, Рейши се използва в продължение на много векове и се съобщава под няколко имена в Китай (Lingzhi), Япония (Reishi) и Корея (Mannentake). Според двумилениалните вярвания, G . lucidum може да насърчи здравето и дълголетието, но също така се смята за комбинация от духовна сила и източник на безсмъртие [ 2 , 3 , 4 ]. Освен това японците са смятали тази гъба за гъба на „10 000 години“ [ 5 , 6 , 7 ].
Няколко изследователи посочиха дългата история на традиционните медицински употреби на гъбите, особено на G. lucidum , най-вече в страните от Далечния изток, датиращи от преди повече от 4000 години [ 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13 , 14 ]. Този вид гъба има терапевтични характеристики с медицински твърдения, които могат да бъдат приписани на добре уважавана фармакопея от династията Цин (221–206 г. пр. н. е.), наречена Shen Nong Ben Cao Jing, или The Divine Farmer’s Materia Medica [ 13 , 15 ].
Дълго време Рейши се използва, като традиционно лекарство за лечение на неврастения, слабост при продължително заболяване, безсъние, анорексия, световъртеж, хроничен хепатит, хиперхолестеролемия, отравяне с гъби, коронарна болест на сърцето, хипертония, профилактика на остра планинска болест, „умора от дефицит“, карцином, и бронхиална кашлица при възрастни хора [ 16 , 17 ].
Изследванията върху медицинските гъби започват в западната наука преди повече от 30 години. Тези проучвания са продължили до днес чрез поредица от вълнуващи открития, свързани с биологичната активност на Ganoderma lucidum , включително антитуморни и противовъзпалителни ефекти, както и цитотоксичност към хепатомни клетки [ 18 , 19 ].
Ganoderma lucidum през очилата на ботаници, таксономисти, икономисти и наукометричен анализ
През очилата на ботаниците:
Морфологично lucidum е дума, произлизаща от латинската дума lucidus, която означава „блестящ“ или „блестящ“ и описва лакирания вид на повърхността на гъбата. Като цяло, G. lucidum е голяма, тъмна гъба, отличаваща се с лъскава повърхност (включително покрита с червен лак и бъбрековидна шапка) и дървесна текстура.
Прясната гъба е мека, коркова, плоска, без хриле от долната страна и освобождава спорите си през фини пори. Цветът на порите от долната страна зависи от възрастта на гъбата и може да бъде бял или кафяв [ 6 , 20 ]. Chen [ 21 ] описва растеж на G. lucidum върху основите и пъновете на голямо разнообразие от широколистни дървета, като дъб, клен, бряст, върба, сладка дъвка, магнолия и рожков, и по-рядко се среща върху иглолистни дървета (напр. larix, ptea, pinus) в Европа, Азия и Северна и Южна Америка, особено в умерените, а не в субтропичните региони.
През очилата на таксономите:
Ganoderma lucidum (Curtis) P.Karst. е описано за първи път от Curtis [ 22 ] въз основа на материал от Англия и описанието е санкционирано от Fries [ 23 ]. Първият научен запис на G . lucidum от Китай е направен от Teng [ 24 ], когато той неправилно идентифицира екземпляр от Lingzhi като G. lucidum . Географски, G . lucidum sensu stricto (Curtis) Карстовата гъба е родом от Европа и някои части на Китай [ 25 ]. Според Index Fungorum (2016) ( http://www.indexfungorum.org , достъпен на 16 февруари 2022 г.), Ganoderma lucidum (Curt: Fr.) Karst. принадлежи към Basidiomycota (тип), Polyporales (разред) и Ganodermataceae (семейство), както е класифицирано от таксономиста Нахата [ 5 ]
През очилата на икономистите:
Продуктите на базата на Ганодерма привличат голям интерес в много страни в Европа и Северна Америка, въпреки че Южна Азия (Малайзия, Сингапур, Китай, Япония и Корея) са основните производители/доставчици на тези хранителни продукти [ 26 ].
В миналото консумацията на G . lucidum е бил ограничен само до богатите и следователно не е имало нужда от разширяване на култивирането му и това, което се е отглеждало в дивата природа, е било достатъчно. Напоследък обаче консумацията на тази гъба се е увеличила чрез множество обществени групи като ефективна алтернатива на съвременната медицина или заедно с нея и това е, което наложи разширяването на нейното отглеждане [ 27 , 28 ]. С над 110 000 тона годишно Китай е най-големият производител и износител на G . lucidum [ 29 ]. Следователно, Продуктите на основата на Рейши играят централна роля в китайската икономика, като източник на валутен поток чрез нарастващ износ и като обещаващи продукти на хранително и медицинско ниво.
Като цяло съставките на гъбата притежават голямо разнообразие от биологични свойства, включително фармацевтични, хранителни и козметични, както е показано в Фигура 2 [ 8 , 30 , 31 ]. Като такъв, по отношение на G. lucidum , има три вида продукти, които се произвеждат от нея: хранителни добавки, фармацевтични продукти и козметика [ 31 ].
Различни части на G . lucidum са налични в търговската мрежа, включително мицел, спори и плодово тяло [ 6 ], и се продават като много различни продукти, включително прахове, хранителни добавки и билков чай [ 6 , 13 ].
Таблица 1 илюстрира някои от търговските козметични продукти, произведени от G . lucidum по целия свят. Днес броят на продуктите на базата на Ганодерма , добре познати в търговската мрежа, се оценява на над 100 бранда [ 32 ]. Световната търговска пазарна стойност на G. lucidum и неговите производни продукти достигна приблизително 4 милиарда щатски долара [ 33 ].
Науко-метричен анализ
През последното десетилетие G . Гъбата lucidum привлече множество изследователски области, включително биохимия, генетика и молекулярна биология, селскостопански и биологични науки, фармакология, токсикология, фармацевтика и медицина. Фигура 3 илюстрира нарастващия интерес към мултидисциплинарното използване на G . lucidum въз основа на броя на научните статии през последните 10 години.
Защо гъбите, включително Ganoderma lucidum, трябва да се считат за функционални храни?
Как да определим функционалната храна?
В началото на 80-те години идиомът „функционална храна“ се появява за първи път в Япония. Функционалната храна е широко понятие, което включва няколко понятия [ 36 ]; например дефиницията на функционална храна, предоставена от Организацията по прехрана и земеделие (FAO), гласи, че „функционалната храна е източникът, който осигурява на човешкото тяло необходимите количества хранителни вещества, т.е. протеини, въглехидрати, мазнини, витамини, минерали. , и други, за да го поддържат здрави. В допълнение, функционалната храна може да бъде сготвена или приготвена с помощта на „технология с изкуствен интелект“ [ 37 ].
В допълнение, Европейският орган за безопасност на храните (EFSA) дефинира функционалната храна като „храна, която влияе благоприятно на една или повече целеви функции в тялото, извън адекватните хранителни ефекти, по начин, който е подходящ или за подобряване на здравословното състояние, и благополучие и/или намаляване на риска от заболяване” [ 38 ].
Както е описано от Центъра за функционална храна (FFC) в Съединените щати, функционалните храни са „истински или преработени храни, които съдържат известни или неизвестни биологично активни съединения, които, ефективни, в определени и нетоксични количества, записват ползи за здравето или осигуряват научно обосновано валидирани с помощта на уникални биомаркери за превенция, лечение или контрол на хронично заболяване или неговите симбиотични заболявания” [ 39 ].
Според дефиницията на Института на хранителните технолози (IFT), функционалните храни са тези със съставки, които имат ползи за здравето в допълнение към основното хранене, което е подобно на определението, публикувано от Международния институт за науките за живота (ILSI) [ 40 , 41 ].
Изчерпателно функционалната храна може да се дефинира като „цяла съставка или част от храна, която се използва като храна. Той е част от стандартната диета и се консумира редовно, в нормални количества. Има доказани ползи за здравето, които намаляват риска от специфични хронични заболявания или повлияват благоприятно целевите функции извън основните му хранителни функции” [ 42 , 43 ].
Какво заключават дефинициите за функционални храни?
Използването на термина „съставка“ означава, че функционалната храна е не само конвенционална храна, но също така може да бъде част от друга храна или хранителни съставки. В допълнение, гореспоменатите дефиниции на функционални храни позволяват адаптиране към културните различия, включително силно различаващи се „стандарти“ сред културите и страните. Освен това използването на термина „ползи за здравето“ не е ограничително. Отнася се до физиологични, психологически и биологични предимства [ 43 , 44 ].
Функционални храни и връзката им със здравето на червата
Сред важните здравни ефекти на храните, включително функционалните, са тези, свързани със здравето на червата, основен определящ фактор за цялостното здраве на индивида. Няколко заболявания са свързани в този контекст; например резистентна на глутенова терапия целиакия, болест на Crohn, улцерозен колит и синдром на раздразнените черва. Тези неблагоприятни ефекти са причинени от свръхрастеж и дисбаланс на чревни бактерии, свързани с хранителната система на индивида [ 45 ]. Въпросът, който идва на ум, е какви са ролите на човешките черва в тялото? Те могат да бъдат обобщени, както следва [ 45 ]:
- Превръща храната в хранителни вещества;
-
Човешките черва, чрез епителните клетъчни стени, подпомагат процеса на усвояване на хранителни вещества в кръвта;
-
Човешките черва възпрепятстват навлизането на токсични и странни частици в кръвта.
Следователно, и пряко, всяка чревна неизправност има неблагоприятно въздействие върху човешкото здраве. В това отношение функционалните храни, включително пре- и пробиотиците, стават все по-важни поради тяхната положителна роля за здравето на червата на човека.
Ganoderma lucidum като функционална храна: Как?
Исторически погледнато, гъбите, включително Ganoderma lucidum, са били традиционно консумирани поради техните хранителни и кулинарни стойности, както и заради техните медицински ползи, когато се използват в народната медицина. Това историческо наследство наскоро беше преведено чрез молекулярно изследване, за да се изследват настоящите биоактивни компоненти и да се отключат хранителните и терапевтични стойности на гъбите [ 46 , 47 ].
Сред тези ползи за здравето, гъбите могат да помогнат за предотвратяване на заболявания; например хипертония, диабет, хиперхолестеролемия и рак, както се споменава в много доклади. Следователно, гъбите могат да се считат за лечебна храна [ 8 , 48 ].
Гъбите са все още неизползвани източници на биоактивни вещества като гликопротеини, полизахариди, главно β-глюкани и вторични метаболити; т.е. нуклеотидни аналози, металохелиращи агенти, терпеноиди, полифеноли, алкалоиди, лактони и стероли. Тези биологично активни компоненти притежават няколко терапевтични последици, като антивирусни, противоракови, хепатопротективни, имунопотенциращи и хипохолестеролемични агенти [ 47 , 48 , 49 , 50 , 51 ].
Настоящата статия критично обсъжда ползите от G . lucidum , от хранителна стойност до лечебни въздействия, и хвърля светлина върху потенциала му като източник на хранителни добавки и функционална храна. Освен това, този преглед дава отговори с критична визия на много въпроси, като например, защо биоактивните съединения на G . lucidum трябва да бъдат допълнително изследвани in vitro и in vivo и какви тайни все още се крият зад тях. Важно ли е да се гарантира качеството и безопасността на G. lucidum, както и кой е най-добрият метод за постигане на това? С потенциала на G. lucidum, дали бъдещето ще ни отведе до възможността за комерсиално широко използване на G. lucidum и неговите продукти, като нови функционални храни и лекарства?
Въпреки че Ganoderma lucidum не е годна за консумация в сурово състояние поради по-високото си съдържание на горчиви съединения, нейният вкус може да бъде увеличен чрез превръщането й в готови продукти като прахове, добавки и чай [ 52 ]. Хранителната стойност на G. lucidum ще бъде разгледано задълбочено в следващия раздел.
Хранителният профил на Ganoderma lucidum
„Лекарствата и храната имат общ произход“ – Каул [ 53 ].
В продължение на хиляди години гъбите са били ценени в целия свят като храна и лекарство [ 8 ]. Въпреки това, гъбите все още са до голяма степен неизползвани ресурси за производството на ефективни фармацевтични продукти, хранителни вещества и козметика. Наистина, само 150 224 вида са описани [ 54 ] от приблизително 2,2-3,8 милиона вида гъби в световен мащаб [ 55 ]. Около 3000 вида, които принадлежат към Macrofungi, са безопасни за консумация от човека, като например ядливите гъби [ 56 ].
От гледна точка на диетолозите, като цяло пресните гъби съдържат както разтворими, така и неразтворими фибри; разтворимите фибри са главно β-глюканполизахариди и хитозани [ 57 ].
На ум обаче ни идва един въпрос: G . lucidum , който се отглежда естествено или див, се различава от този, отгледан изкуствено по своите хранителни компоненти? Според изследванията в това отношение отговорът е да, тъй като е установено, че количествата суров протеин, въглехидрати и сурови фибри са по-големи в изкуствено отглеждания сорт [ 58 ].
Малко проучвания разкриват хранителния профил на G . lucidum . Roy и други [ 59 ] съобщават за хранителната стойност и минералния състав на G. lucidum . Чрез аналитичен поглед върху хранителния профил на G. lucidum (Таблица 2), могат да се направят няколко важни извода.
* DRIs: диетични препоръчителни приеми за възрастни [ 60 , 61 ]; ** общата енергия на 100 g проби от гъби е изчислена съгласно уравненията на Manzi et al. [ 62 ]; *** въз основа на 1,3 kcal/kg телесно тегло/час за референтното телесно тегло; **** въз основа на 0,8 g/kg телесно тегло/ден за референтното телесно тегло; ***** Каселбъри [ 63 ]; ****** Duthie и др. [ 64 ]. Източници: Roy et al. [ 59 ], Rahman et al. [ 65 ] и http://www.medicinabiomolecular.com.br/biblioteca/pdfs/Biomolecular/mb-0223.pdf . (достъп на 16 февруари 2022 г.). Адаптирано от Rahman et al. [ 65 ]. Лицензирано под CC-BY.
-
G . lucidum съдържа 3,5 g диетични фибри на 100 g гъби (d/w).
-
G . lucidum съдържа значителни количества основни минерали (напр. фосфор, сяра) и други минерални следи; т.е. Cu, Mg и Fe.
-
Въз основа на хранителния профил, тази гъба притежава висок хранителен потенциал, който се отразява положително върху нейните ползи за здравето.
Чрез тази визия гъбата Рейши все повече се превръща в един от естествените и неизползвани медицински ресурси, които трябва да представляват интерес за производителите на фармацевтични, хранителни и козметични продукти и потребителите по целия свят [ 69 ].
Ganoderma lucidum съдържа безброй биологично активни съединения (над 400 съединения), включително полизахариди, тритерпеноиди, стероиди, мастни киселини, аминокиселини, нуклеозиди, протеини и алкалоиди [ 70 ]. И все пак, как тези биоактивни съединения отразяват своите медицински свойства? Следващият раздел ще обсъди терапевтичните въздействия на тези биоактивни съединения.
Ganoderma lucidum е фабрика за биологично активни полезни съединения
„Гъба на безсмъртието и символ на традиционната китайска медицина“ – Chen et al. [ 71 ].
Биологично активните молекули на G. lucidum разчитат на техния химичен състав, като полизахаридите, пептидогликаните и тритерпените са трите основни биоактивни съединения [ 58 , 68 , 70 , 71 , 72 , 73 ].
В допълнение, тази гъба съдържа други съставки с различни биологични функции, като минерали (напр. германий), протеини, лектини, сурови влакнини, феноли, ензими, стероли и дълговерижни мастни киселини [ 6 , 74 , 75 , 76 , 77 ]. Таблица 3 показва основните биоактивни съединения и техните биологични ефекти. Моментни снимки на тези биоактивни съединения могат да бъдат намерени, както следва:
Полизахариди и пептидогликани
Полизахаридите, като ганодераните, представляват разнообразни биологични макромолекули с широк спектър от биологични свойства [ 58 ]. Освен това Рейши е източник на полизахариди, гликопептиди и полизахаридни сурови екстракти, както е посочено от няколко проучвания [ 86 ].
В допълнение, тези компоненти на G. lucidum показва силна биологична активност, включително, например, антиоксидантна, противотуморна и антибактериална активност поради съдържанието на захари, гликопротеини и полизахаридни екстракти, получени от плодните тела [ 81 , 87 , 88 , 89 ].
Противовъзпалителните, хипогликемичните, антитуморогенните и имуностимулиращите дейности са сред множеството биологични роли на полизахаридите, извлечени от G. lucidum [ 90 , 91 , 92 , 93 , 94 , 95 ]. Способностите за поглъщане на свободни радикали, намаляване на мощността и хелатиране на железни йони са сред докладваните антиоксидантни свойства [ 96 , 97 ].
Оспина и др. [ 98 ] съобщават , че изолираният хитозан от G. lucidum има обещаващи и желани характеристики в специализирани сектори като биомедицина, фармацевтика и козметика, извън хранително-вкусовата промишленост. По отношение на пептидогликаните, G. lucidum съдържа протеоглюкан (GLPG), който има антивирусна активност [ 99 ].
Тритерпени
Няколко тритерпени, извлечени от G . lucidum (около 100 вида тритерпени), като половината от тези видове са нови и уникални за G . lucidum [ 18 ]. Ганодериновата и луциденовата киселина са основните тритерпени, произведени от G . lucidum , докато други тритерпени са идентифицирани; например ганодермична, ганодериолова и ганодерална киселини [ 58 , 100 , 101 , 102 , 103 , 104 , 105 , 106 , 107 ].
Други биоактивни съединения
Германий
Елементът германий привлече известно внимание към G. lucidum . Германият е един от най-разпространените елементи в дивия G. lucidum . С 489 μg/g, германият заема петата най-висока позиция сред другите открити минерали по отношение на концентрация [ 108 ]. Този елемент притежава значителни биологични активности; т.е., антимутагенен, антитуморен, имуно-потенциращ и антиоксидант [ 109 ]. Няма строги доказателства, свързващи германия със специфичните ползи за здравето на G. lucidum .
Протеини
Някои биоактивни протеини, пречистени от G. lucidum е установено, че допринася за лечебните свойства на тази гъба; например:
Много други биоактивни съединения са изолирани от G. lucidum, включително:
Ganoderma lucidum като функционална храна
В продължение на няколко стотин години G. lucidum се използва за насърчаване на човешкото здраве, като функционална храна чрез традиционни стратегии за лечение. В днешно време много публикувани проучвания са установили множеството ползи за здравето от G. lucidum за предотвратяване или борба с множество стомашно-чревни и извън-чревни заболявания, от запек и гастрит до анорексия, артрит, астма, бронхит и диабет [ 35 , 75 , 95 ].
Допълнителни проучвания съобщават за противораково действие [ 6 , 31 , 52 , 114 , 115 ], предотвратяване на сърдечно-съдови заболявания и туморогенеза [ 116 , 117 , 118 , 119 ], антиоксидант [ 6 , 120 , 121 ], кардиопротективно [ 122 ], антидиабетно [ 6 , 123 , 124 ] и антимикробната активност [ 6 , 35 , 125 ] на тази гъба. Общо взето Фигура 4 демонстрира хранителните и здравословни ползи от G. lucidum , които ще бъдат осветени поотделно, както следва:
Антивирусен потенциал
Има малко научни изследвания (особено върху животни), които изследват антивирусните ефекти на G . lucidum (Lingzhi); обаче, Zhu et al. [ 149 ] изследва противогрипните ефекти на екстракт от гореща вода от Lingzhi върху заразени мишки чрез интраназално и орално приложение.
Авторите на това проучване заключават, че краткосрочната перорална консумация на екстракт от гореща вода Lingzhi има ограничен ефект в борбата с грипа. Ето защо авторите препоръчват по-нататъшно проучване на дългосрочните противогрипни ефекти, които биха могли да подобрят функционалната употреба на тази гъба срещу грип.
Ganoderma lucidum срещу ентеровирус 71 (EV71)
От 1969 г., „същата година, в която инфекцията с човешки ентеровирус 71 (EV71) е идентифицирана за първи път”, механизмът на инфекцията не е напълно разбран [ 150 ]. Въпреки това, тази вирусна инфекция е свързана с няколко клинични заболявания, вариращи от неврологични разстройства до болестта ръка-крак-уста (HFMD), и се счита за сериозна заплаха за деца под шест години [ 151 ].
Понастоящем няма сертифицирани профилактични или терапевтични лечения за инфекция с EV71 [ 152 , 153 ]. Периодично се съобщава за огнища на инфекция с EV71 в световен мащаб [ 154 , 155 , 156 ]. Например в Китай наскоро се наблюдават увеличени смъртни случаи, свързани с инфекция с EV71 и HFMD сред младото население [ 131 , 138 , 157 , 158 ].
Както бе споменато по-горе, няма одобрени лекарства за предотвратяване или лечение на инфекция с EV71, но понастоящем антивирусни лекарства с широк спектър (напр. ацикловир, ганцикловир и рибавирин) се използват за частично облекчаване на симптомите на инфекция, въпреки че имат силни цитотоксични странични ефекти [ 159 ]. Следователно е необходимо спешно изследване на нови и ефективни лекарства за контролиране на тази тежка вирусна инфекция. Възприемането на естествени лекарствени съединения и китайски билкови лекарства се наблюдава в азиатските страни от векове, а наскоро и в западната медицина [ 160 , 161 ].
G. lucidum се използва широко като народно лекарство за различни заболявания [ 162 ]. Джан и др. [ 79 ] предполагат, че Lanosta-7,9(11),24-триен-3-он,15;26-дихидрокси (GLTA) и ганодерова киселина Y (GLTB), които са тритерпеноидни съединения на G. lucidum, може да предотврати инфекцията с EV71 чрез намеса във вирусната частица и ограничаване на вирусната адсорбция в клетките гостоприемници. В допълнение, динамиката на взаимодействие на GTLA и GLTA с вириона EV71, предвидена чрез молекулярно докингване, показва мощно молекулярно свързване към вирусния капсиден протеин в хидрофобен джоб (F място) и следователно блокиране на непокритие на EV71 (Фигура 5).
Освен това е показано, че GLTA и GLTB по-специално забраняват репликацията на вирусна РНК (vRNA) на EV71 чрез блокиране на премахването на покритието на EV71. Следователно и GLTA, и GLTB могат да представляват два обещаващи лечебни агента за контрол и лечение на EV71 инфекция.
Молекулярен докинг за взаимодействие на антивирусни съединения с капсид EV71. ( A ) Диаграма на стик конформер. ( B ) Карикатурна конформерна диаграма. Както GLTA, така и GLTB могат да се свържат стабилно във вирусния капсид главно чрез хидрофобни взаимодействия в хидрофобен джоб (F място) в капсида на EV71 вирион. Източник: Препечатано с разрешение от Zhang et al. [ 79 ]. 2022 г., Elsevier.
Ganoderma lucidum срещу вируса на денга (DENV)
Вирусът на Dengue (DENV), класифициран в семейството на Flaviviridae, е фатален микроб, предаван на хората чрез комари ( Aedes albopictus и Aedes aegypti ) [ 163 , 164 , 165 ], причиняващ както хеморагична треска [ 166 , 167 ], така и шоков синдром [ 168 , 169 ]. Съобщава се, че общо пет различни серотипа на DENV индуцират и двата вида треска от Dengue, като същевременно потенциално причиняват фатални инфекции [ 170 , 171 ].
Анализът на протеома разкри, че транслираният DENV полипротеинов комплекс включва три структурни и седем неструктурни протеина [ 171 , 172 ]. От особен интерес е, че кофакторът NS2B е необходим за пълно активиране на домейна на вирусна NS3 протеаза (NS3pro), който кодира серинова протеаза (семейство S7). Комплексът NS2B–NS3pro на вируса на Dengue наскоро беше идентифициран, като идеална цел за разработване на нови анти-DENV лекарства [ 173 , 174 , 175 ].
Като едно от биоактивните съединения, извлечени от G. lucidum , тритерпеноидите са предложени и тествани като антивирусни средства срещу различни вирусни патогени; например човешкия имунодефицитен вирус. Ганодерманонтриол, като мощен биоактивен тритерпеноид, се предполага, че инхибира протеина DENV NS3pro въз основа на in vitro проучвания. По този начин ганодерманонтриолът може да действа като лекарство срещу DENV инфекция [ 176 ].
Ganoderma lucidum срещу новия корона вирус 2019 (SARS-CoV-2)
Декември 2019 г. отбеляза в Ухан (провинция Хоби, Китай) началото на мистериозна епидемия от пневмония [ 177 ]. Месец по-късно беше разкрито, че инфекциозният агент е нов вид корона вирус, наречен SARS-CoV-2 (по-рано 2019-nCOV) [ 178 ]. Световната здравна организация (СЗО) обяви епидемията от пневмония, която се появи в Ухан, за голяма криза на общественото здраве на 11 февруари 2020 г. и й даде официалното име Корона вирусна болест-2019 (COVID-19) [ 179 ].
Съобщава се за множество симптоми при пациенти с COVID-19, включително кашлица, увреждане на белите дробове, треска, умора, мускулна болка, диария, миалгия и респираторни симптоми [ 180 , 181 ]. Към 27 април 2021 г. са докладвани 147 539 302 случая на заразена със SARS-CoV-2 пневмония и 3 116 444 смъртни случая в Китай и 223 други държави, области или територии, от които 103 503 случая са открити в Китай [ 182 ].
Естествените продукти са сред най-важните източници за съвременната технология на медицинската промишленост, ако не и най-важният, поради техните предимства като изобилна клинична употреба и тяхното уникално разнообразие от химични структури и биологични активности [ 183 , 184 ]. В този контекст традиционната китайска медицина (ТКМ) е една от златните мини, богати на неизползвани природни ресурси [ 185 , 186 ], които могат да бъдат използвани за лечение на много заболявания, които представляват предизвикателство за човечеството, включително COVID-19. Предишните проучвания на SARS-CoV и неговата хомология със SARS-CoV-2 може да предоставят пътища за естествени съединения, които инхибират SARS-CoV-2 [ 187 ]. Например хеликазният домейн се изследва като възможна цел за лекарства.
Ю и др. [ 188 ] съобщават, че скутелареинът и мирицетинът мощно предотвратяват nsP13, хеликазен протеин на SARS-CoV, in vitro чрез промяна на неговата ATPase активност. РНК-зависимата РНК полимераза е друга потенциална цел за разработване на антивирусни съединения, като е основен ензим за синтеза на РНК. Наистина, докладвано е дозо-зависимо инхибиране на този ензим SARS-CoV за екстрактите от G . lucidum (IC50:41.9 µg/mL), Coriolus versicolor (IC50:108.4 µg/mL), Sinomenium acutum (IC50:198.6 µg/mL) и Kang Du Bu Fei Tang (IC50:471.3 µg/mL) [ 189 ]. Следователно, G. lucidum може да служи като нов и обещаващ източник на био активни природни съединения с анти-коронавирусна активност [ 187 ].
Антиоксидантна и против стареене активност
Множество изследователски проучвания съобщават за тясна връзка между богатството на G. lucidum във „фенолни съединения, тритерпени, полизахариди, полизахариден пептид“ и неговата антиоксидантна биологична активност [ 83 , 97 , 190 , 191 , 192 ]. Клиничните диетолози са показали, че консумацията на богати на антиоксиданти храни на растителна основа може да предпази от рак и много други хронични заболявания [ 193 , 194 ].
Дългосрочното присъствие на свободни радикали и реактивни кислородни видове (ROS) ускорява стареенето и множество заболявания, свързани с възрастта [ 13 ]. Ето защо проучванията за отстраняване на свободните радикали и ROS са особено важни в изследванията против стареене. G. lucidum полизахаридите (GLPs) могат да инхибират производството на ROS във фибробластите след UVB лечение [ 196 ].
Противоракова активност
Ракът все още е едно от най-фаталните заболявания в световен мащаб и представлява голямо клинично предизвикателство въпреки забележителния бум в техниките за ранна диагностика и еволюцията в техниките за лечение [ 197 ]. Стотици растителни видове са изследвани като източници за нови терапевтични средства (химиопревантивни или химиотерапевтични) [ 198 ].
В тази връзка гъбите; например видовете Ganoderma са богати източници на много биологично активни компоненти, включително антитуморни агенти [ 199 , 200 ]. Например полизахаридите и тритерпените са две основни групи съединения, извлечени от G. lucidum , за които се съобщава, че притежават хемопревантивна и/или туморицидна активност [ 6 , 31 , 52 , 114 , 115 , 201 , 202 , 203 ]. В допълнение, антитуморната активност, проявявана от G. lucidum се постига чрез индуциране на програмирана клетъчна смърт, както се съобщава от много проучвания [ 81 , 204 , 205 ].
Освен това изолираните съединения от G. lucidum са описани по-рано, като модулатори на аутофагията в множество човешки туморни клетъчни линии [ 206 , 207 , 208 , 209 ]. В същия контекст, метанолов екстракт (екстракция при стайна температура) плодните тела на G. lucidum предотвратяват растежа на клетъчна линия на човешки стомашен тумор чрез механизъм, който включва клетъчна автофагия [ 209 ]. Все пак не е известно дали екстрактът е индуктор на автофагия или инхибитор на автофагичния поток. Съвсем наскоро Reis et al. [ 210 ] демонстрира , че метанолов екстракт от G. lucidum предизвиква индукция на аутофагия, вместо да намалява автофагичния поток в AGS клетки.
Антидиабетна активност
G. lucidum е доказано, че притежава съединения, отговорни за хипогликемичните ефекти, като полизахариди, протеогликани, протеини и тритерпеноиди [ 6 , 78 , 123 , 124 ]. Например Wang et al. [ 211 ] съобщават , че консумацията на прах от спори на G. lucidum (GLSP) предизвиква намаляване на нивата на кръвната захар чрез насърчаване на синтеза на гликоген и предотвратяване на глюконеогенезата.
Кардиопротективни ефекти
Как G. lucidum имат кардиопротективен ефект? Много изследвания са дали отговор на този въпрос. Първо, Sudheesh et al. [ 122 ] съобщават за наличието на α-токоферол в G. lucidum, който защитава митохондриите, намалявайки сърдечната токсичност и митохондриалната дисфункция. Освен това, Gao et al. [ 212 ] се позовава на положителните ефекти на ganopoly ( екстракт от полизахарид от G. lucidum ) върху пациенти с коронарна болест на сърцето (CHD) . Същите автори показват, че полизахаридният екстракт от G. lucidum предизвиква понижено кръвно налягане и нива на серумния холестерол.
Хепатопротекция
GLPs и Ganoderma triterpenoids (GTs) могат да действат върху имунната система и ефективно да показват хепатопротективни ефекти и да лекуват увреждане на черния дроб.
Хепатопротективните ефекти на G. lucidum са широко изследвани [ 213 ]. GLP могат да защитят увреждането на хепатоцитите чрез инхибиране на липидната пероксидация, повишаване на антиоксидантната ензимна активност и потискане на апоптозата и имунно-възпалителния отговор [ 214 ].
GT предлагат значителна цитопротекция срещу окислителното увреждане, предизвикано от тертбутил водороден пероксид (t-BHP) в клетките на хепатоцелуларен карцином чрез намаляване на нивото на малондиалдехид и увеличаване на съдържанието на глутатион и супероксид дисмутаза (SOD) (Повече в нашите статии: Ендогенни антиоксиданти и оксидативния стрес) [ 215 ]. Анализът на хистопатологията и серумните ензими при мишки разкрива важна хепатопротективна функция на етанолов екстракт от G. lucidum (GLE). Следователно се предполага, че GLE може да подобри индуцираното от алкохол увреждане на черния дроб [ 216 ].
В допълнение, G. lucidum mycelium-fermented fluid (GLFL) се съобщава, че притежава хепатопротективни свойства при плъхове [ 217 ].
Противовъзпалителни ефекти
Възпалението е нормален физиологичен отговор на инфекция или нараняване и е част от защитата на гостоприемника и заздравяването на тъканите [ 218 ]. GLP могат да предотвратят възпаление, да поддържат чревната хомеостаза и да регулират функциите на чревната имунологична бариера при мишки [ 219 ]. Противовъзпалителният ефект на GLPs играе важна роля в грижата за чувствителната кожа [ 213 ].
Пребиотичен потенциал
Пребиотиците се дефинират като „субстрат, който се използва селективно от микроорганизмите на гостоприемника, осигурявайки полза за здравето“ [ 220 , 221 ]. Гъбите се считат за неизползвани източници на пребиотици като фибри, олигозахариди (основни съставки на гъбите) и полифеноли, които могат да стимулират растежа и метаболитната активност на полезните членове на чревната микробиота. Например, несмилаемите полизахариди могат да предотвратят пролиферацията на патогени чрез подобряване на растежа на пробиотиците в червата [ 222 ].
През последното десетилетие взаимодействието между пребиотиците и чревната микробиота и нейните последици за смекчаване на много заболявания; например, рака, диабета и затлъстяването придобиха голямо внимание и се очертаха, като една от основните тенденции в науката и технологиите за храните.
Натрупани са научни доказателства за критичната роля на дисбиозата на чревната микробиота за обостряне на възпалението в тъканите на гостоприемника, от чревната среда до мозъка. По същия начин, критични данни са установили регулаторната роля на чревната микробиота в енергийния метаболизъм, което може да причини смущения в метаболитните процеси [ 223 ]. Например, гъбите са богат източник на пребиотици, които могат да играят ключова роля при лечението на пневмония и атеросклероза, както и в тяхната антитуморна активност [ 224 ].
В същия контекст, изследване, проведено върху мишки (C57BL/6), потвърди, че мексиканският G. lucidum е богат източник на пребиотици, които намаляват холестерола в кръвта [ 225 ]. Същото проучване приписва способността на мексиканския G. lucidum за понижаване на нивото на холестерола в кръвта до значително намаляване на липидогенериращата генна експресия ( Hmgcr , Fasn , Srebp1c , Acaca ) и Abcg5 , Abcg8 като гени, отговорни за обратния транспорт на холестерола, едновременно с увеличаване на Ldlr генната експресия в черен дроб [ 225 ].
Друго проучване показа възможността полизахаридните пептиди на G. lucidum (GLPP) могат да играят роля в облекчаването на смущенията в метаболизма на мазнините чрез способността на тези съединения да променят състава на чревната микробиота, което от своя страна има положителен ефект върху контролирането и намаляването на смущенията в метаболизма на мазнините, регулиращи гени, участващи в чревната цялост, хомеостазата на жлъчните киселини и извънматочното отлагане на мазнини (Фигура 6). По този начин GLPP може да се счита за потенциален функционален хранителен компонент за лечение на хиперлипидемия и дисбиоза на чревната микробиота [ 226 ].
Регулаторен механизъм на GLPP върху хиперлипидемия, хиперхолестеролемия и дисбиоза на чревната микробиота при плъхове, хранени с HFD. GLPP: Ganoderma lucidum полизахарид пептид; HFD: диета с високо съдържание на мазнини; TG: триглицерид; TC: общ холестерол; LDL-C: липопротеинов холестерол с ниска плътност; FFA: свободни мастни киселини; SCFA: късоверижни мастни киселини; OSTα: преносител на органични разтворени вещества алфа; CYP7A1: холестерол 7α-хидроксилаза; SREBP-1C: стерол регулаторен елемент-свързващ протеин-1C; PPARa: пероксизомен пролифератор-активиран рецептор алфа; HMG-Coa: 3-хидрокси-3-метилглутарил коензим А; BSEP: помпа за извеждане на жлъчна сол; MRP3: протеин 3, свързан с множествена лекарствена резистентност; OATP2: полипептиди, пренасящи органични аниони 2. Източник: Препечатано с разрешение от Lv et al. [ 226 ]. 2022 г., Elsevier.
Освен това, към днешна дата, нито едно обширно проучване не е изследвало биологичната активност и функциите на GLFL върху регулирането на чревната микробиота и сърдечно-съдовите заболявания (ССЗ) [ 227 ].
По отношение на това е доказано, че чревната микробиота може да играе важна роля за здравето на гостоприемника чрез влиянието си върху сърдечно-съдовите рискови фактори [ 228 , 229 ].
Както беше споменато по-рано, продуктите, свързани с G. lucidum имат положителен ефект върху чревната микробиота и по този начин тези продукти могат да регулират рисковите фактори за сърдечно-съдови заболявания в червата. Чанг и др. [ 230 ] съобщават за променен състав на чревната микробиота в модел на затлъстела мишка , третиран с воден екстракт от G. lucidum мицел.
Освен това е показано, че GLFL намалява плазмения холестерол на липопротеините с ниска плътност (LDL-c), триглицеридите и общия холестерол и повишава холестерола на липопротеините с висока плътност (HDL-c) при мишки [ 231 ]. В допълнение, Wu et al. [ 227 ] съобщават, че когато GLFL се дава на хора, той дълбоко променя чревната микробиота. В групата след хранене е имало очевидна разлика в β разнообразието в сравнение със случая на групата преди хранене; това предполага, че GLFL е променил състава на чревната микробиота.
Освен това, същите автори съобщават, че GLFL може да защити хората чрез стимулиране на растежа на пробиотици (т.е. род Lactobacillus ( p <0.05)), като същевременно инхибира растежа на патогени (т.е. род Aggregatibacter и Campylobacter ( p <0.05)).
Рисковете за здравето от Ganoderma lucidum и продуктите от нея
Повечето изследвания върху G. lucidum и неговите продукти съобщава за положителни клинични резултати и потенциални терапевтични употреби, докато безвредността и потенциалните токсични ефекти при хората са слабо проучени. Например, екстракти от G. lucidum могат да причинят токсичност in vitro [ 35 ]. Освен това, лечението със спори на прах от G. lucidum причинява хепатотоксични ефекти, както се съобщава от Wanmuang et al. [ 232 ] Въпреки че няма неблагоприятни ефекти от консумацията на G. lucidum върху кърменето, не се препоръчва при бременни или кърмещи жени [ 233 ].
Бъдещи тенденции
Досега са възникнали много въпроси относно това защо и как да се разшири и увеличи максимално използването на G. lucidum и неговите производни и какво да правим с новите приложения и иновативните техники, използвани в това отношение. Тези точки ще бъдат обсъдени чрез три оси, както следва:
Имат ли нужда от повече научни доказателства за полезните медицински свойства на G. lucidum?
Няколко публикации съобщават, че G. lucidum може да има различни полезни терапевтични характеристики чрез своите безброй биоактивни съединения, като тритерпени, полизахариди и протеини; следователно, G. lucidum и неговите продукти все още са често срещани като търговски продукти.
През последните три десетилетия in vitro/in vivo проучвания, докладвани от западни изследователи, показват биомедицински ползи за G. lucidum , което помогна за популяризирането на тази гъба в западния свят. Все още обаче има спешна нужда да се разберат напълно свързаните биомеханизми и по този начин да се отключи тяхното биотерапевтично приложение. Изолирането, пречистването и идентифицирането на активни съединения на G. lucidum трябва да се извърши, за да се дешифрира биоактивността на тези съединения в неговите хранителни и фармацевтични продукти. Този аспект е голямо предизвикателство при прилагането на търговските стратегии за стандартизация на G. lucidum продукти [ 6 , 35 ].
Продължават генетичните изследвания на G. lucidum ще изясни биосинтезата на терапевтично активните съединения, произведени от тази гъба; например уникалните тритерпеноидни антитуморни ганодерови киселини (GA). Групираните редовно разположени къси палиндромни повторения и технологията CRISPR-асоцииран протеин 9 (CRISPR-CAS9) са идентифицирали положително активни лечебни компоненти в G. lucidum чрез конструиране на функционални гени на биосинтеза на GA в тази гъба, като по този начин служи като жизненоважна платформа за метаболитно инженерство в G. lucidum . Следователно техниката CRISPR-CAS9 може да бъде крайъгълен камък във всички биотехнологични приложения на G. lucidum , като молекулярно размножаване. Следователно пълното разбиране на G. lucidum ще проправи пътя за бъдещите си роли в медицински и индустриални приложения [ 71 , 115 , 234 ].
Бъдещето на гъбата G. lucidum в хранително-вкусовата промишленост
В наши дни няколко продукта на базата на Ganoderma lucidum се предлагат под формата на хранителни добавки. Някои от тях се продават като хранителни добавки и се консумират широко в много страни като Съединените щати, където се комбинират с много други съставки; например кафе и чай. Тъй като няма подходящ набор от инструменти, последователността на качеството на хранителните добавки, извлечени от G. lucidum рядко се оценява. Освен това G. lucidum може да се счита за източник на хранителни консерванти [ 5 , 187 , 235 ].
От съществено значение ли е проследяването на видовете и географския произход на G. lucidum?
Изследване, проведено от Loyd и други [ 14 ] показа, че произведените продукти на основата на G. lucidum (напр. диетични добавки), които се продават, като извлечени от G. lucidum, съдържат не само G. lucidum , но и множество видове Ganoderma , за съжаление се продават за медицински цели. Разбира се, не всички видове Ganoderma произвеждат едни и същи терапевтични съединения, същото качество или същите количества. Това повдига въпроси относно проследимостта и автентичността на видовете гъби и колко важно е това в индустрията. Следователно този въпрос трябва да бъде разгледан в последващи изследвания, фокусирани върху G. lucidum и неговите продукти.
Както е споменато от Qi et al. [ 236 ], проследимостта на географския произход на гъбите и техните продукти е от решаващо значение за гарантиране на тяхното качество и безопасност. Наистина, хранителните и терапевтичните свойства на всеки вид гъби варират в зависимост от географския произход [ 237 , 238 , 239 , 240 ].
Лу и др. [ 237 ] доказват този факт чрез изследването си на проби от G. lucidum , събрани от различни географски региони, в които те установиха, че съдържанието на всеки G . lucidum проба от ганодерови киселини А и В, полизахариди и тритерпеноиди, вариращи според техния географски произход (включително разликите в култивирането и условията на околната среда). Следователно, проследимостта на географския произход на G. lucidum ще засили стойността на тази гъба в световен мащаб на всички нива, независимо дали са индустриални или икономически.
Тогава кой е най-добрият метод, който може да се използва за цели за видове и гео проследимост? Ел Шейха и Ху [ 8 ] предложиха подхода за бар кодиране на ДНК, като нова „авангардна“ технология за значително подобряване на проследимостта на храните като цяло и в гъбите, особено от полето до масата.
Инфографика за Ganoderma lucidum : Текущ сценарий и бъдещи перспективи
Наскоро изследвания върху G. lucidum и неговите продукти постигнаха значителен напредък и се превърнаха във фокус на вниманието на научната общност в много области. Много изследвания от различни гледни точки изясняват биологичните характеристики, химическия състав и активните компоненти, фармакологичните ефекти и свързаните с тях механизми и клиничните приложения, базирани на G. lucidum. Освен това, на индустриално ниво, G. lucidum постигна известен напредък.
В бъдеще нови химични състави и активни компоненти (като обещаваща функционална храна), клетъчни и молекулярни механизми на биологични дейности (напр. пребиотични ефекти), бързи и потвърждаващи методи за идентифициране на ефективни съставки, техники за ферментация и култивиране, двойно-слепи големи клиничните изпитвания в мащаб и мониторингът на контрола на качеството на продукта ще бъдат целите на G. lucidum изследвания (виж Фигура 7).
Инфографика за Ganoderma lucidum : настоящ сценарий и бъдещи перспективи.
Изводи
Гъбата Рейши, Ganoderma lucidum (Lingzhi, Reishi или Mannentake) е обещаващ източник на пребиотици поради изобилието си от няколко биоактивни съединения, които имат хранителни и лечебни ефекти и присъстват във всички части на гъбата (плодни тела, мицел и спори). Следователно от древни времена G. lucidum традиционно се използва в китайската медицина за лечение на хронични заболявания. Освен това китайската традиция се позовава на G. lucidum като „щастливата гъба“ заради нейната сила да облекчава състояния като артрит, безсъние и стягане в гърдите.
Има повишен интерес към G. lucidum като хранителна добавка, която е широко разпространено терапевтично средство в световен мащаб. Що се отнася до западните страни, биоактивните вещества, извлечени от G. lucidum са използвани в алтернативната медицина в подкрепа на традиционната медицина при лечение на тежки заболявания, включително диабет, хепатит и рак.
Въпреки че има много предизвикателства пред производството на хранителни добавки и функционални храни, в световен мащаб има потенциал за иновации, развитие и разширяване на приложенията (напр. в хранителни и фармацевтични приложения) поради обещаващите хранителни и здравословни характеристики на G. lucidum .