Ophiocordyceps sinnesis vs. Cordyceps militaris – znaczenie w diecie i profilaktyce chorób człowieka

Pierwszymi, którzy dostrzegli zdrowotne właściwości grzyba, byli himalajscy pasterze. Zaobserwowali oni, że ich trzoda po wypasaniu na łąkach w niego obfitujących, staje się aktywna. Wzmianki o tym datuje się na ok. V w. n.e. Od tamtego czasu Cordyceps sinensis był w Chinach stosowany jako lek, a jego cena była kilkakrotnie wyższa, niż cena srebra. Mieszkańcy Chin, Tybetu, Nepalu oraz Indii od wieków spożywali Cordyceps spp. w celu adaptacji organizmu do trudnych warunków wysokogórskich, takich jak niska temperatura otoczenia, wysokie ciśnienie atmosferyczne, czy zmniejszona zawartość tlenu w środowisku. Tradycyjna medycyna chińska zaleca stosowanie O. sinensis w przypadku licznych chorób człowieka, takich jak: choroby nowotworowe, cukrzyca, choroby układu krążenia i układu oddechowego, zaburzenia funkcji wątroby i nerek, choroby zakaźne i pasożytnicze, a także dysfunkcje seksualne. 
Wyjątkowość Ophiocordyceps sinensis wynika z formy jego bytowania w środowisku naturalnym. Występuje on endemicznie powyżej 3000 m n.p.m. w Tybecie. O. sinensis jest pasożytem, atakującym larwy ćmy Thitarodes. Przebywają one ok. 15 cm pod ziemią, gdzie zostają „zainfekowane” przez grzyb. Późną jesienią zachodzi interakcja chemiczna między jego zarodnikami a oskórkiem larw ćmy. Dotąd nie wiadomo, w jaki sposób dochodzi do zakażenia larw. Zdrowe wylęgają się w normalnym trybie, natomiast zakażone pozostają pod ziemią, a wędrówkę w kierunku powierzchni, a właściwie światła, powoduje grzyb. Rdzenni mieszkańcy zbierają O. sinensis wraz z larwą w okresie od maja do czerwca, a następnie suszą, rozcierają na proszek i dodając wodę, spożywają je w postaci ciepłego napoju. Z uwagi na ograniczone zasoby O. sinensis oraz długi proces symbiozy grzyba z larwą (od jesieni do wiosny), pozyskiwanie tego gatunku ze środowiska naturalnego stało się niewystarczające do pokrycia wzrastającego zapotrzebowania na surowiec do produkcji suplementów diety, nutraceutyków oraz żywności funkcjonalnej, zwłaszcza w Azji, Stanach Zjednoczonych i Europie [1]. 
Endemiczne występowanie O. sinensis na płaskowyżu Himalajów, wyjątkowy sposób i biologia życia w ekosystemie jako entomopatogen larwy, długotrwały proces symbiozy z larwą i czasochłonne zbiory tego gatunku z naturalnego stanowiska, powodują jego bardzo wysokie ceny. Koszt owocników O. sinensis warunkuje trudność pozyskania ich w warunkach komercyjnych upraw. Spektakularny efekt działania poprawiającego ogólną kondycję organizmu wynika z zawartości substancji biologicznie aktywnych, w tym gatunku grzyba, ze szczególnym uwzględnieniem nukleozydów i polisacharydów. O. sinensis jako składnik żywności i leków jest znany od czasów historycznych, a przez to lepiej rozpoznawalny przez konsumentów. Trudność w pozyskiwaniu z upraw O. sinensis, rosnący popyt na ten gatunek oraz jego wysokie ceny podyktowane ograniczeniem naturalnych zasobów spowodowały poszukiwanie jego alternatywnych źródeł. Rozwiązaniem jest pokrewny gatunek: Cordyceps militaris (L.) Fr., który może być uprawiany oraz otrzymywany w warunkach in vitro. Co istotne, w przypadku mycelium C. sinensis pozyskiwanego w warunkach in vitro, stwierdzono, że nie syntetyzuje on wówczas kordycepiny oraz ma niższą zawartość aminokwasów i mannitolu w porównaniu z owocnikami tego gatunku pochodzącymi ze stanowisk naturalnych. Stężenie polisacharydów uzyskanych z kultur in vitro O. sinensis było wyższe niż w surowcu pochodzenia naturalnego. C. militaris stanowi alternatywę dla O. sinensis, ponieważ skład jakościowy i ilościowy substancji aktywnych pochodzących z uprawianego in vitro C. militaris nie odbiega od zawartości tych substancji w owocnikach O. sinensis. Na podstawie wyników dotyczących analizy składu C. militaris z upraw wykazano, że stężenie składników bioaktywnych kordycepiny i polisacharydów jest wyższe od ich koncentracji w O. sinensis ze środowiska naturalnego. Oznaczony w badaniach profil 17 aminokwasów w obydwu gatunkach jest zbliżony, z przewagą L-argininy i L-proliny w uprawach C. militaris [2]. 
Na podstawie wyników prac naukowych można zyskać informacje na temat związków bioaktywnych z grupy nukleozydów i polisacharydów zawartych w mycelium C. militaris. W C. militaris potwierdzono obecność nukleozydów – kordycepiny i adenozyny oraz wykazano, że zawartość tych składników w gatunkuC. militaris jest wyższa niż w O. sinensis. W przeprowadzonych analizach wykazano w owocnikach C. militaris obecność substancji biologicznie aktywnych, takich jak: aminokwasy, m.in. kwas γ-aminomasłowy (GABA) i ergotioneina; glikolipidy (cerebrozdy), glikoproteiny (lektyny), mannitol (nazywany też kwasem kordycepinowym), ksantofile, w tym karotenoidy (luteina i zeaksantyna), sterole (ergosterol), statyny (lowastatyna), związki fenolowe (m.in. kwasy fenolowe i flawonoidy), witaminy i biopierwiastki (magnez, potas, selen, siarka). 
W badaniach wykazano, że koncentracja i rozmieszczenie związków bioaktywnych nie jest równomierne w owocnikach. W częściach zewnętrznych owocników C. militaris jest największe stężenie nukleozydów, polisacharydów, karotenoidów i selenu w połączeniach organicznych. 

Związki bioaktywne

Kordycepina (3’-deoksyadenozyna) to nierozpuszczalny w wodzie związek organiczny, który jest analogiem strukturalnym nukleozydu – adenozyny. 
Najlepiej poznanym działaniem kordycepiny jest jej wpływ na siły witalne organizmu i zwiększenie wytrzymałości fizycznej. Na działanie to zwrócono uwagę w 1993 r. po zawodach w Pekinie, kiedy to chińskie lekkoatletki ustanowiły wiele rekordów. Wówczas ukazało się również wiele prac poświęconych zwiększeniu wytrzymałości fizycznej jako efektu zażywania kordycepsu. Zastanawiano się nawet, czy nie powinien on zostać wpisany na listę niedozwolonych substancji dopingowych. Ostatecznie z pomysłu tego się wycofano. Kordycepina została wyizolowana w 1950 r. z gatunku C. militaris. Opierając się na dotychczas wykonanych badaniach in vitro oraz in vivo, dla tego związku udowodniono aktywność: immunostymulującą, przeciwzapalną, przeciwwirusową, przeciwnowotworową, ergogeniczną, hipolipemiczną, hipoglikemiczną, regulującą steroidogenezę i spermatogenezę. W nielicznych pracach wykazano aktywność antyoksydacyjną kordycepiny. Aktywność antyoksydacyjna została w badaniach naukowych wytłumaczona na podstawie mechanizmów działania biologicznego frakcji polisacharydowych zawartych w owocnikach C. militaris. W eksperymentach przeprowadzonych z udziałem gryzoni (myszy) dowiedziono, że mechanizm działania immunostymulującego kordycepiny z C. militaris wynika z aktywowania odporności komórkowej i humoralnej. W badaniach wykazano wzrost stężenia interleukin: IL-4, IL-10, IL-12 i cytokin Th1 i Th2, obniżenie stężenia IL-2, transformującego czynnika wzrostu nowotworów beta (TGF-β) oraz zwiększenie poziomu limfocytów T (CD4, CD8) [3]. 

Węglowodany – D-mannitol jest jednym z najważniejszych produktów metabolizmu C. militaris, a zaliczany jest do alkoholi wielowodorotlenowych - albo w skrócie – polioli. W C. militaris określa się go zwyczajowo jako kwas kordycepinowy. Wykorzystywany jest przez C. militaris jako rezerwa węglowodanów, transporter innych związków w osmoregulacji i normowaniu szlaków metabolicznych. W organizmie człowieka wykazuje działanie diuretyczne, przeciwkaszlowe i antyoksydacyjne [4]. 
W zależności od miejsca biosyntezy polisacharydów w strzępkach C. militaris mogą one występować jako metabolity wtórne wewnątrzkomórkowe (IPS) lub zewnątrzkomórkowe (EPS). Polisacharydy, które zostały wyizolowane z grzybni C. militaris, mają różną strukturę chemiczną. Uwarunkowana jest ona rodzajem monosacharydów budujących dany polisacharyd, ich sekwencją liniową, konfiguracją przestrzenną, umiejscowieniem wiązań glikozydowych oraz stopniem rozgałęzienia (usieciowania) łańcucha. Wykazano znaczące różnice w strukturze chemicznej oraz składzie jakościowym i ilościowym cukrów prostych uzyskanych z frakcji polisacharydów C. militaris żyjącego w środowisku naturalnym i uprawianego w warunkach laboratoryjnych. Dowiedziono, że najważniejsze monosacharydy tworzące polimery cukrowe to mannoza, glukoza i galaktoza. W kolejnych badaniach dotyczących polisacharydów C. militaris stwierdzono inne niż wspomniane wcześniej cukry proste, a mianowicie takie jak: arabinoza, ramnoza, ksyloza [5]. Wykazano, że polisacharydy zawarte w C. militaris w eksperymentach in vitro i/lub in vivo wykazały aktywność: immunostymulującą, przeciwnowotworową, przeciwzapalną, antyoksydacyjną, dotleniającą, hipoglikemiczną, hipolipemiczną i hepatoprotekcyjną. W badaniach dowiedziono aktywność immunostymulującą frakcji polisacharydów wyizolowanych z C. militaris oraz to, że badane polisacharydy indukowały odpowiedź immunologiczną w warunkach in vitro w wyniku pobudzenia aktywności makrofagów do produkcji: NO, ROS (reactive oxygen species), IL-1β, interferonu (IFN-γ), TNF-α (tumor necrosis factor), limfocytów T i B, NK (natural killer cells), a także zwiększenia fagocytozy przez makrofagi. W dotychczasowych eksperymentach potwierdzono aktywność przeciwnowotworową polisacharydów, która była efektem zahamowania wzrostu oraz indukcją apoptozy komórek nowotworowych [5]. 

Aminokwasy – ogólna zawartość aminokwasów w owocnikach C. militaris wynosi 57,39 mg/g suchej masy. Obok aminokwasów białkowych stwierdzono obecność aminokwasów niebiałkowych wykazujących aktywność biologiczną, takich jak m.in. GABA i ergotioneina. 
GABA to aminokwas niebiałkowy, biosyntezowany w organizmie człowieka z kwasu glutaminowego (glutaminianu) przy udziale enzymu glutamate decarboxylase (GAD) oraz witaminy B6, pełniącej funkcję kofaktora reakcji. GABA jest neuroprzekaźnikiem hamującym w ośrodkowym układzie nerwowym. Oddziałuje on na różne części układu nerwowego: móżdżek, hipokamp, podwzgórze, prążkowie, rdzeń kręgowy. Wykazano, że ingeruje w aktywność receptorów GABA-ergicznych typu A, B, C, a także reguluje sen, procesy pamięciowe i uczenie oraz procesy emocjonalne, takie jak lęk i stres. GABA wykazuje także aktywność miorelaksacyjną oraz przeciwdrgawkową [6]. Istnieją rozbieżności w wynikach badań naukowych weryfikujących parametry farmakokinetyczne i farmakodynamiczne GABA po doustnej aplikacji u człowieka. Wyniki niektórych badań wskazują na niską biodostępność GABA po podaniu doustnym. Inne komplikacje dotyczące GABA wiążą się z utrudnionym przenikaniem przez barierę krew–mózg oraz krótkim biologicznym okresem półtrwania. W farmakoterapii zastosowanie znalazły jak dotąd tylko pochodne GABA, m.in. leki, takie jak gabapentyna i pregabalina, których aktywność przeciwpadaczkowa przy doustnej aplikacji została dowiedziona w badaniach klinicznych [8]. W niektórych publikacjach naukowych potwierdzono biodostępność oraz efektywność doustnej suplementacji GABA u człowieka. W jednym z badań doustna aplikacja GABA 100 mg/dobę, skróciła latencję snu i wydłużyła całkowity jego czas. Zgłoszono wpływ doustnej suplementacji GABA w dawce 100 mg/dobę na łagodzenie symptomów stresu w trakcie wykonywanych zadań umysłowych. W badaniach owocników C. militaris oznaczono GABA w stężeniu 0,8 mg/g suchej masy [4]. 
Ergotioneina 2-tiol-L- histydyna-betaina jest rozpuszczalnym w wodzie, siarkowym analogiem aminokwasu histydyny z dołączonym fragmentem cząsteczki betainy. Jest niebiałkowym aminokwasem wytwarzanym przez niektóre bakterie, rośliny i grzyby, a nie przez organizmy ssaków, ale musi być dostarczana w diecie. W gatunkach Lentinula edodes, Pleurotus osteratus oraz Grifola frondosa potwierdzono stężenie ergotioneiny odpowiednio w wysokości 1,98 mg/g, 2,59 mg/g, 1,13 mg/g suchej masy. W owocnikach C. militaris oznaczono stężenie ergotioneiny na poziomie 0,51 mg/g suchej masy [10]. 
Organizm człowieka nie jest zdolny do biosyntezy ergotioneiny, jednak zidentyfikowano specyficzny transporter (OCTN1) dla tej substancji oraz potwierdzono wysokie stężenie ergotioneiny w niektórych tkankach i komórkach, m.in. w erytrocytach, śledzionie, wątrobie i oczach. W eksperymentach in vitro oraz in vivo w modelach zwierzęcych dowiedziono aktywność antyoksydacyjną, cytoprotekcyjną i radioprotekcyjną ergotioneiny [11]. 
U zdrowych wolontariuszy w wieku 21–35 lat dowiedziono, że suplementacja ergotioneiną (w dawce 5 mg/dobę i 25 mg/dobę) koreluje z nieznaczną redukcją poziomu markerów stresu oksydacyjnego. Przypuszczalnie aktywność antyoksydacyjna ergotioneiny może być bardziej istotna w sytuacjach predysponujących do generowania wolnych rodników tlenowych, np. jednostkach chorobowych, procesach zapalnych lub wysiłku fizycznym. Dowiedziono, że stężenie ergotioneiny w organizmie człowieka ulega zmniejszeniu wraz z wiekiem. Znacząco obniża się u osób starszych po 60. roku życia, co może korelować z rozwojem chorób neurodegeneracyjnych [12]. 

Obecność karotenoidów, w tym ksantofili, potwierdzono w owocnikach C. militaris. Karotenoidy nadają owocnikom C. militaris intensywny żółto-pomarańczowy kolor. Główne związki z tej grupy w nich obecne to kordyceksantyna, luteina i zeaksantyna. Barwniki te wspomagają widzenie kolorowe (dzienne). Dodatkowo kordyceksantyna w odróżnieniu od innych związków z tej grupy rozpuszcza się w wodzie, co ułatwia jej penetrację do siatkówki oka, co powoduje, że budzi wielkie nadzieje w leczeniu chorób oczu, w tym w profilaktyce procesów związanych z degeneracją plamki żółtej. Oprócz badań w zakresie ochronnego wpływu luteiny i zeaksantyny na narządy wzroku, istnieją doniesienia naukowe wskazujące, że suplementacja barwników karotenoidowych poprawia funkcje kognitywne, a także redukuje...