台灣:靈芝多醣增強巨噬細胞的抗菌能力,提升免疫與抑制發炎雙向併進

2007年8月/陽明大學、中央研究院等/Journal of Cellular Physiology

文/吳亭瑤

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以增強免疫系統抗腫瘤和抗感染聞名的靈芝多醣,並非只會一味地增強免疫,它在促進發炎反應的同時還會一邊滅火,避免發炎反應延燒不止!

陽明大學許先業教授等(隸屬中央研究院翁啟惠領軍的靈芝多醣研究團隊)2007年發表在《Journal of Cellular Physiology》(細胞生理學期刊,詳參:期刊官網維基百科簡介)的研究透過巨噬細胞與動物實驗感染細菌脂多醣LPS的模式,不僅證明靈芝多醣能提升巨噬細胞吞噬(清除)細菌的能力,還為靈芝多醣既可「促發炎」也能「抗發炎」提出了科學證據,讓大家對靈芝多醣的免疫調節作用有更全面的認識。

 

靈芝多醣對免疫的作用和細菌脂多醣不一樣

巨噬細胞位居免疫系統的第一道防線,尤其它所分泌的IL-1(介白素1),更牽動後續的免疫反應,因為IL-1既可活化T細胞,使T細胞發揮總司令的功能,也能促進B細胞的分化(可進一步生成抗體),甚至還能回過頭來刺激巨噬細胞和自然殺手細胞,提升它們與入侵者的戰鬥能力,所以IL-1可說是誘導免疫系統產生發炎反應的關鍵媒介。

根據許先業等以人類和小鼠巨噬細胞所做的研究顯示,含有15.6蛋白質、具有岩藻糖結構的靈芝子實體多醣萃取物(extract of Reishi polysaccharides,簡稱EORP)可以像細菌脂多醣(LPS)那樣,與巨噬細胞表面的TLR4受體結合,促使巨噬細胞分泌IL-1。

LPS是革蘭氏陰性細菌(如大腸桿菌、痢疾桿菌、綠膿桿菌等等)細胞壁的主要成分,巨噬細胞的受體(CD14、TLR4等)正是靠它辨識出「來者不善」,進而啟動吞噬機制,並分泌IL-1、TNF-α(腫瘤壞死因子)等發炎介質點燃免疫軍團的戰火。如果免疫系統無法在一定的時間內有效壓制它,很可能就會從局部性的發炎(如腹瀉)衍生成全身性的發炎(即敗血症)。

所以如果靈芝多醣完全像LPS那就糟了。所幸,根據許先業等2007年發表的研究結果,靈芝多醣體在促進巨噬細胞分泌IL-1之後,還會促進巨噬細胞分泌大量的IL-1Ra,IL-1Ra會占據IL-1的受體,使IL-1無法再活化更多的免疫細胞,進而讓發炎反應降溫。

 

靈芝多醣促使巨噬細胞產生IL-1Ra
調節IL-1的發炎反應

細胞實驗顯示,事先經過靈芝多醣EORP處理(活化)的巨噬細胞,再以LPS刺激,會比未經靈芝多醣洗禮的巨噬細胞,分泌更多的IL-1(圖1)。動物實驗結果也可看到類似的情況:先以腹腔注射方式給予小鼠靈芝多醣,24小時後再給小鼠注射LPS,一個半小時後小鼠血清裡的IL-1濃度(圖2 Group B-6),明顯比沒有靈芝多醣助陣的情況(圖2 Group A-3)高出許多。

這說明靈芝多醣確實會增強LPS引起的免疫反應。不過實驗也觀察到,如果前後兩次給予小鼠的都是靈芝多醣(圖2 Group B-5),並不會讓IL-1產生戲劇性的變化,再加上細胞實驗顯示,靈芝多醣可以抑制LPS刺激巨噬細胞分泌TNF-α的量(TNF-α在過度發炎反應中也扮演重要角色),顯然靈芝多醣本身和LPS對免疫系統的作用,有著實質上的不同。

更有趣的是,因靈芝多醣而讓巨噬細胞在感染LPS分泌更多的IL-1,並沒有讓實驗小鼠受到更大的傷害,其中彷彿有什麼保護機制似的。經進一步探究發現,靈芝多醣可以促進IL-1Ra分泌,其分泌量更遠遠超過單純以LPS刺激(圖3)。正因為有IL-1Ra與IL-1做協調,一個扮白臉一個扮黒臉,才保留了發炎反應的利,而去除了發炎反應的弊。

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【圖1】相對於事先未以靈芝子實體多醣萃取物EORP處理(preteat medium組,實線曲線)直接給予細菌脂多醣LPS(1 μg/mL),事先經過EORP(25 μg/mL)調教的巨噬細胞,會在受到LPS刺激時分泌更多的IL-1(pretreat EORP組,虛線曲線)。

 

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【圖2】以腹腔注射方式給予正常小鼠靈芝子實體多醣萃取物EORP(100 mg/mL)、細菌脂多醣LPS(5 mg/mL)或PBS(磷酸鹽緩衝生理鹽水200 μg/mL),24小時後再給予EORP(200 mg/mL)或LPS(10 mg/mL),一個半小時後測量小鼠血清裡的IL-1濃度。結果顯示,先給EORP再給LPS(Group B-6),會比沒有先給EORP、只給PBS和LPS(Group A-3),測到更多的IL-1。

 

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【圖3】以腹腔注射方式給予正常小鼠靈芝子實體多醣萃取物EORP(200 mg/mL)、LPS(10 mg/mL)或PBS(磷酸鹽緩衝生理鹽水200 μg/mL),三小時測量小鼠血清裡的IL-1Ra濃度,EORP組的IL-1Ra濃度是LPS組的兩倍半之多。

 

靈芝多醣增強巨噬細胞清除細菌的能力

靈芝多醣既可促進IL-1分泌提升免疫系統的警戒層級,又同時能產生IL-1Ra避免過度的發炎反應,剛好印證了中國老祖宗常講的「陰陽調和」。

除了透過IL-1活化整個免疫系統之外,許先業等的研究還證實,靈芝多醣EORP還能增加巨噬細胞表面的CD14和TLR4受體數量,進而提高巨噬細胞對LPS的辨識能力、捕捉能力與吞噬能力(圖4)。

此結果說明事先經過靈芝多醣訓練的巨噬細胞,可以更有效率的清除細菌,盡快為感染設下停損點。

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【圖4】小鼠巨噬細胞經靈芝子實體多醣萃取物EORP(25 μg/mL)處理二十四小時,再加入LPS(1 μg/mL)一起培養三十分鐘,檢測巨噬細胞吞噬LPS的數量(下排影像),並與沒有EORP助陣的控制組(上排影像)做比較。綠色螢光數量愈多,代表被吞到巨噬細胞裡的LPS愈多。

 

「完整的」靈芝多醣才能「多角化」調節免疫

先前(2002~2006年)中央研究院翁啟惠領導的靈芝多醣研究團隊已發表論文證明,靈芝多醣EORP既可刺激小鼠脾臟細胞(富含多種免疫細胞)增生並增加IL-1、IL-2和IFN-γ(干擾素)的表現,還能透過TLR4受體活化巨噬細胞,亦可大幅提高自然殺手細胞毒殺癌細胞的能力,並能透過TLR4和TLR2受體活化B細胞使其生成更多的免疫球蛋白(抗體)

如今再加上上述研究成果──靈芝多醣EORP可在避免發炎反應過度的前提下,增強巨噬細胞對抗細菌感染的能力,其中TLR4和CD14受體各自扮演不同的角色(圖5)──在在突顯出這個來自靈芝子實體的活性成分對於調節免疫功能的調節的「多角化」經營。

這或許也說明了為什麼許多發炎性疾病或免疫性疾病的患者,食用富含靈芝活性多醣的產品之後,在提升免疫(減少感冒和感染)的同時卻不會加重發炎病情的原因。而對感染革蘭氏陰性細菌的人來說,革蘭氏陰性細菌的LPS組成讓多數抗生素無法對它有效抑制,更突顯出「好免疫」的重要性。

不過這裡指的可是「完整的」靈芝多醣喔!也就是以水提取獲得的那個含有少量蛋白質、具有岩藻糖結構的完整多醣才有上述的多元調節作用;如果是掐頭去尾只取其中某個區段的多醣,或是清除蛋白只保留「純的」多醣體,是否還能在調節免疫功能時進退有據、面面俱到,那可就不知道了。

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【圖5】CD14和TLR4是巨噬細胞辨識細菌LPS最主要的兩個受體,根據許先業等的研究顯示,靈芝子實體多醣萃取物EORP主要是通過CD14受體增強巨噬細胞對LPS的吞噬能力,並透過TLR4受體增強巨噬細胞內與IL-1相關的訊息分子表現(如JNK、p38),進而提高IL-1的分泌量。

〔資料來源〕Hua KF, et al. Ganoderma Lucidum Polysaccharides Enhance CD14 Endocytosis of LPS and Promote TLR4 Signal Transduction of Cytokine Expression. J Cell Physiol. 2007 Aug;212(2):537-50.  doi: 10.1002/jcp.21050.