探秘致幻蘑菇代谢组:解锁药用真菌的多样潜能

【字体: 时间:2025年04月23日 来源:Scientific Reports 3.8

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  为解决现有对致幻蘑菇(psilocybin - producing fungi)研究方法缺乏标准化、忽视众多代谢物等问题,研究人员开展了对 42 种致幻蘑菇菌株代谢组的分析研究。结果揭示了代谢物多样性,开发出标准化研究方法,这对挖掘其药用潜力意义重大。

  在神秘的自然界中,致幻蘑菇(psilocybin - producing fungi)宛如隐藏着无数秘密的宝藏。长久以来,它们凭借着被认为具有的神圣和治愈力量,在多个原住民社会中被广泛使用。从古老的前哥伦布时期的中美洲,人们在超越现实的仪式中借助其改变意识,到在各种 healing ceremonies 中发挥作用,致幻蘑菇一直散发着独特的魅力。近年来,随着科学研究的深入,越来越多的证据表明,致幻蘑菇中的主要成分裸盖菇素(psilocybin)具有治疗多种疾病的潜力,这一发现如同在平静的湖面上投下了一颗重磅炸弹,重新点燃了医学界对它们的浓厚兴趣。
然而,目前对致幻蘑菇的研究存在诸多问题。一方面,现有的研究主要聚焦于少数生物活性成分,如裸盖菇素和脱磷酸裸盖菇素(psilocin),却忽视了大量其他具有高治疗潜力的色氨酸衍生吲哚胺。另一方面,现有的提取和分析方法五花八门,缺乏标准化,难以确定最佳的实验条件,而且这些方法大多只能分离和定量少数代谢物,无法全面地对致幻蘑菇中的重要化合物进行表征。为了填补这些研究空白,来自以色列理工学院(Technion - Israel Institute of Technology)的研究人员踏上了探索之旅。

研究人员开展了一项全面而深入的研究,旨在解析致幻蘑菇物种内和物种间次生代谢物的多样性。他们设计并验证了一种综合方法,用于可重复、可靠地提取子实体(fruiting bodies),精确鉴定和定量已知代谢物,尤其是色氨酸衍生吲哚胺,并对整个代谢组进行比较。此外,还建立了体外脱磷酸化(dephosphorylation)方法,这对于体外研究生物转化代谢物至关重要。

在研究过程中,研究人员用到了多个关键技术方法。首先是优化的提取技术,通过对不同提取参数的测试,确定了最佳提取条件,以实现对多种代谢物的高效提取。其次是利用高效液相色谱(HPLC)技术,包括 HPLC - DAD 用于已知代谢物的高通量定量分析,HPLC - MS/MS 用于新代谢物的鉴定。最后,运用主成分分析(PCA)技术,对不同菌株的代谢组进行分析,以了解代谢物的变化规律。

研究结果令人瞩目。在优化提取参数方面,研究人员以 Psilocybe cubensis BG、Panaeolus cyanescens Vietnam 和 Psilocybe tampanensis TampG 三种不同的致幻蘑菇为研究对象,对影响提取效果的多个参数进行了系统研究。结果发现,最佳提取参数为组织与溶剂比例 1:20,溶剂为 25:75 H2O:MeOHpH=9),提取时间 1.5 小时,该条件下能高效提取吲哚生物碱,且提取物杂质少、稳定性高。

在分离、定量和鉴定真菌代谢物方面,研究人员成功确定了色氨酸衍生吲哚胺的生物合成途径,并通过优化的 HPLC - DAD 和 HPLC - MS/MS 技术,对多种代谢物进行了准确的分离、定量和鉴定。例如,在 Psilocybe cubensis Golden Teacher 菌株中发现了一种新的化合物,推测为 hydroxypsilocybin,这为代谢物的发现提供了有力的证据。

通过对 42 种致幻蘑菇菌株的代谢组进行 PCA 分析,研究人员发现代谢聚类与核糖体 ITS 鉴定的相关性比经典形态学鉴定更好。不同属和种的致幻蘑菇形成了明显的代谢簇,表明它们的代谢组存在显著差异。

在体外脱磷酸化研究中,研究人员利用纯化的碱性磷酸酶(AP)模拟体内脱磷酸化过程,成功建立了体外脱磷酸化方法,并验证了该方法的有效性。以 Psilocybe cubensis BG 提取物为例,脱磷酸化后,裸盖菇素含量大幅下降,而脱磷酸裸盖菇素含量显著增加。

综合研究结果和讨论部分,这项研究具有极其重要的意义。它首次全面地揭示了致幻蘑菇代谢组的多样性,让人们认识到不同菌株具有独特的代谢组,蕴含着丰富的药用潜力,不能再将它们视为产生相似生物活性化合物的统一群体。研究建立的标准化提取、鉴定和定量方法,为未来研究致幻蘑菇的药用价值奠定了坚实的基础,有助于推动基于致幻蘑菇代谢物的药物开发,为治疗多种疾病带来新的希望。同时,研究中发现的代谢物多样性和物种特异性差异,也为基础真菌学研究提供了新的视角,有望进一步加深人们对真菌生物学的理解 。该研究成果发表在《Scientific Reports》上,为相关领域的研究开辟了新的道路,吸引着更多科研人员投身于致幻蘑菇药用潜力的探索之中。

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