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不僅僅是蟲:以蟲入藥

人們很少了解許多昆蟲在醫藥的應用上也有很多貢獻,本文以中國傳統醫學中的藥用昆蟲做為開端,再從現代醫學的角度說明昆蟲入藥的可能性。
 
 
 
人們通常只知道蚊子、蒼蠅、蟑螂、跳蚤等害蟲帶來的疾病和災難,卻很少了解許多昆蟲在醫藥的應用上也有很多貢獻。

長久以來,在世界各地的傳統文化中,常見到用昆蟲治病的紀錄,但現代醫學所使用的藥物大多從植物研發而來。事實上,昆蟲是目前地球上多樣性最高的生物,利用龐大的昆蟲資源,尋找新藥或開發新療法是極具潛力的,例如研究人員已證明,昆蟲體內有可以止痛、抗菌、利尿、麻醉及治療風溼的物質。近年來,從昆蟲中尋找新的藥物愈來愈受到重視,研究人員從各種傳統醫療方法的紀錄,或在實驗室及臨床上分析昆蟲和其產物的藥效,尋找有治療潛力的新藥。

傳統醫學的藥用昆蟲

早在《神農本草經》中就提到 21 種藥用昆蟲,在明朝李時珍的《本草綱目》中則增加到 73 種。目前有紀錄的中醫藥用昆蟲多達三百多種,其中包括螞蟻、蜜蜂、蟑螂、螳螂、蝗蟲、蟋蟀、芫菁、螻蛄、象鼻蟲等。

舉例來說,有許多螞蟻可當作藥物使用,其中 Polyrhachis vicina 這種螞蟻已被廣泛研究,牠擁有許多藥理特性,包括減少發炎症狀、減輕疼痛、延緩衰老、減輕壓力、抑制腫瘤的生長、保護肝臟、降血糖、調節免疫功能和增強性腺功能等。在中國,P. vicina 已用來治療各種疾病,例如關節炎、肝炎、神經官能症等。

此外,在東亞地區,Gryllus bimaculatus 這種蟋蟀用於治療發熱和高血壓,目前在韓國大量飼養做為藥用。又如蟲糞、五倍子(蚜蟲在植物上形成的蟲癭)、蜂膠、冬蟲夏草等特殊的昆蟲產物,也都做為藥物使用,其中蜂膠和冬蟲夏草在某些國家已商品化。

近年來,在世界各地和臺灣的各種蜂膠萃取物都已證實有抗氧化的功能,研究指出蜂膠中的重要成分 caffeic acid phenethyl ester,無論在細胞株或動物實驗中,都可降低細胞因自由基過載所導致的氧化傷害。

另外市面上有許多關於冬蟲夏草的產品,強調對人類有舒壓及強化免疫系統的效果,近年來許多科學研究報告也指出,冬蟲夏草的藥理特性值得進一步分析和評估。

從數量和種類的觀點來看,昆蟲提供藥理研究取之不盡的資源,而其在疾病治療上的潛力,也為生物多樣性的重要性下了最好的註解。

從昆蟲中尋找新藥

現代醫學正積極地從昆蟲體內抽取具有藥物特性的化學分子。西元 2002 年 7 月在澳大利亞聯邦科學與工業研究組織下,成立了一個叫「Entocosm」的新單位。這機構大量收集澳洲的昆蟲,以建構昆蟲資料庫,同時和其他機構合作篩選來自昆蟲的潛力藥物,目標是讓源自昆蟲的藥品,能夠如同植物性藥品一樣成功地商品化。

此外,中國在 2007 年分析美洲蟑螂的主要化學成分和藥理作用,並開發出多種以美洲蟑螂為主原料的產品。

目前愈來愈多的研究發現,昆蟲體內含有數量龐大並具藥性的化合物,其中包括可以殺死癌症細胞的分子,能防止血液凝固的蛋白質,可以分解農藥的酵素,以及抗菌胜肽和毒素等。

接下來對昆蟲在現代醫學上的應用做扼要的描述。

冬蟲夏草療效的現代觀

冬蟲夏草是指真菌寄生於蛾類幼蟲時,所形成的寄生複合體。這種真菌主要寄生在蝙蝠蛾的幼蟲頭部,偶爾也發現寄生於其他蛾類。冬蟲夏草的字意來自於真菌的生長過程。真菌寄生於幼蟲之初,外表仍然保持昆蟲幼蟲的外形,但內部會漸漸長滿真菌。由於幼蟲在夏季和秋季時被真菌感染,蟲體逐漸被菌絲體消耗,在冬天死亡變成外表僵硬的蟲形屍體,就是冬蟲。而在隔年的春季和夏季時,真菌從蟲屍的頭部長出來,因此稱為夏草。

冬蟲夏草應用於醫學上已有數百年歷史,目前仍在中國、日本、韓國、美國等多個國家持續進行中。雖然冬蟲夏草的藥理活性成分尚未完全確認,但蟲草素和蟲草酸已確定是主要的活性化學成分。蟲草素是一種嘌呤生物鹼,它是核苷腺苷的衍生物,而蟲草酸事實上就是 D-甘露醇。研究指出冬蟲夏草確實含有某些成分可能有利於預防和治療各種疾病,例如呼吸系統疾病、腎功能不全、性功能障礙或癌症。

昆蟲的抗菌物質

昆蟲具有強大的免疫系統,能適應生存環境中數量龐大的微生物,這系統主要依靠具生物活性的胜肽及有機小分子來達到防禦的目的。

抗微生物胜肽的研究,興起於上個世紀的 80 年代。自從 1981 年首次從 Hyalophoria cecropia 天蛾的蛹中找到 cecropin 後,目前已從昆蟲中發現一百七十多種抗菌胜肽。這類研究的重要性,在於昆蟲抗菌胜肽的結構有相當高的多樣性,可用來解決日益嚴重的微生物抗藥性的問題。

舉例來說,目前抗生素對微生物的作用模式,是抑制蛋白質合成、抑制核酸合成或破壞細胞壁,因此抗生素作用的標的物是特定的受器、酶或蛋白質,抗藥菌株常常由此發展起來。然而,由昆蟲產生的抗菌胜肽,作用目標包含整個微生物的細胞膜,標的物非常廣泛,因而降低了抗藥菌株產生的機率。

另外,研究證明這些抗菌胜肽對哺乳動物的細胞是沒有毒性的,例如持續靜脈滴注高劑量的 ETD-151(一種來自蛾類的抗菌胜肽)到實驗動物體內,並不會出現中毒現象。

由於昆蟲產生的抗菌胜肽種類很多,對各式各樣的微生物各具殺傷力,因此在臨床上特別適合應用於免疫系統受到抑制的病人,能防止患者感染病菌。

最常提到的昆蟲抗菌胜肽是防禦素,它會對各種不同的革蘭氏陽性菌表現出快速的溶解作用,只要 1 分鐘的接觸,防禦素就足以殺死細菌。例如一種食肉蠅(Phormia terranovae)產生的防禦素,會快速破壞藤黃微球菌細胞質漿膜的滲透性,導致細胞質中鉀的流失,最後造成細菌死亡。

Drosomycin 是第1個從昆蟲中獲得的抗真菌胜肽,它可以延遲真菌的菌絲生長及抑制孢子的萌發。Drosomycin 也具有許多昆蟲免疫胜肽的共同特性,即對蛋白酶降解有抗性。

有些昆蟲免疫胜肽具有廣效性,例如 Thanatin 對於革蘭氏陽性菌、革蘭氏陰性菌和絲狀真菌都有抑制的效果,而且不到 2.5 μM 的濃度就可發揮殺菌和抑菌的效果,最重要的是對哺乳動物的細胞沒有副作用。除了抗菌之外,有些昆蟲免疫胜肽還有抗發炎、抑制癌細胞增殖和抗病毒的功能。

昆蟲的抗菌胜肽可以進入各種細菌和哺乳動物的細胞中,有些研究指出 pyrrhocoricin 抗菌胜肽可用來做為藥物的運送媒介。由於可以穿透人類的樹突狀細胞(一種重要的免疫細胞),目前研究人員正嘗試以抗菌胜肽把抗原送進免疫細胞中,希望把抗菌胜肽應用在新疫苗的開發上。

蠅蛆治療法的衍生

利用蠅蛆讓傷口癒合最早見於西元 1557 年的法國,在拿破崙主導的戰役中,醫生發現蠅蛆可以讓士兵傷口的肉芽更快地形成。蠅蛆治療法在臨床上的應用首見於美國南北戰爭,此後蠅蛆治療法越來越受歡迎,並在 20 世紀 30 年代的北美和歐洲廣泛用於治療慢性傷口感染。然而在 40 年代由於抗生素的發現和廣泛使用,原本流行的蠅蛆治療法逐漸被醫學界遺忘。近年來隨著抗生素抗性問題的日益嚴重,蠅蛆治療法對於慢性傷口的治療潛力再次受到注目。

隨著人口老化,患有糖尿病、周圍血管病變等慢性傷害的病人急遽增加,龐大費用對醫療保健系統造成了重大影響。慢性傷害出現時,因為腐肉、壞死碎片和感染,常出現發炎的現象。傳統上,慢性傷口的治療包括清理創傷和敷藥包紮。蠅蛆治療法可迅速且有效地清理傷口,加速傷口癒合並降低成本。

麗蠅是最常用於治療傷口的昆蟲,牠的幼蟲只會取食傷口的壞死組織。研究人員發現蠅蛆使用成對的大顎口鉤在傷口上移動或附著,可促進傷口的清理。近來從蠅蛆排泄物和分泌物中鑑定出 3 類蛋白水解酶,這些酶能有效降解細胞外的基質組成部分,因此可以消化傷口上的胞外基質,達到清理傷口的目的。

此外,蠅蛆排泄物和分泌物中的抗菌物質,可抑制金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、綠膿桿菌等多種細菌的生長。另外有一種說法是,蛆排泄物中的氨會提高傷口的 pH 值,創造出一種不利細菌生長的環境。

整體而言,蠅蛆治療法的原理在於蛆蟲的分泌物能清理傷口、消毒和提高癒合的效率,文獻也證實蠅蛆治療法在治療靜脈瘀血性潰瘍、壓力性潰瘍和糖尿病潰瘍上,都有顯著的功效。目前也有一種運用蛆蟲分泌物的新興療法,效果跟使用活體蠅蛆一樣,但可免除人們對活蟲在身上取食的恐懼。

蟲源性藥物的發展

儘管從昆蟲發展新藥物或新療法深具潛力,但現實的狀況並非如此簡單。以昆蟲的抗菌胜肽為例,在開發過程中需要大量的專業知識和技術,其中包括如何引發昆蟲的免疫反應、如何從昆蟲體內萃取所需的化合物,以及如何恰當地利用。

不同研究單位有不同的新藥開發策略,例如 Evolutec 公司著重在分析吸血昆蟲唾液中的分子。吸血昆蟲使用數種不同的分子,例如局部麻醉劑和抗凝血劑,使牠們能夠在不干擾寄主的情況下,在寄主體內取食。在篩選分子時,目標是針對那些可以調控生物止血反應的蛋白質和胜肽,而不是那些參與昆蟲自身免疫反應的分子。

另一個研究策略是針對身體局部的病症發展蟲源性藥物,例如因感染糖尿病而產生的足部潰瘍、口腔黏膜炎、中央靜脈導管相關性感染和痤瘡等。有些胜肽可發展成外用藥物,針對某些特定的部位來治療。

Entomed 這個研究單位已經從大約 100 種昆蟲身上找到超過 175 個新的化合物,其中 ETD-151 是一種可以抗菌的胜肽藥物,它是根據 Heliothis virescen 蛾產生的胜肽,以基因操縱的方式發展出來的藥物,現在正開發應用於臨床上,避免免疫受抑制患者的細菌感染。另一個例子是從不同的昆蟲中找到的防禦素,目前研究的重點是修改活性,以加強它對革蘭氏陽性細菌的抑制效果。

愈來愈多的蟲源胜肽或化合物證實在治療人類疾病上有很大的潛力,未來會對人類的醫學發展產生深遠的影響。
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