CHƯƠNG 1. Tổng quan về nấm Cordyceps 1. Giới thiệu về nấm Cordyceps Theo Holiday (2008) [4], nấm Cordyceps được phân loại như sau: Giới: Fungi Ngành: Ascomycota Lớp: Ascomycetes Bộ: Hypocreales Họ: Clavicipataceae Chi: Cordyceps Cordyceps được xếp vào họ Clavicipitaceae dựa vào túi bào tử hình trụ, độ dày đỉnh nang và các nang bào tử. Đặc biệt, Cordyceps được đặc trưng bởi quả thể hình cuống và thường ở dạng hình chuỳ trên bề mặt hay đắm mình hoàn toàn vào chất nền.
Cordyceps là chi đa dạng nhất trong họ Clavicipitaceae về số lượng loài và phổ ký chủ. Phổ ký chủ của chúng rất rộng, thường thuộc nhóm côn trùng và động vật thuộc lớp chân khớp. Mỗi loài được giới hạn với một vật chủ duy nhất hay một tập hợp các ký chủ có mối liên hệ chặt chẽ với nhau (hình 1. Theo sinh thái học, Cordyceps được xem là tác nhân gây bệnh ở động vật chân khớp và các loài nấm thuộc chi Elaphomyces [5].
Thông qua đặc điểm hình thái của quả thể và túi bào tử, Cordyceps được chia làm 3 giống: C. subg ophiocordyceps và C. 3 luan an (A) (B) Hình 1. Một số quả thể nấm Cordyceps tự nhiên Chú thích: A) C.
militaris (Nguồn: https://www.com) Một số nghiên cứu phát sinh loài khác dựa vào ribosome của DNA đã được tiến hành để kiểm tra và hoàn chỉnh việc phân loại Cordyceps nhưng vẫn gặp nhiều hạn chế. Năm 2010, một nhóm các nhà nấm học của Mỹ, Thái Lan và Hàn Quốc đã phối hợp nghiên cứu và sắp xếp lại hệ thống của nhóm nấm Cordyceps. Theo kết quả nghiên cứu này, toàn bộ các loài thuộc nhóm nấm Cordyceps được phân chia lại thuộc về 3 họ: họ Clavicipitaceae với các chi Metacordyceps, Hypocrella, Regiocrella và Torrubiella; họ Cordycipitaceae với chi Cordyceps; họ Ophiocordycepitaceae với 2 chi Ophiocordyceps và Elaphocordyceps [6]. Năm 2007, nghiên cứu của Sung và cộng sự đã xếp chi Isaria thuộc ngành Ascomycota, lớp Sordariomycetes, bộ Hypocreales, họ Cordycipitaceae [7].
Một số chi được quan tâm nhiều nhất hiện nay bởi tính chất dược lý hay khả năng kiểm soát sinh học bao gồm Cordyceps, Beauveria và Isaria [8]. Chi Isaria bao gồm các loài nấm ký sinh côn trùng phân bố khá rộng, dễ dàng thu thập. Isaria là giai đoạn sinh sản vô tính (giai đoạn hình thành bào tử đính) của chi Cordyceps [3]. 4 luan an Trong các loài Cordyceps spp.
sinensis là nổi tiếng nhất về giá trị ứng dụng chữa bệnh, bồi bổ sức khỏe con người và nó phân bố chủ yếu ở Nepal, Bhutan, Ấn Độ và Cao nguyên Tây Tạng của Trung Quốc, độ cao từ 3000 m – 5000 m so với mực nước biển. sinensis nhiều loài nấm Cordyceps spp. khác cũng được phát hiện [9]: Họ Clavicipitaceae gồm có Metacordyceps liangshanensis, phân bố chủ yếu ở Trung Quốc và Nepal. Họ Cordycipitaceae gồm có Cordyceps coccinea (Được phát hiện tại: Indonesia, Srilanka, Nhật Bản, Công Gô và Nepal), C.
Họ Ophiocordycipitaceae gồm có Ophiocordyceps fornicarum (Được phát hiện tại: Nhật Bản, Nepal, Hàn Quốc và Trung Quốc), O. Tổng quan về Cordyceps neovolkiana và Isaria cicadae Theo hệ thống phân loại của Kobayasi (1982), Cordyceps neovolkiana thuộc [10]: Ngành (phylum): Ascomycota Phân ngành (subphylum): Pezizomycotina Lớp (class): Sordariomycetes Bộ (odor): Hypocreales Họ (familia): Clavicipitaceae Chi: Cordyceps Hình 1. cicadae (B) tự nhiên Nguồn: naro.jp (A) và sciencedirect.com (B) Theo Sung (2007), Isaria cicadae thuộc [3], [7]: Giới (Kingdom): Fungi Ngành (phylum): Ascomycota Phân ngành (subphylum): Pezizomycotina Lớp (class): Sordariomycetes Bộ (odor): Hypocreales 6 luan an Họ (familia): Cordycipitaceae Chi: Isaria Cordyceps neovolkiana (thể vô tính là Hirsutella neovolkiana) đã được tìm thấy ở vùng núi Langbiang, tỉnh Lâm Đồng Việt Nam ở độ cao 1. Về đặc điểm sinh thái, quả thể C.
neovolkiana có màu vàng rộng 2-3 mm và dài 3-5 cm [11]. Phương pháp luận nghiên cứu hỗ trợ định danh nấm ký sinh côn trùng bằng phân tích phả hệ phân tử vùng ITS1-5.8S-ITS2 đã được ứng dụng vào hỗ trợ định danh được một số mẫu nấm ký sinh côn trùng thu thập từ vùng núi Langbiang, tỉnh Lâm Đồng trong đó đã xác định được loài C. Isaria cicadae (Cordyceps cicadae) đã được tìm thấy tại huyện Ea kar, tỉnh Đắk Lắk, quá trình sinh trưởng và phát triển của I. cicadae tương tự với các loài thuộc nhóm Cordyceps khác: vào mùa thu hay mùa đông bào tử nấm sẽ lây nhiễm vật chủ qua lớp da ngoài (lớp cuticun), hình thành sợi tơ khắp cơ thể côn trùng dẫn đến gây chết côn trùng, đến mùa xuân khi khí hậu ấm hơn sẽ hình thành nên quả thể nấm từ các khớp hoặc các vị trí nếp da mỏng và phát tán bào tử.
cicadae hình thành quả thể màu trắng đục đến vàng nhạt từ miệng, đầu hoặc đáy của ấu trùng I. cicadae dài từ 2,5 -5 cm. Cuống bào tử phân nhánh dày đặc, rộng 3-6 µm bao gồm các nhánh hình vòng xoắn, bào tử hình trụ, thường cong vách trơn. cicadae F0004 được nuôi cấy nhân tạo thành công sinh khối và quả thể.
cicadae là một trong những loại thuốc y học cổ truyền Trung Quốc lâu đời nhất và nổi tiếng, với những công dụng của nó được ghi nhận từ thế kỷ thứ V. Trong nhiều thế kỷ, I. cicadae đã được sử dụng làm thực phẩm, thuốc bổ và thuốc dân gian để điều trị bệnh sốt rét, ung thư, sốt, tiểu đường, các bệnh về mắt, chóng mặt và các bệnh thận mãn tính [3], [13]. Hơn 110 hợp chất được phân lập từ I.
cicadae, dựa vào cấu trúc các hợp chất thuộc các nhóm chính amino acid, acid hữu cơ, lipid, phosphoslipid, nucleosid, carbohidrate và các dẫn xuất của chúng [14]. cicadae chứa nhiều hợp chất thứ cấp cũng được phát hiện trong sinh khối và quả thể trong đó, inositol, gamma-aminobutyric acid, ornithin và 7 luan an threonin là hợp chất chính. Trong đó nhiều hợp chất được chứng minh hoạt tính sinh học tương tự với các chủng nấm khác thuộc chi Cordyceps như kháng phân bào, kháng oxy hóa, kháng viêm, chống trầm cảm và điều hòa miễn dịch. Các nucleosid chính được tìm thấy từ I.
cicadae gồm adenosin, guanosin, uridin, inosin, thymidin… và các dẫn xuất [3]. Trong đó, adenosin và các dẫn xuất thể hiện có nhiều hoạt tính như cordycepin có khả năng kháng phân bào, kháng oxy hóa, kháng viêm và điều hòa miễn dịch. Một dẫn xuất khác của adenosin là N- (2-hydroxyethyl) adenosin cũng đã được phân lập và thể hiện hoạt tính kháng oxy hóa và kháng viêm [15]. Nhiều hợp chất thứ cấp khác như phytosphingosin, cordycecin A, betain, oosporein, phytosphingosin, stipitatonic acid cũng được phát hiện trong hệ sợi và bào tử của nấm trong đó oosporein cũng biểu hiện hoạt tính kháng khuẩn, kháng oxy hóa, kháng côn trùng cùng một số nấm và gây độc tế bào.
Hercynin và ergothionein – dẫn suất của histidin - phát hiện trong hệ sơi và quả thể, có khả năng kháng oxy hóa và bảo vệ tế bào; fumimycin cũng được tìm thấy trong hệ sợi và có khả năng kháng khuẩn chống lại Staphylococcus aureus, ức chế enzyme peptid deformylase; myriocin được phân lập từ dịch nuôi cấy, sinh khối và bào tử I. cicadae thể hiện hoạt động kháng nấm, ức chế tốt Candida albicans và có độc tính cao với LD50 2–10 mg/kg trên chuột [3]. Nghiên cứu Zhu và cộng sự (2020) đã đánh giá hoạt tính chống oxy hóa của polysaccharid thu nhận từ Cordyceps cicadae, kết quả cho thấy polysaccharid thể hiện hoạt tính kháng oxy hóa mạnh và kéo dài tuổi thọ của Drosophila khỏi tác nhân oxy hóa thông qua tăng biểu hiện của các gen mã hóa cho các enzyme catalase (CAT) và glutathione peroxidase (GSH-Px) và ức chế sự hình thành hợp chất malondialdehyde (MDA). Đồng thời, polysaccharid cũng thay đổi mức độ biểu hiện của các gen liên quan đến quá trình chống oxy hóa CAT, SOD1 và MTH trong ruồi giấm (Drosophila melanogaster) [17].
Nghiên cứu của Ren và cộng sự (2014) cũng cho thấy polysacchrid từ Paecilomyces cicadae có hoạt động chống oxy hóa mạnh dựa 8 luan an trên đánh giá khả năng bắt gốc tự do DPPH, superoxid và hydroxyl [18]. Giá trị kinh tế của nấm Cordyceps Từ lâu, C. sinensis là loài nấm có giá trị cao và chỉ được giới thượng lưu biết đến và sử dụng nhiều. Trong tự nhiên, C.
sinensis có số lượng hạn chế do điều kiện tự nhiên bất lợi trên dãy Himalaya trên 3.000 m so với mực nước biển. Tổng sản lượng thu hoạch C. sinensis tự nhiên hàng năm tại Tây Tạng ước tính khoảng 7 tấn và chiếm hơn 80% so với tổng lượng thế giới. sinensis còn lại được thu hoạch từ Cam Túc, Thanh Hải, Tứ Xuyên và Vân Nam của Trung Quốc, Nepal, Bhutan và một số vùng nhỏ ở phía Bắc Ấn Độ.
Hiện nay, giá C. sinensis ngoài tự nhiên cao hơn vàng (tính theo trọng lượng). Vài năm gần đây, giá tại Bắc Kinh rất cao (112. Vào mùa thu hoạch ở Tây Tạng, chỉ trong 4 – 6 tuần trong tháng 5 và 6, nguồn thu từ Đông trùng hạ thảo đóng góp khoảng 225 triệu USD trong tổng sản phẩm trên địa bàn (GRDP) của vùng Tây Tạng, chiếm hơn 40% tổng nguồn thu nhập.
Theo báo cáo Thị trường Đông trùng hạ thảo toàn cầu - Xu hướng và dự báo của ngành đến năm 2027 của tổ chức nghiên cứu thị trường Data Bridge Market Research (2020), thị trường C. sinensis dự kiến sẽ tăng trưởng trong giai đoạn từ năm 2020 đến năm 2027. Nghiên cứu thị trường của Data Bridge Market Research dự đoán, thị trường toàn cầu đạt 1.167,50 triệu USD vào năm 2027, tăng trưởng với tốc độ tăng trưởng kép hằng năm là 10,55% trong giai đoạn dự báo từ năm 2020 đến năm 2027. Ngày càng có nhiều bệnh như tim mạch, ung thư, tiểu đường và các bệnh hô hấp có thể được hỗ trợ chữa khỏi nhờ đông trùng hạ thảo đang thúc đẩy sự phát triển của thị trường.
Các yếu tố khác như thúc đẩy hiệu năng tập thể dục và giúp chống lão hóa cũng đang thúc đẩy sự tăng trưởng của thị trường đông trùng hạ thảo. Sự phổ biến cao của các rối loạn liên quan đến căng thẳng và rối loạn tự miễn dịch trên khắp thế giới cũng đang thúc đẩy sự phát triển của thị trường. Tuy nhiên, Chi phí cao liên quan đến chiết xuất từ đông trùng hạ thảo và không đủ bằng chứng lâm sàng về phòng trị các bệnh như tiểu đường và ung thư cũng đang hạn chế sự phát triển của thị trường đông trùng hạ thảo trên toàn thế giới. Nghiên cứu nuôi cấy Cordyceps Để giải quyết vấn đề thiếu hụt nguồn cung C.
sinensis tự nhiên, nhiều nghiên cứu đã thành công trong nuôi cấy nhân tạo loài nấm C. sinensis hay những loài nấm Cordyceps spp. Khác có giá trị dược liệu cao. Điển hình, sinh khối nấm Hirsutella sinensis (dạng anamorph hay dạng sợi của C.
sinensis tự nhiên) được sản xuất và nghiên cứu bằng cách nuôi cấy trên môi trường lỏng đã và đang ngày càng tăng [19]. Đáng chú ý, năm 2015, Cao và cộng sự lần đầu tiên công bố đã nuôi cấy thành công quả thể nấm C.