黑沙蒿對(duì)動(dòng)物免疫和抗氧化功能的影響及其機(jī)制

邢媛媛 史彬林 金 曉 閆素梅

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，呼和浩特010018)

黑沙蒿，又名油蒿、籽蒿、鄂爾多斯蒿和哈拉-沙巴嘎(蒙語)，廣泛分布于我國內(nèi)蒙古和陜西等西北地區(qū)，種植面積高達(dá)37萬多畝(1畝≈666.7 m2)[1]，是一種常見的具有良好防風(fēng)固沙作用的菊科蒿屬植物。黑沙蒿在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用有著悠久的歷史，其具有消炎散腫、寬胸利氣和止血的作用[2]，此外在農(nóng)業(yè)方面還具有殺蟲等功效[3]。黑沙蒿因富含蛋白質(zhì)、脂肪、維生素和微量元素等營養(yǎng)成分,在畜牧養(yǎng)殖業(yè)也占據(jù)著一席之地。研究表明，黑沙蒿的生物活性成分主要包含多糖類、黃酮類、揮發(fā)油類和三萜類等[4]，因此可以增強(qiáng)動(dòng)物免疫力，提高抗氧化功能，從而促進(jìn)動(dòng)物生長[5-9]。本文主要闡述了黑沙蒿，尤其是黑沙蒿提取物對(duì)動(dòng)物免疫和抗氧化功能的影響及其相關(guān)機(jī)制的研究進(jìn)展，為進(jìn)一步研究黑沙蒿對(duì)動(dòng)物免疫和抗氧化功能的調(diào)控機(jī)理提供參考。

1 黑沙蒿對(duì)動(dòng)物機(jī)體免疫功能的影響及其機(jī)制

黑沙蒿的生物活性成分主要包含多糖、有機(jī)酸、甙類和黃酮類化合物等。研究表明，多糖類化合物能夠有效調(diào)控機(jī)體免疫功能，有機(jī)酸類和甙類可以使巨噬細(xì)胞和網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)的吞噬功能增強(qiáng)[10]，黃酮類化合物對(duì)機(jī)體一氧化氮(NO)的生成有抑制作用[4]。起初，劉曉靜[5]研究了飼糧中添加沙蒿籽粉對(duì)肉雞免疫功能的影響，結(jié)果表明，沙蒿籽粉能夠顯著提高血清中可溶性CD4抗原(sCD4)和免疫球蛋白G(IgG)的含量。隨后，研究者對(duì)黑沙蒿進(jìn)行了深入地研究，用其水提物進(jìn)行體內(nèi)和體外試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，適宜劑量的黑沙蒿水提物添加到飼糧中能夠促進(jìn)肉仔雞免疫器官發(fā)育，同時(shí)顯著增加血清中IgG和免疫球蛋白M(IgM)的含量[6]，血清中新城疫抗體滴度、NO和誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(iNOS)含量以及組織中iNOS基因的相對(duì)表達(dá)量也有所提高，表明黑沙蒿水提物能夠提高肉仔雞的免疫性能[7]。同時(shí)研究發(fā)現(xiàn)，黑沙蒿水提物也可減少由細(xì)菌脂多糖(LPS)誘導(dǎo)的免疫應(yīng)激引起的肉仔雞血清中腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、白介素-1β(IL-1β)、白介素-2(IL-2)、白介素-6(IL-6)、免疫球蛋白A(IgA)、IgG和NO含量以及iNOS活性升高，從而發(fā)揮抗炎免疫作用[8]。此外，以嚙齒類動(dòng)物為試驗(yàn)?zāi)Ｐ脱芯苛撕谏齿锼嵛飳?duì)機(jī)體免疫功能的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，黑沙蒿水提物也可提高小白鼠血清中IgM、IgG和IL-1β含量[9]。

近年來，沙蒿多糖因其對(duì)免疫細(xì)胞生長的促進(jìn)作用及對(duì)機(jī)體免疫功能的調(diào)節(jié)作用得到越來越多的關(guān)注。研究者通過將分離純化后的沙蒿籽多糖添加到伴刀豆球蛋白作用下的小鼠脾細(xì)胞培養(yǎng)液中來研究其對(duì)小鼠免疫細(xì)胞的影響，結(jié)果表明，適宜劑量的沙蒿籽多糖能促進(jìn)伴刀豆球蛋白作用下小鼠脾細(xì)胞的增殖反應(yīng)[11-12]。張靜[13]在體外培養(yǎng)的自然殺傷(NK)細(xì)胞和外周血單個(gè)核細(xì)胞(PBMC)中添加沙蒿多糖，研究其對(duì)免疫細(xì)胞活性的影響，結(jié)果表明，PBMC及NK細(xì)胞增殖率隨著沙蒿多糖添加劑量的增加均呈現(xiàn)先增后減的趨勢(shì)。以上研究表明沙蒿多糖能夠調(diào)節(jié)體外培養(yǎng)的免疫細(xì)胞，增強(qiáng)其免疫能力，隨后研究人員進(jìn)一步探討其在體內(nèi)對(duì)動(dòng)物免疫功能的影響，結(jié)果表明，動(dòng)物飼糧中添加沙蒿多糖可促進(jìn)機(jī)體免疫器官發(fā)育增強(qiáng)機(jī)體免疫力，并能提高動(dòng)物生長性能，同時(shí)還對(duì)T淋巴細(xì)胞和B淋巴細(xì)胞的生成和活化具有促進(jìn)作用[14]，且提高了血清中IgA的含量[10]。

在動(dòng)物實(shí)際養(yǎng)殖過程中，其生活環(huán)境中存在的多種病原體(細(xì)菌、病毒及內(nèi)毒素等)和非病原體極易打破機(jī)體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)，當(dāng)機(jī)體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)發(fā)生紊亂時(shí)，動(dòng)物常常會(huì)表現(xiàn)出精神萎靡、食欲不振、易疲勞和生長發(fā)育減緩或停滯，進(jìn)而引起更加嚴(yán)重的免疫應(yīng)激[15]。核轉(zhuǎn)錄因子-kappa B(NF-κB)通路對(duì)于免疫調(diào)節(jié)極其重要，是調(diào)控免疫相關(guān)基因表達(dá)的重要信號(hào)通路，能夠調(diào)節(jié)促炎癥因子，例如白介素-1(IL-1)、IL-6和TNF-α等的產(chǎn)生與釋放。NF-κB能夠通過多種細(xì)胞表面受體接受外界信號(hào)而被活化，其中最為廣泛的2條活化途徑分別為髓樣分化因子88(MyD88)依賴途徑和MyD88非依賴途徑。研究表明，青蒿素(黃花蒿提取物)能夠有效阻止LPS、IL-1、干擾素-γ(IFN-γ)和TNF-α混合因子誘導(dǎo)的NF-κB抑制物的降解[16]及NF-κB的核轉(zhuǎn)錄[17]，從而抑制NF-κB的活性。以上結(jié)果提示，蒿屬類植物抗炎免疫抑制作用的分子機(jī)制與抑制NF-κB活性密切相關(guān)。所以，針對(duì)NF-κB信號(hào)通路機(jī)制的研究，對(duì)于揭示緩解由于LPS等介導(dǎo)的動(dòng)物免疫應(yīng)激的機(jī)理具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值。研究發(fā)現(xiàn)，連續(xù)給肉仔雞腹腔注射LPS溶液使NF-κB信號(hào)通路被激活，從而導(dǎo)致通路下游的炎癥相關(guān)基因，例如IL-1β、IL-6、TNF-α和iNOS的mRNA水平顯著上升，而飼糧中添加黑沙蒿水提物能夠有效緩解由LPS導(dǎo)致的炎癥相關(guān)基因表達(dá)的上調(diào)，提示NF-κB信號(hào)通路是黑沙蒿水提物調(diào)控機(jī)體免疫應(yīng)答的通路之一[8]。此外，飼糧中添加黑沙蒿水提物可以提高肉仔雞血清中NO和iNOS含量以及肝臟和腸道中iNOS基因的相對(duì)表達(dá)量[7]。由此可推斷，黑沙蒿水提物通過激活iNOS基因的表達(dá)提高了iNOS含量，從而促進(jìn)NO的生成。NO作為一種重要的信使分子，在調(diào)節(jié)機(jī)體的免疫功能方面發(fā)揮著非常重要的作用，黑沙蒿水提物對(duì)肉仔雞細(xì)胞因子的調(diào)節(jié)作用可能是通過NO途徑的調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)的。除NF-κB與NO信號(hào)通路之外，機(jī)體中與免疫相關(guān)的信號(hào)傳導(dǎo)途徑還有促分裂素原活化蛋白激酶(MAPK)和Kelch樣環(huán)氧氯丙烷相關(guān)蛋白1-核因子E2相關(guān)因子2-抗氧化反應(yīng)元件(Keap1-Nrf2-ARE)信號(hào)通路等[18]，關(guān)于黑沙蒿對(duì)這些信號(hào)通路影響的具體機(jī)制仍需進(jìn)一步研究。

2 黑沙蒿對(duì)動(dòng)物機(jī)體抗氧化功能的影響及其機(jī)制

生物體在正常的生長代謝過程中會(huì)產(chǎn)生一些活性氧分子，若不能及時(shí)清除，機(jī)體積累的活性氧分子就會(huì)通過損傷生物大分子破壞細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能，還會(huì)損傷脂類、蛋白質(zhì)及核酸等生物大分子，導(dǎo)致機(jī)體功能和代謝紊亂。劉曉靜[5]將適宜劑量的沙蒿籽粉添加到肉仔雞飼糧中，飼喂21 d后通過頸靜脈采血來探究沙蒿籽粉對(duì)血清中抗氧化酶的影響，結(jié)果表明，沙蒿籽粉能夠顯著提高血清中過氧化氫酶(CAT)的活性。在嚙齒類動(dòng)物上也多有類似發(fā)現(xiàn)，小白鼠飼糧中添加黑沙蒿水提物后發(fā)現(xiàn)，血清和組織中的總超氧化物歧化酶(T-SOD)、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)活性和總抗氧化能力(T-AOC)均有增強(qiáng)，而血清和組織中的丙二醛(MDA)含量則降低[7]。在常規(guī)飼養(yǎng)條件下的肉仔雞飼糧中添加適量的黑沙蒿水提物可提高血清和組織中抗氧化酶的活性，同時(shí)也促進(jìn)了相關(guān)抗氧化酶基因的表達(dá)[5]。李昆[8]利用腹腔注射LPS建立了肉仔雞免疫應(yīng)激模型，在其飼糧中添加黑沙蒿水提物提高了血清中CAT和GSH-Px活性，降低了血清中MDA含量，同時(shí)促進(jìn)了肉仔雞組織中CAT、超氧化物歧化酶(SOD)和GSH-Px的基因表達(dá)量，這表明黑沙蒿水提物可通過提高肉仔雞抗氧化功能來緩解LPS造成的免疫應(yīng)激。黑沙蒿含多種具有抗氧化功能的生物活性成分，例如多糖、黃酮類、有機(jī)酸和維生素E等，這些活性成分可能是黑沙蒿水提物抗氧化活性的基礎(chǔ)，它們通過直接或間接的方式清除已產(chǎn)生的自由基，或是抑制機(jī)體自由基的過多生成，最終減少體內(nèi)自由基的積累，促進(jìn)機(jī)體的抗氧化功能。但是目前的研究未對(duì)黑沙蒿水提物成分進(jìn)行鑒定，其具體成分及抗氧化機(jī)制仍需進(jìn)一步研究。

免疫系統(tǒng)和抗氧化系統(tǒng)聯(lián)系緊密，相互影響，當(dāng)機(jī)體發(fā)生免疫應(yīng)激時(shí)，體內(nèi)抗氧化系統(tǒng)隨之也會(huì)失衡從而發(fā)生氧化應(yīng)激，而NF-κB信號(hào)通路恰好是連接這2個(gè)系統(tǒng)的重要樞紐[22]。LPS在激活NF-κB信號(hào)通路的同時(shí)可以調(diào)控其下游靶基因?qū)е聶C(jī)體產(chǎn)生并釋放大量ROS[23]。正常生理狀態(tài)下，ROS是細(xì)胞生理代謝過程中的產(chǎn)物，其含量是反映機(jī)體氧化狀態(tài)最直接的標(biāo)志物。過量的ROS是能夠激活NF-κB通路的信號(hào)分子[24]，同時(shí)也通過激活Keap1-Nrf2-ARE信號(hào)通路對(duì)外界刺激進(jìn)行抵抗，抑制或減少細(xì)胞的氧化損傷，增強(qiáng)細(xì)胞的抗氧化能力[25-26]。研究表明，黑沙蒿水提物可增強(qiáng)抗氧化酶的活性，有效地清除ROS，使NF-κB的激活受到抑制，從而減少了IL-1β、IL-6和TNF-α等炎性細(xì)胞因子的表達(dá)，這可能是黑沙蒿水提物緩解氧化損傷的其中一種途徑[8]。Nrf2-ARE信號(hào)通路是保護(hù)細(xì)胞免受外源性刺激和氧化損傷的主要信號(hào)通路，它能夠通過調(diào)控下游一系列Ⅱ相解毒酶活性和抗氧化基因，例如血紅素氧合酶-1(HO-1)、還原型輔酶[NAD(P)H]醌氧化還原酶1(NQO-1)、谷氨酸-半胱氨酸連接酶催化亞基(GCLC)、谷氨酸-半胱氨酸連接酶調(diào)節(jié)亞基(GCLM)、SOD、CAT、谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶(GST)基因mRNA的表達(dá)，來調(diào)控機(jī)體抗氧化功能[27]。此外，Nrf2-ARE信號(hào)通路也可通過聚集炎癥細(xì)胞、調(diào)控抗炎基因表達(dá)達(dá)到阻斷炎癥反應(yīng)發(fā)生的效果，從而發(fā)揮抗炎作用[28]。李昆[8]研究表明，注射LPS顯著降低了肉仔雞組織中CAT、SOD和GSH-Px的基因表達(dá)量，這說明LPS刺激可抑制肉仔雞機(jī)體內(nèi)抗氧化酶的表達(dá)，從而降低肉仔雞的抗氧化能力，而飼糧中添加黑沙蒿水提物不同程度地提高了肉仔雞組織中CAT、SOD和GSH-Px的基因表達(dá)量以及血清中抗氧化酶的活性，但該效應(yīng)在動(dòng)物體內(nèi)是否是通過調(diào)控Nrf2-ARE通路完成，還需要進(jìn)一步證實(shí)。如前所述，NF-κB和Nrf2-ARE信號(hào)通路可能同時(shí)參與黑沙蒿提取物對(duì)氧化損傷的調(diào)控，并共同在氧化還原的調(diào)節(jié)中發(fā)揮作用。那么黑沙蒿提取物對(duì)機(jī)體抗氧化的調(diào)節(jié)作用是通過2條通路分別單獨(dú)完成的?還是存在某些協(xié)同或拮抗的機(jī)制?對(duì)此方面的研究鮮見報(bào)道。因此，黑沙蒿提取物對(duì)免疫與抗氧化的調(diào)控是否存在共同的通路或交匯點(diǎn)也是需要研究的一個(gè)重要方向。

3 小 結(jié)

在集約化、規(guī)?；笄萆a(chǎn)中，畜禽在生長和生產(chǎn)過程中會(huì)經(jīng)歷各種刺激引起的應(yīng)激，這些刺激會(huì)直接或間接改變機(jī)體免疫狀態(tài)，誘發(fā)機(jī)體免疫應(yīng)激。黑沙蒿中含有多種生物活性物質(zhì)，免疫活性物質(zhì)是其最重要的活性物質(zhì)之一，能夠提高機(jī)體免疫機(jī)能和抗氧化能力，使機(jī)體抵抗力增強(qiáng)，抗應(yīng)激能力增強(qiáng)，從而使動(dòng)物的生產(chǎn)性能得以改善。因此，在飼糧中添加黑沙蒿或黑沙蒿提取物來調(diào)節(jié)動(dòng)物機(jī)體的免疫應(yīng)激和抗氧化能力，對(duì)緩解動(dòng)物因應(yīng)激導(dǎo)致的負(fù)面影響是一個(gè)可行的方案。但迄今為止，關(guān)于黑沙蒿及其提取物作為飼料添加劑在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用效果以及對(duì)免疫應(yīng)激引起的損傷發(fā)揮治療和防控作用的具體機(jī)制尚不清楚，還需要進(jìn)一步深入研究。