刺五加的生理功能及在水產(chǎn)動物養(yǎng)殖中的應(yīng)用綜述

李鳴霄 強俊 陶易凡 包景文 朱昊俊 徐跑

摘要：隨著中草藥刺五加應(yīng)用范圍的不斷推廣，其藥物療效愈加受到肯定，刺五加的活性成分、藥理作用及制劑應(yīng)用成為當前研究的熱點之一。本文對刺五加主要化學(xué)成分、刺五加藥理作用和成分活性的研究進展進行梳理，同時闡述了刺五加作為飼料添加劑在水產(chǎn)動物養(yǎng)殖中的應(yīng)用效果，旨在為刺五加資源的深入開發(fā)和利用提供重要參考，也為刺五加在水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)中的發(fā)展提供科學(xué)指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：刺五加;制備工藝;化學(xué)成分;藥理作用;水產(chǎn)動物

中圖分類號：R285.5 ??文獻標志碼： A ?文章編號：1002-1302（2020）24-0025-06

藥用刺五加為五加科植物刺五加（Acanthopanax senticosus Harms）干燥的根或莖，于春秋二季采收后洗凈、干燥，其味辛、微苦，性溫，歸脾、腎、心經(jīng)[1]。目前，刺五加在我國的東北、華北與朝鮮和日本的北方地區(qū)、俄羅斯等地廣泛分布。刺五加作為藥物應(yīng)用的歷史已十分悠久，在歷代本草著作中均有記載。刺五加被認為是“本經(jīng)上品”藥材，“五葉者良”，有“補中、益精、堅筋骨、強意志”“久服輕身耐老”之功效[2]。近年來，對刺五加的活性成分、藥理作用及制劑應(yīng)用方面的研究較廣泛，刺五加制劑在心腦血管系統(tǒng)[3]、神經(jīng)系統(tǒng)[4]、免疫功能調(diào)節(jié)[5-6]等領(lǐng)域都有所應(yīng)用。刺五加來源廣泛、毒副作用小，且復(fù)雜多樣的活性成分和積極的藥理作用[7-8]，使得以刺五加為原料制成的中藥制劑成為動物飼料添加劑研究的熱點之一。然而目前在刺五加藥效成分基礎(chǔ)及作用機制等方面的研究還不夠全面，因此本文對刺五加的化學(xué)成分結(jié)構(gòu)、藥物活性及其作用機制進行綜述，以期為中藥材刺五加的合理開發(fā)利用提供參考和依據(jù)。

1 刺五加的制備工藝

1.1 早期制備工藝

早期的中草藥提取方法及裝置都較為簡單，即基于溫度等條件，利用有效活性成分與溶劑相似相溶的原理進行提取。在提取過程中應(yīng)根據(jù)需要提取的成分選擇合適的提取溶劑，如水、酸、堿或有機試劑等。當以水作為溶劑時，在適宜的條件下，以其強滲透性、強極性的特點來達到提取大部分化學(xué)成分的目的;當以酸堿作為提取溶劑時，破壞植物的細胞壁，將大分子物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)樾》肿游镔|(zhì)進行提取;有機試劑包括甲醇、乙醇等，可以利用其低沸點、強穿透性和對不同物質(zhì)的溶解能力不同等特點實現(xiàn)對目標成分的提取[9]。劉提提等將粉碎處理后的刺五加于10倍量水中浸泡2 h后煎煮3次，然后加10倍量水煎煮2 h，再然后加5倍量水煎煮 1 h，最后加5倍量水煎煮0.5 h，合并濾液并濃縮制得刺五加水提物[10]。

1.2 刺五加超微粉碎

中藥超微粉碎技術(shù)是通過破碎植物藥材的細胞壁，利用流體力學(xué)和機械途徑將較大的中藥顆粒粉碎成10～15 μm小顆粒的過程[11]。相比于傳統(tǒng)的粗粉碎工藝，由于是微細化的藥物顆粒，其表面積和孔隙率的增加，使得超微粉體具有許多獨特的物理、化學(xué)特性。張紅剛等對比了黃芪、荷葉等7種中草藥的超微粉劑和普通粉劑中有效成分的含量，發(fā)現(xiàn)經(jīng)過超微粉碎工藝處理的藥材，有效成分含量明顯提高[12]。粒徑小、分布均勻、有效成分溶出速度和溶出率高等特點使得中草藥超微粉工藝的應(yīng)用更為廣泛，從而為中藥生產(chǎn)應(yīng)用帶來新的活力[13]。

1.3 刺五加超聲提取

超聲提取法是指利用頻率超過20 kHz超聲波的空化、機械、熱效應(yīng)等綜合效應(yīng)，使物質(zhì)分子的運動速度和頻率增加，從而擊破植物藥材的細胞壁，提高細胞內(nèi)容物的穿透力和傳輸能力，以達到提高中藥成分浸出率的目的[14]。王彥博等將粉碎的刺五加用石油醚脫脂后，以70%乙醇為溶劑進行超聲提取、過濾，再將濾液于5 000 r/min離心15 min，取上層清液進行試驗，確定最佳工藝條件如下：超聲時間為40 min、超聲功率為600 W、提取溫度為 60 ℃、料液比為1 g ∶ 35 mL[15]。相比于傳統(tǒng)的煎煮工藝，超聲波能產(chǎn)生強烈振動、空化效應(yīng)等，加快了藥材中有效成分的溶出，能夠在更短的提取時間內(nèi)提高產(chǎn)量、減少溶劑用量[16]。

2 刺五加中主要化學(xué)成分

2.1 刺五加中木脂素類化合物

木脂素類化合物在植物體內(nèi)分布廣泛，它是一種小分子量次生代謝產(chǎn)物，主要由對羥基苯乙烯單體氧化耦合而成[17]。從刺五加不同部位中分離得到的木脂素種類存在一定差異[18]。2004年，Ryu等通過反復(fù)柱層析的方法，從刺五加莖中分離出了丁香樹脂粉、芝麻脂素、刺五加苷E等3種木脂素類化合物[19]。閆兆威等通過波譜分析和理化性質(zhì)鑒定結(jié)構(gòu)，從刺五加果肉水提物中發(fā)現(xiàn)了10種化合物，包括紫丁香樹脂酚和左旋芝麻脂素等木質(zhì)素類化合物[20]。張濤從刺五加中分離鑒定出了檜松脂、芝麻脂素、丁香脂素、落葉松脂醇等木脂素類化合物[21]。

2.2 刺五加中黃酮類化合物

黃酮類化合物也稱黃酮體，主要分布于植物的花葉、果實及根莖等部位[22]。在自然界中，黃酮類化合物有游離狀態(tài)和通過與糖類物質(zhì)結(jié)合轉(zhuǎn)變而成的苷類狀態(tài)2種形式，主要是以苷類狀態(tài)存在于植物體內(nèi)[23-24]。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，刺五加中存在多種黃酮類化合物。Hu等從刺五加根中分離出了2種新的天然產(chǎn)物及11種其他已知的黃酮類化合物，并根據(jù)光譜和化學(xué)證據(jù)闡明了它們的結(jié)構(gòu)[22]。

2.3 刺五加中多糖類化合物

單糖分子之間通過脫水再以苷鍵結(jié)合而成的高分子化合物稱為多糖，其廣泛分布于動植物及微生物體內(nèi)，是維持生命功能所必需的物質(zhì)[25-26]。刺五加多糖具有較強的免疫活性，可分為水溶性多糖和堿溶性多糖。佟麗等從刺五加的根及根皮中分離出了2種水溶性多糖和2種堿溶性多糖[27]。孟繁磊等利用超聲波輔助提取技術(shù)，將刺五加多糖的得率提高到近10%[28]。

2.4 刺五加中其他化學(xué)成分

隨著刺五加活性成分研究的不斷深入，在刺五加中還發(fā)現(xiàn)了氨基酸、三萜及苷類化合物和微量元素等[29]。李筱玲等通過測定刺五加葉片中氨基酸、無機元素等的含量，發(fā)現(xiàn)了16種氨基酸和十多種微量元素[30]。李少旦等采用主成分分析法研究發(fā)現(xiàn)，刺五加中的Fe、Zn、Sr、Mn、Na、Ca和Mg等微量元素含量與刺五加質(zhì)量的好壞有著密切聯(lián)系[31]。張杰從刺五加種子中分離得到了4種五環(huán)三萜類化合物[32]。

3 刺五加的藥理作用

刺五加含有的多種微量元素、氨基酸等營養(yǎng)物質(zhì)及活性成分，可以主動地調(diào)節(jié)動物機體的免疫功能，用于治療和預(yù)防各種疾病[33-34]。研究發(fā)現(xiàn)，刺五加在增強免疫力、抵御病菌入侵、提高抗氧化能力[35-36]、改善腸道微生物菌群[37]和治療炎癥[38]等方面有著積極的作用。

3.1 對生長方面的影響

中草藥兼具營養(yǎng)性和藥用性，可以促進機體內(nèi)蛋白質(zhì)的合成，有利于營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收，從而加速動物的生長發(fā)育，改善產(chǎn)品質(zhì)量[39]。刺五加中的多種天然營養(yǎng)成分和生物活性物質(zhì)可以促進腸道的消化吸收功能。燕富永研究發(fā)現(xiàn)，刺五加提取物能夠顯著提高斷奶仔豬的生長性能，同時刺五加水提物可以改善仔豬因為消化系統(tǒng)發(fā)育不完善而造成的營養(yǎng)物質(zhì)消化吸收能力差等情況[39]。韓杰用刺五加多糖飼喂斷奶仔豬，發(fā)現(xiàn)當飼料中添加 800 mg/kg 刺五加多糖時，仔豬的生長和飼料利用情況最佳[40]。Fang等通過斷奶仔豬腹瀉頻率來研究刺五加提取物作為膳食添加劑對仔豬腸道健康的影響，發(fā)現(xiàn)刺五加提取物能夠改善仔豬腸道的微生物菌群組成，并使仔豬腸道黏膜保持正常形態(tài)，從而減少斷奶應(yīng)激引起的仔豬腹瀉[37]。

3.2 對免疫器官的影響

刺五加對免疫性肝損傷、乙醇性肝損傷和急性肝損傷均能起到有效的保護作用。Hong等研究發(fā)現(xiàn)，刺五加提取物能夠減少肝臟中活性氧和其他氧化物質(zhì)的含量，能夠增強2型糖尿病小鼠肝臟中的抗氧化防御系統(tǒng)[41]。Park等研究發(fā)現(xiàn)，刺五加莖皮質(zhì)醇提取物能夠減少小鼠肝臟脂質(zhì)的合成，降低胰島素濃度，從而抵抗肝脂肪病變[42]。免疫器官的質(zhì)量變化可以反映機體免疫狀況的變化，同時淋巴細胞的數(shù)量也可以由免疫器官的質(zhì)量變化間接得到反映[43]。馬得瑩等選用刺五加、黃芪和山楂等11種中藥草研究對蛋雛雞免疫機能的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，刺五加可以顯著增加雛雞法氏囊的相對質(zhì)量，提高其免疫功能[44]。黃秀蘭等發(fā)現(xiàn)，刺五加對小鼠脾臟和腸系膜淋巴結(jié)質(zhì)量的增加、及脾臟白髓總體積和淋巴結(jié)皮質(zhì)總體積的增大有顯著的作用[45]。

3.3 免疫調(diào)節(jié)和抗氧化作用

刺五加多糖具有顯著增強免疫功能和抗氧化活性的作用。血液成分受機體內(nèi)新陳代謝、營養(yǎng)情況和免疫功能的影響，紅細胞、白細胞、血紅蛋白和紅細胞積壓等指標可用于評估動物體的營養(yǎng)狀況、健康水平和應(yīng)激反應(yīng)，是一種有效的生理、病理和毒理學(xué)指標[46]。在細胞免疫反應(yīng)中，紅細胞與白細胞起著重要作用，白細胞中的粒細胞、單核細胞和淋巴細胞都與魚體非特異免疫機能密切相關(guān)。王曉光分析刺五加藥理作用和臨床應(yīng)用時發(fā)現(xiàn)，刺五加能在一定程度上預(yù)防和治療白細胞減少癥[47]。Smalinskiene等以鎘蓄積模型小鼠為試驗對象進行研究，發(fā)現(xiàn)高劑量的刺五加提取物能夠有效降低小鼠脾臟中鎘的水平，同時還能提高脾臟中巨噬細胞、B淋巴細胞和T淋巴細胞的數(shù)量，降低慢性金屬中毒的風險[48]。

刺五加能夠通過提高抗氧化酶活性來增強機體的抗氧化能力。超氧化物歧化酶、過氧化氫酶是抗氧化系統(tǒng)中的關(guān)鍵酶，它們可以減輕O-2·對細胞的氧化損傷[49]。研究發(fā)現(xiàn)，刺五加在體外對淋巴細胞增殖的免疫調(diào)節(jié)活性更高，還有顯著的還原能力，被認為是一種新型且潛在的天然抗氧化劑和免疫刺激劑[36]。Lee等研究發(fā)現(xiàn)，刺五加苷E和紫丁香苷可以提高超氧化物歧化酶、谷胱甘肽還原酶的活性，起到消滅自由基、減少細胞氧化損傷的作用，同時可以降低谷草轉(zhuǎn)氨酶、谷丙轉(zhuǎn)氨酶活性，保護肝臟[50]。Kim等運用微基因芯片技術(shù)對刺五加總提取物進行測試，結(jié)果顯示，刺五加能夠緩解大鼠對熱環(huán)境的氧化應(yīng)激反應(yīng)[51]。刺五加的抗氧化作用使其能夠成為一種很好的天然抗氧化食品添加劑，拓寬了刺五加的開發(fā)利用范圍。

3.4 抗疲勞作用

刺五加能起到很強的抗疲勞作用。Huang等研究發(fā)現(xiàn)，刺五加苷可以延長小鼠的游泳時間，增強小鼠的記憶及活動能力[52]。Zhang等在對刺五加莖皮提取物抗疲勞活性的研究中也得出了相似的結(jié)論，即刺五加莖皮提取物能夠延長小鼠的游泳時間、提高組織糖原含量、降低血乳酸和血清尿素氮含量、提高運動耐力[53]。戎立保研究發(fā)現(xiàn)，刺五加水提物可以增加小鼠在常壓缺氧條件下的存活時間和負重游泳時間，中、高劑量組對降低小鼠血乳酸水平具有顯著作用[54]。利用刺五加抗疲勞的作用機制可為抗疲勞保健食品的研發(fā)提供理論依據(jù)。

3.5 抗腫瘤作用

刺五加的苷類、多糖成分可以通過增強機體的免疫功能間接達到抗腫瘤的目的。有研究發(fā)現(xiàn)，對小鼠腹腔注射刺五加多糖后，小鼠脾細胞發(fā)生增殖，并且刺五加多糖殺傷體內(nèi)細胞的活性顯著高于對照組[55]。趙俊霞等進行刺五加多糖誘導(dǎo)小細胞肺癌H446細胞凋亡的試驗發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過刺五加多糖處理的細胞出現(xiàn)典型的凋亡形態(tài)，并且多糖濃度越高，凋亡率越高[56]。Venkatesan等在對人腺癌細胞毒性的研究中發(fā)現(xiàn)，刺五加莖皮提取物能夠介導(dǎo)與乳腺癌細胞中活性氧的依賴性和獨立途徑相關(guān)的線粒體，誘使非凋亡性細胞的死亡[57]。刺五加莖皮中提取出的香豆素能夠通過抑制肝癌細胞中細胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶（ERK1、ERK2）的磷酸化途徑，以無害的方式抑制基質(zhì)金屬蛋白酶-7的表達和體外細胞的侵襲，起到顯著抑制肝癌細胞侵襲的作用[58]。

3.6 抗炎作用

刺五加有活化補體的功能，還能促進多種細胞因子的生成。林秋葉研究發(fā)現(xiàn)，刺五加水提物能夠通過抑制炎癥介質(zhì)NO、O-2·和H2O2的產(chǎn)生，起到抗炎的作用[59]。腫瘤壞死因子α主要由單核細胞、巨噬細胞產(chǎn)生，是一種重要的炎癥介質(zhì)，過高濃度的腫瘤壞死因子α?xí)茐臋C體的免疫平衡，并與其他促炎性因子作用，對機體造成多種病理性損傷[60]。Yi等研究發(fā)現(xiàn)，刺五加莖對肥大細胞誘導(dǎo)產(chǎn)生的腫瘤壞死因子有抑制作用[61]。朱健平等以急性胰腺炎大鼠為試驗?zāi)Ｐ?，研究刺五加對血清中炎性介質(zhì)的影響，結(jié)果表明，刺五加能夠減少血清中腫瘤壞死因子α、白介素-1和白介素-6的含量，降低血清中淀粉酶、脂肪酶和磷脂酶A2的活性，能夠有效治療急性胰腺炎[62]。

3.7 其他作用

刺五加能夠增強動物體抗缺氧、抗高溫和抗低溫等抗應(yīng)激能力。Kim等研究發(fā)現(xiàn)，熱環(huán)境脅迫會使機體產(chǎn)生氧化應(yīng)激，導(dǎo)致脂質(zhì)過氧化相關(guān)基因的表達轉(zhuǎn)錄，在RNA表達水平上表現(xiàn)為丙二醛含量的增加，而在給應(yīng)激組口服刺五加提取物后，發(fā)現(xiàn)肝臟中丙二醛含量明顯下降[51]。刺五加對內(nèi)分泌系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)具有調(diào)節(jié)作用，能在糖尿病的模型動物體內(nèi)表現(xiàn)出較好的降血糖療效。翟春梅等用2型糖尿病大鼠作為試驗?zāi)Ｐ?，發(fā)現(xiàn)刺五加葉純化物及乙醇提取物能降低大鼠的空腹血糖、血脂，可以研發(fā)制成有效的新一代降血糖藥物[63]。此外，刺五加還具有抗衰老[64]、治療心腦血管系統(tǒng)疾病[3]、保護神經(jīng)元[4]和調(diào)節(jié)內(nèi)分泌系統(tǒng)[65]等作用。

4 刺五加在水產(chǎn)動物養(yǎng)殖中的應(yīng)用研究進展

刺五加作為水產(chǎn)動物飼料營養(yǎng)添加劑已有一些報道。在生長方面，阮國良等在飼料中添加茯苓、五加皮和黃芪，以黃鱔（Monopterus albus）為養(yǎng)殖對象進行試驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，五加皮處理組能夠明顯促進黃鱔生長[66]。王永玲等用黃芪、刺五加和螺旋藻等6種中草藥作為飼料添加劑飼養(yǎng)銀鯽，發(fā)現(xiàn)刺五加組的增質(zhì)量率比對照組高7.29%，有明顯的促生長作用[67]。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，添加了2‰刺五加超微粉的試驗組，吉富羅非魚的增質(zhì)量率、特定生長率都顯著高于未添加組[5]。此外，在細胞水平上，添加8‰刺五加可以顯著增加吉富羅非魚血中的白細胞數(shù)量，對增強吉富羅非魚的免疫功能起到積極作用。孟兆娜等在以鏡鯉為研究對象的試驗中發(fā)現(xiàn)，投喂添加了刺五加等4種中草藥飼料的試驗組中，鏡鯉的氮藍四唑（NBT）陽性細胞數(shù)較對照組顯著升高[68]。

人工配合飼料的飽食投喂，使得脂肪肝成為魚類養(yǎng)殖過程中易發(fā)的營養(yǎng)性疾病，表現(xiàn)為肝臟中脂肪的大量沉積和肝臟肥大。高水平的肝體比反映了脂肪在肝臟中的積累程度高，肝細胞受到損傷，容易引起脂肪肝病[69]。有研究發(fā)現(xiàn)，投喂添加了1‰刺五加的飼料能夠顯著降低吉富羅非魚的肝體比，說明添加1‰刺五加對于預(yù)防脂肪肝具有一定的效果[5]。

在水產(chǎn)動物免疫功能中，溶菌酶是一種重要的有溶菌活性的堿性蛋白，它參與到魚類淋巴細胞酶系統(tǒng)中，作為一種調(diào)節(jié)素激活機體的補體系統(tǒng)和吞噬細胞，從而起到防止病原微生物侵入、抵御感染的作用[70]。顧雪飛等用刺五加、枸杞等單方中藥草配合而成的飼料飼喂鯉魚，發(fā)現(xiàn)血清、免疫器官中溶菌酶的活性增強，說明刺五加等中草藥能夠調(diào)節(jié)改善動物體免疫機能[71]。相關(guān)其他研究也發(fā)現(xiàn)，添加1‰、2‰刺五加顯著提高了機體內(nèi)溶菌酶活性，可以增強吉富羅非魚的非特異性免疫能力[5]。刺五加能夠顯著提高吉富羅非魚肝臟中的超氧化物歧化酶、過氧化氫酶活性，增強魚類的抗氧化應(yīng)激能力。譚娟等研究發(fā)現(xiàn)，中草藥中含有的黃酮等多種生物活性成分可以顯著提高草魚肝臟中超氧化物歧化酶的活性，保護肝臟免受氧化損傷[72]。另外，刺五加能通過調(diào)節(jié)吉富羅非魚肝臟中腫瘤壞死因子α等基因的過量表達而起到抗炎的作用[5]。

5 小結(jié)

刺五加具有豐富的化學(xué)成分和積極的藥理活性，尤其以抗腫瘤、抗炎、抗疲勞、抗衰老和調(diào)節(jié)免疫作用最受關(guān)注，并且其低毒性、來源廣泛的特點也使其在臨床應(yīng)用上更具有價值。另外，作為飼料添加劑，刺五加在水產(chǎn)動物飼殖中也有較好的效果，可以促進魚類生長、提高機體免疫機能、抗炎及調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝等。但是，目前有關(guān)刺五加活性成分的具體作用機制和以刺五加為原料的藥物制劑等研究還不夠全面，在水產(chǎn)養(yǎng)殖上的研究也不夠深入，因此有待進一步探究刺五加活性成分在機體內(nèi)的作用機制，研制刺五加多種藥物制劑，開發(fā)刺五加功能性產(chǎn)品，擴寬刺五加在水產(chǎn)養(yǎng)殖上的應(yīng)用范圍。

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