刺五加的生物學功能及在畜牧生產中的應用

黎作華，余興龍，張 彬※

（1.湖南農業(yè)大學動物科學技術學院，湖南長沙410128；2.湖南農業(yè)大學動物醫(yī)學院，湖南長沙410128）

隨著動物營養(yǎng)和飼料工業(yè)的發(fā)展，獸藥和抗生素、生長促進劑等化學制品的廣泛應用，不僅使畜禽的各種疾病問題層出不窮，也導致嚴重的畜產品藥物殘留。隨著社會的進步和人民生活水平的不斷提高，人們越來越重視動物源性食品的安全和衛(wèi)生。禁止抗生素或限制抗生素的使用也日益受到我國的重視。目前世界各國逐漸將目光轉向中草藥的應用研究。刺五加（Acanthopanax senticosus,AS）作為一種傳統(tǒng)的中草藥，具有增強機體免疫功能、抗氧化、抗菌、抗病毒、抗疲勞和調節(jié)胃腸道pH 等功能，受到國內外研究者的關注。目前刺五加在人類醫(yī)學上的應用越來越廣泛，其作用效果也越來越受到國內外研究者的認可。

1 刺五加研究進展

1.1 刺五加生物學特征

刺五加（Acanthopanax senticosus, AS），又名一百針、坎拐棒子、老虎潦、西伯利亞人參等，屬五加屬五加科植物。中國產五加屬植物共有26 種，分布幾乎遍及全國，供藥用的達13 種以上，刺五加為其中一種。刺五加生于海拔數(shù)百米至數(shù)千米的森林或灌木叢中，主要分布在中國的黑龍江、吉林、河北、山西、寧夏、陜西及四川等地。

刺五加為落葉灌木，植株高達2 米。莖通常密生細長倒刺。掌狀復葉，互生，葉柄具細刺或無刺，被疏毛或無毛，小葉柄被褐色毛，小葉橢圓狀倒卵形至長圓形，先端漸尖或突尖，基部楔形，邊緣具尖銳重鋸齒或鋸齒，上面稍有短毛或無毛，下面沿脈密生淡褐色毛。傘形花序頂生，花多而密，花萼綠色，花期6～7 月。核果漿果狀，近球形或卵形，果期8～10 月。刺五加種子有形態(tài)休眠和生理休眠特性，在生產中需要進行種子催芽處理。刺五加具有陰生習性，生長期需要蔭蔽條件。

1.2 刺五加的主要活性成分

刺五加含有多種皂苷、多糖、黃酮等藥理成分，此外還含多種微量元素及氨基酸等，其主要活性成分及作用見表1。

表1 刺五加提取物的活性成分

2 刺五加的藥理作用

《神農本草經》中對刺五加有“添精補髓、強壯筋骨、進飲食、健氣力、不忘事，久服可輕身耐”的記載。《本草綱目》稱刺五加為“本經上品”，能“補中益氣，堅筋骨強意志，久服輕身耐老”。刺五加用途廣泛，治療效果極高且營養(yǎng)價值極高，具有多種藥理作用。尤其是近年來發(fā)現(xiàn)其藥效與人參相似后，刺五加全面開發(fā)利用的速度迅速加快，現(xiàn)已經研發(fā)出多種以刺五加為原料的藥品、保健品和食品。目前此刺五加商品已成為我國重要的出口創(chuàng)匯商品之一。刺五加的藥理作用主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

2.1 對心腦血管系統(tǒng)的影響

皂苷類化合物使得機體心肌缺血現(xiàn)象得到有效改善。高脂血癥模型大鼠實驗結果顯示，刺五加葉皂苷對血小板聚集有抑制作用，使得心肌梗死面積得以縮小。熊果酸等單體活性成分使得血小板聚集的情況得到有效抑制，不過人們依然無法明確其作用機制。皂苷類化合物對人體微循環(huán)有促進作用，使得腦缺血現(xiàn)象得到有效改善。刺五加葉總黃酮在一定程度上可以強化紅細胞膜的流動性，這在一定程度上也就會降低血液黏稠度。腦缺血模型大鼠實驗顯示，總黃酮對于蛋白表達有著顯著提升作用。

2.2 對中樞神經系統(tǒng)作用

苷類、黃酮類化合物可以顯著作用于中樞神經系統(tǒng)。主要就是皂苷類成分。刺五加對中樞神經系統(tǒng)興奮以及抑制過程可有效調節(jié)，對于腦細胞代謝和修復表現(xiàn)出顯著的促進作用。而刺五加制劑在臨床應用中所發(fā)揮的主要作用就是鎮(zhèn)靜安神，實現(xiàn)對神經衰弱有效的治療[8]。因此刺五加可用于治療神經系統(tǒng)疾病，有抗帕金森病等多種作用，臨床中可實現(xiàn)對血管性癡呆等的治療。

2.3 抗腫瘤作用

苷類、多糖類化合物可以抗腫瘤，刺五加葉皂苷對肝癌細胞有絲分裂等有抑制作用，這對于肝癌細胞增殖有著顯著的抑制作用，同時對其凋亡表現(xiàn)出顯著的促進作用。刺五加葉皂苷對肺癌細胞內蛋白表達會有影響，使得肺癌細胞更快速的凋亡。其對Ca2+內流表現(xiàn)出促進作用，使得胃癌細胞增殖在一定程度上得到減緩[9]。研究顯示，刺五加葉中皂苷對腫瘤有抑制作用，這與對Bcl-2 蛋白表達的限制，對Bax 蛋白的表達的有促進作用有關[10]。

2.4 降血糖作用

刺五加根莖有苷類和多糖，還有腺苷等化合物。刺五加的注射液有清除氧自由基等的作用。刺五加使得葡萄糖轉運能力得到增強，可實現(xiàn)對糖尿病的有效治療，有潛力應用于糖尿病的預防以及治療。并且，刺五加葉皂苷類化合物使得血紅細胞形態(tài)改變能力得以增強，促進血糖水平的降低[11]。

2.5 抗疲勞作用

刺五加總苷可以發(fā)揮抗疲勞的作用，實現(xiàn)對應激反應有效調節(jié)。一些學者提出，刺五加使得運動中的脂肪供能增加，降低肝糖原的供能，這樣就可以實現(xiàn)對定量負荷的有效調節(jié)。研究表明，刺五加苷E 和綠原酸等有抗疲勞的效果，刺五加苷E 作用機制讓細胞活性得到恢復，對皮質酮上升的抑制作用[12]。

2.6 抗紫外輻射作用

研究顯示，輻射使得細胞周期陷入停滯，同時還會造成細胞非自然死亡，而刺五加發(fā)揮著一定的抗輻射作用，即有效保護核酸免受侵襲，讓骨髓造血干細胞有著相對更高的造血率，使得機體的免疫力得以增強，對有毒自由基釋放有阻滯作用[13]。天然抗紫外線保護劑如黃酮類化合物等受到很多學者關注[14-15]。有研究顯示刺五加多糖通過提高輻射損傷大鼠的脾臟、胸腺、睪丸等，有效保護60 Coγ 射線輻照大鼠的免疫系統(tǒng)等[16]。刺五加皂苷通過讓淋巴細胞有更高的轉換率，使得X 射線照射導致的小鼠免疫功能損傷得到有效減輕[17]。

2.7 抗炎作用

相關研究表明，刺五加葉中皂苷類化合物顯著抑制革蘭氏陽性等，發(fā)揮著抗炎、抗菌效果。刺五加提取物對RAW264.7 中NO 產生表現(xiàn)出顯著的抑制作用[18]。 有學者提出木脂素(+)-Sy

ringaresinol-di-O-β-D-glucosz de 的抗炎抑炎效果是十分顯著的[19]。依托于小鼠巨噬細胞炎癥模型以及小鼠內毒素休克模型的構建，結果顯示，刺五加水提物對巨噬細胞炎癥介質有效抑制，這樣就可以發(fā)揮抗炎功效，這為臨床治療及功能研究方面提供了新思路[20]。此外，刺五加能夠使得小鼠抗高溫等能力顯著提高。

2.8 免疫調節(jié)作用

臨床實驗研究表明，五加科屬的作用特征大致相似，都具有調節(jié)機體免疫功能的作用。

2.8.1 對免疫器官的影響

免疫器官承載著免疫反應。刺五加多糖使得免疫器官重量有效增加。研究表明給幼年小鼠腹腔連續(xù)注射3 天刺五加多糖，處死后發(fā)現(xiàn)小鼠的脾臟比對照組顯著增大[21]。刺五加多糖使得小鼠脾臟和腸系膜淋巴結有著相對更多的細胞數(shù)目，增大脾臟白髓總體積[22]。相關實驗顯示，刺五加葉皂苷顯著作用于正常及免疫抑制小鼠，使得有更大的胸腺及脾臟，讓小鼠網狀內皮系統(tǒng)擁有著更強的吞噬功能[23]。在蛋雛雞日糧增加1%的刺五加與黨參、山楂等單味中草藥及抗生素，試驗結果發(fā)現(xiàn)，刺五加組的法氏囊顯著大于其他組[24]。

2.8.2 對免疫細胞的影響

在免疫功能低下的小鼠模型的基礎之上，使用刺五加灌胃，持續(xù)21 天，結果發(fā)現(xiàn)NK 細胞有更高活性。刺五加多糖對B 細胞的增殖等存在著影響。研究顯示，刺五加多糖讓巨噬細胞擁有更強的吞噬功能。反轉錄聚合酶鏈反應檢測表明，對小鼠腹腔巨噬細胞進行ASPS 處理后，IL-1β、TNF-α、mRNA 比對照組表達水平更高，而小鼠脾淋巴細胞表達更高的IL-2、TNF-α、mRNA[25]；韓杰等[26]提出，ASPS 可讓斷奶仔豬外周血含有更多的白細胞以及淋巴細胞，分泌更多IL-2、IFN-γ，這種作用與劑量呈現(xiàn)為正相關關系。Ruizhan Chen 等[27]提出ASPS讓淋巴細胞擁有更高增殖活性，使得血液中含有更多的T 淋巴細胞亞群。Han 等[28]提出，刺五加多糖相互作用于TLR2/4，B 細胞等被激活，使得NF-κB 和MAPK 信號通路被活化，促進IL-6 等產生。Lin 等[29]提出紫丁香苷水溶液濃度合適，對大鼠血液巨噬細胞有刺激作用。張英楠[30]從組織學角度證明刺五加多糖對雞免疫功能具有顯著的增強作用，將不同濃度刺五加多糖注射雛雞后觀察雛雞脾臟中T、B 淋巴細胞定位分布的變化情況發(fā)現(xiàn)，刺五加多糖可以顯著提升雛雞脾臟中T、B 淋巴細胞的數(shù)量，同時可以影響動脈周圍淋巴鞘和橢球周圍淋巴鞘的發(fā)育。

2.8.3 對細胞因子的影響

細胞因子（cytokine）是由免疫細胞及組織細胞分泌的在細胞間發(fā)揮相互調控作用的一類小分子可溶性多肽蛋白，通過結合相應受體調節(jié)細胞生長分化和效應，調控免疫應答。Lee 等[31]研究表明，刺五加多糖能夠與TLR4 受體以及CD14 結合，進一步活化NF-κB 信號通路，促進IL-1β、IL-6、IL-10 和TNF-α 的產生。對十名健康志愿者的活化全血培養(yǎng)物進行研究發(fā)現(xiàn)，刺五加乙醇提取物可影響其細胞因子的合成，IL-4、IL-5 和IL-12 的釋放受到抑制[32]。另外，刺五加乙醇提取物能夠誘導和增強體外IL-1 和IL-6 的產生。

此外，刺五加還是理想的干擾素誘生劑。楊吉成等[33]以刺五加多糖對S801 和S7811 白細胞系進行干擾素誘生實驗，結果表明刺五加多糖有促誘生干擾素作用。謝蜀生等[34]研究發(fā)現(xiàn)刺五加多糖及有苷類成分均能明顯提高細胞產生干擾素的能力。

干擾素主要有以下幾種作用：（1）抗菌免疫。在抗原呈遞過程中，IFN-γ 上調DC MHCI 類和II 類分子表達，促進DC 將抗原肽呈遞給初始T 細胞，啟動適應性免疫應答；（2）抗病毒免疫。病毒感染細胞產生IFN-α 和IFN-β，IFN-α 和IFN-β 誘導病毒感染細胞和其臨近的未感染細胞產生抗病毒蛋白酶而發(fā)揮抗病毒作用。IFN-α、IFN-β 和IFN-γ激活NK 細胞，使其在病毒感染早期有效地殺傷感染細胞。IFN-α、IFN-β 和IFN-γ 還可刺激病毒感染細胞表達MHCI 類分子，提高其抗原提呈能力，使其更容易被CTL 識別并殺傷。IFN-γ 可明顯促進NK 細胞對病毒感染細胞的殺傷作用。IFN-γ可激活單核/巨噬細胞，增強其吞噬和殺傷功能；（3）抗腫瘤作用。IFN-γ 可誘導CTL 和NK 細胞殺傷活性，誘導腫瘤細胞表達MHCI 類和II 類分子，增強機體對腫瘤細胞的免疫應答。實驗研究已證實，刺五加有抗病毒、抗腫瘤以及免疫調節(jié)作用，這與干擾素的生物學特性相符合，因此，可認為刺五加多糖及其甙類促誘生干擾素作用是從分子水平上揭示了刺五加藥理效應的本質。因此將刺五加多糖用于臨床可提高機體內干擾素水平，并能增強機體免疫功能。若用于細胞的干擾素生產可提高單位細胞干擾素產量。

3 刺五加在畜牧生產上的應用

刺五加研究多集中于人類醫(yī)學領域，在畜禽上的應用研究相對較少。刺五加作為一種物美價廉的藥材，在畜禽綠色養(yǎng)殖和動物疫病防治等方面具有重要作用。趙國先等[35]研究發(fā)現(xiàn)在蛋雛雞的飼糧中添加0.1%的刺五加多糖可顯著提高其生長性能和血清免疫指標。韓杰等[36]的研究指出，刺五加多糖可以降低腸粘膜通透性，對免疫應激仔豬腸粘膜損傷具有緩解作用。在斷奶仔豬飼料中添加刺五加多糖可顯著降低斷奶仔豬腹瀉的發(fā)病率和發(fā)病程度。并且，刺五加多糖對白痢仔豬糞便大腸桿菌具有一定的抑制作用，最小可達到160mg/mL 的抑菌濃度[37]。劉東風[38]研究發(fā)現(xiàn)，以刺五加為原料制作刺五加散，可提高育肥豬的生產性能和免疫功能。

綜上所述，我們了解到刺五加具有多種藥理作用及多種生物學功能，在機體抗腫瘤、抗氧化、調節(jié)免疫等方面發(fā)揮重要作用。同時，刺五加還被認為是干擾素的誘生劑，干擾素是機體抵抗病毒感染的重要防御因子，它參與機體細胞免疫，擔負著抵御病毒感染的任務，尤其是IFN-γ，是誘導并激活巨噬細胞產生殺傷力機制中最重要的細胞因子。因此，刺五加可能在機體抗病毒過程中也發(fā)揮重要作用，但是刺五加能否在豬病防控中發(fā)揮良好的抗病毒效果還需深入探索和研究。