植物類化學(xué)物質(zhì)對(duì)家禽氧化應(yīng)激和免疫反應(yīng)的潛在功能

安芳芳，徐端紅

（河南農(nóng)業(yè)職業(yè)學(xué)院，河南鄭州 451450）

1 前言

植物化學(xué)物質(zhì)是一種從植物和真菌等自然資源中提取的無營(yíng)養(yǎng)但功能強(qiáng)大的化合物，將植物化合物分為4大類：多酚類、萜類、生物堿類和含硫植物化學(xué)物質(zhì)。盡管它們對(duì)常規(guī)的機(jī)體功能不是必需的，但在哺乳動(dòng)物研究中，其具有改善健康狀態(tài)，緩解疾病的作用，使其成為家禽工業(yè)中有前景的天然飼料添加劑。

影響動(dòng)物生產(chǎn)、繁殖性能及福利的因素很多，其中包括各種應(yīng)激源和炎癥反應(yīng)。Gessner等（2017）對(duì)植物多酚的抗氧化和抗炎能力進(jìn)行綜述，提出氧化應(yīng)激與農(nóng)場(chǎng)動(dòng)物炎癥之間可能存在聯(lián)系。有趣的是，許多哺乳動(dòng)物研究中都討論了氧化應(yīng)激和炎癥之間的潛在相互作用，特別是在了解特定疾病病理過程中，或評(píng)估某些藥物治療某些疾病的有效性方面（閆安和謝云亮，2018）。盡管這些哺乳動(dòng)物的研究是農(nóng)場(chǎng)動(dòng)物領(lǐng)域的一個(gè)新的研究課題，但其為轉(zhuǎn)診提供了一個(gè)詳細(xì)的平臺(tái)。

應(yīng)激是一個(gè)包括很多步驟的過程，可以通過各種因素刺激和激活，其中氧化應(yīng)激和炎癥損傷是多階段過程，任何積極的營(yíng)養(yǎng)調(diào)控作用可能是幾種不同機(jī)制的總和以及針對(duì)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的組成，因此研究這一過程具有重要意義（Calabrese等，2008）。轉(zhuǎn)錄因子是一種蛋白質(zhì)復(fù)合物，通過結(jié)合特定的DNA序列，在生物和環(huán)境刺激下作用于信號(hào)級(jí)聯(lián)下游，調(diào)控基因信息從DNA到mRNA的轉(zhuǎn)錄，因此，轉(zhuǎn)錄因子在啟動(dòng)、刺激或終止基因轉(zhuǎn)錄過程中是有效的（Haddad等，2002）。氧化應(yīng)激相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控主要是兩個(gè)氧化還原敏感轉(zhuǎn)錄因子（Nrf2）和核轉(zhuǎn)錄因子（NF-κB）。在蛋白質(zhì)水平上激活Nrf2和抑制NF-κB進(jìn)一步說明免疫調(diào)節(jié)機(jī)制與抗氧化機(jī)制密切相關(guān)，具有這種調(diào)節(jié)作用的植物化學(xué)物質(zhì)值得探討?？紤]到上述觀點(diǎn)，本文討論了現(xiàn)有的和有潛力的植物化學(xué)物質(zhì)對(duì)抗氧化和免疫調(diào)節(jié)的功效，并進(jìn)一步綜述植物化學(xué)物質(zhì)誘導(dǎo)Nrf2和NF-κB通路的變化，開發(fā)有效的方法來解決或緩解這些復(fù)雜情況成為現(xiàn)代畜牧業(yè)的一個(gè)新挑戰(zhàn)。

2 家禽業(yè)面臨的氧化應(yīng)激和炎癥挑戰(zhàn)

應(yīng)激的概念最早由Selye（1936）提出，定義為“身體對(duì)任何需求的非特異性反應(yīng)”。其定義一直被其他科學(xué)家不斷修訂和發(fā)展，如Koolhaas等（2011）進(jìn)一步提出應(yīng)激概念，認(rèn)為應(yīng)激是負(fù)面事件，當(dāng)反應(yīng)超出機(jī)體現(xiàn)有適應(yīng)能力時(shí)就可以視為應(yīng)激。應(yīng)激是當(dāng)前家禽養(yǎng)殖業(yè)中不可避免的一種現(xiàn)象，商業(yè)肉雞生產(chǎn)正面臨著各種應(yīng)激因素，導(dǎo)致生長(zhǎng)肉雞和蛋雞的生產(chǎn)性能下降。氧化應(yīng)激定義為機(jī)體氧化、還原不平衡形成的細(xì)胞損傷，是現(xiàn)代家禽業(yè)面臨的嚴(yán)重問題之一。在家禽發(fā)育過程中，氧化應(yīng)激往往會(huì)對(duì)脂質(zhì)、DNA、蛋白質(zhì)等細(xì)胞成分造成損傷，嚴(yán)重破壞細(xì)胞完整性，甚至組織損傷（張嬋娟和劉永福，2017）。熱應(yīng)激是引起氧化應(yīng)激的主要因素，家禽散熱能力差是導(dǎo)致其無法避免熱應(yīng)激的先天限制。此外，飼料變質(zhì)可能導(dǎo)致熱應(yīng)激負(fù)面效應(yīng)更加惡化。

炎癥是一種基本的、局部的生理過程，經(jīng)常引起動(dòng)物體內(nèi)氧化狀態(tài)失衡，是對(duì)感染、創(chuàng)傷、致病菌侵入、物理、化學(xué)或熱應(yīng)激等形式的傷害性刺激的保護(hù)性反應(yīng)。炎癥反應(yīng)是一系列由特定血管、體液和細(xì)胞組成的動(dòng)態(tài)協(xié)調(diào)反應(yīng)，其特征是液體、血漿和炎癥性白細(xì)胞（包括中性粒細(xì)胞、嗜堿性細(xì)胞和巨噬細(xì)胞）向炎癥部位運(yùn)動(dòng)（Huang和Lee，2018）。

在動(dòng)物體內(nèi)，炎癥過程就像一把雙刃劍。潛在的病理情況不可避免，在家禽生產(chǎn)工業(yè)中，一旦暴露于外部應(yīng)激，適度的炎癥反應(yīng)是必要的，以保護(hù)動(dòng)物免受應(yīng)激的即時(shí)威脅。但炎癥過程需要消耗大量能量。Lee等（2017）發(fā)現(xiàn)，脂多糖注射液可降低肉雞日增重高達(dá)22%，其中41%的損失來自于參與免疫反應(yīng)，其余59%來自于飼料采食量的減少。同時(shí)，急性期反應(yīng)發(fā)生導(dǎo)致采食受到抑制，這些都會(huì)降低養(yǎng)殖盈利和產(chǎn)品質(zhì)量，甚至危及動(dòng)物健康。據(jù)報(bào)道，為了追求商業(yè)肉雞的最佳生長(zhǎng)性能而進(jìn)行遺傳選擇，導(dǎo)致機(jī)體免疫潛力降低，因?yàn)榻?qiáng)大的免疫反應(yīng)將為生長(zhǎng)重新分配能量。現(xiàn)代家禽的飼養(yǎng)密度大，炎癥加劇且頻繁發(fā)生，特別是在抗生素禁用后。因此，平衡生長(zhǎng)表現(xiàn)和增強(qiáng)免疫力至關(guān)重要，而炎癥是一種基本的、局部的生理過程，是機(jī)體對(duì)感染、創(chuàng)傷、病原體等形式刺激的保護(hù)性反應(yīng)。

3 植物化學(xué)物質(zhì)對(duì)家禽氧化狀態(tài)和免疫抑制的改善作用

3.1 葡萄果渣 葡萄渣主要是葡萄酒工業(yè)殘留產(chǎn)物。隨著對(duì)工業(yè)副產(chǎn)物生物活性成分的日益重視，葡萄渣中酚類物質(zhì)因其具有較強(qiáng)的自由基清除作用和抗氧化作用而得到廣泛研究和應(yīng)用。此外，葡萄渣中酚類物質(zhì)還具有良好的免疫調(diào)節(jié)潛力，尤其是在幫助家禽對(duì)抗新城疫病毒方面。Iqbal等（2015）研究了葡萄多酚作為維生素E替代品的抗氧化和免疫修飾活性潛力，結(jié)果表明，肉雞胸部和腿部肌肉中總酚含量從50 mg/kg線性增加到75 mg/kg，并伴有硫代巴比妥酸含量的降低。此外，在葡萄多酚含量低或高（25和75 mg/kg）的情況下，與相應(yīng)的對(duì)照組相比，新城疫抗體滴度增加。同時(shí)，組織病理學(xué)檢查顯示，在日糧中添加25 mg/kg葡萄多酚對(duì)雞肝臟和腎臟沒有不良影響，說明葡萄多酚可以刺激細(xì)菌抗體的產(chǎn)生，但不會(huì)對(duì)宿主免疫器官造成損害。同樣，Ebrahimzadeh等（2018）研究發(fā)現(xiàn)，與維生素E補(bǔ)充劑組相比，日糧添加7.5%葡萄渣可提高血清抗氧化指數(shù)，如超氧化物歧化酶、谷胱甘肽過氧化物酶活性和降低丙二醛濃度。

3.2 姜黃素 姜黃素是姜黃根莖中主要的具有生物活性的多酚類化合物，通過其強(qiáng)大的抗氧化活性調(diào)節(jié)機(jī)體抗氧化和免疫狀態(tài)。有研究認(rèn)為，黃曲霉毒素對(duì)家禽業(yè)的負(fù)面影響可以通過姜黃素來解決，如Yarru等（2009）研究表明，添加0.5%姜黃粉（飼料中姜黃素為74 mg/kg）可減輕黃曲霉毒素對(duì)雞肝臟超氧化物歧化酶和谷胱甘肽s-轉(zhuǎn)移酶基因的抑制作用，而黃曲霉毒素引起的促炎白細(xì)胞介素-6基因表達(dá)增加也因其抗炎活性而下調(diào)。Gowda等（2008）研究顯示，與對(duì)照組相比，444 mg/kg姜黃素組血清總抗氧化水平升高，同時(shí)提高了血清白蛋白濃度。此外，由于淋巴細(xì)胞增殖是檢驗(yàn)雞細(xì)胞免疫的另一指標(biāo)，姜黃素組脾臟B淋巴細(xì)胞和T淋巴細(xì)胞增殖增強(qiáng)，提示姜黃素對(duì)免疫器官具有免疫調(diào)節(jié)作用。

3.3 蘑菇 蘑菇作為食物已有幾個(gè)世紀(jì)的歷史，因?yàn)樗鼈冇休^好的口感和很高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，含有大量生物活性物質(zhì)，如酚類、多糖和有機(jī)酸，在疾病治療和預(yù)防方面廣受關(guān)注，尤其是抗氧化、免疫調(diào)節(jié)，甚至抗腫瘤功能。Vargas-Sanchez等（2018）研究表明，平菇總酚含量為30.0 g/kg，總黃酮含量為25.0 g/kg，多糖含量為340.0 g/kg，在鵪鶉日糧中添加平菇粉具有清除自由基的效果，且在不影響生長(zhǎng)性能的情況下改善肉質(zhì)。哺乳動(dòng)物和家禽研究中蘑菇多糖因其免疫調(diào)節(jié)作用而被廣泛研究。從平菇中提取的多糖在抗綿羊紅細(xì)胞一次和二次注射后的第7天和第14天增強(qiáng)了抗體效價(jià)，如總免疫球蛋白、免疫球蛋白M和G濃度。此外，這些多糖提取物還能減少因艾美耳菌屬混合感染引起的卵囊數(shù)。另一方面，胃腸道在抵抗動(dòng)物體內(nèi)潛在的免疫抑制應(yīng)激源方面具有重要作用，提示腸道參數(shù)是評(píng)價(jià)動(dòng)物免疫健康狀況的潛在指標(biāo)，而食用菌中多糖對(duì)空腸絨毛高度和隱窩深度的增加有一定促進(jìn)作用（Fard等，2014）。

3.4 靈芝 靈芝是一種真菌，已有2000多年的歷史，其藥理作用包括抗氧化、抗炎、抗菌和免疫調(diào)節(jié)作用，這些主要來自其活性成分，如多糖和三萜。由于黃曲霉毒素被認(rèn)為是家禽生產(chǎn)中最常見的霉菌毒素之一，已有研究利用黃曲霉毒素的促氧化產(chǎn)生氧化應(yīng)激和免疫抑制作用，研究飼糧中添加靈芝對(duì)機(jī)體的改善作用。如在飼糧中添加黃曲霉毒素B1后，雞肝臟過氧化氫和丙二醛水平明顯升高，血清免疫球蛋白受到抑制，但在飼糧中添加靈芝粉后，這些負(fù)面影響得到改善。另一方面，血清免疫球蛋白G和A水平高于對(duì)照組，結(jié)果表明，在黃曲霉毒素B1污染的日糧中添加靈芝粉可有效改善黃曲霉毒素B1帶來的影響（Liu等，2016）。AL-Zuhariy等（2017）研究表明，與添加黃曲霉毒素B1的對(duì)照組相比，在飼料中添加0.2%靈芝粉45 d后，肝臟和脾臟過氧化氫和丙二醛濃度最低，抗氧化指數(shù)提高。這些研究表明，靈芝多糖具有減輕免疫抑制、提高抗氧化能力、減輕黃曲霉毒素B1對(duì)家禽的負(fù)面影響。

3.5 連翹 連翹是一種藥用植物，分布在中國(guó)、日本和韓國(guó)，近年來，其抗氧化作用得到廣泛研究。Wang等（2008）報(bào)道，與對(duì)照組相比，日糧添加100 mg/kg連翹提取物提高了高溫條件下肉雞血清總抗氧化能，降低了丙二醛濃度，同時(shí)改善了肉雞的飼料轉(zhuǎn)化率。皮質(zhì)酮是肉雞應(yīng)激反應(yīng)的一種常用刺激物，據(jù)報(bào)道，添加連起提取物可改善皮質(zhì)酮引起的肉雞平均日增重和飼料轉(zhuǎn)化率下降，同時(shí)降低血清丙二醛水平，提高超氧化物歧化酶和總抗氧化力（Pan等，2018）。

4 家禽氧化應(yīng)激和炎癥有關(guān)的轉(zhuǎn)錄因子

4.1 核因子（紅血球源性2） Nrf2轉(zhuǎn)錄因子作為編碼抗氧化反應(yīng)的結(jié)合抗氧化反應(yīng)元素，位于啟動(dòng)子區(qū)域，轉(zhuǎn)錄基因編碼抗氧化酶和幾個(gè)排毒蛋白質(zhì)，包括血紅素、氧合酶、谷氨酸、半胱氨酸連接酶等。在基礎(chǔ)條件下，Nrf2被其抑制蛋白kelch樣ech相關(guān)蛋白1（Keap1）隔離在細(xì)胞質(zhì)中。在氧化應(yīng)激反應(yīng)時(shí)，Nrf2之間交互，Keap1中斷，然后Nrf2會(huì)把從細(xì)胞質(zhì)到細(xì)胞核，導(dǎo)致細(xì)胞保護(hù)響應(yīng)特征是提高抗氧化酶敏感性和降低氧化損傷（Nguyen 等，2009）。

4.2 核因子Kappa B 它是一種對(duì)各種刺激炎癥反應(yīng)主要促炎的轉(zhuǎn)錄因子（NF-κB）。因?yàn)樗且环N氧化還原敏感轉(zhuǎn)錄因子，NF-κB可以刺激活性氧。在正常情況下，NF-κB被綁定、隱藏在細(xì)胞質(zhì)κB的抑制蛋白（IκB）。此外，IκB是激酶激活的信號(hào)整合中心，主要作用是將信號(hào)從所有NF-κB激活刺激來促進(jìn)各種IκB和NF-κB蛋白質(zhì)的磷酸化以及其他底物。當(dāng)其被應(yīng)激、日糧改變、自由基、炎癥刺激、細(xì)胞因子和致癌物質(zhì)激活后，NF-κB轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核，導(dǎo)致不同的炎性細(xì)胞因子和趨化因子的表達(dá)（Gupta等，2010）。

5 氧化應(yīng)激和炎癥的聯(lián)系

大量文獻(xiàn)證實(shí)并支持炎癥與氧化應(yīng)激之間相互依賴的關(guān)系，如在炎癥過程中，活化的吞噬細(xì)胞（如中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞）產(chǎn)生大量活性氧、活性氮和活性羰基來消滅入侵因子（Castellani等，2014）。非吞噬細(xì)胞除了通過特異性吞噬細(xì)胞直接產(chǎn)生反應(yīng)性物質(zhì)外，還可以對(duì)促炎細(xì)胞因子產(chǎn)生反應(yīng)性物質(zhì)，相關(guān)研究應(yīng)用抗氧化劑激活免疫系統(tǒng)，增強(qiáng)抗氧化能力，以保護(hù)雞免受黃曲霉B1的毒害（AL-Zuhariy等，2017）。此外，家禽熱應(yīng)激不僅破壞抗氧化狀態(tài)，也抑制免疫系統(tǒng)分泌的炎癥標(biāo)志物水平，減少動(dòng)物機(jī)體相關(guān)的維生素和礦物質(zhì)水平。熱應(yīng)激產(chǎn)生的活性氧會(huì)擾亂膜電子傳遞，進(jìn)一步調(diào)節(jié)激活Nrf2和 NF-κB，導(dǎo)致氧化和免疫分子的變化（Li等，2014）。上述研究提示，炎癥過程可以誘導(dǎo)氧化應(yīng)激，氧化應(yīng)激也可以通過激活多種途徑刺激炎癥反應(yīng)。因此，從治療角度上看，植物化學(xué)物質(zhì)的抗炎活性與誘導(dǎo)抗氧化基因表達(dá)能力呈正相關(guān)。

6 結(jié)論

從植物中提取的植物化學(xué)物質(zhì)以其抗氧化、抗炎等生物活性作用而聞名，但值得注意的是，植物化學(xué)物質(zhì)的抗氧化作用和抑制炎癥損傷能力的相關(guān)性越來越受到人們重視。由內(nèi)部或外部多種因素引起的氧化應(yīng)激可能是嚴(yán)重的，炎癥可視為其產(chǎn)生的負(fù)面作用之一。轉(zhuǎn)錄因子包括Nrf2和NF-κB是抗氧化和炎癥反應(yīng)的主要通路，這兩種途徑在家禽上的表現(xiàn)可能相互作用。因此，為了防止氧化應(yīng)激和炎癥水平的升高，研究植物化學(xué)物質(zhì)引起的分子變化可以幫助了解其作用機(jī)制，并開發(fā)出相應(yīng)策略來解決當(dāng)前家禽業(yè)中嚴(yán)重的氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)。