植物化學(xué)物對(duì)豬和家禽的免疫作用

李桂娟,劉 偉,佘祿明

(1.松原職業(yè)技術(shù)學(xué)院,吉林松原 138001；2.吉林省農(nóng)業(yè)科學(xué)院,吉林長(zhǎng)春 130033)

病原體如病毒、細(xì)菌、真菌等環(huán)境刺激物是潛在的應(yīng)激源，可損傷動(dòng)物組織和細(xì)胞，同時(shí)過度的應(yīng)激可能會(huì)增加活性氧的濃度，導(dǎo)致脂質(zhì)過氧化和細(xì)胞膜氧化損傷。如果機(jī)體缺乏足夠的抗氧化能力來消除活性氧，會(huì)導(dǎo)致氧化損傷并引發(fā)炎癥。當(dāng)炎癥發(fā)生時(shí)，細(xì)胞必須通過分泌更多的炎性細(xì)胞因子和趨化因子將其他細(xì)胞吸引到局部位置，這是宿主對(duì)抗感染和修復(fù)組織的必要過程。但長(zhǎng)期的炎癥可能會(huì)導(dǎo)致不必要的能量消耗。因此，減輕和預(yù)防過度炎癥和恢復(fù)免疫狀態(tài)有利于動(dòng)物生產(chǎn)。胃腸道作為機(jī)體內(nèi)部的第一道防線，其表面積較大，是食物降解和吸收的場(chǎng)所，病原體和毒素也可能破壞黏液層，通過胃腸道進(jìn)入機(jī)體，因此，保護(hù)胃腸道免受病原體和毒素的入侵至關(guān)重要。

過去幾十年，抗生素被廣泛應(yīng)用于畜牧業(yè)，但由于其耐藥性和藥物殘留副作用，已經(jīng)在很多國(guó)家禁用（歐盟）或即將禁用（中國(guó)），這促使人們對(duì)植物化學(xué)物質(zhì)作為替代抗生素進(jìn)行了大量研究。添加植物化學(xué)物質(zhì)對(duì)肉雞胰腺和腸道酶的分泌有積極作用，提高了豬的干物質(zhì)和粗蛋白質(zhì)消化率（Li 等，2012 ；Jamroz 等，2005）。盡管采食量的結(jié)果不一致，表明植物源性可能不會(huì)改善飼料的適口性，但飼用植物源性確實(shí)促進(jìn)了家禽的營(yíng)養(yǎng)吸收和飼料轉(zhuǎn)化率。本文綜述了在哺乳動(dòng)物和家禽中已知的相關(guān)機(jī)制，并提出植物化學(xué)物質(zhì)對(duì)雞和豬潛在的免疫調(diào)節(jié)作用。

1 植物化合物對(duì)免疫應(yīng)答的影響

植物化合物是植物生化學(xué)中的活性成分，根據(jù)植物中不同的合成途徑大致可為兩類：萜類和萜類化合物，以及芳香類和脂肪族化合物。一些酚類化合物和萜烯類化合物被報(bào)道具有抗炎活性。但由于所有的植物化學(xué)物質(zhì)都是在不同條件下或使用植物不同部位提取的，因此很難評(píng)價(jià)其效果。研究植物源化合物之間可能的相互作用很困難，更不用說植物源化合物和植物化學(xué)物質(zhì)還具有多樣性。因此，植物基因組免疫調(diào)節(jié)作用的復(fù)雜性限制了相關(guān)研究的進(jìn)展。盡管如此，由于植物基因和植物化學(xué)物質(zhì)對(duì)調(diào)節(jié)雞和豬的免疫反應(yīng)具有積極作用，它們?nèi)匀皇亲钣星巴镜娘暳咸砑觿┲弧?/p>

1.1 紫錐菊 Lee 等（2012）研究發(fā)現(xiàn)，紫錐菊乙醇提取物對(duì)外周血中單核細(xì)胞的存活率影響不大。也有報(bào)道稱，在肉雞日糧中補(bǔ)充5.0 g/kg 紫錐菊提取物可以提高抗綿羊紅細(xì)胞和新城疫病毒的抗體效價(jià)。但在妊娠母豬日糧中添加紫錐菊提取物對(duì)后代仔豬的生長(zhǎng)性能無顯著影響，但可以提高豬丹毒抗體效價(jià)。因此，紫錐菊提取物的補(bǔ)充可能會(huì)促進(jìn)肉雞和育肥豬的宿主免疫，但其對(duì)母豬和仔豬的免疫調(diào)節(jié)作用和有效劑量的確定還有待進(jìn)一步研究。

1.2 牛至油 牛至屬于唇形科，是多種廣泛分布的植物俗稱，其特點(diǎn)是含有大量香芹醇，是其香味的主要來源。Mohiti-Asli 和Ghanaatparast-Rashti（2017）報(bào)道，日糧中添加 300 mg/kg 的牛至精油可以提高肉雞生產(chǎn)效率，包括體重、存活率和飼料轉(zhuǎn)化率，但添加量達(dá)到500 mg/kg 時(shí)對(duì)上述指標(biāo)無顯著影響，其中300 mg/kg 牛至油組可產(chǎn)生更高的抗綿羊紅細(xì)胞的二級(jí)總抗體效價(jià)，同時(shí)血清免疫球蛋白G 滴度顯著高于對(duì)照組。另一項(xiàng)研究報(bào)告指出，更高劑量（500 和1000 mg/kg）的牛至油可導(dǎo)致接種新城疫和禽流感的肉雞產(chǎn)生陽性免疫反應(yīng)。血清異嗜細(xì)胞計(jì)數(shù)和異嗜細(xì)胞與淋巴細(xì)胞比值均被認(rèn)為是應(yīng)激指標(biāo)，但在300 mg/kg 精油飼養(yǎng)的肉雞中，這兩項(xiàng)指標(biāo)均有所下降（Galal 等，2016）。哺乳期第 14 天，在母豬日糧中加入250 mg/kg 牛至油后，母乳中可觀察到較高的胸腺淋巴細(xì)胞濃度，這表明牛至油具有免疫刺激作用（Ariza-Nieto 等，2011）。其他研究也報(bào)道，300 mg/kg 牛至油或300 mg/kg 的香芹酚和百里香酚混合物可改善生長(zhǎng)性能或免疫反應(yīng)，如降低球蟲排泄卵囊計(jì)數(shù)，增加過敏反應(yīng)、總抗體效價(jià)和異嗜細(xì)胞與淋巴細(xì)胞比值（Alp 等，2012）。但牛至油對(duì)生長(zhǎng)性能的促進(jìn)作用并不一致，這可能是由于牛至油的免疫調(diào)節(jié)作用與實(shí)際飼養(yǎng)條件相比，在較不惡劣的試驗(yàn)環(huán)境中并不能提高生長(zhǎng)性能。

1.3 肉桂醛 某些肉桂屬植物的精油含有大量反式肉桂醛，而其他種類的肉桂不含反式肉桂醛。日糧中添加肉桂葉或提取的精油已被證明可以改善肉雞生長(zhǎng)性能，并減少空腸和大腸中的大腸桿菌數(shù)量，如 Najafi 和 Taherpour（2014）報(bào)道，肉雞日糧中加入0.4% 和0.8% 的肉桂醛可改善料重比，提高血液中血紅蛋白的濃度和淋巴細(xì)胞的比例。而Al-Kassie（2009）報(bào)道，日糧添加100或200 mg/kg 的肉桂油可以改善1 ～6 周齡肉雞的料重比和體增重，降低異嗜細(xì)胞與淋巴細(xì)胞比值，增加肉雞白細(xì)胞水平。相反，在21 日齡的肉雞飲水中加入5 g/L 肉桂醛，卻發(fā)現(xiàn)免疫反應(yīng)正調(diào)節(jié)和生長(zhǎng)性能受損。這種差異可能是因?yàn)榇蠖鄶?shù)的研究是通過動(dòng)物日糧提供肉桂醛而不是飲水來提供。此外，在不同試驗(yàn)中使用的肉桂品種多樣性，確定肉桂或肉桂油的有效劑量，或在不同研究中進(jìn)行有效比較變得十分困難。

1.4 姜黃素 姜黃屬植物種類繁多，其中以龍眼研究最多。龍眼根莖中主要的植物化學(xué)成分隨環(huán)境和地理位置的不同而有很大差異。Li 等（2011）認(rèn)為，姜黃素是姜黃屬植物根中提取的主要化合物。大多數(shù)研究以姜黃根粉末的形式評(píng)價(jià)這種植物源性化合物，如日糧中添加姜黃根粉明顯增加了42 日齡肉雞血液中IgA、IgG 和IgM 水平，降低了單核細(xì)胞比例。同樣，0.2% 姜黃根粉組降低了異嗜細(xì)胞與淋巴細(xì)胞比值，增加了肉雞對(duì)抗綿羊紅細(xì)胞的總二抗效價(jià)（Al-Kassie，2009）。此外，Nouzarian 等（2011）在日糧中添加0.33%和1.0%姜黃根粉，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，其可以改善整個(gè)飼養(yǎng)期肉雞的料重比，姜黃根粉組顯著降低了腹脂含量和血清甘油三酯濃度。因此，日糧添加姜黃素可以調(diào)節(jié)動(dòng)物免疫反應(yīng)，同時(shí)具有提高生長(zhǎng)性能的潛力。

1.5 百里香酚 百里香是百里香酚的俗稱，是麝香草酚、香芹酚和松油精精油中的主要活性成分。研究表明，百里香精油可改善皮膚嗜堿性細(xì)胞對(duì)植物血凝素的過敏反應(yīng)，降低異嗜細(xì)胞和淋巴細(xì)胞的比值，可提高回腸乳酸菌和雙歧桿菌計(jì)數(shù)，降低大腸桿菌水平（Khaksar 等，2012）。異嗜細(xì)胞和淋巴細(xì)胞的比值降低表明宿主免疫調(diào)節(jié)能力增強(qiáng)。腸道菌群在雞免疫系統(tǒng)中起重要作用，而環(huán)境應(yīng)激可能改變腸道菌群，增加腸道內(nèi)病原菌定植的易感性。

2 植物化合物與MAPK 和NFκB 信號(hào)通路

2.1 免疫反應(yīng)中的MAPK 和NFκB 信號(hào)通路先天性免疫又稱非特異性免疫，包括活化和募集先天性白細(xì)胞樣巨噬細(xì)胞，從而增強(qiáng)吞噬作用。當(dāng)病原體入侵時(shí)，先天白細(xì)胞識(shí)別并吞噬它們，同時(shí)表達(dá)細(xì)胞因子，從而引發(fā)免疫反應(yīng)并導(dǎo)致炎癥反應(yīng)。適應(yīng)性免疫是由抗原的出現(xiàn)而引發(fā)的特異性免疫系統(tǒng)過程，病原體和外源性刺激被B 細(xì)胞和T 細(xì)胞識(shí)別、消除。其中，效應(yīng)細(xì)胞因子誘導(dǎo)輔助T 細(xì)胞分化為Th1 和Th2 兩種細(xì)胞類型，并分別向巨噬細(xì)胞和B 細(xì)胞傳遞信號(hào)（Akira 等，2006）。因此，體內(nèi)平衡是通過先天免疫系統(tǒng)和適應(yīng)性免疫系統(tǒng)的相互作用維持的。

在先天性免疫系統(tǒng)中，toll 樣受體是豬和家禽上研究最多的受體。蛋白激酶（MAPKs）和核因子κB（NFκB）是調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)的兩個(gè)主要途徑，其中MAPKs 是一組調(diào)節(jié)細(xì)胞活動(dòng)的蛋白激酶。在MAPKs 中，p38 蛋白激酶、細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)蛋白激酶（ERK1/2）和c-Jun n- 末端激酶被認(rèn)為與環(huán)境應(yīng)激時(shí)炎癥和免疫的調(diào)節(jié)有關(guān)（Liu 等，2014）。NFκB 通路包括許多生理反應(yīng)，包括免疫力、炎癥和細(xì)胞凋亡。

2.2 香芹酚 香芹酚是牛至和百里香精油的主要活性成分，是一種酚類單萜。香芹酚可以降低小鼠IL-1β 和前列腺素2，抑制促炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生，可能與抑制TLR2 和TLR4 介導(dǎo)的信號(hào)通路有關(guān)（Cho 等，2012）。Zou 等（2016）報(bào)道，牛至精油含有81.92% 香芹酚，其降低了MAPKs NFκB 信號(hào)通路表達(dá)，減少促炎細(xì)胞因子IL1β、IL-6、IFN-γ、TNF-α 和單核細(xì)胞趨化蛋白 1。此外，兩種上皮緊密連接蛋白Occludin 和ZO-1 mRNA 水平升高，表明香芹酚可改善腸上皮的完整性。結(jié)果同時(shí)表明，香芹酚可能抑制了MAPKs和NFκB 信號(hào)通路。但需要更多的研究來詳細(xì)闡明其機(jī)制。

2.3 姜黃素 已有研究表明，姜黃素參與LPS 刺激的原始巨噬細(xì)胞中p38 MAPK 信號(hào)通路，在樹突狀細(xì)胞和結(jié)腸損傷大鼠結(jié)腸組織中也產(chǎn)生了類似結(jié)果（Camacho-Barquero 等，2007）。黃曲霉毒素B1 處理增加了肉雞肝臟中IL-6 的mRNA 表達(dá)，而添加姜黃素則降低其表達(dá)量，微陣列雜交結(jié)果表明，骨髓過氧化物酶、分化簇28 和乳轉(zhuǎn)鐵蛋白的基因表達(dá)與肉雞的炎癥反應(yīng)有關(guān)，姜黃提取物可下調(diào)炎癥反應(yīng)（Gilbert 等，2011）。Liu 等（2014）用含98% 姜黃素的姜黃油樹脂對(duì)豬免疫應(yīng)答的影響進(jìn)行了一系列研究，結(jié)果顯示，其顯著降低血清IL-1β、TNF-α 水平和大腸桿菌數(shù)量，顯著改變了回腸黏膜IL-1β、粘蛋白、p38 MAPK mRNA 的表達(dá)，說明姜黃素主要調(diào)制p38 MAPK信號(hào)通路和調(diào)控下游炎性因子如IL-1β、IL-6 和TNF-α 的表達(dá)。

3 結(jié)論

由于動(dòng)物不可避免地要面對(duì)熱、疾病、微生物和毒素等應(yīng)激，宿主的防御系統(tǒng)在維持健康、生長(zhǎng)性能和生產(chǎn)方面起至關(guān)重要的作用。根據(jù)上述報(bào)道，當(dāng)動(dòng)物飼料中添加了肉桂醛、牛至油、姜黃素或百里香氛后，免疫反應(yīng)得到改善。應(yīng)激反應(yīng)的緩解是由于這些植物化合物抑制了NFκB 和MAPKs 信號(hào)通路，降低了抗炎細(xì)胞因子的表達(dá)，進(jìn)而降低了非特異性免疫細(xì)胞如嗜中性粒細(xì)胞的水平，促進(jìn)了淋巴細(xì)胞和抗體的產(chǎn)生，以抵御入侵的病原體。