抗生素替代物
——槲皮素的研究進(jìn)展

肖風(fēng)林

（廣饒縣動(dòng)物疫病防治服務(wù)中心，山東 廣饒257300）

近年來，抗生素的濫用問題愈演愈烈，不僅造成畜禽產(chǎn)品及糞便中抗生素殘留，還易使細(xì)菌產(chǎn)生耐藥性，進(jìn)而經(jīng)多種途徑危害人們的身體健康。因此，關(guān)于抗生素替代物的研究一直未停止。自中國(guó)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部發(fā)布公告宣布抗生素將于2020年全面退出畜禽生產(chǎn)后，抗生素替代物的研究就變得更為迫切。槲皮素為植物提取物的一種，又名櫟精、槲皮黃素，呈明亮的淡黃色針狀結(jié)晶，完全不溶于冷水，微溶于熱水且易溶于乙醇和脂質(zhì)，分子式為C15H10O7，大多以苷的形式存在，不僅具有抗炎、抗癌、抗氧化和抗菌等生物活性，還能促進(jìn)畜禽對(duì)飼料中營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的吸收，改善畜禽產(chǎn)品品質(zhì)[1-2]。而且槲皮素的來源廣泛，之前曾在沙棘、銀杏和洋蔥等100多種植物中均發(fā)現(xiàn)了槲皮素，因此說槲皮素是理想的抗生素替代物之一[2]。文章對(duì)槲皮素的生物活性及其在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用研究進(jìn)行了綜述。

1 槲皮素的生物活性

1.1 抗炎作用

槲皮素是良好的抗炎物質(zhì)，在體內(nèi)和體外均能發(fā)揮抗炎作用。司天雷[3]通過體內(nèi)與體外試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，在體外，槲皮素可以抑制一氧化氮、前列腺素E2的表達(dá)及調(diào)控一氧化氮產(chǎn)生的誘導(dǎo)型一氧化氮合成酶的表達(dá)，而且可以抑制促炎細(xì)胞因子——α腫瘤壞死因子（TNF-α）、白細(xì)胞介素1β（IL-1β）和白細(xì)胞介素6（IL-6）的產(chǎn)生，還能夠通過抑制核因子κB（NF-κB）和絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）信號(hào)通路對(duì)脂多糖誘導(dǎo)的RAW264.7細(xì)胞發(fā)揮抗炎作用；在體內(nèi)，槲皮素能夠抑制內(nèi)毒素血癥小鼠模型中促炎因子的基因表達(dá)并調(diào)控促炎因子的合成與釋放。C.Guazelli等[4]研究發(fā)現(xiàn)，槲皮素對(duì)酵母聚糖誘導(dǎo)的小鼠關(guān)節(jié)炎具有良好的治療作用，可以抑制NF-κB的活化，繼而抑制細(xì)胞因子（如TNF-α和IL-1β）和其他促炎因子和酶（如環(huán)氧化酶-2等）的釋放，從而減輕小鼠酵母聚糖誘導(dǎo)的關(guān)節(jié)炎。

1.2 抗菌作用

槲皮素具有廣譜的抗菌活性，體內(nèi)外均能發(fā)揮良好的抗菌作用。滕楠[5]研究發(fā)現(xiàn)，在體外，槲皮素對(duì)大腸桿菌、沙門氏菌、巴氏桿菌、變形桿菌、綠膿桿菌、金黃色葡萄球菌、糞鏈球菌、腸球菌這8種雞易感染細(xì)菌具有良好的抑制作用，且是通過破壞細(xì)菌的細(xì)胞壁和細(xì)胞膜實(shí)現(xiàn)的。Wang S.N.等[6]通過體外試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，槲皮素對(duì)革蘭氏陽性菌的抑菌作用更強(qiáng)。在體外，槲皮素還可以和其他物質(zhì)聯(lián)合來達(dá)到抑菌的目的。S.Siriwong等[7]研究發(fā)現(xiàn)槲皮素可以與阿莫西林協(xié)同，通過抑制肽聚糖的合成和β-內(nèi)酰胺酶的活性，增加細(xì)菌的滲透性，抑制耐阿莫西林表皮葡萄球菌。槲皮素還可與木犀草素及一些常用抗生素聯(lián)合使用，以抑制耐甲氧西林的金黃色葡萄球菌生長(zhǎng)[8]。

1.3 抗氧化作用

正常情況下，自由基是動(dòng)物機(jī)體必不可少的物質(zhì)，但若機(jī)體出現(xiàn)應(yīng)激乃至疾病導(dǎo)致體內(nèi)的自由基過量產(chǎn)生并得不到及時(shí)清除時(shí)，就會(huì)誘發(fā)脂質(zhì)過氧化，繼而造成心血管疾病和神經(jīng)組織退化疾病。槲皮素具有清除自由基和結(jié)合過渡態(tài)金屬離子的能力，是優(yōu)良的抗氧化劑，其抗氧化能力主要?dú)w因于分子內(nèi)存在兩種抗氧化藥效基團(tuán)，具有自由基清除的最佳構(gòu)型，即B環(huán)中的鄰苯二酚基團(tuán)和A環(huán)位置3的OH基團(tuán)[9-10]。在蛋雞飼糧中添加槲皮素可以通過降低蛋黃丙二醛含量來加強(qiáng)蛋黃的抗氧化穩(wěn)定性，并且這種作用可以持續(xù)到雞蛋上架90 d[11]。A.Seifi-jamadi等[12]研究發(fā)現(xiàn)，槲皮素可以提高山羊精子的運(yùn)動(dòng)能力，并且還可以抑制精子凍融后的脂質(zhì)過氧化。H.Kalantari等[13]研究發(fā)現(xiàn)，槲皮素預(yù)處理對(duì)叔丁基過氧化氫誘導(dǎo)的大鼠肝損傷具有明顯的保護(hù)作用，還能降低丙二醛含量，增強(qiáng)抗氧化酶的活性和肝抗氧化能力；另外，已發(fā)現(xiàn)該保護(hù)機(jī)制可能與槲皮素能夠清除自由基的性質(zhì)有關(guān)。

1.4 抗癌作用

槲皮素對(duì)多種癌癥，如乳腺癌、宮頸癌、前列腺癌、結(jié)腸癌等均有良好的抑制作用。M.K.Sundaram等[14]研究發(fā)現(xiàn)槲皮素能夠調(diào)節(jié)宮頸癌細(xì)胞的信號(hào)傳導(dǎo)通路并誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。槲皮素能夠抑制MCF-7腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞周期并促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡，而且還可以通過抑制磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B/哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白（PI3K/AKT/mTOR）信號(hào)通路來抑制乳腺癌干細(xì)胞的增殖及克隆，進(jìn)而使乳腺癌的發(fā)生率降低[15]。

2 槲皮素在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用

2.1 提高畜禽的生產(chǎn)性能，改善肉、蛋品質(zhì)

槲皮素是一種良好的飼料添加劑，科研人員對(duì)其在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用開展了廣泛研究。索艷麗[16]研究發(fā)現(xiàn)，海賽蛋雞飼糧中添加適量槲皮素可顯著降低平均料蛋比、雞蛋破軟殼率、蛋殼磷含量，并顯著提高平均產(chǎn)蛋率、蛋殼相對(duì)重、蛋殼強(qiáng)度、蛋殼厚度、蛋殼鈣含量，表明槲皮素可提高海賽蛋雞的飼料轉(zhuǎn)化率并改善蛋雞蛋品質(zhì)，繼而提高經(jīng)濟(jì)效益。此外，有研究表明，在蛋雞飼糧中添加槲皮素還可顯著提高哈氏單位、蛋黃磷脂及粗蛋白含量，并顯著降低蛋黃膽固醇含量[17]。M.Goliomytis等[18]研究發(fā)現(xiàn)，肉雞飼糧中添加適量槲皮素提高了肉的亮度及紅度并增強(qiáng)了肉質(zhì)的穩(wěn)定性，即降低了脂肪氧化速率，延長(zhǎng)了肉的貨架期。飼糧添加槲皮素還可降低羔羊肉中氧化膽固醇的含量[19]。此外，S.Andrés等[20]還發(fā)現(xiàn)在羔羊飼糧中添加槲皮素可降低羔羊肉中飽和脂肪酸的比例，降低羊肉的脂質(zhì)過氧化作用。關(guān)于槲皮素對(duì)畜禽肉質(zhì)影響的研究結(jié)果表明，畜禽飼糧添加槲皮素可改善畜禽肉質(zhì)，通過發(fā)揮槲皮素的抗氧化能力來抑制畜禽肉質(zhì)中脂質(zhì)過氧化，繼而增強(qiáng)肉質(zhì)的穩(wěn)定性，延長(zhǎng)貨架期。

2.2 增強(qiáng)畜禽的免疫能力，發(fā)揮菌群調(diào)節(jié)作用，有效防治畜禽疾病

畜禽疾病是導(dǎo)致畜禽死亡、養(yǎng)殖效益降低的主要原因，槲皮素具有免疫、調(diào)節(jié)菌群平衡等多種生物活性，被許多學(xué)者證實(shí)可有效增強(qiáng)畜禽的免疫能力并調(diào)節(jié)腸道菌群，繼而減少畜禽疾病的發(fā)生。Yang J.X.等[21]研究發(fā)現(xiàn)，槲皮素可顯著增加AA肉雞的脾臟指數(shù)、胸腺指數(shù)，并增加血清中免疫球蛋白A（IgA）、免疫球蛋白M（IgM）、補(bǔ)體C3、補(bǔ)體C4、IL-4和TNF-α的含量，還可顯著增加TNF-α、TNF受體相關(guān)因子-2（TRAF-2）、TNF受體超家族成員1B（TNFRSF1B）、核因子κB p65亞單位（NF-κBp65）和γ干擾素（IFN-γ）mRNA的表達(dá)，并顯著降低NF-κB抑制劑α（IκB-α）mRNA的表達(dá)（P＜0.05），提示槲皮素通過TNF-α觸發(fā)的NF-κB信號(hào)通路來介導(dǎo)機(jī)體的免疫應(yīng)答，繼而改善肉雞的免疫功能，增強(qiáng)抗病能力。Zou Y.等[22]研究發(fā)現(xiàn)，槲皮素還可通過調(diào)節(jié)NF-κB信號(hào)通路的表達(dá)來減輕豬在運(yùn)輸過程中的腸道損傷。腸道菌群和宿主在能源運(yùn)轉(zhuǎn)、物質(zhì)交換方面有著密切的聯(lián)系。腸道菌群與宿主能憑借降解和合成以交換物質(zhì)，裂解的細(xì)胞與細(xì)胞外酶可以為微生物利用，而宿主亦能利用微生物生成的酶、維生素、刺激素以及微生物的細(xì)胞成分。腸道內(nèi)正常微生物還可直接參與腸道內(nèi)的生理生化活動(dòng)，幫助宿主降解食物，為宿主提供包括維生素、氨基酸、簡(jiǎn)單碳水化合物在內(nèi)的多種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。另外，腸道正常菌群對(duì)外來致病菌及條件性致病菌具有生物拮抗和免疫作用，從而大大提高了宿主黏膜的抗感染能力。以往研究發(fā)現(xiàn)，槲皮素可以降低AA肉雞盲腸綠膿桿菌、幽門螺旋桿菌、沙門氏菌、金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、產(chǎn)氣莢膜梭菌和空腸彎曲桿菌的數(shù)量并增加雙歧桿菌數(shù)量；降低海賽蛋雞盲腸大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、沙門氏菌、綠膿桿菌、糞鏈球菌和腸球菌數(shù)量并提高雙歧桿菌與乳酸桿菌數(shù)量[5-6]。這表明槲皮素可以促進(jìn)有益菌如乳酸桿菌和雙歧桿菌的生長(zhǎng)，而這些腸道有益菌可以通過占位效應(yīng)阻止有害菌的定植，還可以產(chǎn)生一些活性物質(zhì)來抑制有害菌如產(chǎn)氣莢膜梭菌、大腸桿菌等的生長(zhǎng)，從而保護(hù)宿主免受有害菌的感染及外來病原體的侵襲，減少宿主疾病的發(fā)生。

2.3 提高營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)利用率，調(diào)節(jié)畜禽機(jī)體代謝

蛋白質(zhì)利用率低一直是畜禽生產(chǎn)面臨的一大難題，而在近年對(duì)槲皮素的研究中表明其有望改善這一困境。王盛楠[23]在對(duì)AA肉雞的研究中發(fā)現(xiàn)，飼糧添加槲皮素可通過增強(qiáng)胃腸道酶活性并激活雷帕霉素靶蛋白信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑來促進(jìn)肉雞蛋白質(zhì)沉積并提高飼料中蛋白質(zhì)利用率。槲皮素還能通過調(diào)控氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)載體、小肽轉(zhuǎn)運(yùn)載體及哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白信號(hào)通路的表達(dá)來促進(jìn)豬腸上皮細(xì)胞對(duì)蛋白質(zhì)的利用[24]。此外，槲皮素還可調(diào)節(jié)畜禽體內(nèi)代謝，降低血糖血脂。韓春艷[25]研究發(fā)現(xiàn)槲皮素能通過降低AA肉雞血脂含量，提高瘦素與脂聯(lián)素的分泌，激活PI3K/PKB信號(hào)通路，從而改善脂質(zhì)代謝，最終降低肉雞腹脂沉積。槲皮素還能通過促進(jìn)過氧化物酶體增殖物激活受體α（PPARα）信號(hào)通路調(diào)節(jié)的脂質(zhì)分解降低肉雞肝細(xì)胞三酰甘油的含量，從而減少肉雞體內(nèi)脂質(zhì)沉積[26]。Ying L.L.等[27]研究發(fā)現(xiàn)槲皮素可通過改善抗氧化酶活性，降低丙二醛和一氧化氮水平，激活調(diào)節(jié)糖代謝和減輕氧化損傷的PI3K/PKB信號(hào)通路相關(guān)基因的表達(dá)，減輕鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激副作用，從而減少空腹血糖和空腹胰島素水平，表明槲皮素對(duì)鏈脲佐菌素誘導(dǎo)AA肉雞產(chǎn)生高血糖具有抑制作用，其作用機(jī)制可能是通過降低氧化應(yīng)激實(shí)現(xiàn)的。張琳[28]研究表明，日糧中添加槲皮素對(duì)產(chǎn)蛋高峰期蛋雞血脂無顯著影響，但可以顯著提高蛋雞血清中極低密度脂蛋白膽固醇、載脂蛋白B、載脂蛋白A的含量，進(jìn)而提高蛋黃中總磷脂和卵磷脂含量。張敏[29]研究結(jié)果表明，槲皮表可以通過促進(jìn)膽固醇向膽汁酸的轉(zhuǎn)化，促進(jìn)體內(nèi)膽固醇外排。

3 小結(jié)

在當(dāng)今全面禁用抗生素的大背景下，槲皮素作為一種新型的綠色添加劑，在畜禽生產(chǎn)中具有廣泛的應(yīng)用前景。但不可否認(rèn)的是，槲皮素在實(shí)際應(yīng)用的過程中仍有很多的局限性，如制備工藝尚不成熟，價(jià)格相對(duì)于抗生素仍比較昂貴，不能全面推向市場(chǎng)；生物活性研究的較為透徹，但是作用機(jī)制仍需要進(jìn)一步的深入研究；飼料中的添加劑量有待商榷。因此，為加快推進(jìn)槲皮素替代抗生素的前進(jìn)步伐，仍需要眾多的科研工作者繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)槲皮素的相關(guān)研究，以使其早日走向市場(chǎng)。