白藜蘆醇在豬營養(yǎng)中的研究進展

孟慶維 吳芊慧 石寶明 單安山

(東北農(nóng)業(yè)大學動物營養(yǎng)研究所，哈爾濱150030)

白藜蘆醇(resveratrol)是植物中天然存在的一種多酚類化合物，在各種漿果、堅果、葡萄和中草藥中廣泛分布。1940年，白藜蘆醇首次被日本學者在毛葉黎蘆的根中被分離出來。白藜蘆醇屬于植物防御素的一種，是植物受到脅迫時產(chǎn)生的抗毒素以提高植物對病原體和惡劣環(huán)境的抵御能力。近20年來，科學界對白藜蘆醇的生物學功能進行了廣泛地研究，發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇具有多種生物學活性和調(diào)控效果，包括抵抗腫瘤、抑制肥胖、殺菌、抗炎、抗氧化等[1-2]。近年來，隨著生活水平的提高，人們對畜產(chǎn)品的安全與質(zhì)量愈發(fā)關注，且隨著飼料端全面禁抗，需要開發(fā)綠色、安全、高效的飼料添加劑用于生豬養(yǎng)殖。白藜蘆醇因具有安全高效、不產(chǎn)生抗藥性、無殘留等優(yōu)勢和多種生物學活性，被廣泛應用于醫(yī)藥、保健品等領域，逐漸受到豬營養(yǎng)領域研究人員的關注。研究發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇可提高豬的抗氧化功能[3]，改善豬的免疫功能和抗病力[4]，改善仔豬的腸道健康[5]，調(diào)節(jié)豬的脂肪代謝[6]，改善豬的肉品質(zhì)[7]，提高母豬的繁殖性能等[3]。因此，本文對國內(nèi)外就白藜蘆醇在豬營養(yǎng)中的應用研究和機理研究進行綜述，為今后白藜蘆醇的研究和在養(yǎng)豬生產(chǎn)中的應用提供一定的參考和理論基礎。

1 白藜蘆醇的理化性質(zhì)

白藜蘆醇化學名為3,4,5-三羥基-反-均二苯代乙烯，化學分子式為C14H12O3，相對分子質(zhì)量為228.2[8]。白藜蘆醇的形態(tài)為白色針狀晶體，不溶于水，易溶于丙酮、乙醇和甲醇等有機溶劑，熔點256～257 ℃，升華溫度261 ℃，在波長365 nm的紫外線照射下能產(chǎn)生熒光，并能和三氯化鐵-鐵氫化鉀起顯色反應[9]。白藜蘆醇不穩(wěn)定，通常和葡萄糖相結合形成苷，在植物中主要以白藜蘆醇苷的形式存在。植物、病原體和動物的消化道含有可氧化多酚類化合物的酶，糖基化可抑制白藜蘆醇被酶所氧化，而腸道中的糖苷酶可以釋放出糖苷元單體，從而保持白藜蘆醇的生物學活性，提高其穩(wěn)定性和生物利用率[10]。自然界中的白藜蘆醇存在順式和反式2種結構，順式結構易在紫外線誘導下轉化為反式結構，因此植物體內(nèi)的白藜蘆醇及其糖苷主要以反式異構體為主，其生物學活性強于其順式異構體，單體活性要強于糖苷。白藜蘆醇在未經(jīng)釀酒的葡萄籽、葡萄皮中含量很高，但我國多數(shù)葡萄資源都應用在釀酒中，因此目前市售的白藜蘆醇多從虎杖中提取。通?？衫萌軇┨崛?、微波萃取、超臨界CO2萃取等方法獲得粗品，隨后需進行純化以分離粗品中的白藜蘆醇順、反式異構體和白藜蘆醇苷，因此高純度白藜蘆醇價格相對較高[11-12]。

2 白藜蘆醇在豬營養(yǎng)中的研究進展

2.1 白藜蘆醇對豬免疫功能和腸道健康的調(diào)控作用

近年來許多研究發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇對豬的免疫功能和腸道健康狀態(tài)具有改善作用。Chen等[13]研究了不同水平(150、300 mg/kg)白藜蘆醇對斷奶仔豬免疫功能和腸道屏障功能的調(diào)控作用，發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇可提高斷奶仔豬血清中免疫球蛋白G(IgG)水平，并可顯著提高斷奶仔豬血清中谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)和肝臟中超氧化物歧化酶(SOD)活性，降低丙二醛(MDA)水平，對斷奶仔豬的抗氧化能力有顯著的改善作用；該研究還發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇可以改善仔豬的腸道功能，可顯著提高空腸絨毛高度，降低隱窩深度，提高絨隱比。此外，F(xiàn)u等[14]研究發(fā)現(xiàn)，白藜蘆醇可以刺激仔豬外周血和脾臟中淋巴細胞分化，通過提高干擾素-γ(INF-γ)水平和降低腫瘤壞死因子-α(TNF-α)水平調(diào)節(jié)仔豬的體液免疫應答，而飼喂7 d后可以顯著提高仔豬血清中IgG和免疫球蛋白M(IgM)水平。在生長育肥豬上的研究同樣發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇對于腸道免疫功能具有調(diào)節(jié)作用。胡瑤蓮等[15]報道，在生長育肥豬飼糧中添加600 mg/kg白藜蘆醇可以顯著提高小腸黏膜中白細胞介素-6(IL-6)和白細胞介素-10(IL-10)的水平，而且對豬的腸道菌群具有調(diào)節(jié)作用，顯著降低結腸中大腸桿菌的數(shù)量，提高雙歧桿菌的數(shù)量。另外，有研究表明白藜蘆醇和姜黃素聯(lián)用對仔豬的腸道健康具有改善作用，具體表現(xiàn)為：白藜蘆醇與姜黃素聯(lián)用后可提高仔豬的小腸的絨毛高度和絨隱比，提高小腸中谷胱甘肽(GSH)水平，降低氧化型谷胱甘肽(GSSG)和MDA水平，并提高小腸的緊密連接蛋白和抗氧化相關基因的表達；白藜蘆醇與姜黃素聯(lián)用可以下調(diào)Toll樣受體4(TLR4)信號通路，降低小腸中白細胞介素-1β(IL-1β)和TNF-α水平，提高腸道中IgA的分泌，并降低腸道中埃希氏菌屬的數(shù)量[16]。豬的早期斷奶應激包含生理和環(huán)境的應激因素，會導致豬產(chǎn)生氧化應激和腸道功能紊亂[17-18]。Zhang等[19]研究發(fā)現(xiàn),白藜蘆醇對斷奶應激導致的腸道功能紊亂具有緩解作用，在其研究中發(fā)現(xiàn)仔豬斷奶后會導致二胺氧化酶活性和D-乳酸含量升高，腸道絨毛縮短，腸道細胞凋亡和腸道氧化損傷，而飼糧中添加白藜蘆醇有提高腸道絨毛高度和降低凋亡細胞數(shù)量的趨勢。此外，有研究發(fā)現(xiàn),母豬飼糧中添加白藜蘆醇可以緩解仔豬因斷奶導致的腹瀉，顯著降低腹瀉評分，提高腸道絨毛和微絨毛高度，緩解腸道的炎癥狀態(tài)，降低仔豬空腸中IL-6和TNF-α水平，進一步研究發(fā)現(xiàn)這可能與母體添加白藜蘆醇提高仔豬腸道中產(chǎn)丁酸菌的比例有關[5]。白藜蘆醇對豬免疫功能和腸道健康的調(diào)控作用可能與其殺菌、抗炎、抗氧化特性有關，但其內(nèi)在的分子機制還需要進一步研究明確。

2.2 白藜蘆醇對豬免疫應激和氧化應激的調(diào)控作用

白藜蘆醇對豬的免疫應激和氧化應激具有積極的調(diào)節(jié)作用。大腸桿菌是導致斷奶仔豬腹瀉的主要因素，而Ahmed等[4]研究發(fā)現(xiàn)，在大腸桿菌攻毒狀態(tài)下，白藜蘆醇可以通過降低腸道中沙門氏菌和大腸桿菌的比例提高仔豬的日增重，改善仔豬的腹瀉，且發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇可以提高仔豬血清中IgG的水平。通常接種疫苗會導致一定的免疫抑制，而王俊文[20]的研究發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇可以提高接種藍耳病弱毒苗狀態(tài)下生長育肥豬的血清總抗氧化能力(T-AOC)，降低血清中MDA水平，并可以通過提高豬血清中IFN-γ水平和降低IL-1β水平緩解接種疫苗導致的免疫抑制和炎癥狀態(tài)。近期有研究發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇對于病毒的感染具有抵抗和緩解作用。Cui等[21]給仔豬口服了3周的白藜蘆醇，隨后進行輪狀病毒攻毒，發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇可以緩解輪狀病毒導致的腹瀉，同時發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇可以顯著降低仔豬體內(nèi)TNF-α水平，而且發(fā)現(xiàn)飼喂白藜蘆醇的仔豬進行輪狀病毒攻毒后體內(nèi)IFN-γ水平提高，且CD4+/CD8+淋巴細胞比例與未攻毒組相近，說明白藜蘆醇可維持感染輪狀病毒仔豬的免疫功能。偽狂犬病毒是一種常見的死亡率較高的豬病。Zhao等[22]研究發(fā)現(xiàn)，白藜蘆醇可以抑制偽狂犬病毒的復制，緩解病毒的感染，經(jīng)白藜蘆醇處理后偽狂犬病毒的載量顯著降低，豬群感染偽狂犬病毒后的死亡率降低，并提高了感染仔豬的生長性能，緩解了感染偽狂犬病毒后的病理學特征，尤其是腦部炎癥，且觀察到飼喂白藜蘆醇的仔豬攻毒7 d后血清中細胞因子水平顯著提高，包括IFN-γ、白細胞介素-12(IL-12)、TNF-α、INF-α。在仔豬氧化應激狀態(tài)下，白藜蘆醇對仔豬的腸道形態(tài)和腸道屏障功能具有保護作用。Cao等[23]報道，在仔豬飼糧中添加白藜蘆醇可以緩解敵草快(diquat)誘導產(chǎn)生的氧化應激，白藜蘆醇可以顯著提高仔豬空腸黏膜的T-AOC，降低空腸黏膜中過氧化氫(H2O2)和MDA水平；并且白藜蘆醇可以降低腸道組織線粒體的活性氧(ROS)的產(chǎn)生，提高腸道線粒體膜電位和線粒體DNA含量，同時提高線粒體復合酶Ⅰ～Ⅳ的活性，并對PTEN誘導的假定激酶1(PINK1)、Parkin(一種E3泛素化連接酶)、微管相關蛋白1輕鏈3(LC3)蛋白的表達具有提高作用。

2.3 白藜蘆醇對豬肉品質(zhì)的調(diào)控作用

研究發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇可以調(diào)節(jié)豬的肌肉纖維類型轉化，提高肌肉的抗氧化能力，進而提高豬肉品質(zhì)[7,24]。成年豬的肌纖維分為4種類型，包括Ⅰ型(慢收縮氧化型)、Ⅱa型(快收縮氧化型)、Ⅱb型(快收縮酵解型)和Ⅱx型(中間型)，分別由肌球蛋白重鏈(MyHC)的不同異構體所表達，包括MyHC-Ⅰ、MyHC-Ⅱa、MyHC-Ⅱb、MyHC-Ⅱx。Zhang等[7]報道，飼糧中添加白藜蘆醇可提高肌肉中MyHC-Ⅱa的mRNA表達水平，顯著降低MyHC-Ⅱb的mRNA表達水平，提高肌肉的T-AOC以及GSH-Px的基因表達，顯著提高背最長肌pH24 h，降低肉色中的亮度值、剪切力和滴水損失，同時可以顯著提高背最長肌中肌紅蛋白水平，進而改善豬肉品質(zhì)。母體膳食中添加白藜蘆醇會影響子代的肌肉發(fā)育和肉品質(zhì)。Meng等[25]研究發(fā)現(xiàn)，在母豬飼糧中添加白藜蘆醇可調(diào)節(jié)子代育肥豬的肌纖維類型轉化，提高MyHC-Ⅰ的mRNA和蛋白表達水平，降低MyHC-Ⅱb的mRNA和蛋白表達水平，提高肌肉的SOD活性和SOD2的基因表達水平，進而降低子代育肥豬肌肉的滴水損失，提高肌肉的pH24 h，而這些效果可能與白藜蘆醇調(diào)節(jié)了肌肉中沉默信息調(diào)節(jié)因子2相關酶1(SIRT1)和過氧化物酶體增殖物激活受體-γ共激活因子-1α(PGC-1α)的基因表達有關。此外，Zeng等[24]研究發(fā)現(xiàn)，仔豬飼糧中添加白藜蘆醇可以通過調(diào)節(jié)SIRT1/腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)/PGC-1α信號通路，進而提高背最長肌中MyHC-Ⅰ蛋白的表達和Ⅰ型肌纖維的比例。白藜蘆醇的肌纖維轉化特性可能與白藜蘆醇對線粒體代謝的調(diào)節(jié)有關，研究報道白藜蘆醇可以提高小鼠線粒體的有氧代謝能力，進而提高肌纖維的氧消耗量，從而提高小鼠的運動時間[26]。因此，白藜蘆醇可能通過調(diào)節(jié)豬的肌肉線粒體代謝，進而對肉品質(zhì)產(chǎn)生積極影響。目前，已有研究表明白藜蘆醇對宮內(nèi)發(fā)育遲緩(IUGR)仔豬肌肉線粒體代謝具有調(diào)節(jié)作用，主要體現(xiàn)在可以改善肌肉的線粒體形態(tài)，提高肌肉中ATP和糖原的水平，提高線粒體復合酶的活性，緩解IUGR導致的線粒體氧化損傷等[27]。Zhang等[28]研究發(fā)現(xiàn)，白藜蘆醇對IUGR仔豬的肝臟線粒體功能具有調(diào)節(jié)作用，IUGR會影響仔豬肝臟中的線粒體生成與線粒體的能量平衡，而添加白藜蘆醇可以提高仔豬肝臟中線粒體數(shù)目，提高線粒體內(nèi)DNA水平，促進仔豬肝臟中線粒體ATP產(chǎn)生和脂肪酸氧化能力；此外，白藜蘆醇還可以抑制肝臟中超氧陰離子和MDA的堆積。但白藜蘆醇對豬肌肉中線粒體代謝的調(diào)控途徑還未見報道，尚需進一步研究。

2.4 白藜蘆醇對豬脂肪代謝的調(diào)控作用

白藜蘆醇對機體脂肪代謝的調(diào)節(jié)作用起源于“法國悖論”(French paradox)。在法國，人們膳食中含有大量的膽固醇和飽和脂肪酸，但長期以來因心臟病而致死的比例卻很低。這主要是由于法國人喜愛喝紅酒，紅酒中的白藜蘆醇對機體的健康和脂肪代謝具有重要的調(diào)節(jié)作用[29]。近年來，人們研究發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇同樣可以調(diào)節(jié)豬的脂肪代謝。Zhang等[6]研究發(fā)現(xiàn)，飼糧中添加300 mg/kg白藜蘆醇可以降低豬血清中甘油三酯水平，添加600 mg/kg白藜蘆醇可以顯著降低豬血清中膽固醇水平，添加300或600 mg/kg白藜蘆醇可以提高豬血清中高密度脂蛋白水平，同時可以顯著降低血清中瘦素水平；進一步研究發(fā)現(xiàn)，白藜蘆醇可以調(diào)節(jié)脂肪和肌肉組織中脂質(zhì)代謝基因的表達，降低脂肪組織中過氧化物酶體增殖物激活受體γ(PPARγ)和脂肪酸合成酶(FAS)的mRNA表達水平，顯著提高脂肪組織中激素敏感脂肪酶(HSL)、脂肪甘油三酯脂肪酶(ATGL)和肉堿棕櫚酰轉移酶-1(CPT-1)的mRNA表達水平。近期，有研究報道，長期飼喂白藜蘆醇可降低生長育肥豬血清中甘油三酯、膽固醇、低密度脂蛋白、極低密度脂蛋白水平，同時顯著提高背最長肌中肌內(nèi)脂肪水平；而這種作用可能與白藜蘆醇調(diào)節(jié)肌肉中miRNA和脂肪代謝相關基因表達有關，研究發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇顯著提高miRNA-181a、miRNA-370、miRNA-21、PPARγ、FAS、乙酰輔酶A羧化酶(ACC)和脂蛋白脂肪酶(LPL)的基因表達，降低miRNA-27a、CPT-1、SIRT1和過氧化物酶體增殖物激活受體α(PPARα)的基因表達[30]。在體外研究中，Shan等[31]分別用40、80 μmol/L白藜蘆醇處理豬原代脂肪細胞24 h，發(fā)現(xiàn)細胞中SIRT1基因表達水平有不同程度提高，同時可以降低脂肪細胞的脂肪合成量，降低游離脂肪酸(NEFA)的含量，且隨著處理時間延長至48 h而進一步降低。ATGL是促進脂肪分解的重要關鍵酶。Shan等[32]用50 μmol/L白藜蘆醇處理原代豬脂肪細胞，發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇顯著提高了細胞中ATGL的基因表達水平和甘油釋放量，而這種效果可能與白藜蘆醇調(diào)節(jié)SIRT1的基因表達有關，利用SIRT1抑制劑處理后，ATGL的基因表達水平不再升高。此外，白藜蘆醇抑制脂肪沉積、代謝的效果可能與腸道微生物有關。在鼠類上的研究發(fā)現(xiàn)，白藜蘆醇可通過調(diào)節(jié)機體的腸道微生物區(qū)系，緩解高脂飼糧誘導的肥胖和脂肪堆積[33-34]。而白藜蘆醇對豬脂肪代謝與沉積的調(diào)控作用是否與腸道微生物有關，還需要進一步研究確定。

在Sun等[35]的研究中發(fā)現(xiàn)，母豬飼糧中添加300 mg/kg白藜蘆醇可以調(diào)節(jié)斷奶仔豬的脂肪合成能力，提高斷奶仔豬血漿中高密度脂蛋白膽固醇和低密度脂蛋白膽固醇的水平，甘油水解酶的活性和胰島素水平，并提高仔豬脂肪組織中脂肪合成和脂肪酸轉運相關酶的活性和基因表達水平，包括HSL、ACC、LPL的活性和ACCα、LPL、脂肪酸轉運蛋白1(FATP1)的基因表達水平。而在該研究的后續(xù)研究中發(fā)現(xiàn)，當子代育成后育肥豬的平均背膘厚度顯著提高[25]，表明母體添加白藜蘆醇可提高子代的脂肪合成能力，但其機制還需要進一步研究確定。

2.5 白藜蘆醇對母豬繁殖性能的調(diào)控作用

在小鼠、靈長類動物的研究上發(fā)現(xiàn)，白藜蘆醇可緩解多種妊娠并發(fā)癥或其他不利因素導致的繁殖性能降低。在小鼠的缺氧模型中，Bourque等[36]報道妊娠期缺氧會降低母體的采食量和體重，同時發(fā)現(xiàn)4 g/kg白藜蘆醇可以有效改善妊娠期缺氧狀態(tài)下的胎兒成活率與初生重。Roberts等[37]報道飼糧添加3.7 g/kg白藜蘆醇可以緩解高脂飲食導致的妊娠并發(fā)癥，可以提高日本獼猴妊娠期的子宮動脈血流量，降低胎盤的炎癥和肝臟甘油三酯的沉積，但發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇會顯著提高胎兒的胰腺重量。而在妊娠期糖尿病模型中，研究發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇可以通過調(diào)節(jié)小鼠的AMPK通路，改善妊娠糖尿病導致的產(chǎn)仔數(shù)和初生重降低，證明了白藜蘆醇對動物繁殖性能的調(diào)控作用[38]。近年來，本團隊針對白藜蘆醇對母豬繁殖性能的調(diào)控進行了研究，發(fā)現(xiàn)母豬妊娠期和哺乳期添加300 mg/kg白藜蘆醇對母豬的產(chǎn)仔數(shù)和初生重并沒有顯著提高[3]，推測這可能與白藜蘆醇的添加劑量較低有關，高劑量的白藜蘆醇對母豬產(chǎn)仔性能的影響還需要進一步的研究。但本團隊的研究發(fā)現(xiàn)在母豬飼糧中添加白藜蘆醇對仔豬哺乳期日增重和仔豬斷奶重具有顯著的提高作用，并發(fā)現(xiàn)這可能與白藜蘆醇改善母豬的乳質(zhì)量有關，添加白藜蘆醇后初乳的乳糖水平和常乳中脂肪水平顯著提高，而胎盤和乳中抗氧化酶活性也顯著提高，間接改善了子代的抗氧化能力，同時還發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇可以調(diào)節(jié)母豬胎盤中Kelch樣ECH相關蛋白-1(Keap1)-核因子-E2相關因子2(Nrf2)信號通路和SIRT1的蛋白表達[3,35]。目前白藜蘆醇在母豬中的應用研究較少，有許多問題還需要進一步研究，例如，母豬飼糧中白藜蘆醇的適宜添加量以及在妊娠后期或哺乳期添加白藜蘆醇是否會同樣改善仔豬的哺乳期日增重和斷奶重等問題還需要進一步研究。

3 小 結

隨著飼料端全面禁抗，我國飼料業(yè)和生豬養(yǎng)殖將面臨嚴峻挑戰(zhàn)，研發(fā)綠色、安全、高效的飼料添加劑已經(jīng)成為動物營養(yǎng)領域的重點工作任務。白藜蘆醇是一種多酚類化合物，天然存在于一些植物莖葉、果實中，具有廣泛的生物學功能，因被醫(yī)學界和人類營養(yǎng)領域廣泛報道，引起了豬營養(yǎng)領域研究人員的廣泛關注。但白藜蘆醇在豬營養(yǎng)領域的研究還不充分，對其應用效果和分子作用機制還需要進一步研究，例如，白藜蘆醇對仔豬腸道健康的改善作用，對豬脂肪代謝、肉品質(zhì)的調(diào)節(jié)作用以及對母豬繁殖性能的調(diào)控作用還需要進一步在大群動物上應用驗證，后續(xù)的研究應該擴大試驗豬群的樣本量。另外，高純度白藜蘆醇的價格較高，可以考慮對富含白藜蘆醇的一些副產(chǎn)物，如葡萄酒渣、虎杖提取物等的飼喂效果進行研究，以降低飼料端應用成本。