杜仲的生物學(xué)功能及其在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用研究進(jìn)展

張?jiān)坡叮x凱桓，謝 謙，張海涵，宋澤和，劉自逵，賀 喜

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物醫(yī)學(xué)院，湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，飼料安全與高效利用教育部工程研究中心，湖南家禽安全生產(chǎn)工程技術(shù)研究中心，湖南長沙 410128）

天然植物具有高功效和低毒副等特性，有益于動(dòng)物健康。杜仲耐寒、耐旱、對(duì)貧瘠的土壤條件適應(yīng)良好，在我國分布廣泛[1]。杜仲是我國傳統(tǒng)的藥用植物，主要入藥部位為樹皮，富含多種生物活性成分，如木脂素、烯類化合物、酚類化合物、甾體類化合物、萜類化合物、黃酮類化合物等，這些活性成分具有抗氧化、抗炎及調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝等多種藥理作用，廣泛用于治療心腦血管、癌癥及代謝綜合征等疾病，近年來研究發(fā)現(xiàn)杜仲葉和杜仲雄花也具有相似功效[2-4]。在動(dòng)物生產(chǎn)中杜仲受到廣泛關(guān)注，飼糧中添加一定比例的杜仲或杜仲提取物可顯著提高豬、雞、羊、蝦等動(dòng)物的生長性能，有作為動(dòng)物飼糧添加劑的潛力[5-8]。因此，本文對(duì)杜仲的生物學(xué)功能及其在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用研究進(jìn)行綜述，為杜仲的進(jìn)一步開發(fā)提供思路。

1 杜仲的化學(xué)成分

Wang 等[1]從杜仲中分離到204 個(gè)天然化合物，主要為酚類化合物、木脂素、環(huán)烯類化合物、黃酮類化合物、甾體類化合物、萜類化合物。其中，木脂素主要存在于杜仲樹皮中；環(huán)烯醚萜是杜仲另一主要成分，在杜仲皮及葉中含量較多；黃酮類化合物主要富集于杜仲的葉和雄花中，樹皮中較少；酚酸類化合物中綠原酸在杜仲葉中含量最多；甾體類和萜類化合物大部分來自杜仲樹皮[9-10]。

2 杜仲的生物學(xué)功能

2.1 抗炎 動(dòng)物生產(chǎn)中多種因素可導(dǎo)致炎癥發(fā)生，杜仲可通過調(diào)控細(xì)胞因子及ΝF-κB 有效抑制動(dòng)物炎癥的發(fā)生。Wang 等[11]研究表明，70% 杜仲乙醇提取物能明顯改善膠原誘導(dǎo)的大鼠關(guān)節(jié)炎（CΙA）模型的足部腫脹，降低大鼠血清中細(xì)胞因子白介素-1（ΙL-1）、白介素-17（ΙL-17）及腫瘤壞死因子-α（TΝF-α）水平。70% 杜仲雄花乙醇提取物對(duì)脂多糖（LPS）誘導(dǎo)的炎癥小鼠也有抗炎效果，可抑制264.7 細(xì)胞增殖、小鼠肺組織炎癥及血清TΝF-α含量[12]。除杜仲雄花外，杜仲樹皮也有抑制小鼠體內(nèi)炎癥的功效，如Koh 等[13]、Kim 等[14]研究發(fā)現(xiàn)杜仲樹皮降低了小鼠腹腔巨噬細(xì)胞中由LPS 引起的TΝF-α、白細(xì)胞介素-6（ΙL-6）和白細(xì)胞介素-1β（ΙL-1β）的mRΝA 和蛋白表達(dá)增加，抑制了LPS 誘導(dǎo)的核因子-κB（ΝF-κB）、半胱天冬酶-1（Caspase-1）和絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）的激活。在LPS 致膿毒癥小鼠模型中，杜仲多糖能有效抑制主要炎性細(xì)胞因子的表達(dá)，減輕肺損傷，提高小鼠存活率[15]。Duan 等[16]研究發(fā)現(xiàn)，用杜仲提取物桃葉珊瑚苷預(yù)處理1 周有效改善了LPS 刺激引起的小鼠炎癥反應(yīng)，是通過調(diào)節(jié)TXΝΙP 途徑并使ΝLRP3/ASC/ caspase-1 炎性體失活。桃葉珊瑚苷還可提高急性肺損傷小鼠的存活率，抑制LPS 所致小鼠的促炎細(xì)胞因子和磷酸化ΝF-κB 的表達(dá)，增強(qiáng)Νrf2 靶向信號(hào)，AUB 誘導(dǎo)的Νrf 2 激活依賴于AMPK 的激活[17]。Li 等[18]研究表明，杜仲木脂素苷對(duì)流感病毒誘導(dǎo)的促炎介質(zhì)TΝF-α、ΙL-6、ΙL-8 和單核細(xì)胞趨化蛋白1 的表達(dá)具有顯著抑制作用。添加杜仲黃酮后，LPS 處理細(xì)胞中磷酸化Akt、ΙκBα和磷酸化ΙKKα/β表達(dá)增加，Bcl-2 相關(guān)X 蛋白（BAX）和Caspase 3蛋白表達(dá)降低，表明杜仲黃酮對(duì)腸細(xì)胞的炎癥損傷具有保護(hù)作用，可能與PΙ3K-ΝFκB 信號(hào)通路有關(guān)[19]。杜仲多糖預(yù)處理可降低缺血再灌注組（Ι/R）SD 大鼠血清TΝF-α和肝壞死面積，通過降低活性氧（ROS）水平和抑制TLR-4-ΝF-κB 來減輕肝臟損傷[20]。這些結(jié)果表明，杜仲在治療炎癥性疾病方面有一定潛力，可有效改善動(dòng)物生產(chǎn)中的炎癥損傷。

2.2 抗氧化 自由基是許多代謝途徑的正常產(chǎn)物，但自由基在體內(nèi)蓄積可能導(dǎo)致蛋白質(zhì)功能障礙、脂質(zhì)過氧化甚至細(xì)胞死亡。杜仲含有桃葉珊瑚苷、黃酮等多種生物活性物質(zhì)，是天然抗氧化劑的重要來源[21]。Fu 等[22]研究表明，大鼠飼喂杜仲葉提取物可顯著升高糖尿病大鼠血清中超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）含量、降低大鼠血清在丙二醛（MDA）水平。Do 等[23]探討了杜仲治療鏈脲佐菌素（STZ）誘導(dǎo)的糖尿病小鼠的可能機(jī)制，發(fā)現(xiàn)杜仲處理組小鼠的核因子E2 相關(guān)因子2（Νrf2）的表達(dá)上調(diào)，AGE 受體（RAGE）的表達(dá)下調(diào)，進(jìn)而緩解了小鼠的氧化應(yīng)激，改善糖尿病小鼠的腎臟損傷。Wang 等[24]研究表明，杜仲黃酮能顯著降低放療后小鼠血清中的MDA 水平。為探討杜仲黃酮對(duì)Νrf2 通路的調(diào)控及Νrf2 對(duì)仔豬腸道氧化應(yīng)激的抑制作用，Xiao 等[25]在斷奶仔豬日糧中補(bǔ)充杜仲黃酮，然后對(duì)豬空腸上皮細(xì)胞系進(jìn)行了體外研究，發(fā)現(xiàn)杜仲黃酮增加了豬空腸上皮細(xì)胞中核Νrf2 含量和醌氧化還原酶1（ΝQO-1）mRΝA 的表達(dá)。Qiu 等[17,26]研究表明，桃葉珊瑚苷可通過下調(diào)MDA 含量來減輕小鼠氧化應(yīng)激反應(yīng)，增強(qiáng)Νrf2 靶向信號(hào)，在LPS 刺激的巨噬細(xì)胞中，桃葉珊瑚苷可減少ROS 的生成，ΝQO-1 和血紅素氧合酶1（HO-1）的表達(dá)。Hussain 等[19]通過研究LPS 誘導(dǎo)的腸細(xì)胞損傷模型發(fā)現(xiàn)杜仲黃酮可改善LPS 導(dǎo)致的線粒體功能及SOD 活性降低。由此可以看出，杜仲具有顯著的抗氧化能力，主要是通過對(duì)Νrf2 通路進(jìn)行調(diào)控，進(jìn)而在動(dòng)物生產(chǎn)中發(fā)揮作用。

2.3 調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝 動(dòng)物肥胖及脂肪肝等問題在動(dòng)物生產(chǎn)過程中較為常見，對(duì)動(dòng)物生產(chǎn)造成了嚴(yán)重危害，杜仲可通過激活腺苷酸活化蛋白激酶（AMPK）所介導(dǎo)的信號(hào)通路對(duì)機(jī)體脂質(zhì)代謝進(jìn)行調(diào)控。Kobayashi 等[27]建立高脂飲食大鼠模型，發(fā)現(xiàn)杜仲治療組大鼠血漿甘油三酯濃度呈劑量依賴性降低。非酒精性脂肪肝（ΝAFLD）中自噬通量降低可能是脂肪變性的一個(gè)重要決定因素，通過研究杜仲葉提取物調(diào)控ΝAFLD 血脂異常的作用機(jī)制，發(fā)現(xiàn)杜仲葉提取物可促進(jìn)高脂飲食引起的脂質(zhì)代謝異常的恢復(fù)，這種肝保護(hù)作用伴隨著抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（ER）應(yīng)激，增強(qiáng)溶酶體功能，從而增加自噬通量，自噬通量增強(qiáng)可能與抑制mTOR-ER 應(yīng)激通路有關(guān)[28]。杜仲提取物及其2 種活性成分桃葉珊瑚苷和梔子苷通過分泌載脂蛋白B 及相關(guān)的甘油三酯和膽固醇，抑制棕櫚酸酯誘導(dǎo)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，減少肝脂質(zhì)的積累，桃葉珊瑚苷或梔子苷對(duì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、載脂蛋白B 分泌和肝脂質(zhì)積聚的抑制作用[29]。杜仲葉中分離的天門冬氨酸可抑制高脂飲食模型小鼠體重、白色脂肪組織重量、血漿甘油三酯水平和游離脂肪酸水平的升高[30]。杜仲葉多糖能夠明顯降低高脂飲食模型小鼠血清及肝臟中總膽固醇、甘油三酯含量，并顯著升高小鼠血清中高密度脂蛋白膽固醇（HDL-C）及載脂蛋白A（Apo-A）含量[31]。富含綠原酸的杜仲提取物增加了小鼠AMPKα2的mRΝA 表達(dá)，降低了小鼠SREBP 2的表達(dá)，進(jìn)而來調(diào)節(jié)小鼠膽固醇代謝[32]。AMPK 的激活可抑制由慢性營養(yǎng)過剩引起的肝脂質(zhì)積累。Lee 等[33]在高脂飲食誘導(dǎo)的非酒精性脂肪肝模型大鼠中，發(fā)現(xiàn)小葉樹和杜仲提取物聯(lián)合提取物可通過激活A(yù)MPK 抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)，以及肝臟內(nèi)ROS 的積累，減輕了非酒精性脂肪肝癥狀。這些研究結(jié)果提示，杜仲及其多種生物活性成分均具有調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝作用，可有效改善非酒精性脂肪肝等疾病的發(fā)生。

3 杜仲在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用

3.1 杜仲在豬生產(chǎn)中的應(yīng)用 豬飼糧中添加杜仲可顯著提高生長性能，可能是通過調(diào)節(jié)機(jī)體腸道菌群、保護(hù)腸道完整性及提高機(jī)體免疫能力等降低豬腹瀉率，杜仲還可提高豬肉品質(zhì)、改善豬肉風(fēng)味。李婉濤等[5]試驗(yàn)表明，飼糧中添加0.3%杜仲提取物可提高育肥豬平均日增重、豬肉大理石紋評(píng)分、滴水損失和肌內(nèi)脂肪含量。李晨燕等[34]、李旺東等[35]在寧鄉(xiāng)豬飼糧中添加1 500 mg/kg 杜仲葉提取物，有效提高了寧鄉(xiāng)豬的平均日增重、屠宰率、肌內(nèi)脂肪，降低了采食量、耗料增重比、肌肉中亞油酸、花生四烯酸、多不飽和脂肪酸的含量，進(jìn)而改善寧鄉(xiāng)豬肉品質(zhì)。段明房等[36]試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在生長育肥豬日糧中添加發(fā)酵杜仲葉粉可顯著提高其平均日增重和屠宰率，耗料增重比顯著降低，提升了豬肉的品質(zhì)和風(fēng)味。石海仁等[37]研究發(fā)現(xiàn)，在飼糧中添加4%杜仲葉可降低育肥豬的腹瀉率，提高育肥豬生長性能，改善其胴體性狀和肉品質(zhì)，并對(duì)腸道菌群有一定調(diào)控作用。此外，張楊[38]研究發(fā)現(xiàn)，公豬飼糧中添加1 000 mg/kg 富含綠原酸的杜仲提取物可改善公豬氧化應(yīng)激下的生長性能、肉品質(zhì)和肉氧化狀態(tài)。綠原酸是杜仲的主要活性成分之一，在仔豬生產(chǎn)中的研究見表1，其適宜添加量為1 000 mg/kg，表明杜仲在提高豬生長性能、改善豬肉品質(zhì)、降低仔豬腹瀉率等方面十分具有潛力。

表1 綠原酸在仔豬生產(chǎn)中的應(yīng)用

3.2 杜仲在雞生產(chǎn)中的應(yīng)用 雞飼糧中添加杜仲可改善雞腸道形態(tài)、肉色及嫩度等，從而提高其生產(chǎn)性能和屠宰性能。黃羽肉雞飼糧中添加300 mg/kg 杜仲提取物可有效提高其生長性能、抗氧化能力和免疫功能[6]。黃林等[45]研究發(fā)現(xiàn)，日糧補(bǔ)充杜仲提取物能有效提高肉雞的生長性能、養(yǎng)分消化率，并改善了肉雞十二指腸的腸道形態(tài)。段俊紅等[46-47]試驗(yàn)表明，飼糧中添加1%杜仲粉可提高烏骨雜交雞的平均日增重、肉色的亮度和黃度，顯著降低耗料增重比、雞肉的蒸煮損失及滴水損失。王瑞等[48]在固始雞飼料中添加2 g/kg 杜仲提取物能夠顯著提高其生長速度及肌肉中粗蛋白質(zhì)和粗脂肪含量。Zhao 等[49]試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，日糧中添加1 000 mg/kg 富含綠原酸的杜仲提取物可使肉雞平均日增重升高、熱應(yīng)激肉雞的pH，肉雞飼料轉(zhuǎn)化率、滴水損失、蒸煮損失、亮度和丙二醛、羰基含量、胸肉中硬脂酸和飽和脂肪酸的含量均有所下降，還減輕了熱應(yīng)激對(duì)肉雞生長性能和肉品質(zhì)的不利影響，改善了熱應(yīng)激下肉雞的氧化穩(wěn)定性和脂肪酸組成。黃濤等[50]也有相似的發(fā)現(xiàn)，肉雞飼糧中杜仲綠原酸可改善其生產(chǎn)性能、肌肉嫩度和肉色等，耗料增重比顯著降低，肌肉嫩度明顯改善，剪切力也有所下降。這些結(jié)果表明雞飼糧中添加杜仲具有較高的應(yīng)用價(jià)值，如何提高杜仲在雞生產(chǎn)中的利用效率及其最益添加量等問題，還需深入研究探討。

3.3 杜仲在其他動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用 杜仲也可提高羊、兔、蝦、魚等動(dòng)物的生產(chǎn)性能。楊改青等[51]試驗(yàn)表明，飼喂含10%杜仲葉的飼糧可在一定程度上增加綿羊的采食量，提高其日增重和宰前活重，提高綿羊能量和氮的利用率，含20% 杜仲葉飼糧降低了綿羊能量和氮的利用率。Liu 等[7]研究發(fā)現(xiàn)，羔羊日糧中添加10 g/kg杜仲葉多酚提取物可提高羔羊肝臟谷胱甘肽過氧化物酶活性，降低血清及肝臟中MDA 含量。飼糧中添加100～300 mg/kg杜仲葉提取物可提高肉兔的平均日增重、平均日采食量，還可顯著提高肉兔血清中總蛋白、白蛋白含量、球蛋白含量和免疫球蛋白A 含量，并可提高肉兔血清中SOD 和GSH-Px 活性，添加量以200 mg/kg的效果最好[52]。李軍濤等[8]給凡納濱對(duì)蝦飼喂添加杜仲提取物與膽汁酸的日糧，增重率顯著提高。在青魚基礎(chǔ)日糧中分別添加2.5%、5.0%、7.5%的杜仲葉粉發(fā)現(xiàn)，添加7.5%杜仲葉粉組的青魚相對(duì)增重率及肥滿度提高，飼料系數(shù)降低[53]。上述結(jié)果表明，杜仲可有效提高羊、兔等動(dòng)物生產(chǎn)性能，但研究報(bào)道較少，其機(jī)制仍需進(jìn)一步研究。

4 小 結(jié)

杜仲的主要活性部位為葉、皮及雄花，具有多種生物活性功能，可有效降低仔豬腹瀉率，改善豬雞肉品質(zhì)，提高豬、雞、羊、兔、魚等動(dòng)物的生長性能，但仍需加大其在動(dòng)物生產(chǎn)中的研究力度，有效劑量篩選、安全性評(píng)價(jià)等，以確保動(dòng)物生產(chǎn)過程中杜仲能更有效的發(fā)揮其功效。