蒿屬植物提取物對畜禽抗氧化及抗炎功能的研究進展

李書儀 史彬林 趙艷麗 閆素梅

(內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學 動物科學學院/動物營養(yǎng)與飼料科學自治區(qū)高等學校重點實驗室，呼和浩特 010018)

隨著人們生活水平的不斷提高，食品安全已經(jīng)成為世界各國備受關(guān)注的焦點問題。研究發(fā)現(xiàn)，抗生素是抑制或殺滅細菌、真菌、螺旋體、支原體和衣原體等致病微生物繁殖的有效藥物，然而抗生素在醫(yī)學及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的大規(guī)模使用催生了細菌耐藥性在環(huán)境中的快速擴散和傳播，特別是多種抗生素的聯(lián)合使用更是促進了多重耐藥性的產(chǎn)生，嚴重威脅著人類和畜禽健康及食品與環(huán)境安全，而歐洲國家(瑞典)早在1986年就已實行禁抗措施[1]。我國農(nóng)業(yè)農(nóng)村部2020年7月份頒布全面禁抗指令，要竭力做到飼料端禁抗、養(yǎng)殖端限抗、食品端無抗，因此尋找天然安全的飼料添加劑以促進畜禽抗氧化和免疫功能、抑制腫瘤細胞增殖、改善畜禽生長、替代抗生素以及環(huán)境的保護已然成為動物營養(yǎng)領(lǐng)域的核心問題[2]。

我國蒿屬植物資源豐富，因其具有清熱解毒、抗菌消炎的功效，臨床上主要用于治療瘧疾、痛經(jīng)、閉經(jīng)等病癥，其次生代謝產(chǎn)物(多糖、黃酮和揮發(fā)油等成分)具有較高的研究價值[3]。大量研究表明，蒿屬植物提取物在增強畜禽抗氧化[4]和抗炎[5]方面發(fā)揮重要作用，改善了畜禽的健康狀況[6-9]，是目前最具有潛力的抗生素替代品之一。然而，氧化應(yīng)激、炎癥反應(yīng)和免疫失衡是一個聯(lián)動反應(yīng)，在這個反應(yīng)中的每一個環(huán)節(jié)都不是孤立的，而是某一個環(huán)節(jié)的誘發(fā)會引起整個鏈條產(chǎn)生整體聯(lián)動反應(yīng)，甚至出現(xiàn)疊加效應(yīng)[10]，說明蒿屬植物提取物對畜禽機體抗氧化及抗炎功能的作用機制是多條信號通路協(xié)同作用產(chǎn)生的，例如蒿屬植物提取物通過激活核轉(zhuǎn)錄因子E2相關(guān)因子2(Nuclear factor erythroid 2-related factor 2，Nrf2)和核轉(zhuǎn)錄因子-κB(Nuclear transcription factor-κB，NF-κB)信號通路，促進抗氧化酶的表達和抑制炎癥因子的生成，進而緩解機體的氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)。此外，蒿屬植物提取物對腫瘤細胞的凋亡也具有促進作用，其可能機制是通過促進腫瘤細胞活性氧(Activated oxygen，ROS)的生成，或經(jīng)線粒體途徑活化半胱胺酸天冬氨酸特異性蛋白酶(Caspase)家族和紊亂細胞周期等方式抑制腫瘤細胞增殖[11]。

近年來，已有國內(nèi)外學者總結(jié)了蒿屬植物提取物活性成分的提取工藝及抑菌活性的研究進展[12-14]，并闡述了其在畜禽健康中的應(yīng)用[15]，但對于其發(fā)揮的抗氧化和抗炎機制及其抗腫瘤活性進行綜合論述的文獻相對較少。因此，本綜述基于Nrf2和NF-κB信號通路對蒿屬植物提取物的抗氧化和抗炎機制進行了系統(tǒng)梳理，分析蒿屬植物提取物發(fā)揮抗腫瘤活性的可能機制，展望蒿屬植物提取物的未來研究方向，以期為今后蒿屬植物提取物相關(guān)研究及應(yīng)用提供參考。

1 蒿屬植物提取物促進畜禽機體的抗氧化和抗炎功能

氧化應(yīng)激是指機體遭受到體內(nèi)外各種有害刺激時，氧化系統(tǒng)與抗氧化系統(tǒng)失衡的一種狀態(tài)，體內(nèi)過多的自由基蓄積是造成氧化應(yīng)激的主要原因，如ROS和活性氮(Activated nitrogen，RNS)，若自由基得不到及時清除，也可導致機體免疫失衡，而免疫失衡的形成會進一步加劇氧化應(yīng)激，造成惡性循環(huán)，進而導致畜禽健康狀況和經(jīng)濟效益下降。有研究表明，蒿屬植物提取物可提高畜禽的抗氧化及抗炎功能，即減輕畜禽的氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)，從而使機體恢復免疫平衡穩(wěn)態(tài)[16]。表1匯總了添加不同蒿屬植物提取物對斷奶仔豬、小白鼠、肉雞和蛋雞抗氧化、抗炎功能的促進效果。

大量國內(nèi)外研究資料表明，在非應(yīng)激狀態(tài)下，蒿屬植物提取物通過增加畜禽抗氧化酶、炎癥因子的活性及含量對畜禽的生產(chǎn)性能起到積極作用；而在應(yīng)激狀態(tài)下，蒿屬植物提取物通過提高抗氧化酶的活性和降低炎癥因子的含量，使得機體恢復免疫平衡穩(wěn)態(tài)，改善了畜禽的健康狀況。由表1總結(jié)可知，蒿屬植物提取物作為飼料添加劑可有效提高畜禽的抗氧化與抗炎功能。Xing等[6]研究發(fā)現(xiàn)，黑沙蒿水提物(750 mg/kg)的添加可顯著增加血清總抗氧化能力(Total antioxidant capacity，T-AOC)和炎癥因子白介素-1(Interleukin-1，IL-1)、白介素-2(Interleukin-2，IL-2)、白介素-4(Interleukin-4，IL-4)、白介素-6(Interleukin-6，IL-6)和腫瘤壞死因子-α(Tumor necrosis factor-α，TNF-α)的濃度，顯著降低血清丙二醛(Malondialdehyde，MDA)的含量，說明黑沙蒿水提物在非應(yīng)激狀態(tài)下，通過增加抗氧化酶和炎癥因子的活性及含量，進而增強斷奶仔豬的抗氧化與抗炎功能，這與郭世偉等[17]在小白鼠飼糧中添加黑沙蒿水提物的試驗結(jié)果類似，黑沙蒿水提物的添加提高了小白鼠的抗氧化和免疫水平，且增加了其對Ca和P的表觀消化率。Baghban-kanani等[18]在蛋雞基礎(chǔ)日糧添加7.5%的青蒿(Artemisiaannua)葉對其血漿抗氧化狀態(tài)、蛋黃顏色指數(shù)和蛋殼厚度具有積極影響，且顯著降低血漿膽固醇含量和動脈粥樣硬化指數(shù)。Yang等[19]研究指出，艾蒿(Artemisiaargyi)黃酮顯著提高了LPS刺激下21和35 d肉雞的體重，緩解了LPS(500 μg/kg)刺激下肉雞平均日增重(Average daily gain，ADG)的下降，顯著降低LPS誘導肉雞肝、脾組織中IL-1β和IL-6濃度，IL-1β和NF-κB的mRNA表達顯著降低，提示艾蒿黃酮在應(yīng)激狀態(tài)通過降低炎癥因子的生成，進而緩解LPS刺激下免疫機能的下降。Song等[20]也得出類似結(jié)果，其通過建立熱應(yīng)激((34±1) ℃，8 h)模型，引起肉雞腸道形態(tài)損傷，而添加酶處理的青蒿(Enzymatically treatedArtemisiaannua，1 000 mg/kg)可逆轉(zhuǎn)以上情況，減輕熱應(yīng)激引起的腸道脂肪酶、胰蛋白酶、超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase，SOD)和谷胱甘肽過氧化物酶(Glutathione peroxidase，GSH-Px)的活性降低，降低了腸道分泌性球蛋白A(Secretory immunoglobulin A，SIgA)、免疫球蛋白G(Immunoglobulin G，IgG)和MDA的濃度，增加了腸道Nrf2、血紅素氧合酶-1(Heme oxygenase 1，HO-1)和GSH-Px的mRNA豐度，說明青蒿提取物在熱應(yīng)激狀態(tài)下，通過增加抗氧化酶的活性和降低炎癥因子的含量，進而緩解熱應(yīng)激引起的肉雞腸道損傷。

表1 蒿屬植物提取物對畜禽機體抗氧化和抗炎功能影響的相關(guān)研究Table 1 Correlative research on the effects of Artemisia plant extracts on antioxidant and anti-inflammatory functions of livestock and poultry

2 蒿屬植物提取物促進畜禽機體抗氧化及抗炎功能的作用機制

氧化還原穩(wěn)態(tài)失衡的原因可能是機體抗氧化防御體系的衰減、體內(nèi)自由基的過量累積或兩者的共同作用。研究表明，蒿屬植物提取物可激活多條信號通路(Nrf2、NF-κB)，在多條信號通路的協(xié)同作用下，上調(diào)了抗氧化酶的表達和抑制了NO的生成，進而減少機體氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)的發(fā)生。

2.1 蒿屬植物提取物促進畜禽機體抗氧化功能的作用機制

2.1.1通過螯合金屬離子或增加鐵離子還原力減少自由基的生成

2.1.2通過Keap1-Nrf2/ARE上調(diào)抗氧化酶的表達

Nrf2是體內(nèi)內(nèi)源性誘導防御系統(tǒng)的關(guān)鍵調(diào)控因子，其通過啟動機體抗氧化及抗炎等保護性基因轉(zhuǎn)錄，從而增強機體抵御氧化應(yīng)激、發(fā)揮藥物代謝和抗炎癥反應(yīng)等功能[26]。Keap1-Nrf2/ARE信號通路在機體抗氧化系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。當機體處于氧化應(yīng)激狀態(tài)時，Nrf2與Kelch樣環(huán)氧氯丙烷相關(guān)蛋白1(Kelch-like ECH-associated protein 1，Keap1)解離從胞質(zhì)入核，Nrf2與其下游抗氧化反應(yīng)原件(Anti-oxidative response element，ARE)結(jié)合，增強序列啟動細胞保護基因(HO-1等)的轉(zhuǎn)錄[27]。有研究發(fā)現(xiàn)，蒿屬植物提取物被稱為ARE激活劑，其通過激活Keap1-Nrf2系統(tǒng)防止氧化應(yīng)激誘導的細胞損傷[28]。Lee等[29]從艾蒿提取物分離出的倍半萜3-epi-iso-seco-tanapartholide 通過促進了Nrf2核易位，上調(diào)HO-1基因及蛋白表達，進而有效預(yù)防碘克沙醇誘導的腎上皮細胞死亡。研究表明，在絨山羊基礎(chǔ)飼糧中添加3%的黑沙蒿粉可增加GPX、CAT等抗氧化酶基因和Nrf2基因的表達，這表明Nrf2信號通路的激活可增強其下游抗氧化酶的基因表達，從而改善絨山羊的抗氧化功能[30]。這與Xing等[31]在肉雞上的研究結(jié)果類似，其通過在肉雞腹腔注射LPS(10 mg/kg)后，導致T-AOC、SOD、CAT和GPX等抗氧化酶活性及Nrf2的mRNA表達降低，Keap1基因及蛋白表達顯著增加，而黑沙蒿水提物(750 mg/kg)的添加可逆轉(zhuǎn)以上情況，提示黑沙蒿水提物通過抑制Keap1基因及蛋白的過表達，激活Nrf2-ARE信號通路，導致其下游抗氧化酶的活性增加，進而減輕LPS對肉雞造成的氧化應(yīng)激反應(yīng)。此外，Sajjad等[32]利用杏仁蒿(Artemisiaamygdalina)提取物(100 μg/mL)對H2O2誘導的神經(jīng)細胞(SH-SY5Y)進行預(yù)處理，其ROS顯著降低，上調(diào)HO-1蛋白表達，細胞核的Nrf2數(shù)量顯著高于胞質(zhì)內(nèi)，且呈劑量依賴性的上升，說明杏仁蒿提取物通過促進Nrf2與Keap1的解離，并轉(zhuǎn)移入核與ARE結(jié)合，進而緩解H2O2刺激下抗氧化機能的下降。

2.1.3通過PI3K/Akt-Keap1-Nrf2/ARE上調(diào)抗氧化酶的表達

PI3K是一種胞內(nèi)磷脂酰肌醇激酶，既具有磷脂酰肌醇酶活性，也具有絲/蘇氨酸激酶活性。ROS通過激活受體酪氨酸激酶EGFR、anexelekto(Axl)等使磷脂酰肌醇3-激酶(Phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K)活化，將磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸(PIP2)轉(zhuǎn)化成磷脂酰肌醇-1,4,5-三磷酸(PIP3)，從而活化3-磷酸肌醇依賴性激酶1(PDK1)，活化后的PDK1磷酸化Akt的Thr308和Ser473位點，而Akt的活化進一步激活下游因子Nrf2，促使Nrf2從Keap1解離，從而使Nrf2的核轉(zhuǎn)位增多，與ARE的結(jié)合能力增強，即激活 Nrf2下游靶基因表達[33]。研究發(fā)現(xiàn)，在2型糖尿病小鼠飼糧中添加青蒿素(Artemisinin，40 mg/kg)后，可顯著提高小鼠海馬組織的PI3K、AKT磷酸化水平，增強Nrf2與ARE的結(jié)合能力、Akt水平和突觸后膜致密物蛋白-95(PSD-95)的mRNA表達，從而改善機體的抗氧化功能和認知障礙[34]。這與Song等[35]的研究結(jié)果類似，其利用2 mmol/L吲哚美辛處理貓食管上皮細胞建立氧化應(yīng)激模型，將青蒿中提取的一種黃酮類化合物異澤蘭黃素(Eupatilin)添加到細胞后，Eupatilin通過誘導Akt 磷酸化，并增加Nrf2核易位，導致HO-1含量增加，而HO-1數(shù)量的增加代表著細胞抵御氧化應(yīng)激的能力增強，提示Eupatilin通過激活PI3K/AKT信號途徑可進一步活化Nrf2通路，進而減輕吲哚美辛誘導的細胞損傷。

2.2 蒿屬植物提取物促進畜禽機體抗炎功能的作用機制

氧化應(yīng)激的發(fā)生通常伴隨著炎癥反應(yīng)，即Nrf2與NF-κB信號通路在維持機體氧化還原平衡中存在互作關(guān)系[36]，當機體處于輕度氧化應(yīng)激狀態(tài)，通過激活Nrf2信號通路來提高機體的抗氧化防御系統(tǒng)，而Nrf2基因缺陷時更容易激活NF-κB通路，從而誘導炎癥和氧化應(yīng)激增加。研究發(fā)現(xiàn)，蒿屬植物提取物激活Nrf2信號通路后，其代謝產(chǎn)物HO-1、GPX可抑制NF-κB磷酸化，進而減少炎癥因子的生成，從而緩解氧化應(yīng)激反應(yīng)導致的生產(chǎn)性能降低[37]。NO是具有簡單結(jié)構(gòu)和小分子量的RNS自由基。Han等[38]研究發(fā)現(xiàn)，LPS顯著誘導巨噬細胞(RAW264.7)NF-κB信號通路的激活，使得炎癥介質(zhì)IL-6、TNF-α的mRNA表達上調(diào)，炎性介質(zhì)的表達可介導iNOS和NO的過量生成，而NO的過量生成可引發(fā)細胞自由基失衡，誘發(fā)氧化應(yīng)激，加速炎癥反應(yīng)的發(fā)生，進而導致機體損傷，提示NF-κB信號通路是炎癥反應(yīng)的核心。因此，本文從以下信號通路綜述了蒿屬植物提取物通過抑制NF-κB信號通路，達到減少NO生成的效果。

2.2.1通過HO-1/GPX-NF-κB途徑抑制過量NO的生成

氧化應(yīng)激的發(fā)生通常伴隨著炎癥反應(yīng)，即Nrf2與NF-κB信號通路之間可進行相互調(diào)節(jié)，其中Nrf2下游靶基因HO-1的表達是Nrf2介導NF-κB活性抑制的重要途徑[39]。在氧化應(yīng)激狀態(tài)下，磷酸化的抑制蛋白κB(Inhibitory κB，IκB)與NF-κB解離，NF-κB從細胞質(zhì)轉(zhuǎn)移入核后與轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合，進而啟動炎癥反應(yīng)，促使炎癥因子如1L-1β生成，而1L-1β可刺激iNOS持續(xù)表達并生成過量NO，從而加重機體的氧化應(yīng)激[40]。研究表明，LPS(3%)顯著誘導RAW264.7細胞中NO的過量生成，并激活了NF-κB信號通路，然而艾蒿乙醇提取物的添加通過激活Nrf2通路，顯著增加其下游靶基因HO-1基因及蛋白表達，進而抑制LPS誘導NF-κB的核轉(zhuǎn)錄，降低了NO、iNOS、環(huán)氧合酶-2(Cyclooxygenase-2,COX2)和前列腺素E2(Prostaglandin E2,PGE2)等炎癥因子的產(chǎn)生[41]。這與Liu等[42]的體內(nèi)試驗結(jié)果類似，青蒿琥酯通過激活HO-1途徑減弱了腎缺血再灌注損傷誘導的肺部組織NF-κB磷酸化，結(jié)果顯示，與對照組相比，青蒿琥酯(15 mg/kg)可顯著降低大鼠血清和肺中MDA、IL-6 和NO含量，說明HO-1途徑的激活可抑制NF-κB信號通路的活化。黑沙蒿水提物通過增強肝臟GPx的活性，緩解了斷奶仔豬的炎癥反應(yīng)[6]。GPx屬于抗氧化酶家族，是畜禽體內(nèi)一類重要的含硒酶，其可通過調(diào)節(jié)NF-κB信號通路，進而抑制炎癥誘發(fā)的免疫病理過程。Li等[43]研究指出，GPx的過表達可抑制NF-κB磷酸化，而利用Nrf2 siRNA和GPx抑制劑進行預(yù)處理，可激活NF-κB信號通路，增加其下游炎癥因子的基因及蛋白表達，促使iNOS和NO的過量生成，提示NF-κB是GPx介導炎癥反應(yīng)減少的潛在靶點。以上研究表明，蒿屬植物提取物通過HO-1/GPX途徑抑制 NF-κB信號通路，進而減緩機體氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)的發(fā)生。

但是當機體處于較強烈或較長時間的應(yīng)激時，氧化應(yīng)激的因子(ROS和RNS)主要通過Toll樣受體4(Toll-like receptors 4，TLR4)識別并啟動炎癥反應(yīng)的可能性更大，而TLR4信號級聯(lián)中主要包括NF-κB、絲裂原活化蛋白激酶(Mitogen-activated protein kinases，MAPKs)等信號通路[44-45]。因此，蒿屬植物提取物通過抑制TLR4/ NF-κB及TLR4介導的MAPK/ NF-κB信號通路緩解炎癥反應(yīng)導致的畜禽生產(chǎn)性能下降。

2.2.2通過TLR4/ NF-κB途徑抑制過量NO的生成

病原微生物或損傷相關(guān)分子的存在可激活Toll樣受體(Toll-like receptors，TLR)，進而啟動對外界感染或組織損傷的先天免疫應(yīng)答反應(yīng)，其主要分布在固有免疫細胞表面。TLR4能夠識別LPS的刺激，活化的TLR4招募胞內(nèi)髓樣分化初級應(yīng)答基因88(Myeloid differentiation factor 88，MyD88)，并將刺激信號向下轉(zhuǎn)導給TNF受體相關(guān)因子(Tnf receptor associated factors，TRAFs)，TRAF6進一步激活NF-κB信號通路，促進炎癥反應(yīng)的發(fā)生[46]。有研究指出，蒿屬植物提取物能夠有效抑制TLR4/NF-κB炎癥信號通路的激活，進而抑制Th1型炎癥介質(zhì)的分泌。Lai等[47]研究發(fā)現(xiàn)，青蒿琥酯通過抑制TLR-4/NF-κB信號通路來緩解小鼠的肝纖維，青蒿琥酯(28.8 mg/kg)下調(diào)α-平滑肌肌動蛋白(Alpha-smooth muscle actin,α-SMA)、TLR4、MyD88和轉(zhuǎn)化生長因子β1(Transforming growth factor beta1,TGF-β1)的mRNA和蛋白表達，通過降低小鼠血清LPS、TNF-α和IL-6濃度，上調(diào)免疫系統(tǒng)活性，進而改善多種因素和炎癥反應(yīng)引起的肝纖維化。這與楊碩[48]的研究結(jié)果類似，其利用LPS(10 μg/mL)誘導淋巴細胞建立免疫應(yīng)激模型，并分別用NF-κB抑制劑PDTC(10 μmol/mL)和艾蒿黃酮(100 μg/mL)進行處理30.5 h后，與LPS模型組相比，LPS+PDTC組與LPS+艾蒿黃酮組的作用效果一致，說明艾蒿黃酮通過抑制NF-κB信號通路，減少上游相關(guān)基因(TLR4、MyD88、NF-κBp65和NF-κBp50)及下游炎癥因子(IL-1β、IL-6)的mRNA表達，并顯著降低了NF-κB p65的蛋白表達，進而發(fā)揮抗炎作用。此外，Xing等[31]研究結(jié)果表明，黑沙蒿水提物(750 mg/kg)通過抑制TLR4/NF-κB信號通路，導致其下游的炎癥因子IL-1β和IL-6的mRNA表達降低，而IL-1β的釋放介導iNOS的表達和NO的增加，說明黑沙蒿水提物通過TLR4/NF-κB信號通路降低炎癥因子的分泌，進而緩解肉雞經(jīng)LPS(10 mg/kg)誘導的氧化應(yīng)激反應(yīng)。

2.2.3通過MAPK-NF-κB途徑抑制過量NO的生成

絲裂原活化蛋白激酶(MAPKs)是細胞外信號從細胞表面?zhèn)鬟f到細胞核內(nèi)部的重要傳遞者，主要由細胞外信號調(diào)節(jié)激酶(Extracellular signal regulated kinase，ERK)、c-jun氨基末端激酶(c-Jun n-terminal kinase，JNK)和p38組成[49]。MAPK蛋白(JNK、ERK和P38激酶)參與信號轉(zhuǎn)導級聯(lián)反應(yīng)，而NF-κB信號通路的激活也受到MAPK蛋白磷酸化水平的調(diào)控，且MAPK-NF-κB信號通路是抑制Th1型細胞極化的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子。Kim等[50]利用LPS(30 ng/mL)誘導巨噬細胞(J774A.1)建立氧化應(yīng)激模型，導致ERK1/2和p38的磷酸化，提示MAPK信號通路被激活，而MAPK信號通路的激活進一步誘導NF-κB通路的活化，促使炎癥因子的生成，而亞洲蒿(Artemisiaasiaticanakai)提取物(50 μg/mL)的添加，呈劑量依賴性的降低J774A.1細胞中TNF-α、IL-6、IL-1和MCP-1的mRNA表達，而IL-1含量的降低，其介導的iNOS和NO含量也呈顯著降低，說明亞洲蒿提取物通過抑制MAPK-NF-κB信號通路的活化，減少炎性因子和自由基的產(chǎn)生。任道遠[51]利用濃度為20%的高果糖水持續(xù)喂養(yǎng)小鼠8周，誘發(fā)其腸道屏障功能發(fā)生障礙，而內(nèi)毒素的不斷累積進入血液后進一步誘導炎癥反應(yīng)的發(fā)生，導致其血清TNF-α、IL-1和尿素含量顯著增加，而利用沙蒿多糖(Artemisia sphaerocephala krasch polysaccharide，ASKP)進行干預(yù)后可逆轉(zhuǎn)以上情況的發(fā)生，改善高果糖引起小鼠的內(nèi)毒素血癥及炎癥反應(yīng)，并將沙蒿多糖進一步純化得到的ASKP-1，以小鼠腹腔巨噬細胞RAW264.7為載體評價其免疫調(diào)節(jié)活性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)其顯著誘導巨噬細胞的細胞毒性分子NO、ROS釋放和細胞因子干擾素-β(Interferon-β，IFN-β)和IL-6分泌，顯著增強巨噬細胞(RAW264.7)的吞噬作用，其通過介導TLR4激活MAPK信號通路，其中ERK、JNK和P38均磷酸化，且增加核因子NF-κB亞基p65核易位和IκB-α降解，提示ASKP-1通過TLR4介導MAPK和NF-κB信號通路激活巨噬細胞進而發(fā)揮抗炎作用，使得機體恢復免疫平衡狀態(tài)。溫和的炎癥反應(yīng)對于免疫是必需的，但炎癥細胞因子的過度表達會導致病理學炎癥反應(yīng)的發(fā)生[52]。蘆蒿(ArtemisiarupestrisL.)水提物(400 μg/mL)通過Toll受體(TLR2/TLR4)介導MAPK通路，增加NF-κB核轉(zhuǎn)運，進而促進DCs成熟并提高了IL-1β 和IL-6等細胞因子分泌，從而增強DCs適應(yīng)性免疫力[53]。

綜上所述，蒿屬植物提取物通過螯合金屬離子或增加鐵離子還原力減少自由基的生成，并激活內(nèi)源防御通路，如通過Keap1-Nrf2/ARE和PI3K/Akt-Keap1-Nrf2/ARE信號通路上調(diào)抗氧化酶的表達，進而增強自由基的清除，其也可通過HO-1/GPX-NF-κB、TLR4/ NF-κB和MAPK-NF-κB等途徑抑制過量NO的生成，進而緩解機體的氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)(圖1)。

┥:抑制 Inhibition；→:促進 Promotion；APE:蒿屬植物提取物 Artemisia plant extracts圖1 蒿屬植物提取物發(fā)揮抗氧化和抗炎功能的機制模擬圖Fig.1 Mechanism simulation diagram of antioxidation and anti-inflammatory function of Artemisia plant extracts

3 蒿屬植物提取物的抗腫瘤活性

腫瘤是危害人類健康的重大疾病。據(jù)統(tǒng)計，中國每年因惡性腫瘤導致死亡的人數(shù)約為180萬，每年發(fā)病的人數(shù)約為260萬，且人數(shù)呈逐年遞增態(tài)勢發(fā)展[54]。因此，尋找既能降低化療藥物的副作用，又能增強療效，并能克服耐藥性的植物源性物質(zhì)已然成為行業(yè)內(nèi)的重要研究方向。研究發(fā)現(xiàn)，蒿屬植物提取物在抗腫瘤方面發(fā)揮重要作用，其可能通過激發(fā)腫瘤細胞ROS產(chǎn)生進而促使其凋亡。腫瘤細胞內(nèi)高濃度的ROS可造成其氧化應(yīng)激，誘導細胞發(fā)生脂質(zhì)氧化、損壞細胞膜的完整性，使蛋白質(zhì)分子聚合、交聯(lián)，導致其活性喪失，亦可攻擊核酸的嘌呤與嘧啶使DNA鏈斷裂，導致腫瘤細胞的結(jié)構(gòu)與功能發(fā)生改變，致使腫瘤細胞的存活率降低[55]。異澤蘭黃素(Eupatilin)是蒿屬植物提取物的主要黃酮類化合物，將其添加到人的腎癌細胞株(786-O)后顯著誘導細胞凋亡并伴隨著ROS的大量產(chǎn)生，其中p38α的受體Thr180/Tyr182、ERK和 JNK的受體Thr183/Tyr185發(fā)生磷酸化，而MAPK信號通路的的激活可以進一步誘導NF-κB信號通路的活化，說明Eupatilin通過MAPK-NF-κB信號通路介導ROS的生成，進而促進786-O細胞凋亡，且具有劑量依賴性[56]。王漢楚等[57]建立裸鼠卵巢癌皮下移植腫瘤模型，雙氫青蒿素(Dihydroartemisinin，DHA)的添加可顯著抑制小鼠SOD、GPX和Nrf2的活性及其基因表達量，且利用卵巢癌細胞株(HO-8910PM)培養(yǎng)液添加DHA后的試驗結(jié)果與體內(nèi)試驗結(jié)果一致，提示DHA通過抑制keap1-Nrf2信號通路，促進卵巢癌細胞內(nèi)ROS的產(chǎn)生，從而誘導卵巢癌細胞凋亡。以上研究結(jié)果與Yan等[58]利用茵陳蒿(Artemisiacapillaris)提取物AC68(100 mg/kg)抑制肝癌細胞(Huh7)增殖的結(jié)果保持一致，其主要通過抑制PI3K/Akt- Nrf2信號通路，促進Huh7細胞ROS生成，進而抑制Huh7細胞的增殖。

細胞活力的維持與線粒體膜電位的完整性有著密不可分的關(guān)系，線粒體膜電位的下降也被稱作細胞凋亡。線粒體在多種因素作用下通透性改變(遺傳缺陷、ROS失衡、自噬受損和細胞失活)，引起下游具有凋亡效應(yīng)的Caspase蛋白家族活化，進而誘導細胞進入凋亡途徑[59]。Wei等[60]研究指出，苦艾(ArtemisiaabsinthiumL.)乙醇提取物可誘導肝癌細胞凋亡，其通過降低線粒體膜電位，增加細胞色素C(Cytochrome-c，Cyt-C)的釋放，并促進人肝癌細胞(BEL-7404)和小鼠肝癌細胞(H22)中Caspase-3、caspase-9的mRNA表達，此外，其通過建立H22腫瘤異種移植小鼠模型，苦艾乙醇提取物的作用效果與體外試驗結(jié)果一致，可顯著抑制腫瘤生長，提高腫瘤小鼠的存活率，且無毒副作用。這與Lv等[61]和Jung等[62]分別在人的卵巢癌細胞(CAOV-3、SKOV-3、PC3和HELA)和肝癌細胞(HCC)的研究青蒿和菌陳蒿結(jié)果相似。細胞的增殖和生長依賴于細胞有絲分裂的正常進行，蒿屬植物提取物可誘導腫瘤細胞周期停滯，導致細胞周期紊亂，最終抑制腫瘤生長。Lang等[63]將三陰性人乳腺癌細胞(MDA-MB-231) 異種移植到小鼠體內(nèi)，而青蒿提取物的添加可增加癌細胞S期和G2/M期的細胞數(shù)量，隨后線粒體膜電位喪失，Caspase-3表達增加，提示青蒿提取物通過紊亂細胞周期，進而誘導細胞凋亡。Du等[64]也得出類似的結(jié)果，其利用DHA干預(yù)人的急性髓系白血病細胞后發(fā)生G0/G1細胞阻滯，進而促進腫瘤細胞凋亡。

以上研究結(jié)果表明，蒿屬植物提取物對人的或經(jīng)異種移植到小鼠體內(nèi)的腫瘤細胞具有促凋亡作用，其可能通過促進腫瘤細胞ROS生成，經(jīng)線粒體途徑促進Caspase蛋白家族活化和紊亂細胞周期等方式抑制腫瘤細胞增殖。

4 小結(jié)與展望

蒿屬植物提取物發(fā)揮的抗氧化與抗炎機制逐漸明確，其中抗氧化機制是通過螯合金屬離子或增加鐵離子還原力減少自由基的生成，并激活內(nèi)源防御通路，如Keap1-Nrf2/ARE和PI3K/Akt-Keap1-Nrf2/ARE等途徑上調(diào)抗氧化酶的表達；抗炎機制是通過HO-1/GPX-NF-κB、TLR4/NF-κB和MAPK-NF-κB等信號通路抑制過量NO的生成，進而緩解機體的氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)，從而改善畜禽的健康狀況。此外，蒿屬植物提取物對腫瘤細胞的凋亡也具有促進作用，其通過激發(fā)腫瘤細胞ROS的生成，或經(jīng)線粒體途徑促進Caspase蛋白家族活化和紊亂細胞周期等方式誘導腫瘤細胞凋亡。以上研究表明，蒿屬植物提取物可有效提高畜禽機體的抗氧化和抗炎機能，且有著良好的抗腫瘤活性，進而有效改善畜禽的健康狀況。

對于未來的研究方向，國內(nèi)可進一步研究蒿屬植物提取物的生產(chǎn)工藝及其標準的制定，集成開展蒿屬植物提取物在不同畜禽中的耐受性研究、毒理學以及代謝和殘留研究，為研發(fā)蒿屬植物提取物替代抗生素促生長功能的飼料添加劑及其在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用提供系統(tǒng)的參考標準，且對于多種功能蛋白、中間代謝產(chǎn)物在氧化損傷和宿主免疫中的作用及信號通路間的相互作用知之甚少，仍需要進一步探究。