白藜蘆醇的功能、應(yīng)用及存在的問題

孔 濤，張淑慧，馬彥博，楊自軍1,，張 才

(1.河南科技大學(xué) 動物科技學(xué)院，河南 洛陽 471003；2.河南省動物福利與健康養(yǎng)殖國際聯(lián)合實驗室，河南 洛陽 471003；3.河南省高等學(xué)校重點學(xué)科環(huán)境與畜產(chǎn)品安全開放實驗室，河南 洛陽 471003)

白藜蘆醇(3-4′-5-trihydroxystilbene)是一種天然的植物提取物，屬于非黃酮類的多酚化合物，在葡萄、花生、石榴、虎杖、桑椹、藍莓等70 余種植物或其果實中都含有白藜蘆醇。白藜蘆醇是一種植物抗毒素，植物在遭受“逆境”時會產(chǎn)生白藜蘆醇。由于飼料中全面禁止添加抗生素，又因白藜蘆醇具有抗氧化、提高免疫力等多種生物功能，使其成為抗生素的潛在替代物之一，引起了畜禽工作者的廣泛關(guān)注?，F(xiàn)就白藜蘆醇應(yīng)用于畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用效果及存在的問題進行綜述，為對其進行深入的研究及廣泛的應(yīng)用提供參考。

1 理化性質(zhì)

白藜蘆醇是天然多酚類化合物，化學(xué)名為3，4′，5-三羥基-1,2-二苯基乙烯或3，4′，5-芪三酚，分子式為C14H12O3。純的白藜蘆醇為無色無味針狀結(jié)晶，相對分子質(zhì)量為228.2，熔點256～258℃。白藜蘆醇在水中難溶，在有機溶劑如甲醇、乙醇、乙醚、丙酮、乙酸乙酯等中易溶。白藜蘆醇的結(jié)構(gòu)有順式結(jié)構(gòu)和反式結(jié)構(gòu)2種構(gòu)象，植物體內(nèi)存在的主要是反式構(gòu)象，反白藜蘆醇的性質(zhì)更穩(wěn)定、活性更強。

2 白藜蘆醇的功能及在動物生產(chǎn)中的應(yīng)用

2.1 提高生產(chǎn)性能日糧中添加白藜蘆醇能夠提高雞、豬的采食量和日增重。LIU等[1]在烏骨雞的日糧中添加白藜蘆醇顯著提高了烏骨雞的采食量、平均日增重以及飼料轉(zhuǎn)化率。ZHANG等[2]在常規(guī)免疫肉雞日糧中添加白藜蘆醇，肉雞的平均日增重得到了顯著提高。易宗容等[3]的研究表明，在仔豬日糧中添加白藜蘆醇能顯著提高其平均日采食量和平均日增重。張衛(wèi)兵等[4-5]在犢牛日糧中添加白藜蘆醇，顯著提高了2月齡以內(nèi)犢牛的體尺相關(guān)指標(biāo)如胸圍和十字部高增長等，顯著提高了180日齡犢牛的體質(zhì)量及犢牛血清中的生長激素、表皮生長因子、類胰島素生長因子-1等生長相關(guān)激素的水平?？梢姡邹继J醇對牛的增重作用可能與其提高了牛生長相關(guān)激素水平有關(guān)。

2.2 抗氧化白藜蘆醇能夠提高畜禽抗氧化能力，其抗氧化功能的發(fā)揮主要依靠以下幾個方面：(1)白藜蘆醇能夠提高抗氧化酶的活性。胡瑤蓮等[6]研究表明，在生長育肥豬的日糧中添加白藜蘆醇，豬血清中CAT活性及T-AOC表現(xiàn)出顯著的提高。ZHANG等[7]研究表明，白藜蘆醇能夠顯著提高育肥豬肌肉的T-AOC，顯著降低肌肉的MDA含量，顯著增加GSH-Px的基因表達水平。(2)白藜蘆醇具有清除羥基、超氧化物和金屬誘導(dǎo)的自由基的能力，其清除ONOO-的能力強于維生素C[8]。(3)白藜蘆醇可以通過非酶性抗氧化系統(tǒng)發(fā)揮抗氧化作用。GSH是體內(nèi)消除自由基的重要分子，體內(nèi)外試驗均表明白藜蘆醇能夠顯著提高GSH的表達量[9-10]。核因子E2相關(guān)因子2(nuclear factor erythroid-2 related factor 2，Nrf2)信號通路是調(diào)控機體抗氧化功能的重要信號通路，Nrf2調(diào)控抗氧化相關(guān)酶基因的表達。SAHIN等[11]研究發(fā)現(xiàn)，日糧添加白藜蘆醇能夠提高鵪鶉肝臟中Nrf2的水平，激活下游抗氧化酶HO-1、CAT、GSH-Px、SOD等基因的表達。Nrf2的轉(zhuǎn)錄活性受Kelch樣ECH相關(guān)蛋白1(Kelch-like ECH-associated protein 1，Keap1)調(diào)控。MENG等[12]研究表明，母豬日糧中添加白藜蘆醇使胎盤中Keap1蛋白表達降低，Nrf2蛋白表達升高；HO-1、CAT、GSH-Px1、GSH-Px4、SOD1的mRNA表達增加?？梢姡邹继J醇通過Keap1-Nrf2信號通路激活下游抗氧化酶介導(dǎo)畜禽抗氧化能力的提高。

2.3 提高免疫力白藜蘆醇具有免疫調(diào)節(jié)作用。白藜蘆醇能夠促進動物免疫器官的生長。LIU等[1]研究發(fā)現(xiàn)，日糧中添加白藜蘆醇可以提高熱應(yīng)激狀態(tài)下的烏骨雞脾臟、法式囊、胸腺的臟器指數(shù)。白藜蘆醇能夠增強雞、豬、牛的體液免疫功能。張彩云等[13]研究發(fā)現(xiàn)，肉雞日糧中添加1 000 mg/kg的白藜蘆醇能顯著提高其血清中IgG及IgM的水平。劉熙文[14]研究發(fā)現(xiàn)，日糧添加白藜蘆醇的仔豬血清IgG水平顯著高于陰性對照組。張衛(wèi)兵等[4]研究表明，日糧添加白藜蘆醇能夠顯著提高60日齡犢牛血清IgA的水平。FU等[15]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INF-γ水平和降低TNF-α水平調(diào)節(jié)仔豬的體液免疫應(yīng)答。白藜蘆醇能夠增強畜禽的細胞免疫及非特異性免疫功能。劉英博[16]研究表明，白藜蘆醇能刺激脾淋巴細胞增殖、增強腹腔巨噬細胞的吞噬功能。FALCHETTI等[17]研究表明，白藜蘆醇可激活細胞毒性T細胞和NK細胞的細胞毒活性。白藜蘆醇對細胞因子也能產(chǎn)生影響。研究表明，白藜蘆醇能夠提高體外培養(yǎng)的淋巴細胞IL-3、IL-4、IL-12和IFN-γ的表達和分泌，從而增強淋巴細胞的免疫功能[16,18]。綜上可見，白藜蘆醇通過促進免疫器官生長、刺激淋巴細胞增殖、增強巨噬細胞的吞噬功能、提高抗體及細胞因子水平，進而提高動物機體的細胞免疫功能、體液免疫功能、天然免疫功能，增強畜禽免疫力。

2.4 抗炎白藜蘆醇具有抗炎功能。SHIN等[19]研究表明，白藜蘆醇能降低共培養(yǎng)的肥大3T3-L1脂肪細胞和RAW 264.7巨噬細胞中促炎介質(zhì)NO的產(chǎn)生，下調(diào)炎性因子IL-6、IL-1β、TNF-a、誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase，iNOS)和環(huán)氧合酶-2(cyclooxygenase-2，COX-2)的表達。日糧中添加白藜蘆醇能夠提高畜禽的抗炎能力。胡瑤蓮等[6]研究表明，日糧中添加白藜蘆醇顯著降低豬空腸黏膜IL-6的含量，顯著提高空腸黏膜IL-10的含量，增強空腸黏膜的抗炎能力。NF-κB能夠調(diào)控促炎因子及抗炎因子的表達，在炎癥的發(fā)生中發(fā)揮重要作用。LIU等[20]研究表明，在熱應(yīng)激肉雞日糧中添加400 mg/kg的白藜蘆醇能夠顯著降低肉雞空腸NF-κB的水平。ZHANG等[2]研究表明，日糧添加白藜蘆醇能夠降低疫苗接種應(yīng)激下肉雞肝臟中NF-κB的表達水平，降低肉雞脾臟IL-1β、IL-6和TNF-a的表達水平。TLR4信號通路參與了機體炎癥反應(yīng)，可以激活NF-κB進而釋放炎癥因子，引發(fā)“瀑布效應(yīng)”導(dǎo)致全身炎癥反應(yīng)[21]。童文芝[22]研究表明，白藜蘆醇通過影響TLR4、MyD88、TRAM mRNA轉(zhuǎn)錄和TLR4蛋白質(zhì)的翻譯，抑制TLR4信號通路的激活，進一步通過TLR4-NF-κB/MAPKs/IRF3信號級聯(lián)作用，抑制通路中相關(guān)蛋白p65、P38、JNK、ERK1/2、IRF3磷酸化水平，調(diào)控炎性因子TNF-α、IL-6、IL-8、IFN-β和IL-10的釋放，進而發(fā)揮抗炎作用?？梢姡邹继J醇能夠通過炎癥相關(guān)通路TLR4-NF-κB，調(diào)控促炎因子及抗炎因子的表達，提高畜禽的抗炎能力。

2.5 抗菌和抗病毒白藜蘆醇對細菌和真菌均具有抑菌作用。PALDRYCHOV等[23]研究表明，白藜蘆醇可以抑制皮狀絲孢酵母生物被膜的形成，根除成熟的生物被膜。LI等[24]研究表明，亞最低抑菌濃度水平下，白藜蘆醇能夠破壞齲齒鏈球菌生物膜的形成，并使毒力基因(ldh、relA、gtfC、comDE)的表達下調(diào)。HWANG等[25]報道，白藜蘆醇通過抑制分裂蛋白細胞分裂溫度敏感突變體Z(filamenting temperature-setnsitive mutant Z，F(xiàn)tsZ)的蛋白表達和Z環(huán)形成實現(xiàn)抑菌，其對大腸桿菌的最小抑菌濃度為456 mg/L?？梢?，白藜蘆醇抗菌作用的發(fā)揮，可能通過破壞細菌生物膜的形成、抑制分裂蛋白FtsZ的蛋白表達和Z環(huán)形成抑制細菌的生長。

白藜蘆醇具有抗病毒活性。ZHAO等[26-27]研究表明，白藜蘆醇能抑制鴨腸炎病毒復(fù)制，降低感染強毒株雛鴨的病死率?？梢砸种苽慰袢〔《镜膹?fù)制，使病毒載量明顯降低，顯著升高血清中IFN-γ、IL-12、TNF-α等細胞因子水平，降低了感染偽狂犬病病毒仔豬的病死率。可見，其抗病毒作用與抑制病毒復(fù)制和作用于動物機體免疫系統(tǒng)，提高抗病毒因子IFN-γ、IL-12等的表達、增強宿主抗病毒能力有關(guān)。

2.6 調(diào)節(jié)糖脂代謝白藜蘆醇能夠調(diào)節(jié)畜禽的糖脂代謝。胰島素能夠降低血糖、促進糖原、脂肪、蛋白質(zhì)合成。SHIN等[19]研究表明，白藜蘆醇通過刺激胰島素受體底物和蛋白激酶B的磷酸化來增加葡萄糖的攝取，緩解胰島素抵抗。白藜蘆醇對脂肪的合成、氧化及轉(zhuǎn)運均具有調(diào)節(jié)作用。PARK等[28]研究表明，白藜蘆醇能夠提高db/db小鼠血清脂聯(lián)素水平，增加腎皮質(zhì)中的脂聯(lián)素受體1(adiponectin receptor 1，AdipoR1)和AdipoR2水平，增加過氧化物酶體增殖物激活受體γ輔助激活因子-1α、雌激素相關(guān)受體-1和磷酸化的乙酰輔酶A羧化酶的表達，降低甾醇調(diào)控元素結(jié)合蛋白1的表達，進而降低非酯化脂肪酸和三?；视驮谀I臟的含量。FRANCO等[29]研究表明，白藜蘆醇可以逆轉(zhuǎn)高脂飲食母親的成年后代的瘦素血癥，并增加下丘腦中磷酸化信號傳導(dǎo)子及轉(zhuǎn)錄激活子3的含量，改善瘦素信號。沉默信息調(diào)節(jié)因子1(silent information regulator，SIRT1)對細胞的脂質(zhì)代謝、脂肪調(diào)動和胰島素抵抗等具有調(diào)節(jié)作用。白藜蘆醇是SIRT1的激動劑，能夠增加SIRT1基因表達，抑制過氧化物酶體增殖物激活受體γ和CCAAT 增強子結(jié)合蛋白 α的表達，發(fā)揮調(diào)控脂肪細胞的增殖分化的作用[30]。AMP依賴的蛋白激酶(adenosine 5′-monophosphate (AMP)-activated protein kinase，AMPK)是生物能量代謝調(diào)節(jié)的關(guān)鍵分子，激活后有助于調(diào)節(jié)細胞及機體的代謝。白藜蘆醇能夠促進AMPKα mRNA表達，下調(diào)相關(guān)靶分子ChREBP、SREBP-1 mRNA及ACCα、FAS蛋白表達，改善糖脂代謝[31]。可見，白藜蘆醇可能通過增加葡萄糖攝取、緩解胰島素抵抗、影響廋素、脂聯(lián)素等脂代謝相關(guān)激素水平，及通過SIRT1和AMPK信號通路調(diào)控脂肪細胞分化、降低脂肪合成相關(guān)因子表達，調(diào)節(jié)畜禽的糖脂代謝。

2.7 保護腸道健康白藜蘆醇對腸道屏障具有保護作用。閉合蛋白是一種重要的緊密連接蛋白，在維持上皮細胞極性、調(diào)節(jié)細胞間的黏附性、接受并傳遞細胞信號等方面發(fā)揮重要作用。研究表明，白藜蘆醇通過抑制Occludin的酪氨酸磷酸化改善H2O2誘導(dǎo)的上皮屏障的破壞，通過下調(diào)Claudin-2的表達減輕IL-6誘導(dǎo)的炎性損傷細胞的高通透性[32]。日糧添加白藜蘆醇能夠保護畜禽的腸道健康。易宗容等[3]研究表明，在斷奶仔豬日糧中添加白藜蘆醇600 mg/kg能夠顯著提高仔豬空腸CAT、SOD的活性和空腸閉合小環(huán)蛋白-2 mRNA的表達量，添加1 000 mg/kg的白藜蘆醇使斷奶仔豬空腸緊密連接蛋白Claudin-1 mRNA的表達量以及空腸絨毛高度和絨隱比得到顯著提高，并能改善腸道的形態(tài)。胡瑤蓮等[6]在豬日糧中添加了白藜蘆醇，發(fā)現(xiàn)顯著降低了試驗豬空腸黏膜IL-6的含量，顯著提高了空腸黏膜的IL-10含量，顯著提高了試驗豬結(jié)腸食糜中雙歧桿菌的數(shù)量。NLRP3炎性小體能夠激活Caspase-1，誘導(dǎo)細胞焦亡。研究表明，白藜蘆醇在體內(nèi)、外膿毒癥腸道損傷模型中，均可通過激活SIRT1抑制NLRP3炎癥小體活化降低下游Caspase-1及凋亡相關(guān)點樣蛋白的表達，抑制炎性因子分泌減輕炎癥反應(yīng)[33]?？梢姡邹继J醇能夠通過提高腸道的抗氧化功能、腸道屏障基因表達、腸道有益菌群豐度及腸黏膜抗炎的能力，維持腸黏膜形態(tài)，提高腸道的機械屏障和生物屏障功能，發(fā)揮保護腸道健康的作用。其對腸道炎癥的保護作用與抑制NLRP3炎性小體的活化、降低炎癥因子的釋放有關(guān)。

2.8 抗應(yīng)激應(yīng)激是影響畜禽健康的關(guān)鍵因素之一。熱、冷、運輸、斷奶等因素都會引起畜禽應(yīng)激，損害畜禽的健康。白藜蘆醇具有抗應(yīng)激作用。張宇等[34]研究表明，白藜蘆醇可以調(diào)節(jié)熱應(yīng)激誘導(dǎo)的山羊小腸上皮細胞炎性模型中熱休克蛋白70(heat shock proteins 70，HSP70)基因表達和炎癥因子IL-1β、TNF-α、IL-8、HSP70和NF-κB的產(chǎn)生及表達，減輕炎性損傷。日糧添加白藜蘆醇能夠提高畜禽抗應(yīng)激的能力。LIU等[1]研究表明，烏骨雞日糧中添加白藜蘆醇能夠顯著提高熱應(yīng)激狀態(tài)下的烏骨雞血清中GSH的含量，顯著提高抗氧化酶GSH-Px、SOD和CAT的活性，顯著降低MDA的含量，降低了熱應(yīng)激誘導(dǎo)的烏骨雞法氏囊和脾臟中HSP27、HSP70以及HSP90基因的過表達，增加了胸腺中HSP27和HSP90基因的低表達。ZHANG等[35]研究表明，白藜蘆醇在日糧添加水平達400 mg/kg時，能夠顯著提高因運輸導(dǎo)致應(yīng)激的肉雞的肌肉糖原含量、提高SOD、GSH-PX的活性，顯著降低肌肉MDA的含量，進而抑制運輸應(yīng)激對肉雞肉品質(zhì)的影響。LI等[36]研究發(fā)現(xiàn)，補充2.0 mol/L白藜蘆醇能提高細胞核成熟率，通過增加GSH、降低ROS，提高熱應(yīng)激的卵母細胞孤雌激活的豬胚胎的囊胚率。可見，白藜蘆醇通過調(diào)節(jié)炎性因子及熱休克蛋白的表達，提高畜禽的抗氧化能力、免疫力、腸道健康以及畜禽抵抗力發(fā)揮抗應(yīng)激作用。

2.9 提高生殖發(fā)育能力白藜蘆醇能夠提高性控精液的質(zhì)量、促進卵母細胞的發(fā)育成熟。李崇陽等[37]研究表明，白藜蘆醇能夠降低性控精液中的ROS水平、保護精子頂體的完整性，性控精子的質(zhì)量及體外精子的受精能力得到了提高。ZABIHI等[38]研究體外白藜蘆醇對綿羊卵母細胞發(fā)育的影響，發(fā)現(xiàn)0.5 μmol/L水平的白藜蘆醇能夠使綿羊卵母細胞的發(fā)育能力顯著提高。WANG等[39]研究發(fā)現(xiàn)，2 μmol/L白藜蘆醇可顯著降低卵母細胞內(nèi)的ROS水平，提高GSH 水平，促進卵母細胞的成熟，提高體外受精的囊胚率。PIRAS等[40]研究發(fā)現(xiàn)，幼齡山羊的卵母細胞體外補充1.0 μmol/L水平的白藜蘆醇，囊胚率更高。MENG等[12]研究表明，妊娠期和哺乳期補充白藜蘆醇可以改善母豬的抗氧化狀態(tài)，增加窩仔質(zhì)量和斷奶仔豬體質(zhì)量?？梢?，白藜蘆醇能夠通過抗氧化功能提高生殖細胞的質(zhì)量及畜禽生殖能力，其對生殖細胞氧化應(yīng)激反應(yīng)的降低作用可能由SIRT1信號通路介導(dǎo)。

3 存在的問題

雖然白藜蘆醇在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用取得了一定成效，但仍然存在一些問題，影響了其在生產(chǎn)中的推廣應(yīng)用。

3.1 白藜蘆醇的生物利用率低白藜蘆醇的生物利用率較低，口服利用率不足1%[41]，即便提高使用劑量，血藥濃度仍難達到發(fā)揮藥理活性的水平[42]。協(xié)同給藥、設(shè)計前體藥物及開發(fā)新型制劑如微囊化、納米乳劑等[43]是提高白藜蘆醇生物利用率的行之有效的辦法。新型價廉制劑的開發(fā)仍是生產(chǎn)中亟待解決的關(guān)鍵問題。

3.2 規(guī)?；a(chǎn)方法白藜蘆醇的規(guī)?；a(chǎn)方法有待深入研究。目前，主要通過在植物中提取、化學(xué)合成以及生物合成的方法制備白藜蘆醇。從植物中提取獲得白藜蘆醇，收率較低且資源有限，難以滿足日益擴大的市場需求?；瘜W(xué)合成法是目前生產(chǎn)白藜蘆醇的主要途徑，但是工藝復(fù)雜、易污染環(huán)境，優(yōu)化工藝及減少污染方面需加強研究。生物合成法是生產(chǎn)白藜蘆醇的新方法。通過原核、真核或植物表達系統(tǒng)制備白藜蘆醇，對環(huán)境友好，但是如何提高白藜蘆醇的表達量需要深入研究。生物體內(nèi)合成白藜蘆醇的途徑及關(guān)鍵酶正在通過轉(zhuǎn)錄組學(xué)、代謝組學(xué)等方法被解析[44]，白藜蘆醇的生物合成方法未來將會有質(zhì)的飛躍。

3.3 應(yīng)用效果存在差異白藜蘆醇在畜禽生產(chǎn)中應(yīng)用效果的研究存在不一致性。王世琴等[45]報道，自4日齡開始飼喂白藜蘆醇對湖羊羔羊的生長性能、營養(yǎng)物質(zhì)消化代謝無明顯作用，對湖羊羔羊血清抗氧化指標(biāo)及免疫指標(biāo)無明顯作用。MENG等[12]報道，沒有觀察到日糧中白藜蘆醇對豬NFκB-p65蛋白表達及促炎細胞因子IL-1、IL-6、IL-8和TNF-α水平的任何影響。分析白藜蘆醇的應(yīng)用研究結(jié)果，可發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇的生物功能大多體現(xiàn)在對豬、雞的應(yīng)用方面，在反芻獸的應(yīng)用相對較少。物種的差異可能是導(dǎo)致應(yīng)用效果出現(xiàn)差異的原因。另外，白藜蘆醇在不同畜禽的添加時間及使用劑量的不同也可能會導(dǎo)致應(yīng)用效果的差異?？梢?，仍需加強對白藜蘆醇應(yīng)用效果的研究。

4 展望

白藜蘆醇廣泛存在于葡萄、花生、石榴、虎杖、桑椹、藍莓等70余種植物或其果實中，具有抗炎功能、抗菌和抗病毒功能以及抗氧化功能等多種生物學(xué)功能，將其應(yīng)用于畜禽可以提高其生產(chǎn)性能。在抗生素禁止作為添加劑應(yīng)用于動物生產(chǎn)的今天，白藜蘆醇有作為抗生素替代物的潛力。但其在畜禽生產(chǎn)中的研究及應(yīng)用仍存許多問題，如白藜蘆醇對生產(chǎn)性能、抗氧化、免疫功能的作用的研究結(jié)果尚不一致，補充白藜蘆醇的長期風(fēng)險尚不完全清楚，應(yīng)用于不同動物的適宜添加劑量仍不明確。隨著研究的深入，白藜蘆醇的應(yīng)用將更加成熟廣泛。