西洋參莖葉體外抑制大腸桿菌增殖及抗炎活性的研究

葛 楠， 董 鑫， 肖開顏， 王江木， 程 雷， 王彥珺， 蘇鳳艷*

（1.吉林農(nóng)業(yè)大學中藥材學院，吉林 長春 130118；2.青島市中醫(yī)醫(yī)院，山東 青島 266000）

隨著人們生活水平的提高，對畜禽食品的質(zhì)量和安全性提出了更高的要求，健康安全的食品成為人們最關(guān)心的問題之一（苗旭等，2020）。然而在發(fā)展迅猛的飼料工業(yè)中，人工合成添加劑的濫用嚴重危害了食品安全，因此人們越來越重視飼料添加劑的安全問題，特別是對飼料添加劑的生產(chǎn)和使用提出了更嚴格的要求（高鐸等，2021；池永寬等，2020）。

中草藥飼料添加劑以中草藥物間關(guān)系和中獸醫(yī)理論為主，以飼養(yǎng)和飼料學科理論為輔，將有助于預防疾病的中草藥添加到動物飼糧中，以此達到替代抗生素的目的（穆柳梅等，2018）。西洋參作為我國傳統(tǒng)道地藥材，具有極其豐富的藥用價值，近年來有關(guān)西洋參根部的報道甚多，然而其莖葉的利用程度較低。宋月等（2016）研究表明，西洋參莖葉對機體有增強免疫力的作用，通過對西洋參莖葉的合理利用可提高我國中草藥資源產(chǎn)業(yè)循環(huán)可持續(xù)發(fā)展（胡露等，2020）。本研究以西洋參莖葉水提取部位和醇提取部位作用于大腸桿菌誘導細胞凋亡模型和脂多糖（LPS）誘導細胞炎癥模型，探討西洋參莖葉體外抑制大腸桿菌增殖和抗炎活性，為后續(xù)西洋參莖葉作為中草藥飼料添加劑的開發(fā)利用提供理論依據(jù)。

1 材料與儀器

1.1藥物與試劑 試驗用西洋參莖葉采自吉林省集安市，經(jīng)吉林農(nóng)業(yè)大學中藥材學院教授鑒定為五加科人參屬植物西洋參（Panax quiquefolium L.）的地上部分；CCK-8細胞增殖及毒性檢測試劑盒，北京博奧森生物技術(shù)有限公司；DMEM細胞營養(yǎng)液，北京索萊寶生物技術(shù)有限公司；胎牛血清，美國Gibco；脂多糖（LPS），北京索萊寶生物技術(shù)有限公司；Hoechst染色試劑，杭州維特潔生化技術(shù)有限公司；總RNA提取試劑盒，北京索萊寶生物技術(shù)有限公司；TB GreenRPremix Ex TaqTMII，寶日醫(yī)生物技術(shù)（北京）有限公司。

1.2細胞株 小鼠單核巨噬細胞RAW264.7購自武漢普諾賽生物科技有限公司，置37℃、5%CO2細胞培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，選擇對數(shù)生長期的細胞用于試驗。

1.3主要儀器Galaxy 170S CO2恒溫培養(yǎng)箱，NEW Brunswick公司；倒置熒光顯微鏡，日本OLYMPUS；超微量快速核酸蛋白測定儀（UV-1800），日本島津；實時熒光定量PCR儀，德國Eppendorf公司。

2 試驗方法

2.1西洋參莖葉水提取部位的制備 取西洋參莖葉和熱水按料液比1∶35于圓底燒瓶，將圓底燒瓶置于90℃恒溫水浴鍋中，提取2 h，過濾、濃縮即得西洋參莖葉水提取部位，低溫冷凍干燥備用。

2.2西洋參莖葉醇提取部位的制備 取西洋參莖葉和60%濃度甲醇按料液比1∶40于圓底燒瓶，將圓底燒瓶置于80℃水浴鍋中，回流提取2 h，過濾，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)回收除盡濾液中的甲醇，制得西洋參莖葉醇提取部位，低溫冷凍干燥備用。

2.3提取物溶液的配制 將冷凍干燥得到的西洋參莖葉水提取部位和醇提取部位凍干粉用含有10%胎牛血清（FBS）的DMEM細胞營養(yǎng)液溶解并梯度稀釋配制成濃度分別為1、0.5、0.25、0.125、0.0625、0.03125 mg/mL，將制得的溶液過0.22 μm無菌濾膜，4℃保存?zhèn)溆谩?/p>

2.4細胞分組 收集處于對數(shù)生長期的細胞，調(diào)整細胞密度為1×105個/mL，設置空白組、對照組和試驗組，其中試驗組分為西洋參莖葉水提取部位組和西洋參莖葉醇提取部位組。

2.5 CCK-8法檢測細胞增殖率 細胞分組同2.4，每組設3個重復，接種后于37℃、5%CO2細胞培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，待細胞長至孔底80%時，棄去原營養(yǎng)液，試驗組加入提取物溶液，空白組和對照組加入細胞營養(yǎng)液，于培養(yǎng)箱中繼續(xù)培養(yǎng)，提取物作用刺激12 h后，每孔加入10 μL CCK-8試劑，培養(yǎng)箱中繼續(xù)避光孵育2 h，孵育結(jié)束后用酶標儀在450 nm處測定各孔的吸光度值（A450），計算細胞增殖率，確定西洋參莖葉提取物安全試驗濃度。

2.6 Hoechst染色法檢測細胞凋亡 調(diào)整細胞密度為2×105個/mL接種于細胞培養(yǎng)板，細胞分為空白組、大腸桿菌侵染組和試驗組，待細胞長至孔底80%時，空白組加入細胞營養(yǎng)液，大腸桿菌侵染組加入大腸桿菌菌液，試驗組加入提取物溶液和大腸桿菌菌液，培養(yǎng)結(jié)束后進行Hoechst染色，于熒光顯微鏡下觀察細胞形態(tài)。

2.7西洋參莖葉對LPS誘導的細胞形態(tài)的影響收集處于對數(shù)生長期的細胞，將細胞分為空白組、LPS組和試驗組，每組設三個重復孔，空白組加入含10% FBS的細胞營養(yǎng)液，試驗組和LPS組加入提取物溶液和終濃度1 μg/mL LPS溶液，培養(yǎng)12 h，于倒置顯微鏡下觀察各組細胞形態(tài)。

2.8 ELISA法檢測IL-6、IL-1β和TNF-α的含量 將細胞接種于6孔細胞培養(yǎng)板，共設8個組，分別為西洋參莖葉水提取部位0.125、0.25、0.5 mg/mL低中高3個試驗組，西洋參莖葉醇提取部位0.125、0.25、0.5 mg/mL低中高3個試驗組，LPS陽性對照組和空白對照組，每組設3個重復孔，試驗組每孔加入相應濃度提取物的細胞營養(yǎng)液，陽性對照組加入1 μg/mL的LPS，空白對照組加入細胞營養(yǎng)液，培養(yǎng)12 h，收集細胞上清液，根據(jù)ELISA檢 測 試 劑 盒 說 明 書 測 定IL-6、IL-1β和TNF-α的含量。

2.9實時熒光定量PCR法檢測LPS誘導細胞中IL-6、IL-1β和TNF-α基因表達量 試驗分組處理同2.8，細胞培養(yǎng)結(jié)束后，提取細胞總RNA，并反轉(zhuǎn)錄為cDNA，按照SYBR Green PCR試劑說明，以cDNA為模板擴增目的基因，引物序列見表1，引物由上海生工生物有限公司進行引物合成。

表1 引物序列

3 試驗結(jié)果與分析

3.1 CCK-8法檢測細胞增殖率 如圖1所示，隨著提取物濃度的升高，細胞增殖率先升高后降低，當西洋參莖葉水提取部位和醇提取部位提取物濃度為0.25 mg/mL時，細胞增殖率最高，升高了40.96%，且較空白對照組差異顯著（P<0.05），因此選擇0.125、0.25、0.5 mg/mL三個濃度用于后續(xù)試驗。

圖1 不同濃度西洋參莖葉水提取部位和醇提取部位對RAW264.7細胞增殖率的影響

3.2 Hoechst染色法檢測細胞凋亡 如圖2和圖3所示，空白組細胞凋亡非常少，藍色熒光細胞數(shù)量最少，大腸桿菌組有大量藍色熒光細胞，出現(xiàn)明顯的凋亡現(xiàn)象，西洋參莖葉提取物組正常形態(tài)細胞數(shù)量較多，藍色熒光細胞數(shù)量有所減少，且當西洋參莖葉水提取部位和醇提取部位濃度為0.25 mg/mL時，凋亡細胞數(shù)量最少。

圖2 西洋參莖葉水提取部位對大腸桿菌誘導的細胞凋亡情況的影響

圖3 西洋參莖葉醇提取部位對大腸桿菌誘導的細胞凋亡情況的影響

3.3西洋參莖葉對LPS誘導的細胞形態(tài)的影響如圖4和圖5所示，空白組細胞形態(tài)正常，無長梭形細胞，LPS組的細胞形態(tài)呈長梭形，偽足伸長，試驗組細胞形態(tài)較LPS組相比，長梭形狀態(tài)細胞數(shù)量減少，細胞形態(tài)漸趨于正常，且當西洋參莖葉水提取部位和醇提取部位濃度為0.25 mg/mL時，細胞形態(tài)趨于正常。

圖4 西洋參莖葉水提取部位對LPS誘導的細胞形態(tài)的影響

圖5 西洋參莖葉醇提取部位對LPS誘導的細胞形態(tài)的影響

3.4 ELISA法檢測IL-6、IL-1β和TNF-α的含量 如表2所示，與空白組和試驗組相比，LPS組的細胞釋放TNF-α、IL-1β和IL-6細胞炎癥因子濃度分別升高了1077.87%、699.36%、881.68%，且差異顯著（P<0.05）。與LPS組相比，當西洋參莖葉水提取部位和醇提取部位提取物濃度為0.25 mg/mL時，細胞釋放TNF-α、IL-1β和IL-6細胞炎癥因子濃度分別降低了50.20%、22.21%、43.41%；西洋參莖葉醇提取部位提取物濃度為0.25 mg/mL，細胞釋放TNF-α、IL-1β和IL-6細胞炎癥因子濃度分別降低了59.70%、30.24%、52.38%，且有顯著差異（P<0.05）。

表2 西洋參莖葉水提取部位和醇提取部位對LPS誘導RAW264.7細胞分泌IL-6、IL-1β和TNF-α的影響（n=3）

3.5實時熒光定量PCR法檢測LPS誘導細胞中IL-6、IL-1β和TNF-α基因表達量 如圖6所示，與空白對照組相比，LPS誘導的細胞其炎癥因子基因的表達量升高了250.11%，且差異顯著（P<0.05），與LPS組相比，試驗組的細胞炎癥因子基因表達量降低，當西洋參莖葉水提取部位濃度為0.25 mg/mL時，TNF-α、IL-6和IL-1β基因表達量分別降低了12.31%、27.07%、29.01%；西洋參莖葉醇提取部位濃度為0.25 mg/mL時，TNF-α、IL-6和IL-1β基因表達量分別降低了21.54%、29.84%、31.79%，且有顯著差異（P<0.05）。

圖6 西洋參莖葉水提取部位和醇提取部位對細胞IL-6、IL-1β、TNF-α基因表達的影響

4 討論

近年來，人們對食品安全性的要求越來越高，但養(yǎng)殖業(yè)中抗生素的濫用不僅導致動物機體產(chǎn)生耐藥性，而且會導致人類在食用動物源性食品時存在致畸、致癌、致突變隱患（姚爽，2021）。研究表明，中草藥飼料添加劑可提高動物機體免疫機能且不易產(chǎn)生有害殘留，具有抗菌活性（孫曉磊，2021），可提高畜禽免疫力和生產(chǎn)性能，提高動物源性食品的安全質(zhì)量（蘇美等，2021）。中草藥飼料添加劑的開發(fā)與利用在豬、鴿、反芻動物等動物養(yǎng)殖過程中越來越廣泛，趙炳凱等（2009）研究發(fā)現(xiàn)，中草藥飼料添加劑可以增強細胞吞噬能力，抑制病毒從而增強免 疫 力；趙 鳳 至（2014）、孔 娜（2015）等 研 究 發(fā)現(xiàn)，肉雞飼糧中添加中草藥成分可以增強肉雞、乳鴿的機體免疫功能；喬玉霞（2016）研究發(fā)現(xiàn)，中草藥飼料添加劑可以提高仔豬抗病毒能力，調(diào)節(jié)菌群平衡；Gao（2013）等研究發(fā)現(xiàn)，中草藥飼料添加劑可明顯提高奶牛生產(chǎn)性能。

西洋參莖葉是西洋參的地上資源，具有綜合開發(fā)利用價值（李偉等，2021）。汪亞菁等（2016）研究證實，西洋參莖葉中皂苷和多糖含量是根中的兩倍，楊修仕等（2014）研究表明，西洋參多糖具有較強的免疫增強活性；趙云利等（2011）研究發(fā)現(xiàn)，西洋參皂甙能提高小鼠巨噬細胞的吞噬功能，張明（2010）、徐菁菁（2015）等試驗證實，西洋參皂苷和多糖對大腸桿菌均具有一定的抑制作用。本試驗用CCK-8法亦證實西洋參莖葉水提部位和醇提部位均可增強RAW264.7細胞的增殖能力，本試驗采用Hoechst染色法觀察大腸桿菌誘導細胞凋亡的情況，證實西洋參莖葉水提取部位和醇提取部位對大腸桿菌均有一定的抑制效果，與前人研究結(jié)論一致。本試驗亦發(fā)現(xiàn)西洋參莖葉水提取部位和醇提取部位均可顯著抑制LPS誘導的小鼠單核巨噬細胞上清中IL-6、IL-1β和TNF-α的釋放，并顯著降低IL-6、IL-1β和TNF-α mRNA基因表達量。本研究發(fā)現(xiàn)西洋參莖葉的水提取部位和醇提取部位均具有一定的抑菌和抗炎活性，為西洋參莖葉作為中藥飼料添加劑的利用與開發(fā)提供了理論依據(jù)。