表沒食子兒茶素沒食子酸酯的生物學(xué)功能及其在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用

■ 劉平平 池恒明 孫長勉 和立文*

（1.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，北京 100193；2.敖漢旗龍興國有資本運營（集團）有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古赤峰 024300）

我國是世界最大的茶葉生產(chǎn)國，茶產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)規(guī)模不斷增大，2020 年，茶園面積達(dá)351.6×105hm2，干毛茶年產(chǎn)量為293×105t，分別較2015年增長21.8%和25.8%[1]。其中綠茶是一種廣受歡迎的草本植物產(chǎn)品，對預(yù)防癌癥、肥胖、糖尿病、心血管疾病等多種疾病具有積極作用[2-3]。綠茶的生物活性成分包括茶氨酸、茶多酚（GTP）、咖啡堿和其他營養(yǎng)成分，其中GTP占比最高，是綠茶的主要的成分，也是綠茶中對機體健康最有益的物質(zhì)[4-5]。GTP 中含量最高且最重要的化學(xué)成分是兒茶素（兒茶素主要組成見表1），其中，表沒食子兒茶素沒食子酸酯（EGCG）約占兒茶素的50%～60%，是GTP 中含量最多的活性成分。大量研究表明，EGCG 具有抗病毒[6]、抗氧化[7]、抗炎[8]、抗癌[9]等功能，近年研究表明，EGCG 可應(yīng)用于畜禽生產(chǎn)中，對提高畜禽生長性能、抗氧化能力和免疫性能具有積極作用。文章就EGCG 的生物學(xué)功能和在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用進(jìn)行總結(jié)，以期為EGCG 在畜禽生產(chǎn)中的精準(zhǔn)應(yīng)用提供理論依據(jù)。

表1 兒茶素主要組成(%)

1 EGCG概述

1.1 EGCG結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)

EGCG 化學(xué)分子式為C22H18O11，具有多酚類結(jié)構(gòu)（見圖1）。EGCG 能夠通過氫鍵調(diào)節(jié)與其他物質(zhì)間相互作用，還可以通過鄰苯二酚結(jié)構(gòu)進(jìn)行自氧化作用[10]。EGCG 的芳香結(jié)構(gòu)使其具有了抗炎、抗病毒、抗癌等活性和較強的清除自由基的能力以及抗氧化活性。

圖1 EGCG化學(xué)結(jié)構(gòu)式

1.2 EGCG理化性質(zhì)

EGCG 是一種苯酚類化合物，其溶液通常呈酸性，易在堿性pH 環(huán)境中降解[11]；在水中具有一定的溶解性，在非極性溶劑如乙醇和乙醚中更易溶解，具有一定的化學(xué)不穩(wěn)定性，因此降低了其生物利用率[12]。

2 EGCG的生物學(xué)功能及作用機理

2.1 抗氧化

EGCG 是一種天然抗氧化劑，其酚羥基結(jié)構(gòu)可提供大量氫，能夠清除機體內(nèi)產(chǎn)生的自由基，具有強抗氧化活性[13-14]。EGCG 可以調(diào)節(jié)機體抗氧化系統(tǒng)，提高超氧化物歧化酶（SOD）活性、谷胱甘肽（GSH）含量，并降低丙二醛（MDA）含量，且調(diào)節(jié)作用與其添加量呈正相關(guān)[15]，這種調(diào)節(jié)作用可有效提高機體清除自由基的能力，有效地防止活性氧（ROS）的產(chǎn)生[16-17]，增強機體抗氧化能力。ROS 由單態(tài)氧、超氧化物、羥基自由過氧化物等物質(zhì)組成，當(dāng)機體內(nèi)的ROS 過多時，機體會啟動自我保護性反應(yīng)，并產(chǎn)生內(nèi)源性的抗氧化酶和解毒酶，用于緩解由ROS引起的細(xì)胞損傷。保護細(xì)胞免受氧化損傷可以通過直接清除ROS 來實現(xiàn)。ROS 能夠激活核因子-κB（NF-κB），而EGCG 可以通過抑制NF-κB 信號通路，進(jìn)而抑制脂氧合酶和環(huán)氧合酶活性，增強機體抗氧化能力。核因子相關(guān)因子2（Nrf2）是一種重要的抗氧化轉(zhuǎn)錄因子，通過抗氧化反應(yīng)元件（ARE）調(diào)節(jié)許多抗氧化和Ⅱ期解毒酶基因的表達(dá)[18]。Nrf2/ARE 通路是調(diào)控機體氧化的核心通路，可直接影響機體氧化水平，過氧化氫酶（CAT）、硫氧還蛋白還原酶（TR）、谷胱甘肽還原酶（GR）等抗氧化酶均為Nrf2/ARE 通路的下游產(chǎn)物，EGCG 可通過激活Nrf2/ARE信號對調(diào)節(jié)抗氧化酶活性，但關(guān)于激活機制目前說法不一[19-21]。

EGCG還具有一種重要的特性，即能夠與鐵離子、銅離子等金屬離子發(fā)生螯合作用，減緩氧化反應(yīng)[22-23]，這也是EGCG抗氧化作用的另一種機制。此外，EGCG具有協(xié)同作用的特點，能與VC和VE等其他抗氧化劑聯(lián)合使用，發(fā)揮協(xié)同作用，共同提高抗氧化能力[24]。

2.2 抑菌活性

EGCG 具有強大的抑菌活性和廣泛的抗菌譜，能夠抑制革蘭氏陰性菌和革蘭氏陽性菌的活性[25]。研究表明，EGCG 能夠通過與細(xì)菌細(xì)胞膜相互作用來抑制細(xì)菌活性，包括破壞細(xì)菌細(xì)胞膜[26]、與細(xì)菌細(xì)胞膜結(jié)合[27-28]、抑制細(xì)菌與宿主細(xì)胞結(jié)合[29]、抑制細(xì)菌形成生物膜[29-31]、擾亂細(xì)菌群體感應(yīng)[30]、干擾細(xì)菌膜轉(zhuǎn)運蛋白[31-32]。此外，EGCG 還可以通過抑制細(xì)菌DNA 旋轉(zhuǎn)酶活性、減少細(xì)菌硫化氫的產(chǎn)生、抑制細(xì)菌二氫葉酸還原酶活性，阻止葉酸合成、抑制細(xì)菌溶血作用、抑制細(xì)菌脂肪酸合成酶活性等途徑發(fā)揮抑菌作用[33-36]。

2.3 抗炎

炎癥反應(yīng)由內(nèi)源性介質(zhì)如類花生酸、氧化劑、細(xì)胞因子、趨化因子或者巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞和損傷組織本身分泌的裂解酶激活，是消除有害刺激的保護性生物過程[37-38]。被激活的過氧化物酶體增殖物激活受體γ（PPARγ）可通過抑制多種促炎基因（IL-1β、IL-6、TNF-α、iNOS和MMP-9）的表達(dá)發(fā)揮抗炎作用[39]?？梢酝ㄟ^抑制NF-κB 活性、降低IKBα磷酸化水平、共價修飾NF-κB 亞基以消除NF-κB-DNA 相互作用以及誘導(dǎo)NF-κB核輸出來減少炎癥[39]。目前，關(guān)于EGCG 在抗炎方面的研究較多，EGCG 主要通過清除ROS，激活NF-κB，上調(diào)炎癥細(xì)胞因子和炎癥相關(guān)酶的表達(dá)來發(fā)揮抗炎作用[40-43]。Singh等[44]提出，EGCG可以通過阻斷Janus 激酶/信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子途徑以及MAPK/ERK/AP-1 途徑中的多個步驟來抑制炎癥反應(yīng)。

茶多酚及其衍生物可通過刺激多條TLR 信號通路發(fā)揮免疫增強作用，能夠有效抑制小鼠淋巴細(xì)胞的增殖[45]。此外，EGCG抑制了MyD88依賴性途徑下游信號分子IKKβ，抑制TLR4和TLR2激動劑誘導(dǎo)的NF-κB激活[46]。Marinovic 等[47]研究表明，綠茶中發(fā)現(xiàn)的多種兒茶素具有作為中性粒細(xì)胞功能調(diào)節(jié)劑的潛力，EGCG單獨或與其他兒茶素聯(lián)合使用可減少炎癥因子如TLR4、NF-κB 和誘導(dǎo)型一氧化氮合酶的表達(dá)，并減少腫瘤壞死因子1、白介素1 和白介素6 的產(chǎn)生。EGCG可抑制炎性白細(xì)胞浸潤，也可抑制促炎IL-8 的表達(dá)[48-49]。在MPTP 誘導(dǎo)的PD 小鼠模型中，EGCG 處理可有效降低血清中炎癥因子TNF-α和IL-6的表達(dá)[42]。此外，EGCG在小鼠足組織中的體內(nèi)抑制作用與NLRP3炎癥小體的抑制密切相關(guān)，在痛風(fēng)病小鼠中，EGCG可以通過阻斷線粒體DNA 合成來抑制巨噬細(xì)胞中NLRP3炎癥小體的活化，對預(yù)防痛風(fēng)炎癥有很大貢獻(xiàn)[50]。

2.4 抗病毒

EGCG 抑制不同病毒的潛在機制相對多樣，ECGC 已被證明對于大多數(shù)的包膜病毒，如丙型肝炎病毒、人類免疫缺陷病毒、單純皰疹病毒和流感病毒等具有抑制作用。在畜牧生產(chǎn)中，EGCG 被證實對豬繁殖和呼吸綜合征病毒（PRRSV）[51]、禽流感病毒[52]、小反芻獸疫病毒[53]具有抑制作用。EGCG 對典型病毒的抑制作用見表2。

表2 EGCG對典型病毒的抑制作用

3 EGCG在動物生產(chǎn)上的應(yīng)用

3.1 EGCG在家禽生產(chǎn)中的應(yīng)用

目前我國畜禽養(yǎng)殖規(guī)?；图s化程度不斷提高，熱應(yīng)激發(fā)生率大幅提高，是造成經(jīng)濟損失的重要因素之一。熱應(yīng)激會引起家禽的生理和生化變化，主要表現(xiàn)包括呼吸急促、體溫升高、血液循環(huán)紊亂、機體抗氧化能力和免疫功能下降等，進(jìn)而影響家禽生產(chǎn)性能[60-61]。

EGCG 具有多種生物活性，可作為新型飼料添加劑添加到禽料中，以達(dá)到提高家禽抗氧化能力和免疫水平，進(jìn)而緩解家禽熱應(yīng)激，以達(dá)到改善家禽健康情況的目的。郝曉娜等[62]研究表明，EGCG 能夠改善對熱應(yīng)激蛋鴨的腸道形態(tài)，且十二指腸和空腸效果較為顯著。張成等[63]試驗結(jié)果顯示，熱應(yīng)激肉雞飼喂EGCG 能顯著提高試驗肉雞脾臟CAT 活性，肝臟中GSH-Px 活性及CAT mRNA 表達(dá)量，顯著降低肝臟和空腸MDA 含量。Song等[8]研究表明，熱應(yīng)激肉雞補充EGCG 后，增加了絨毛高度（VH）、絨毛高度/隱窩深度（VH/CD），顯著提高了GSH-Px、SOD 和CAT 活性，降低了隱窩深度（CD）和MDA 含量，且補充EGCG 后，促進(jìn)了Nrf2、Claudin-1、MUC2表達(dá)，抑制NF-κB 和脂多糖誘導(dǎo)的腫瘤壞死因子（LITAF）基因表達(dá)。綜上，EGCG 能夠通過提高肉雞機體抗氧化能力和抑制炎性反應(yīng)進(jìn)而改善熱應(yīng)激對肉雞腸道的損傷。Wang等[64]研究發(fā)現(xiàn)，在蛋雞飼糧中添加EGCG 可以降低血液MDA 的含量，增加谷胱甘肽硫轉(zhuǎn)移酶（GST）活性、蛋黃中類胡蘿卜素含量和蛋清中色氨酸含量，表明EGCG能夠提高機體抗氧化能力，并改善蛋品質(zhì)。

3.2 EGCG在單胃動物生產(chǎn)中的應(yīng)用

樓芳芳等[65]試驗中金華豬飼喂EGCG（添加水平為0.3%），研究結(jié)果顯示EGCG 顯著降低了金華豬的日均采食量和料重比，改善了胴體性狀，提高金華豬的脂代謝能力、抗氧化能力，改變了豬腸道微生物組成。但關(guān)于EGCG 對豬生長發(fā)育情況的影響研究較少，在其他品種豬以及其他指標(biāo)影響情況尚不清晰。

豬繁殖和呼吸綜合征（PRRS）是由豬繁殖和呼吸綜合征病毒（PRRSV）引起的豬的嚴(yán)重傳染病之一，具有發(fā)病迅傳染力強等特點，已造成全球養(yǎng)豬業(yè)的巨大經(jīng)濟損失[66-68]。目前，已有研究表明，EGCG 能夠抑制PRRSV 復(fù)制[69-70]。Ge 等[70]試驗結(jié)果表明，EGCG 能夠有效抑制豬肺泡巨噬細(xì)胞（PAMs）中的PRRSV 感染和復(fù)制，能夠通過阻斷病毒與敏感細(xì)胞的直接相互作用或通過觸發(fā)感染所需的病毒受體/相關(guān)蛋白質(zhì)的下調(diào)來阻斷感染性病毒與EGCG 預(yù)處理細(xì)胞的結(jié)合，從而防止PRRSV 感染MARC-145細(xì)胞。Yu 等[51]研究結(jié)果表明，EGCG 能夠影響PRRSV 的復(fù)制和組裝，減弱PRRSV 誘導(dǎo)的自噬，但不影響病毒的附著、進(jìn)入或釋放，且EGCG消除了PRRSV感染誘導(dǎo)的脂滴形成和脂質(zhì)含量的增加，阻斷了脂質(zhì)合成中PRRSV 刺激的關(guān)鍵酶的表達(dá)，EGCG 通過干擾脂質(zhì)代謝來抑制PRRSV增殖。EGCG 通過改變內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激（ER 應(yīng)激）中mTOR-AMPK 途徑的平衡來誘導(dǎo)自噬并促進(jìn)細(xì)胞存活，但EGCG在PRRSV感染期間抑制自噬的機制仍需要進(jìn)一步研究。綜上，EGCG 除了可以提高豬生產(chǎn)性能外，還可作為抑制PRRSV的候選藥物。

3.3 EGCG在反芻動物生產(chǎn)中的應(yīng)用

小反芻獸疫（PPR）是由小反芻獸疫病毒（PPRV）感染引起的一種高感染性、高發(fā)病率、高死亡率的主要發(fā)生在小反芻動物身上的疾病，給國內(nèi)外養(yǎng)羊業(yè)帶來巨大經(jīng)濟損失，盡管PPRV 疫苗是控制 PPRV 的有效方法，但疫苗并不能在流行期間提供立即保護，目前還未有針對PPRV 的抗病毒藥物[71-72]。Saadh 等[53]研究證實，鋅Ⅱ離子刺激EGCG 與病毒的糖蛋白包膜相互作用，并對其進(jìn)行破壞，EGCG 與鋅Ⅱ結(jié)合可抑制病毒進(jìn)入Vero 細(xì)胞，表明該組合具有作為PPRV 抗病毒治療劑的潛力。此外，黃自強等[73]試驗中探究EGCG 對牛卵母細(xì)胞體外成熟和冷凍精液品質(zhì)的影響，結(jié)果表明，EGCG 可提高牛卵母細(xì)胞總抗氧化能力，10 μmol/L EGCG 處理后牛冷凍精液品質(zhì)提高，而50 μmol/L 處理后促進(jìn)了牛卵母細(xì)胞體外成熟。其作用機制可能為EGCG 通過調(diào)控抗氧化基因，進(jìn)而調(diào)節(jié)抗氧化酶活性，提高機體抗氧化能力。目前關(guān)于EGCG 在反芻動物生產(chǎn)中的應(yīng)用研究較少，具體應(yīng)用效果有待進(jìn)一步探究。

4 小結(jié)與展望

EGCG 是一種苯酚類化合物，作為茶多酚中主要的活性成分，具有抗氧化、抑菌、抗炎、抗病毒等生物學(xué)功能，被廣泛應(yīng)用于人類疾病的預(yù)防和治療中，在畜禽生產(chǎn)中的研究也體現(xiàn)了其多方面的有益作用，尤其是其擁有強大的殺菌活性和廣泛的抗菌譜，在當(dāng)下無抗養(yǎng)殖的背景下顯得彌足珍貴，因此進(jìn)一步探究其在不同畜禽品種中的應(yīng)用效果和作用機制十分重要。