沙蔥及其提取物的抗氧化、抗炎和免疫調(diào)節(jié)作用

■敖長金

（內(nèi)蒙古自治區(qū)高校動(dòng)物營養(yǎng)與飼料科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，內(nèi)蒙古呼和浩特010018）

沙蔥（Allium mongolicumRegel），學(xué)名蒙古韭，蒙古語中被稱為“胡穆利”，廣泛分布于我國新疆北部、甘肅、寧夏、陜西、內(nèi)蒙古中西部荒漠草原和沙地[1]，其營養(yǎng)價(jià)值高，風(fēng)味獨(dú)特，富含蛋白質(zhì)、脂肪、礦物質(zhì)和維生素等營養(yǎng)物質(zhì)，并含有多糖、黃酮類化合物和精油等多種活性成分[2]。研究發(fā)現(xiàn)，采用不同提取方法可獲得沙蔥中不同的活性成分，水提法獲得的主要活性成分為多糖，醇提法主要獲得黃酮類化合物，蒸餾法主要獲得精油，但不同方法獲得的沙蔥提取物均具有抗菌、抗腫瘤、抗氧化、抗炎和免疫調(diào)節(jié)[3-7]等生物功能。本文針對(duì)沙蔥中的不同生物活性成分，分別從其提取方法、活性物質(zhì)組成、抗氧化能力、抗炎能力和免疫調(diào)節(jié)能力等方面進(jìn)行綜述。

1 沙蔥多糖

1.1 沙蔥多糖的提取及主要活性成分

多糖（polysaccharides）是由10個(gè)以上的單糖分子通過糖苷鍵連接組成，其分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜[8]。多糖的單糖組成、分子量、鏈構(gòu)象、糖苷鍵的類型和位置以及硫酸鹽的含量等因素都對(duì)它的生物活性具有一定影響[9-10]，如β-葡聚糖能夠表現(xiàn)出很強(qiáng)的免疫調(diào)節(jié)活性，是因?yàn)樗娜芈菪Y(jié)構(gòu)具有較高的剛度，可以更好的被免疫細(xì)胞受體所識(shí)別[11]。近年來，由于植物多糖的安全性和潛在的抗氧化、抗炎和免疫調(diào)節(jié)等生物活性已經(jīng)引起了世界范圍內(nèi)很多科學(xué)家的注意。

在沙蔥多糖提取過程中，首先將沙蔥粉與乙醇按1∶8的比例進(jìn)行脫脂，脫脂完成后采用熱水浸提法提取[12]，獲得含有蛋白質(zhì)的粗多糖溶液。然后再通過分離純化等步驟去除大分子蛋白質(zhì)和小分子雜質(zhì)等非糖組分，從而獲得單一多糖組分[13]。段偉偉等[14]采用Sevage法和三氯乙酸法去除沙蔥粗多糖中的蛋白質(zhì)，并觀測(cè)了蛋白的去除率和多糖的損失率，結(jié)果表明，Sevage法除蛋白率為43.82%，多糖損失率為4.67%；三氯乙酸法除蛋白率為87.33%，多糖損失率為55.59%。扈瑞平[15]采用sephadexg-100凝膠柱層析法、硅膠薄層層析（TLC）和高效液相（HPLC）、核磁共振分別測(cè)定了沙蔥多糖的分子量、單糖組成和糖鏈的主要連接方式，發(fā)現(xiàn)沙蔥多糖是由D-葡萄糖、L-鼠李糖和D-半乳糖構(gòu)成的分子量為5.89×104的雜多糖，其糖鏈的主要連接方式為α-Glc（1→4）、[α-Glc（1→4）-]n和端基α-Rha。

1.2 沙蔥多糖的抗氧化作用

在動(dòng)物生長過程中，日糧營養(yǎng)水平和環(huán)境等因素的改變使動(dòng)物機(jī)體內(nèi)活性氧（reactive oxygen species，ROS）或活性氮（reactive nitrogen species，RNS）增多[16]，機(jī)體氧化和抗氧化水平失衡，參與細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的正常機(jī)制受到破壞，細(xì)胞發(fā)生功能性障礙，最終導(dǎo)致癌癥、纖維化和高血壓等疾病的發(fā)生[17]。多糖是很多藥物的活性成分之一，能夠增強(qiáng)抗氧化酶活性，清除機(jī)體內(nèi)過多的自由基，抑制脂質(zhì)過氧化，保護(hù)生物膜，從而達(dá)到抗氧化和抗衰老的作用[8]。王麗思[18]分別在體外和體內(nèi)兩個(gè)方面驗(yàn)證了沙蔥多糖的抗氧化活性，體外抗氧化試驗(yàn)結(jié)果表明，沙蔥多糖濃度為1 mg/mL時(shí)，抑制羥自由基（·OH）能力最強(qiáng)，濃度為5 mg/mL時(shí)清除超氧陰離子（O2-·）的能力最強(qiáng)；體內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)小鼠灌胃400 mg/kg體重沙蔥多糖后可顯著提高其血清、肝臟、腎臟和心臟中抗氧化酶活力，并降低丙二醛（MDA）含量。宋巴達(dá)瑪?shù)萚19]和宋麗霞[20]在舍飼肉羊日糧中添加0.03%、0.06%、0.09%和0.12%的沙蔥多糖，發(fā)現(xiàn)沙蔥多糖能顯著提高肉羊血清中超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）、過氧化氫酶（CAT）活性和總抗氧化能力（T-AOC）并降低MDA含量，且呈劑量和時(shí)間依賴性。

多糖的抗氧化作用機(jī)制可能包括：①多糖可以通過捕獲脂質(zhì)過氧化鏈?zhǔn)椒磻?yīng)中產(chǎn)生的ROS，從而減少脂質(zhì)過氧化反應(yīng)鏈長度，阻斷或減緩脂質(zhì)過氧化的繼續(xù)進(jìn)行，達(dá)到對(duì)ROS的清除作用；②通過與產(chǎn)生ROS所必需的金屬離子發(fā)生絡(luò)合作用，對(duì)ROS起到間接清除作用。多糖環(huán)上的-OH可與產(chǎn)生的OH·等所必需的金屬離子（如Fe2+、Cu2+等）絡(luò)合，使其不能產(chǎn)生啟動(dòng)脂質(zhì)過氧化的OH·或使其不能分解脂質(zhì)過氧化產(chǎn)生的脂過氧化物，從而抑制ROS的產(chǎn)生；③多糖可通過提高SOD、GSH-Px等抗氧化酶的活性，從而發(fā)揮抗氧化作用[21]。沙蔥多糖抗氧化作用的具體機(jī)制尚無法明確，有待于進(jìn)一步研究。

1.3 沙蔥多糖的免疫調(diào)節(jié)作用

巨噬細(xì)胞是機(jī)體天然抵抗力的一種重要效應(yīng)細(xì)胞，在先天性和適應(yīng)性免疫反應(yīng)中可發(fā)揮吞噬、呈遞抗原和分泌細(xì)胞因子等作用[22]。激活的巨噬細(xì)胞具有較強(qiáng)的吞噬和胞飲作用，可以參與機(jī)體特異性和非特異性免疫反應(yīng)[23]。近年來，很多人嘗試將多糖作為一種潛在的免疫調(diào)節(jié)劑，通過激活巨噬細(xì)胞來達(dá)到免疫調(diào)節(jié)作用。王麗思[18]研究表明，濃度為100μg/mL的沙蔥多糖對(duì)小鼠腹腔巨噬細(xì)胞作用24 h時(shí)具有較好的激活作用。張興夫[24]每天在小鼠日糧中添加75 mg/kg體重沙蔥多糖可顯著提高其巨噬細(xì)胞的吞噬能力，增強(qiáng)小鼠NK細(xì)胞對(duì)YAC-1的殺傷作用。NK細(xì)胞是機(jī)體天然存在的非特異免疫殺傷細(xì)胞，NK細(xì)胞活性提高可使其對(duì)T淋巴細(xì)胞的應(yīng)答性增強(qiáng)，從而提高機(jī)體非特異性免疫能力[25]。

當(dāng)機(jī)體受到病理刺激或損傷刺激時(shí)，巨噬細(xì)胞會(huì)產(chǎn)生大量生物活性分子，包括一氧化氮（NO）、ROS以及細(xì)胞因子如腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、白介素-1（IL-1）和白介素-6（IL-6）等來防御病原體入侵[26]。細(xì)胞因子是免疫和非免疫細(xì)胞釋放的細(xì)胞間信號(hào)蛋白，通過誘導(dǎo)細(xì)胞分化和增殖，從而在控制整個(gè)生物體內(nèi)穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮重要作用[27]。免疫調(diào)節(jié)劑誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞合成細(xì)胞因子的能力是評(píng)估其能否增強(qiáng)先天免疫活性的方法之一。有研究表明，沙蔥多糖能夠增強(qiáng)ConA對(duì)脾淋巴細(xì)胞和巨噬細(xì)胞分泌細(xì)胞因子的誘導(dǎo)作用，從而提高小鼠和肉羊血清中IL-2、IL-6和TNF-α含量[15，27]。T淋巴細(xì)胞受到抗原或有絲分裂素如ConA等刺激后，開始分泌IL-2，而IL-2又進(jìn)一步促進(jìn)T淋巴細(xì)胞的增殖分化，IL-2同樣對(duì)其他重要的免疫細(xì)胞如B淋巴細(xì)胞、單核巨噬細(xì)胞、NK細(xì)胞等的功能具有調(diào)節(jié)作用[28]。TNF-α可以激活巨噬細(xì)胞而增強(qiáng)各種功能反應(yīng)減少其他炎癥和免疫調(diào)節(jié)介質(zhì)的表達(dá)[29]。

淋巴細(xì)胞是由機(jī)體淋巴器官生成的一種白細(xì)胞，能夠參與機(jī)體免疫，當(dāng)受到抗原、有絲分裂原以及細(xì)胞間信號(hào)分子等的刺激后，活化的細(xì)胞膜表面受體，經(jīng)Ca2+或cAMP信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，引起細(xì)胞增殖[30]。包美艷等[31]研究表明，150～250μg/mL沙蔥多糖可促進(jìn)淋巴細(xì)胞增殖，并增加淋巴細(xì)胞內(nèi)NO含量。NO被認(rèn)為是由巨噬細(xì)胞產(chǎn)生的一種重要的信號(hào)傳導(dǎo)介質(zhì)，參與細(xì)胞凋亡的調(diào)控以及對(duì)微生物和腫瘤細(xì)胞的宿主防御[28]，故刺激巨噬細(xì)胞分泌NO可促進(jìn)巨噬細(xì)胞的活化。趙飛艷等[32]發(fā)現(xiàn)，綿羊外周血淋巴細(xì)胞被活化后，50～250μg/mL濃度的沙蔥多糖可不同程度地促進(jìn)γ-干擾素（IFN-γ）、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子（STAT1）mRNA的表達(dá)，從而提高機(jī)體免疫作用。IFN-γ是由活化的T淋巴細(xì)胞在誘導(dǎo)劑的作用下產(chǎn)生的，可激活巨噬細(xì)胞產(chǎn)生殺傷力，對(duì)免疫系統(tǒng)有調(diào)節(jié)作用。STAT1是具有激酶活性的蛋白質(zhì)，可連接多種細(xì)胞膜受體與選擇性效應(yīng)器，在細(xì)胞因子調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)中起著重要作用[33]。

2 沙蔥黃酮類化合物

2.1 沙蔥黃酮的主要活性成分

黃酮類化合物（Flavonoids）是多數(shù)蔥屬植物（如洋蔥、大蒜和沙蔥）中的次生代謝產(chǎn)物，廣泛存在于植物的根、葉、花和種子等不同部位。根據(jù)其母核基本結(jié)構(gòu)可分為黃酮醇、黃酮、黃烷酮、黃烷醇、花青素、異黃酮、二氫黃酮醇和查爾酮等8類[34]。薩茹麗[35]采用超聲波提取法和纖維素酶解法對(duì)沙蔥中總黃酮提取最佳工藝進(jìn)行探索，兩種方法的最佳提取工藝如表1所示，其中超聲波提取法較纖維素酶解法用時(shí)短，得率高。趙春艷[36]使用超聲波提取法對(duì)沙蔥中總黃酮進(jìn)行提取，使用不同濃度乙醇進(jìn)行洗脫，并對(duì)其進(jìn)行成分鑒定，結(jié)果如表2所示，隨著乙醇濃度的提高，沙蔥黃酮中活性成分的種類減少。

表1 沙蔥總黃酮兩種提取工藝[35]

表2 不同乙醇洗脫組沙蔥黃酮的主要成分[36]

2.2 沙蔥黃酮的抗氧化作用

蔥屬植物中的黃酮類化合物大部分具有酚羥基結(jié)構(gòu)，其中碳2，3位雙建和4位羰基以及3位或5位羥基使黃酮具有一定的抗氧化活性[37]。薩茹麗等[38]對(duì)沙蔥不同部位的黃酮含量進(jìn)行了測(cè)試分析，發(fā)現(xiàn)沙蔥葉黃酮含量（4.891 mg/g）顯著高于沙蔥花（2.144 mg/g）和沙蔥莖稈（1.921 mg/g），并且沙蔥葉黃酮的抗氧化能力也顯著高于沙蔥花和沙蔥莖稈。木其爾等[39]在肉羊日糧中添加33 mg/kg的沙蔥總黃酮30 d后，肉羊血清、肝臟和脾臟中的抗氧化酶活性顯著提高，MDA含量顯著降低。MDA是脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物，它不僅將活性氧轉(zhuǎn)化為活性脂質(zhì)分解產(chǎn)物，而且還放大了活性氧的作用，導(dǎo)致細(xì)胞損傷[40]。沙蔥總黃酮降低肉羊血清和組織中MDA含量可能是由于其C6-C3-C6的結(jié)構(gòu)，這類結(jié)構(gòu)具有很強(qiáng)的供氧和供電子能力，能夠有效清除機(jī)體內(nèi)過多的自由基，保護(hù)機(jī)體免受脂質(zhì)過氧化物的損傷[39]。趙亞波[41]和張艷梅[42]研究了沙蔥黃酮對(duì)Diquat誘導(dǎo)的小尾寒羊氧化應(yīng)激是否具有緩解作用，結(jié)果表明：與對(duì)照組相比，沙蔥黃酮可顯著提高血清和肝臟中抗氧化酶活性，降低MDA含量，降低肝臟NF-κB和誘導(dǎo)型一氧化氮（iNOS）的基因表達(dá)，提高了肝臟中線粒體ATP酶、線粒體呼吸鏈復(fù)合物Ⅱ和線粒體膜電位水平。線粒體膜電位的變化會(huì)導(dǎo)致在線粒體內(nèi)膜上的跨膜質(zhì)子梯度改變而影響ATP酶合成ATP的效率，線粒體ATP合成及細(xì)胞內(nèi)的ATP含量均會(huì)受到影響，最終導(dǎo)致細(xì)胞凋亡或壞死。綜上所述，肉羊在正?；蜓趸瘧?yīng)激狀態(tài)下，沙蔥黃酮均可提高其抗氧化能力，使機(jī)體組織和器官免受或減輕由ROS造成的氧化損傷。

2.3 沙蔥黃酮的免疫調(diào)節(jié)和抗炎作用

淋巴細(xì)胞的增殖能力可以很好的評(píng)判機(jī)體細(xì)胞免疫水平，T淋巴細(xì)胞在免疫調(diào)節(jié)中發(fā)揮著重要作用[43]。當(dāng)T細(xì)胞受到非特異性有絲分裂原（如PHA和ConA）或特異性抗原刺激后，可出現(xiàn)細(xì)胞體積增大，代謝旺盛，蛋白和核酸合成增加并能進(jìn)行分裂，成為淋巴母細(xì)胞，即淋巴細(xì)胞的轉(zhuǎn)化和增殖，其轉(zhuǎn)化和增殖狀態(tài)與機(jī)體細(xì)胞免疫呈正相關(guān)[44]。薩茹麗等[45]在體外淋巴細(xì)胞培養(yǎng)過程中添加不同濃度的沙蔥黃酮，發(fā)現(xiàn)沙蔥黃酮可增加淋巴細(xì)胞增殖率，提高IFN-γ的mRNA表達(dá)，并呈劑量依賴性。木其爾等[46-47]發(fā)現(xiàn)肉羊日糧中添加33 mg/kg的沙蔥黃酮可促進(jìn)肉羊外周血淋巴細(xì)胞轉(zhuǎn)化，促進(jìn)細(xì)胞分裂，提高細(xì)胞凋亡率；提高IL-2、IL-4、IL-6、IFN-γ、TNF-α和STAT1的基因表達(dá)；對(duì)IL-1β、IL-6、TNF-α、IFN-γ和STAT1的蛋白表達(dá)有顯著促進(jìn)作用。腸道免疫是機(jī)體面對(duì)外源抗原和毒素的第一道屏障[48]。陳圣陽等[49]研究了沙蔥黃酮對(duì)肉羊腸道免疫的影響，發(fā)現(xiàn)沙蔥黃酮可使肉羊空腸和回腸中β-防御素-1（sBD-1）基因以及空腸和十二指腸中β-防御素-2（sBD-2）基因的相對(duì)表達(dá)量顯著提高。β-防御素是由6～8個(gè)半胱氨酸殘基組成的抗菌肽，當(dāng)外源微生物入侵時(shí)，淋巴細(xì)胞遷移至上皮表面，上皮細(xì)胞分泌β-防御素、免疫球蛋白和細(xì)胞因子，來保護(hù)和修復(fù)小腸屏障，從而提高機(jī)體的非特異性免疫[50]。

在正常生理狀況下，細(xì)胞分泌的細(xì)胞因子參與機(jī)體固有和適應(yīng)性免疫應(yīng)答調(diào)節(jié)，也可以直接殺傷靶細(xì)胞或介導(dǎo)細(xì)胞凋亡，促進(jìn)損傷組織的修復(fù)，參與細(xì)胞間的正調(diào)控[51]。然而當(dāng)機(jī)體被微生物入侵時(shí)，多種細(xì)胞因子在短期內(nèi)快速分泌，超出機(jī)體免疫調(diào)節(jié)范圍，造成局部炎癥反應(yīng)，損傷機(jī)體組織和器官[52]。炎癥是機(jī)體發(fā)生損傷、感染和應(yīng)激時(shí)的一種復(fù)雜的生理和病理反應(yīng)[9]。王特日格樂等[53]研究表明，沙蔥總黃酮通過抑制NF-κB信號(hào)通路降低脂多糖L(LPS)誘導(dǎo)的巨噬細(xì)胞炎癥模型中的TNF-α、IL-1β、IL-6和iNOS的mRNA表達(dá)，并提高IL-10含量，從而達(dá)到抗炎效果。王翠芳[54]在前期研究中發(fā)現(xiàn)，水洗脫組和35%、55%、75%乙醇洗脫組四種沙蔥黃酮均具有抗炎活性，但55%乙醇洗脫組沙蔥黃酮具有較強(qiáng)的抗炎活性，因此，在后續(xù)試驗(yàn)中對(duì)55%乙醇洗脫組沙蔥黃酮的抗炎機(jī)制進(jìn)行了研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，55%乙醇洗脫組沙蔥黃酮可顯著降低LPS誘導(dǎo)的小鼠腹腔巨噬細(xì)胞中MyD88基因及蛋白水平表達(dá)，抑制IκB-α、p65、ERK1/2、JNK及p38的磷酸化水平。MyD88是下游NF-κB信號(hào)通路與MAPK信號(hào)通路的激活因子，對(duì)下游及整個(gè)通路具有傳導(dǎo)和激活的作用[55]。ERK1/2、JNK及p38是MAPK的主要家族蛋白，ERK1/2可以對(duì)LPS誘導(dǎo)的反應(yīng)產(chǎn)生應(yīng)答，并上調(diào)促炎性細(xì)胞因子及iNOS的表達(dá)，此外，LPS誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞中NO、TNF-α的產(chǎn)生，同樣受p38和JNK的調(diào)節(jié)作用[56]。綜上所述，55%乙醇洗脫組沙蔥黃酮通過調(diào)控MyD88-NF-κB/MAPK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，抑制NF-κB功能亞基p65的核移位，進(jìn)而抑制NF-κB的活化，減少促炎性細(xì)胞因子TNF-α、IL-1β、IL-6及炎癥介質(zhì)NO的分泌，從而達(dá)到抗炎效果。

3 沙蔥精油

精油（Essential oils）是存在于植物中的一種揮發(fā)性油狀物質(zhì)，具有一定芳香性[57]。烏仁張嘎[58]采用水蒸氣蒸餾法對(duì)沙蔥精油進(jìn)行提取，并利用氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法分析了主要活性成分；沙蔥精油的得率為0.46%，其主要成分為二甲基三硫醚、二烯丙基二硫化物、1-甲基-3烯丙基三硫醚、二甲基四硫醚、二烯丙基三硫醚、甲基烯丙基二硫醚、二-2-丙烯四硫化醚等含硫化合物；并發(fā)現(xiàn)沙蔥精油對(duì)大腸桿菌、沙門氏菌和金黃色葡萄球菌具有一定的抑制作用，呈劑量依賴性。目前，課題組僅對(duì)沙蔥精油的成分和抑菌功能進(jìn)行初步探索，關(guān)于其抗氧化、抗炎和免疫調(diào)節(jié)等生物功能還有待于進(jìn)一步深入研究。

4 小結(jié)

隨著研究的不斷深入，沙蔥不同類型提取物的生物活性功能已經(jīng)逐步探明，證實(shí)了沙蔥多糖和沙蔥黃酮的抗氧化、抗炎和免疫調(diào)節(jié)活性以及沙蔥精油的抑菌特性，為其作為一種綠色的新型飼料添加劑提供了堅(jiān)實(shí)的理論依據(jù)。但是，仍有一些問題限制沙蔥提取物的進(jìn)一步開發(fā)和應(yīng)用，如：①關(guān)于沙蔥多糖抗氧化的機(jī)理尚不清晰；②對(duì)于沙蔥精油的生物學(xué)功能有待于進(jìn)一步研究；③沙蔥提取物提取過程復(fù)雜且成本較高，運(yùn)用到實(shí)際生產(chǎn)會(huì)提高生產(chǎn)成本，建議優(yōu)化提取工藝或采用化學(xué)合成方法合成主要活性物質(zhì)。