大豆异黄酮对畜禽生理机能的调控
2012-03-29齐智利
许 啸 齐智利
(华中农业大学动物科技学院,武汉 430070)
大豆异黄酮(soybean isoflavones,SI)是一类从大豆中分离提取出的具有多酚结构混合物的统称,是一类植物雌激素(E2),主要分布在大豆种子的子叶和胚轴中,在大豆、苜蓿、三叶草中含量较高。SI的活性成分包括大豆黄酮(daidzein,Da)、染料木素(genistein,Ge)和黄豆黄素(glycitein,Gl)。SI具有多种生物活性,可以提高动物的生产性能和免疫功能,增强动物的抗氧化功能等,因此,SI具有巨大的开发前景。
1 SI对畜禽生产性能的影响及机理
畜禽生产中,各类应激均会对动物生产性能造成影响,降低动物的生产性能,影响肉蛋品质。近期大量研究发现,SI可以有效缓解应激对动物生产性能带来的影响。郝振荣等[1]在泌乳后期的奶牛饲粮中添加10、20、30 mg/kg的SI,发现可显著缓解泌乳后期奶牛产奶量下降趋势,并以添加20 mg/kg SI效果最显著。陈丰等[2]在哺乳母猪饲粮中添加15 mg/kg的SI,发现对母猪采食量、背膘损失无显著影响,但是显著提高了母猪第21天的泌乳量和第10天的乳蛋白含量,并且SI组母猪哺乳的仔猪21天断奶窝平均个体重显著高于对照组。蒋守群等[3]通过在岭南快大黄羽肉鸡饲粮中添加SI,发现添加10、20 mg/kg可显著提高肉鸡的平均日增重,添加10 mg/kg可显著降低肉鸡的料重比,添加40 mg/kg可显著增加肉鸡的胸肌肌纤维密度,添加80 mg/kg可极显著增加肉鸡的胸肌肌纤维密度。李莉鸿等[4]在1~4周龄黄羽肉鸡饲粮中添加11.7 mg/kg的SI,发现可显著提高肉鸡的日增重、饲料利用率和采食量。朱建平等[5]在樱桃谷肉种鸭饲粮中添加6 mg/kg的SI,发现可提高7.69%的产蛋率,降低6.51%的料蛋比。
SI对动物生产性能的影响存在不同观点,这可能与研究所涉及的动物种类、性别、所处的生长阶段和SI的使用剂量不同有关。现大多数学者认为SI通过作用于动物下丘脑-垂体-靶器官生长调节轴达到其促生长作用,能与下丘脑、垂体等雌二醇受体不同程度的结合,影响动物神经内分泌系统的性腺轴和生长轴,促进睾酮、生长激素(GH)和胰岛素样生长因子-Ⅰ(IGF-Ⅰ)的释放。睾酮能促进雄性动物的蛋白质合成,GH具有直接促进肌肉蛋白质合成的能力,并刺激肝GH受体发育和IGF-Ⅰ的生成,从而显著增加雄性动物的增重及饲料利用率。
2 SI对畜禽免疫功能的影响及机理
动物在应激条件下,免疫系统作用紊乱,从而抑制动物的免疫作用,抑制抗体、淋巴细胞激活因子和T细胞生长因子的产生;并且应激可使交感神经兴奋,垂体-肾上腺激素分泌增多,进而使免疫功能发生下降。大量研究证实,SI通过发挥类雌激素作用来影响机体内分泌,不仅可提高特异性免疫功能,还可提高非特异性免疫功能,并对应激引起的免疫器官损伤有一定的保护作用。朱志宁等[6]通过在泌乳后期奶牛饲粮中添加10、20、30 mg/kg SI,发现奶牛血清及乳样中的E2、三碘甲腺原氨酸(T3)、甲状腺素(T4)含量有不同程度的提高;血清和乳样中的肿瘤坏死因子-α(TNF-α)含量显著下降,乳腺中 TNF-α含量也显著下降;其中SI浓度为30 mg/kg时,免疫效果最佳。Sakai等[7]研究发现,SI具有抵抗机体免疫力下降、抗菌消炎等作用。郝振荣等[1]通过在泌乳后期奶牛饲粮中添加10、20、30 mg/kg SI,发现添加SI可以显著提高血清和乳中GH和催乳素(PRL)的含量,显著降低生长抑素(SS)的含量;SI可显著提高血清、乳和乳腺组织中白介素-4(IL-4)水平。Williams等[8]指出,高免疫系统时猪的生产性能比低免疫系统时要好,因此SI使猪的免疫系统增强,同时可提高生产性能。刘海军[9]研究指出,热应激时在肉仔鸡饲粮中添加SI,可以显著提高胸腺指数,说明SI对因热应激导致的免疫器官发育受阻有一定的保护作用。于明等[10]在樱桃谷肉鸭饲粮中添加SI,发现其免疫器官重量显著提高。
很多研究证实,SI可以在特异性免疫、非特异性免疫和体液免疫3方面同时进行免疫调节。Baeza等[11]研究了SI对老龄小鼠免疫细胞的影响,5周饲喂试验的结果表明,自然杀伤细胞(NK细胞)活性和淋巴组织增生均较对照组有显著提高。Sakai等[12]研究表明,SI在体内具有较强激发免疫应答的效应,在体外具有刺激淋巴细胞增殖的效应,而且这些效应是通过NK细胞、杀伤性T淋巴细胞以及T淋巴细胞产生的细胞因子等产生的。侯建峰等[13]研究证明SI对雌鼠乳腺癌的发生有一定的抑制作用。
3 SI对畜禽抗氧化功能的影响及机理
在正常情况下,机体内自由基的产生和清除是动态平衡的;当机体内自由基产生过多或抗氧化系统出现紊乱时,自由基攻击机体,产生氧化应激(oxidative stress)。氧化应激可促进皮质醇和儿茶酚胺的释放,进而诱导超氧阴离子自由基(O-·)和羟自由基(·OH)等自由基的产生,导致细胞膜内脂质过氧化物的产生,破坏细胞膜的完整性,引起组织损伤和疾病。近期研究发现SI有利于畜禽的抗氧化能力。陈丰等[2]在哺乳母猪饲粮中添加15 mg/kg的SI,发现母猪血浆总抗氧化能力(T-AOC)显著提高,肝脏过氧化氢酶(CAT)活性显著提高,丙二醛(MDA)含量显著下降。蒋守群等[3]通过在岭南快大黄羽肉鸡饲粮中添加不同量的SI,发现添加40和80 mg/kg SI极显著提高了血液中T-AOC和总超氧化物歧化酶(T-SOD)活性;添加40 mg/kg SI显著提高了胸肌中CAT活性;添加10和20 mg/kg SI显著降低了血液中MDA含量。迟晓星等[14]在2月龄雌性大鼠饲粮中添加SI,发现添加SI可以显著提高超氧化物歧化酶(SOD)和CAT活性,显著降低MDA含量,但对谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性没有显著影响。然而冯敬晶[15]在大鼠饲粮中添加SI发现GSH-Px活性有所上升,这可能是由于动物机体所处状况不同造成的。最近Gutierrez等[16]发现SI不仅可以作为直接的抗氧化剂防止细胞的氧化损伤,还可作为酶调节剂,通过信号通路抑制过量活性氧(ROS)的产生。
SI是一种多酚类的混合物,因其结构中存在酚羟基,易被氧化,故为一种天然的抗氧化剂。染料木素含3个酚羟基,故抗氧化能力最强。大量试验证实,酚羟基作为供氢体能与自由基反应生成相应的分子或离子,熄灭自由基,终止自由基的连锁反应,阻止氧自由基导致的脂质过氧化、蛋白质和DNA的氧化损伤。Kerry等[17]通过体外研究发现,SI可抑制由 Cu2+及O2-·诱导的低密度脂蛋白氧化。闫祥华等[18]用Fe2+诱导过氧化体系,发现无论在过氧化体系启动前还是启动后加入SI均可显著抑制脂质过氧化物的生成。
4 小结
综上所述,SI可以提高畜禽的生产性能、免疫功能和抗氧化能力;但是,SI作为一种饲料添加剂,其调控机理尚不十分清楚,适用的动物种类和生长阶段的研究还不深入,最适添加量尚未研究清楚。所以,上述几点将成为今后的研究热点。
[1] 郝振荣,朱志宁,王明,等.大豆异黄酮对奶牛泌乳后期泌乳性能、免疫性能和乳腺肥大细胞白介素-4水平的影响[J].动物营养学报,2010,22(6):1679-1686.
[2] 陈丰,蒋宗勇,林映才,等.大豆异黄酮对哺乳母猪生产性能及抗氧化性能的影响[J].饲料博览,2010(8):1-4.
[3] 蒋守群,蒋宗勇,林映才,等.大豆异黄酮对岭南黄肉鸡生产性能、肉品质和机体抗氧化能力的影响[C]//动物营养与饲料研究:第五届全国饲料营养学术研讨会论文集.珠海:中国畜牧兽医学会动物营养学分会,2006:69-72.
[4] 李莉鸿,刘皙洁.大豆黄酮及半胱胺对产蛋后期鸡产蛋性能的比较[J].东北农业大学学报,2005,4:475-479.
[5] 朱建平,戴林坤,伯绍军,等.大豆异黄酮对樱桃谷肉种鸭生产性能的影响[J].饲料工业,2002,23(1):34-35.
[6] 朱志宁,郝振荣,王明,等.大豆异黄酮对高产奶牛泌乳后期乳腺肥大细胞分泌肿瘤坏死因子-α和表面型免疫球蛋白A水平的影响[J].动物营养学报,2011,23(1):112 -121.
[7] SAKAI T,KOGISO M.Soy isoflavones and immunity[J].The Journal of Medical Investigation,2008,55:167-173.
[8] WILLIAMS N H,STHALY T S,ZIMMERMAN D R.Effect of level of chronic immune system activation on the growth and dietary lysine needs of pigs fed from 6 to 112 kg[J].Journal of Animal Science,1997,75(9):2481 -2496.
[9] 刘海军.茶多酚-大豆黄酮对热应激下肉仔鸡的影响[D].硕士学位论文.哈尔滨:东北农业大学,2005:19-20.
[10] 于明,程波,于海洋.大豆异黄酮对肉鸭生产性能和免疫性能的影响[J].辽宁农业职业技术学院学报,2007,9(4):5 -7.
[11] BAEZA I,NURIA M,DE C,et al.Improvement of immune cell functions in aged mice treated for five weeks with soybean isoflavones[J].Annals of the New York Academy of Sciences,2007,11(1):497 -504.
[12] SAKAI T,MURATA H,YAMAUCHI K.Effect of dietary lipid peroxides content on in vivo lipid peroxidation,alpha-tocopherol contents,and superoxide dismutase and glutathione peroxidase activities in the liver of yellowtail[J].The Japanese Society of Fisheries Science,1992,58(8):1483 -1486.
[13] 侯建峰,冯笑山,杨晓鹤,等.大豆异黄酮干预对乳腺癌中 ERK1、ERK2和 c-Fos表达的影响及意义[J].肿瘤,2010,3(9):744 -747.
[14] 迟晓星,张涛,郑丽娜,等.大豆异黄酮对青年雌性大鼠的抗氧化作用研究[J].中国食品学报,2010,10(5):78-82.
[15] 冯敬晶.日粮中添加大豆异黄酮对大鼠抗热应激能力的影响[J].现代农业科学,2009,16(6):19 -20.
[16] GUTIERREZ M C,LOPEZ S C,LAGOA R,et al.Neuroprotective actions of flavonoids[J].Current Medicinal Chemistry,2011,188:1195 -1212.
[17] KERRY N,ABBEY M.The isoflavone genistein inhibits copper and peroxyl radical mediated low density lipoprotein oxidation in vitro[J].Atherosclerosis,1998,140(2):341 -347.
[18] 闫祥华,顾景范,孙存普,等.大豆异黄酮抗氧化作用及其机制初探[J].解放军预防医学杂志,2000,18(1):14-17.