黄芩苷的生物学功能和黄芩及其提取物在畜禽生产中的应用研究进展

2013-03-24孙先枝程建波卜登攀周凌云

动物营养学报 2013年7期

孙先枝程建波卜登攀潘龙周凌云*

(1.中国农业科学院北京畜牧兽医研究所，动物营养学国家重点实验室，北京 100193;2.安徽农业大学动物科技学院，合肥 230036)

黄芩又名山茶根，为唇形科植物，以根入药。黄芩作为中药的有效成分以黄芩苷的药理作用最强。黄芩苷(baicalin)是从黄芩的干燥根中提取分离得到的一类黄酮类化合物，属葡萄糖醛酸苷类，也是黄芩根中含量最多的黄酮类化合物，含量高达12.1%［1］。其在酸性环境和有机溶剂中稳定，在碱性环境和生物样品中不稳定［2－3］。药理研究已证明，黄芩苷具有清热镇静［4］、抑菌抗炎［5－7］、抗氧化［8－9］等多方面的作用。为此，本文从解热镇静、抗氧化、调节免疫等方面对黄芩苷生物学功能及黄芩及其提取物在畜禽生产中的应用进行综述。

1 黄芩苷生物学功能的基础研究

1.1 解热镇静作用

黄芩苷是黄芩的主要有效成分之一，其解热作用显著。为了探讨黄芩苷的解热机制，李倩楠等［10］研究表明，黄芩苷高剂量组(160 mg/kg)能明显降低发热大鼠的体温，并且能降低大鼠血清、下丘脑、脑脊液中的白细胞介素－6(IL-6)、白细胞介素－1β(IL-1β)、肿瘤坏死因子－ α(TNF-α)含量，说明黄芩苷有明显的解热作用，其作用机制可能与减少TNF-α和IL-1β的含量有关。杜亚伟［11］研究得出黄芩苷大剂量(10.0 g/kg)组降低体温和血清IL-1β含量的作用均明显优于黄芩苷中小剂量(5.0、2.5 g/kg)组，说明黄芩苷的解热作用有明显剂量依赖性。Tsai等［12］发现黄芩苷能够降低由脂多糖(LPS)引起的发热兔子的体温，并指出黄芩苷是通过抑制下丘脑中N－甲基－D－天冬氨酸受体羟基自由基通路和发热过程中TNF-α循环积累来起到解热作用。

关于黄芩苷其他解热机制的研究也有报道，赵红艳［13］在观察黄芩苷解热作用的基础上，测定下丘脑中前列腺素 E2(PGE2)、环磷酸腺苷(cAMP)的含量，结果显示，静脉注射内毒素(ET)在引起明显发热的同时，下丘脑中PGE2、cAMP的含量也显著升高，表明黄芩苷可以通过降低下丘脑中的PGE2、cAMP含量来起到解热作用。

1.2 抗氧化作用

黄芩苷可以直接清除自由基、超氧阴离子等氧自由基，抑制黄嘌呤氧化酶活性，是良好的抗氧化剂［14］。黄芩苷对乙酰氨基酚和四氯化碳引起的肝脂质过氧化损伤有保护作用［15］。隋妍等［16］发现黄芩苷对由过氧化氢(H2O2)引起的人肺泡上皮细胞A549氧化损伤有一定的保护作用，黄芩苷各组与损伤组比较，细胞活性显著升高，丙二醛(MDA)含量显著下降，超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)、一氧化氮合酶(NOS)活性和蛋白质含量显著上升。高英［17］研究发现，黄芩苷对铁蛋白－亚硝酸盐－过氧化氢体系、柠檬酸铁－亚硝酸盐－过氧化氢体系造成的肝氧化损伤有保护作用，且在5～45μmol/L浓度范围内，低剂量(5μmol/L)的黄芩苷保护作用较强。

黄芩苷可以在体内水解之后生成黄芩素，同时黄芩素在肝内转化成黄芩苷［18］。梁然等［19］研究发现，在生理pH下黄芩素的氧化还原电位略低于黄芩苷，且清除自由基活性的值约为黄芩苷的1.8倍。Gao等［20］研究黄芩素、黄芩苷、汉黄芩素、汉黄芩苷4种物质的抗氧化作用，结果发现黄芩素和黄芩苷对羟自由基、二苯代苦味酰肼(DPPH)自由基、烷基自由基的消除有剂量依赖性，在10μmol/L剂量下，能够达到很好的清除效果，而汉黄芩素和汉黄芩苷没有剂量依赖性。在人类神经细胞SH-SY5Y细胞系中，10μmol/L的黄芩素和黄芩苷对H2O2引起的损伤有显著的保护作用，其中黄芩素的抗氧化活性最高，这可能是因为它的一个环中有3个酚羟基的缘故［21］。

1.3 免疫调节作用

黄芩苷对免疫器官损伤有一定的保护作用。朱逸宽等［22］研究黄芩苷对卡介苗加LPS诱导免疫性肝损伤小鼠的作用，结果发现免疫模型组的肝脏指数、脾脏指数、胸腺指数明显增大，而黄芩苷低(25 mg/kg)、中(75 mg/kg)、高(150 mg/kg)3个剂量均能显著降低肝损伤小鼠的肝脏指数和胸腺指数，说明黄芩苷对小鼠免疫性肝损伤有保护作用，对小鼠的免疫功能有一定的调节作用。高天芸等［23］研究发现，黄芩苷各剂量组小鼠脾脏脏器指数较免疫抑制组显著升高，黄芩苷高(40 mg/kg)、中(20 mg/kg)剂量组小鼠胸腺指数较免疫抑制组显著升高;此外，黄芩苷能够提升免疫低下小鼠外周血T淋巴细胞亚群的水平，提高CD4+、CD8+、CD4+/CD8+T 淋巴细胞百分率，从而提高免疫功能。尹琰等［24］给心肌梗死大鼠每天灌胃黄芩苷40 mg/kg，其血液中T淋巴细胞亚群CD3+、CD4+/CD8+均接近正常值，说明黄芩苷改善了心肌梗死后大鼠的免疫功能。另有研究发现，黄芩苷对不同刺激源引起的T淋巴细胞增殖和分化有明显的抑制作用，在10～40μmol/L浓度范围内，抑制率表现出一定的剂量依赖性［25］。杨春根［26］研究发现，黄芩苷对LPS诱导的小鼠腹腔巨噬细胞产生白细胞介素－1(IL-1)、一氧化氮(NO)及TNF-α均有不同程度的抑制作用，提示黄芩苷抑制小鼠腹腔巨噬细胞分泌IL-1、NO及TNF-α等因子可能是其发挥抗炎免疫作用的机制之一。

1.4 抑菌抗炎作用

低剂量(1.25 mg/mL)黄芩苷能促进乳杆菌的生长，还可调节肠道形成新的更稳定的细菌群落结构［27］。张广平［28］建立体外牙龈卟啉单胞菌生物膜模型，将黄芩苷作用于生物膜，来研究黄芩苷对牙龈卟啉单胞菌生物膜的抑菌效果，得出32.25 mg/L黄芩苷即可抑制和破坏牙龈卟啉单胞菌。另有研究表明，黄芩苷抗白色念球菌的作用机制可能是通过抑制白色念球菌的DNA和RNA的合成，从而导致细菌细胞死亡［29］。

Wang等［30］研究认为，黄芩苷和连翘治疗奶牛乳房炎的疗效较好，其原因可能是由于这2种物质吸收速度慢且吸收效果较好，在体内不会被很快代谢掉，从而产生良好的疗效。Yun等［31］研究表明，由皮炎导致的 CD3+/CD69+、CCR3+、CD11b+/Gr-1+、B220+/IgE+含量的升高，可以通过黄芩苷元来调节至正常水平，同时还可以减少血清中的炎症因子TNF-α、IL-6的含量，改善免疫细胞的渗透水平。Zhu等［32］研究黄芩苷对由盲肠结扎穿孔法造成的大鼠微生物败血症模型的治疗效果，表明黄芩苷能够显著增加大鼠的杀菌能力，提高大鼠存活率，减少炎性细胞因子，增加血液和腹膜中的抗炎细胞因子，降低胸腺中的T细胞CD3+凋亡;与模型组相比，黄芩苷治疗组的T淋巴细胞和树突状细胞中CD4+、CD8+含量增高，这些都说明黄芩苷在治疗炎症方面起了重要作用

1.5 细胞损伤保护作用

黄芩苷对多种细胞损伤都有一定程度的保护作用。有研究表明，黄芩苷能明显减轻抗结核药物所致的小鼠肝细胞变性和坏死，炎症活动程度明显减轻［33］。黄芩苷还对羟自由基所致的大鼠乳鼠心肌细胞损伤有保护作用，并随着浓度的增加(4.5、9、18 μmol/L)保护效果增强［34］。孙洁等［35］研究表明，黄芩苷可以抑制糖尿病大鼠肾脏细胞凋亡，其作用机制可能与影响凋亡基因Bax和Bcl-2表达有关，这与Liou等［36］研究三黄泻心汤的主要成分黄芩苷对氧化损伤的保护作用机制相同。黄芩苷可以拮抗香烟烟雾提取物对人肺泡上皮A549细胞的损伤，提高其存活率，降低凋亡率，其原因可能与黄芩苷能降低细胞活性氧含量，减少 DNA 损伤有关［37］。

2 黄芩及其提取物在畜禽生产中的应用

动物生产中抗生素类等药物残留一直制约着畜牧业的健康发展，因此，寻求高效、无残留的绿色添加剂一直是科研工作者们不断努力的方向。黄芩苷因具有较好的清热、抗氧化、提高免疫等功能，且不会导致动物产生耐药性等优点，在畜牧生产中已得到了广泛的应用。但目前黄芩苷在畜禽生产中还主要以复合制剂形式添加为主。

2.1 家禽

刘卫东等［38］在蛋鸡饲粮中添加含黄芩0.70%的中草药复合制剂，夏季产蛋率提高了7.93%，蛋重增加了4.179 g/枚，饲料报酬提高了8.8%，蛋壳厚度增加了0.01 mm，破、软壳蛋率降低了2.08%，死亡数显著低于对照组，经济效率提高了24.30%。李振［39］用含黄芩的复方中草药饲喂蛋鸡也得到了类似的结果，除此他还得出夏季在蛋鸡饲粮中添加该中草药可明显提高蛋鸡血清中总蛋白、白蛋白质量浓度和血糖、血脂、钙、钾、三碘甲腺原氨酸、甲状腺素等指标的含量，提高碱性磷酸酶的活性，降低血清中谷草转氨酶、谷丙转氨酶、乳酸脱氢酶、肌酸磷酸激酶的活性及皮质醇含量。

梁英等［40］以1日龄的蛋雏鸡为试验动物，探讨黄芩提取物(黄芩黄酮)对人工诱发的鸡大肠杆菌病和鸡白痢的防治效果，结果显示给药组雏鸡的发病症状、鸡脏器的病理变化、发病率、死亡率均轻于感染对照组;有效率和治愈率均高于感染对照组，表明黄芩提取物(黄芩黄酮)对鸡大肠杆菌和鸡白痢具有明显的体内抑菌作用。在此基础上，梁英等［41］又在肉仔鸡的基础饲粮中分别添加5、10、15、20 mg/kg 黄芩黄酮，来探讨黄芩黄酮对肉仔鸡生长性能和肠道菌群的影响。结果10 mg/kg添加组体重较对照组增加最多，5 mg/kg添加组显著提高平均日采食量;各试验组与对照组相比大肠杆菌和沙门氏菌数量显著减少，乳酸杆菌和双歧杆菌数量均显著增加，表明饲粮中添加适量黄芩黄酮可以促进肉仔鸡生长，改善肠道微生物菌群，且以10 mg/kg黄芩黄酮效果较好。

2.2 猪

李国忠等［42］在猪的基础饲粮中分别添加0、0.10% 、0.15% 、0.20% 的发酵黄芩，能增强断奶仔猪食欲，提高平均日采食量，降低料重比和腹泻率，提高饲料报酬，且以0.15%的添加量效果最优，平均日采食量、平均日增重较对照组分别提高了12.9%、33.0%，料重比、腹泻率较对照组分别降低了15.0%、30.6%。徐中平［43］将 40 头 45 日龄三元杂交仔猪按体重相近原则随机分为2组，试验组饲粮中添加0.20%的复方黄芩，对照组饲粮中添加0.12%的五疫康和0.10%的土霉素，结果试验组平均日增重比对照组提高了8.29%，料重比降低了4.96%，差异显著。卢荣华［44］研究黄芩素和黄芩苷对猪前体脂肪细胞增殖和分化的影响，结果表明高浓度(160～640μmol/L)黄芩素和黄芩苷呈剂量依赖性抑制猪前体脂肪细胞的增殖，40μmol/L黄芩素对猪前体脂肪细胞增殖效应不明显，而20μmol/L的黄芩苷对猪前体脂肪细胞增殖作用减弱。黄芩素和黄芩苷(40～320μmol/L)以剂量依赖性方式抑制猪前体脂肪细胞的分化，且黄芩苷的抑制作用稍强于黄芩素。

2.3 反刍动物

火东晓等［45］等研究发现，含黄芩的中草药可显著降低热应激奶牛呼吸频率和脉搏数，中草药组的产奶量较对照组提高了15.67%，但乳成分与对照组相比无显著差异，说明奶牛饲粮中添加含黄芩的中草药添加剂可以有效缓解热应激对奶牛的不良影响，且不影响牛奶品质。胡美华［46］研究含黄芩的中草药组方对热应激奶牛泌乳性能的影响，结果表明试验组比对照组每头牛每天多产奶1.08 kg，提高了 8.81%;试验组乳脂率和乳蛋白含量比对照组分别提高了6.32%和16.61%。此外，黄芩苷还被广泛用于治疗牛腹泻、肠炎、乳房炎等疾病，并对奶牛胚胎着床有一定的辅助作用［47－51］。

3 小结

黄芩苷作为黄芩的主要成分之一，具有清热、抗氧化、提高机体免疫力、抑菌抗炎、改善动物生产性能等特点，在畜禽生产中有着较好的应用前景。目前，黄芩饲料添加剂的应用还多集中在复方中草药，而复方中药成分复杂、多变，对复方中草药的研究不能表征其中单独组分的特征，很难阐明其作用机制。此外，对黄芩苷的研究也多在医用试验动物上开展，在畜牧生产中很少受到应用。因此，应加强黄芩苷在畜禽生产中的应用效果及其作用机制的研究，为开发应用黄芩苷这种绿色添加剂提供理论依据。

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