绿原酸的生物学功能及其在动物生产中的应用

代重山， 李道稳， 汤树生， 周 延， 肖希龙

（中国农业大学动物医学院，北京海淀100083）

绿原酸是由咖啡酸与奎尼酸组成的缩酚酸类物质，是杜仲、金银花等中草药材的主要活性成分，具有抗氧化、抗炎、抗微生物、免疫调节等多种生物学功能。本文就绿原酸生物学功能及其在动物生产中的应用作一综述，为其进一步研究和应用提供参考依据。

1 绿原酸的生物学功能

1.1 清除自由基及抗氧化功能 在动物生产及繁殖过程中，多种疾病如种畜繁殖障碍、幼畜发病率高和成活率低、畜产品品质下降等均与氧化应激相关。因此，在饲料中合理添加抗氧化物质，对维持动物体内自由基动态平衡，降低氧化应激损伤，改善动物生长性能尤为重要。

绿原酸分子结构中含有5个羟基和1个羧基，可清除多种自由基，并伴随明显的剂量依赖性（Zang等，2003）。 其中，对超氧阴离子、羟基自由基、烷过氧自由基及1，1-二苯基-2-苦肼基等自由基有较强的清除作用，对烷过氧自由基、超氧阴离子的清除能力超过了维生素C（李文娜等，2012）。此外，绿原酸还可通过提供自由电子抑制三价铁离子形成二价铁离子，减少自由羟基的生成，从而发挥抗氧化活性（Zang等，2003）。绿原酸还可抑制次黄嘌呤-黄嘌呤氧化酶活性而抑制其代谢过程中氧自由基的产生。大量研究证实，绿原酸可通过上调动物体内抗氧化酶活性，如超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）及抗氧化物物质谷胱甘肽（GSH）水平，降低脂质过氧化水平，对乙酰氨基酚、四氯化碳、环磷酰胺等化学物质诱导的急性肝衰竭具有一定的保护作用（Zheng等，2015； Ruifeng 等，2014）。 杨玉辉（2014）研究发现，绿原酸可通过促进能量代谢、氨基酸代谢和谷胱甘肽代谢等途径，明显改善脂多糖诱导的大鼠机体脂质代谢紊乱、肝脏氧化损伤、肝脏线粒体损伤以及能量代谢障碍，并通过代谢组学方法进一步证实，甘氨酸和谷胱甘肽可能是绿原酸在机体内具有生物学活性的潜在生物标志物。基于其抗氧化特性，绿原酸对慢性疾病也有一定的预防作用。Hao等（2015）研究证实，绿原酸膳食补充能有效改善重金属镉诱导的大脑损伤。戚晓渊等（2011）研究证实，绿原酸也可通过清除自由基，对慢性肝纤维化有较强的抑制和治疗作用。

研究证实，绿原酸发挥抗氧化应激能力，不仅依赖于其结构特殊性而发挥的自由基清除能力，也可通过调控抗氧化应激信号通路发挥抗氧化能力。Boettler等（2011）研究发现，绿原酸可通过上调 NF-E2相关因子 2（Nrf2）/抗氧化相关元件（ARE）信号通路，提高机体抗氧化能力，发挥抗氧化应激损伤及线粒体功能失调。Xie等（2014）研究发现，绿原酸通过上调蛋白激酶B（Akt）磷酸化及抗凋亡蛋白B细胞淋巴瘤-2基因 （Bcl-2）表达，从而抑制过氧化氢诱导的线粒体变性，促进细胞存活。Li等（2012）研究证实，绿原酸还可通过调节 FOXO 家族成员（如 FOXO-1、3、4），抑制氧化应激损伤。

1.2 抗炎功能 体内外研究均表明绿原酸具有较强的抗炎功能，主要涉及白介素（IL）-1β、IL-6、IL-8、环氧合酶（COX）-2 及肿瘤坏死因子（TNF）-α等炎症因子的表达及核因子（NF）-κB及toll样受体（TLR）信号通路的调节。Shi等（2013）研究发现，口服补充绿原酸能够抑制四氯化碳诱导的一氧化氮合酶 （iNOS）、IL-1β、IL-6、TNF-α、COX-2等炎症因子的表达，与TLR4/NF-κB信号通路密切相关。Zheng等（2015）试验表明，单次口服补充绿原酸40 mg/kg，可明显抑制TLR3、4及NF-κB信号通路，从而改善乙酰氨基酚对肝脏造成的急性炎症反应。进一步研究发现，绿原酸可明显改善脂多糖（LPS）及缺血再灌注诱导的炎症反应，且均与TLR3或4及NF-κB信号通路的抑制密切相关 （Ruifeng 等，2014；Francisco 等，2013）。 Guo等（2015）研究发现，绿原酸还可通过抑制TLR2和TLR9信号通路，抑制单纯疱疹病毒（HSV）-1对脑胶质细胞诱发的炎症反应。

1.3 抗微生物功能 绿原酸具有广谱的抗微生物作用，对革兰氏阴性菌、革兰氏阳性菌、霉菌及部分病毒均具有一定的抑制作用。绿原酸抗菌机制复杂多样，对大肠埃希杆菌、宋内志贺菌、金黄色葡萄球菌、枯草杆菌、藤黄微球菌及军团菌生长的抑制作用可能与非竞争性抑制细菌体内的芳基胺乙酰转移酶（NAT）有关（Lo和 Chung）。 Lou 等（2011）体外研究发现，绿原酸浓度为 20～80 μg/mL时能够有效杀死宋内志贺菌及肺炎链球菌，进一步研究发现，绿原酸能够结合于细菌表面，促使细菌细胞膜通透性增加，最终导致细菌内遗传物质或营养物质部分外泄而杀死细菌，但与多肽类抗生素（如黏菌素）不同的是，绿原酸不能完全破坏细菌细胞膜结构，因此，推测绿原酸杀死细菌除破坏细菌细胞膜外，还可能靶向细胞内大分子，协同杀死细菌。Ren等（2015）最新研究发现，绿原酸除了部分破坏细菌细胞膜外，还可降低细菌细胞壁的刚度，协同杀菌。绿原酸还可抑制绿脓杆菌生物膜形成，可明显降低其耐药性形成，同时可抑制绿脓杆菌毒力因子的产生 （陈一强，2010）。Karunanidhi等（2013）研究发现，绿原酸可有效杀死临床分离的多重耐药嗜麦芽窄食单胞菌，同时能够明显抑制该菌的生物膜形成；也有研究证实，绿原酸联合两性霉素B对烟曲霉菌生物膜具有明显的干预作用（邬丽红等，2015）。

已有研究报道多种中草药单体能够有效抑制病毒生长，且不易产生耐药性。Li等（2013）研究证实，绿原酸能够有效抑制肠道病毒（EV）71的复制，半数抑制浓度（IC50）为 6.3 μg/mL，20 μg/m 绿原酸对EV71病毒的抑制率达到100%，超过利巴韦林（40 μg/mL）的抑制率，此外，绿原酸还可抑制宿主细胞 IL-6、TNF-α 及干扰素 （IFN）-γ的分泌，改善病毒侵染后造成的级联毒性反应。Wang等（2009）研究证实，绿原酸在体内或体外均可抑制鸭乙型肝炎病毒的复制。Ge等（2007）研究发现，绿原酸对H5N1亚型流感病毒的复制有一定的抑制作用。王学兵等（2008）研究发现，在安全浓度范围内，绿原酸对猪繁殖与呼吸综合征病（PRRSV）具有显著的体外抑制作用和阻断作用，其对PRRSV的最小抑制浓度为0.391 μg/mL，最小阻断浓度为0.0977 μg/mL。

1.4 免疫调节能力 Park等（2015）研究发现，绿原酸可发挥免疫调节作用，与靶向调节IL-1受体相关激酶 4， 进一步抑制 IL-1α、IL-6、TNF-α 及高迁移率族蛋白（HMGB）-1等炎症因子的表达，从而改善LPS造成的先天免疫相关性休克反应。张炳仁等（2012）研究发现，绿原酸对LPS导致的体温升高显示出较强的退热作用，并体现出明显的时效、量效关系。在进行绿原酸对肠道免疫功能影响的研究中发现，绿原酸可以显著提高肠道上皮内淋巴细胞和固有层淋巴细胞中INF-γ和TNF-α的含量，调节肠道免疫功能 （马力等，2008）。王多伽等（2013）研究发现，日粮中添加0.21%的绿原酸可明显增加獭兔血清白蛋白含量及溶菌酶活性，增强其免疫调节功能。张建华等（2009）研究证实，绿原酸可增加小鼠脾脏脏器指数、碳粒廓清能力，增强鸡红细胞吞噬功能以及提高血清溶血素的含量，表明绿原酸能从提高机体细胞免疫和体液免疫两方面来从整体水平增强机体免疫系统功，从而增强机体抗微生物感染能力。

1.5 其他功能 除上述功能外，绿原酸还具有抗癌、抑制突变、保肝利胆、保护神经、降压、调节脂肪代谢等多种生物学功能 （Onakpoya等，2015；Meng等，2013）。

2 绿原酸在动物生产中的应用

2.1 提高动物生长性能 绿原酸具有抗菌、抗病毒、抗炎、抗氧化及免疫调节等生物学功能，这些功能有助于维持动物肠道菌群稳态及机体氧化还原态平衡，减少环境应激反应，从而对提高动物生产性能具有重要的意义。张瑞仙（2012）研究发现，1%～2%杜仲叶[绿原酸含量为（18.06±0.26）mg/g]及金银花[绿原酸含量为（10.02±0.08）mg/g]连续饲喂肉鸡70 d均可不同程度提高产蛋率、提高蛋鸡免疫力，改善蛋鸡体内胆固醇代谢，降低蛋黄中胆固醇含量，提高不饱和脂肪酸含量，改善蛋黄风味。黄涛等（2014）研究证实，日粮中添加不同水平杜仲绿原酸（0.05%～0.2%）可不同程度地改善肉鸡生产性能，提高肉鸡血清免疫指标及肉品质，并最终证实0.15%绿原酸添加水平为最佳。刘英等（2009）研究发现，日粮中添加300 mg/kg绿原酸，连续饲喂4周，可提高仔猪血浆中谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）、CAT活性，同时，可明显降低腹泻率、提高仔猪IgG、IgM水平，增强其体液免疫功能。此外，植物提取物绿原酸可以显著降低断奶仔猪的料重比，提高养殖经济效益 （刘则学等，2013）。绿原酸也可明显提高水生动物的生产性能，如饲料中添加0.08%的绿原酸时，草鱼幼鱼末体质量和肝体比显著增加（宋文华等，2011）。李乃顺等（2014）研究发现，适量绿原酸能改善草鱼生长性能、非特异性免疫功能和肌肉品质，建议草鱼饲料中绿原酸添加量为0.04%。温安祥等（2010）研究发现，在基础日粮中添加200～400 mg/kg绿原酸能增强中华鳖的抗氧化能力并改善其生产性能。王多伽（2013）研究发现，日粮中添加0.03%～0.27%的绿原酸可不同程度地提高吉戎兔生长性能、屠宰性能和饲料中养分消化率，并建议0.15%的添加量为最佳。

2.2 调节脂肪代谢，改善肉品质 减少畜禽脂肪过度沉积、改善肉品质对提高人类肉质食品的营养价值及控制肥胖的发生具有重要意义，是研发新型饲料添加剂的思路之一（代重山，2014）。邱阳阳（2013）研究发现，绿原酸可抑制与脂肪细胞分化相关的核转录因子过氧化物酶体增殖物激活受体 （PPAR）-α2及CCAAT增强因子结合蛋白（C/EBP）mRNA的表达水平，减少脂肪沉积，降低小鼠血液及肝脏中脂肪含量。宋卓等（2014）研究发现，绿原酸能显著提高大鼠附睾脂肪组织中甘油三脂脂肪酶 （ATGL）和激素敏感脂肪酶（HSL）mRNA表达水平，有效控制体脂堆积。日粮中添加1%～2%的金银花（主要成分为绿原酸）是通过提高胰高血糖素水平、降低胰岛素水平来抑制P-轻-P-甲基戊二酸单酰辅酶A还原酶活性减少鸡体内胆固醇合成，同时提高胆固醇7a-羟化酶（CYP7al）活性，使胆固醇更多的分解为胆汁酸，抑制胆固醇生成（张瑞仙，2012）。

2.3 提高抗病能力，增强抗应激能力 由于绿原酸自身具有一定的抗微生物能力及免疫调节能力，当绿原酸作为饲料添加剂使用时，可通过调节机体免疫能力或清除病原菌，提高动物抗病能力及抗环境应激能力。王多伽（2013）研究证实，日粮中添加0.03%～0.27%绿原酸可以提高血清中白蛋白含量、溶菌酶活性、SOD活性，并且可以提高肝脏中金属硫蛋白 （MT）-1基因相对表达量，调节吉戎兔免疫功能及抗病能力。舒辉（2010）、肖洋（2010）发现绿原酸可以提高中华鳖的非特异性免疫功能和机体内抗氧化酶活性，同时绿原酸对肠道的发育也有一定的影响，可以显著增加十二指肠绒毛高度。张纯（2011）研究发现，绿原酸可促进组织器官的发育，如提高鲤鱼肠体、肝胰脏、头肾和脾脏的重量，还可以提高血浆中IgM含量，说明绿原酸对机体的特异性免疫功能也有一定影响。高瑞峰（2014）研究发现，绿原酸可通过抑制TLR4/NF-κB信号通路抑制LPS对乳腺上皮细胞的炎症反应，发挥抗乳腺炎作用。Ruan等（2014）研究发现，20、50 mg/kg绿原酸口服补充能够明显降低大鼠小肠黏膜通透性，同时增加小肠紧密连接蛋白的表达，从而抑制LPS造成的肠炎，表明绿原酸可通过调节肠道稳态，减少毒素通过肠道进入动物体内。

3 小结

综上所述，绿原酸通过其抗氧化、抗炎、抗微生物活性等生物学功能的发挥，提高动物生产性能、抗病及抗应激能力，改善畜禽肉品质，且具有毒性小、无公害、无污染等特点。

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