原花青素生物学活性及其在畜牧生产中应用

2019-01-10吴伟伟哈尼克孜张小伟

中国饲料 2019年23期

吴伟伟，哈尼克孜，张小伟，龙淼

（1.新疆畜牧科学院畜牧研究所，新疆乌鲁木齐830000；2.新疆农业大学动物科学学院，新疆乌鲁木齐830052；3.沈阳农业大学畜牧兽医学院，辽宁沈阳110161）

原花青素（PC）是一类水溶性多酚化合物，存在于天然植物中，如葡萄、山楂、苹果、野草莓、紫甘薯、银杏和松树等。原花青素可利用资源非常广泛，是一种天然的抗氧化剂。其具有很强的极性，溶于甲醇、乙醇、丙醇、丙酮等极性较高的溶剂，不溶于极性较小的溶剂，如苯、甲苯、氯仿和石油醚等。原花青素水溶性强，易被机体吸收，生物利用度超过90%，但稳定性差，容易受到pH、光、热的影响（段国平等，2014）。原花青素的结构非常复杂，其中最简单的是儿茶素、表儿茶素、儿茶素和表儿茶素。在原花青素的各种结构中，以二聚体分布最广，是最重要的原花色素类。在原花青素来源中，从葡萄籽及其皮中提取出来的葡萄籽原花青素（GSPE)含量最高，并且原料成本低，是原花青素的重要来源，受到广泛的应用（Liu 等，2018）。

1 原花青素的生物学活性

1.1 免疫调节和抗癌作用研究发现，在肉鸡饲料中添加1.5%绿色葡萄叶可显著降低白细胞数量，提高嗜异性细胞比例（张海军等，2012），能够促进小鼠脾细胞增殖及分泌TNF-α 和IL-2 能力（潘利华等，2014）。目前认为，原花青素可以提升机体免疫功能，其调节机制可能是通过对细胞因子的调节来完成（孔妮等，2018）。 PC 可以促进癌细胞凋亡，也可抑制紫外线诱导的免疫抑制，并促进T 细胞功能发挥抗皮肤癌作用（Katiyar，2007）。研究表明，由山楂中提取的原花青素能够抑制肝癌细胞SMMC-7721 的增殖并促进其凋亡（孙思明等，2019）。其抗癌机制可能与原花青素具有强的抗氧化和清除自由基能力，可以促进癌细胞凋亡并阻止细胞周期有关。

1.2 清除自由基和抗氧化活性葡萄籽提取物原花青素抗氧化活性是常用抗氧化剂维生素E的50 倍，维生素C 的20 倍。原花青素含有多个酚羟基，因此可被氧化释放H+，释放的H+可与人体产生的活性氧自由基结合。其可以通过清除活性氧来阻断其对细胞膜脂质的过氧化损伤。凌智群等（2002）报道，PC 能阻止过氧化氢对细胞膜的氧化损伤作用，并且作用效果呈增加趋势。对小鼠进行试验发现，给予小鼠口服PC，小鼠肝脏组织SOD 活性明显增强，这可能由于PC 激活了机体的抗氧化通路，产生大量抗氧化活性物质，从而抑制细胞膜的脂质过氧化。原花青素可以清除大鼠肠组织中的氧自由基，减少对肠组织的氧化损伤，减轻大鼠复发性结肠炎（王艳红等，2010）。 PC 还可抑制体内活性氧及α-生育酚的产生和回收，并保护低密度脂蛋白。原花青素含的二羟酚基可与金属离子Fe3+、Cu2+、Al3+结合，从而阻止金属离子催化自由基反应的活性，起到抗氧化的作用。

1.3 抗病驱虫功能原花青素可以抑制真菌、细菌和酵母等微生物的生长。研究发现，原花青素可以通过抑制膀胱上皮细胞表面整合素受体及FActin 表达实现抑制致病性大肠杆菌的黏附，阻止其侵入膀胱上皮细胞（沙凯辉等，2018）。 Wang 等（2008）研究表明，饲粮中添加PC 可提高肉仔鸡的免疫功能，降低柔嫩艾美尔球虫感染造成的肉鸡生长抑制，并可以治疗因柔嫩艾美尔球虫引起的并发症，能保护多种球虫诱导鸡的坏死性肠炎肠道损伤，但具体的机制还需要进一步研究。

1.4 心血管保护作用 Demirkaya 等（2009）研究表明，每日摄入100 mg PC 的试验鼠，能够抑制由DXR 造成的心肌氧化损伤。Pataki 等（2002）研究发现，PC 能够清除OH 和H2O2自由基，提高心脏受损后的恢复。PC 能够抑制胶原蛋白、弹性蛋白和透明质酸的分解，主要是由于PC 能够抑制胶原酶、弹性蛋白酶和透明质酸酶活性，从而保持血管完整性。 PC 可以降低血TC、血脂、低密度脂蛋白（LDL）等浓度，升高高密度脂蛋白（HDL）浓度来预防动脉粥样硬化（马亚兵等，2013）。原花青素还具有降低血压和放松血管的作用。研究发现，给兔静脉注射葡萄籽原花青素后，能有效抑制血管紧张素Ⅰ转化酶，进而起到降压作用。山楂原花青素能够促进血管内皮细胞胞外钙内流和胞内钙释放，发挥其血管内皮细胞钙活化的作用（李澎等，2017）。

1.5 解救中毒的作用 PC 能够缓解毒物对细胞氧化损伤和免疫毒性。万一方等（2017）利用细胞活力分析和ELISA 试验发现，PC 能够显著抑制PNMC 对脾淋巴细胞增殖毒性作用，缓解其对T淋巴细胞分泌白介素2 和4 的能力，通过测定抗氧化指标SOD 和GPx 证明，PC 缓解免疫毒性与其抗氧化作用密切相关。涂珑珑（2013）通过建立4-硝基酚小鼠睾丸损伤模型，添加葡萄籽原花青素提取物能显著缓解其引起小鼠精子数减少和生精上皮细胞脱落，恢复睾丸组织正常形态，并且提高睾丸组织的抗氧化水平。还证明了PC 缓解4-硝基酚生殖毒性是通过其抗氧化能力，并调节相关蛋白和基因表达来实现的。水产饲料中镉超标可使动物肝脏细胞死亡、解体和线粒体损伤，对水产养殖造成严重危害。研究发现，饲料中添加PC，能够增强肝脏抗氧化能力和清除体内自由基（卢俊姣等，2014）。赵盼月等（2016）研究发现，饲料中添加800 mg/kg 的原花青素能拮抗镉造成吉富罗非鱼肝脏氧化损伤，能够显著降低吉富罗非鱼血清转氨酶活性，减少肝脏自由基产生，提高肝脏金属硫蛋白水平。侯福银等（2015）在鸡胚第6.5 天，注射0.05 mg/kg 镉或2.5 mg/kg PC，测定睾丸形态、氧化指标、细胞凋亡和内质网应激相关基因的表达情况发现，PC 逆转了镉引起鸡胚睾丸损伤和凋亡细胞数量增多现象，并降低了镉诱导的内质网应激相关基因XBP-1 表达。姜婧等（2016）发现，铅可以严重损伤肝脏，但PC 能够保护铅对大鼠肝脏的损伤作用，因为PC 降低了ALT 和AST活性，提高了SOD 活性，降低脂质过氧化和肝病理损伤，初步探讨机理表明，PC 主要通过调控氧化应激、细胞凋亡和DNA 损伤起到保护作用。研究表明，饲料中添加葡萄籽原花青素能够显著缓解黄曲霉毒素B1对肉鸡诱导的免疫抑制和氧化应激反应，而且发现，起到保护作用是由于原花青素能够激活Nrf2 信号通路并抑制NF-κB 通路，该研究结果为防控黄曲霉毒素中毒奠定了基础（Rajput 等，2019）。研究也发现，葡萄籽原花青素通过激活Nrf2/ARE 通路能够显著缓解玉米赤霉烯酮对小鼠生殖毒性（Long 等，2016）。

2 原花青素在畜牧生产中的应用

2.1 在家禽生产中的应用饲料中添加原花青素可提高肉雏鸡免疫器官指数，提高胸肌率、肉鸡日增重、腿肌率、胸肌pH，降低腹脂率（周华等，2013）。梁卫花（2009）选取了300 只1 日龄健康AA 肉仔鸡，进行42 d 饲喂效果试验，研究发现，松针提取物原花青素能够提高肉仔鸡法氏囊、脾脏、胸腺等重量进而提高肉鸡的免疫功能，与抗生素金霉素、北里霉素进行对比发现，效果明显高于这两种抗生素。杨金玉等（2014）研究表明，7.5 ～15.0 mg/kg PC 与小麦型饲粮组合可显著提高鸡免疫机能。体外试验进一步研究发现，PC 促进肉仔鸡外周淋巴细胞增殖效果最佳的浓度为30 μg/mL。研究发现，PC 能够提高产蛋后期蛋鸡生产性能和抗氧化能力。张玉等（2016）试验发现，在基础饲粮中添加50 mg/kg PC 能提高蛋鸡血浆和肝脏T-SOD 活性，降低肝脏MDA 含量，增加蛋壳厚度。邢玉娟等（2018）发现，10 mg/kg OPC 对肉鸡1 ～42 d 的生长性能及免疫机能提升最显著，15 mg/kg OPC 对肉鸡血浆抗氧化提升最显著。

2.2 在猪生产中的应用 PC 能够显著提高应激仔猪抗氧化能力，降低肝脏炎症反应和维持肝脏细胞完整性。PC 还能够提高仔猪生长性能，且效果与维生素E 的效果相当（赵娇，2013）。PC 还能够提高肠道消化酶的活性，促进营养物质吸收，提高血液中红白细胞数量，降低断奶应激造成的不利影响。赵家奇等（2016）试验发现，断奶仔猪饲料中添加100 mg/kg PC 可显著提高仔猪血清抗体、补体和白细胞介素-2 的浓度，提高断奶仔猪谷胱甘肽过氧化物酶和超氧化物岐化酶活性，降低血清中MDA含量。PC 不仅能够提高仔猪免疫力和抗氧化能力，而且当仔猪受到氧化应激后，也会起到一定的保护作用。赵娇等（2012）报道，饲粮中添加100 mg/kg葡萄籽PC 能够减缓Diquat 诱导的仔猪氧化应激，进而改善应激仔猪的生长性能。胡亚美等（2014）研究发现，原花青素还能提高猪精液常温保存效果，延长精液保存时间。

2.3 在其他动物生产中的应用研究表明，PC 可提高肉兔屠宰率，降低肉品粗脂肪含量，改善肉品物理性状。饲粮中添加原花青素可降低肉兔死亡率、腹泻率，同时，饲粮中添加原花青素，可改善肉兔盲肠发酵状况，而添加400 mg/kg 原花青素，可提高肉兔饲粮营养物质的利用效率（汪水平等，2014）。PC 能够降低成年母羊粪中的蛋白含量和能量、降低饲料成本，提高经济效益（李会菊等，2010）。PC 可增加鱼类亩产量，降低饵料系数（杨再等，2006）。 0.2 g/kg 添加水平的葡萄籽原花青素能够改变奶牛瘤胃微生物发酵模式，显著降低了甲烷产量（杨德莲等，2018）。朱旺（2015）在肉牛空肠上皮细胞培养基中添加PC，然后又进行不同温度的热应激（37、40、43 ℃和46 ℃下进行2 h 的培养），试验发现，在一定温度范围内，PC 能够提高细胞抗氧化能力、降低炎性反应，进而缓解肉牛空肠上皮细胞的热应激反应。宿孝奇（2015）试验发现，奶牛发生酮病时血浆MDA 和NO、CAT 活性显著升高，TAC、GPX、SOD 活性极显著下降，反应泌乳早期奶牛发生酮病时机体氧化应激剧烈，抗氧化水平低下。泌乳早期添加PC 可有效提高奶牛机体抗氧化能力，降低血浆氧化代谢产物和酮体水平。