硒与茶多酚的协同生物学效应及其在动物生产中的应用

杨凯丽 卓锐文 肖圆圆 方热军*

(1.湖南农业大学动物科技学院，长沙410128；2.湖南畜禽安全生产协同创新中心，长沙410128)

硒(selenium)元素主要以硒蛋白的形式在动物体内发挥重要的生理功能[1]，已发现的硒蛋白有谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)、硫氧蛋白还原酶(TrxR)、甲状腺素脱碘酶(DIOs)和硒蛋白P(SelP)等25种，在动物体内参与抗氧化、免疫及激素的运输和调节等[2]。在动物生产中，常需要在饲粮中添加硒以满足机体对硒的需要[3]，硒可提高动物生产性能，改善机体抗氧化、免疫等性能[4-5]。茶多酚(tea polyphenols)是茶叶中提取多酚物质的总称，包括黄烷醇类、黄酮类、酚酸类等，具有多种生物性能，如抗氧化、免疫、抑菌等，广泛用于食品药品等行业[6-7]。我国茶资源丰富，具有一系列的茶叶产业链，每年产生大量的茶叶副产物，具有提取茶多酚的大量资源，随着我国“全面禁抗”的到来，“替抗”饲料添加剂的开发逐渐成为研究热点，茶多酚作为绿色“替抗”饲料添加剂可提高动物的生产性能、产品品质、抗氧化性能等[8-9]。

茶多酚的性能可被其他物质影响，如蛋白质、多糖、矿物元素等[10]，而硒是动物体必需矿物元素，对机体生长发育、抗氧化等方面具有十分重要的意义。硒与茶多酚具有多种相似的生物学供能，有研究显示，二者联用效应强于其单一物质[11]。对于硒与茶多酚的研究多见于富硒茶，其多酚类化合物多于常规茶，具有更强的抗氧化性能[12-13]。本文就硒与茶多酚的生物学功能、细胞信号转导调控机制及其在畜禽上的应用进行综述，为微量元素的精准营养、绿色饲料添加剂的研发及资源节约提供思路。

1 硒与茶多酚的生物学功能

1.1 抗氧化功能

自由基是体内物质发生氧化还原产生的高活性分子，可破坏蛋白质、DNA，造成脂质过氧化。体内自由基过多可影响动物生产，甚至诱发疾病，造成死亡[14]。

1.2 免疫功能

硒与茶多酚均能介导免疫反应[19-20]。硒可刺激血液中白细胞的活化，增加抗体的合成，提高免疫细胞的活性，增强机体非特异性免疫、细胞免疫及体液免疫。当体内缺硒或硒蛋白表达被抑制时，多种组织炎症细胞因子的含量会受到影响，如缺硒会降低机体血清白细胞介素-1(IL-1)以及升高肿瘤坏死因子-α(TNF-α)含量[21]，其中增加的TNF-α可以诱导核转录因子-κB(nuclear factor-κB，NF-κB)的活化并增加肝细胞中C反应蛋白(C-reactive protein，CRP)的分泌[19,22]。茶多酚可结合免疫细胞上相应的受体，调节免疫细胞的黏附和炎症过程，调节免疫因子的分泌。研究发现，EGCG的免疫细胞受体有3类，67 ku层黏连蛋白受体(67 ku laminin receptor，67LR)、zeta链结合70 ku蛋白(zeta chain associated protein kinase 70 ku，ZAP-70)以及维甲酸诱导基因Ⅰ(retinoic acid induction gene Ⅰ，RIG-Ⅰ)[23]。Kuo等[24]研究表明，儿茶素可增强T细胞亚群的活性，提高白细胞介素-2(IL-2)等的分泌；增强免疫细胞活性；于娟等[25]研究表明，红茶多酚可以增强小鼠的T细胞、B细胞、自然杀伤细胞以及巨噬细胞的活性，增加抗体水平及免疫球蛋白含量[26]。硒与茶多酚促进细胞因子分泌，提高抗体水平，提高动物体免疫能力，但二者的互作及机理需要深入探究。

1.3 抗肿瘤功能

硒和茶多酚可扰乱肿瘤细胞代谢、诱导细胞凋亡和抑制血管生成等，表现出抗肿瘤作用。硒可以通过抗氧化功能发挥抗肿瘤作用，此外，TrxR可调节细胞增殖和生存以及刺激肿瘤细胞，硒化合物可抑制肿瘤细胞端粒酶活性以及调控转录因子NF-κB的激活和失活，抑制肿瘤细胞[27]。茶多酚通过调节相关酶，如谷胱甘肽-S-转移酶(glutathione S-transferase，GST)抑制多种癌细胞生长，同时，硒也可以调节GST活性。硒与茶多酚对肿瘤细胞周期的抑制作用机理基本相同。茶多酚可以通过抑制B淋巴细胞瘤-2(B-cell lymphoma-2，bcl-2)基因的表达，诱导bcl-2相关蛋白(bcl-2 associated x protein，bax)基因的表达，从而诱导癌细胞发生编程性死亡，通过调控细胞周期蛋白依赖性激酶(cyclin-dependent kinases，CDK)、细胞周期蛋白E、CDK相互作用蛋白(CDK interacting proteins，CIPs)、激酶抑制蛋白(kinase inhibitory proteins，KIPs，如p27KIP1、P57KIP2)等细胞周期调控蛋白，诱导肿瘤细胞周期停滞在G1期进而抑制其生长[28-29]。硒与茶多酚均可以通过调节某些信号通路进而发挥抗肿瘤作用，通过活化丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases，MAPK)信号通路，抑制蛋白质丝氨酸-苏氨酸激酶(protein-serine-threonine kinase，AKT)细胞信号通路，激活线粒体凋亡通路，降低连环蛋白(catenin)水平，激活半胱氨酸-天冬氨酸蛋白酶(cystein-asparate protease，Caspase)-9、Caspase-3，上调视黄酸受体(retinoic acid receptors，RXR)表达，通过影响细胞间隙连接蛋白以及通讯功能，抑制肿瘤细胞生长，加快其凋亡，也可通过抑制肿瘤组织血管的形成产生抗肿瘤作用[30-31]。

2 硒与茶多酚对细胞内信号通路的调节

2.1 核因子E2相关因子2(nuclear factor erythroid 2-related factor 2，Nrf2)/抗氧化反应元件(antioxidant response element，ARE)信号通路

硒与茶多酚可通过调节多种信号通路发挥作用。Nrf2/ARE通路是调节抗氧化机制的重要通路，在未被激活时，Nrf2与Kelch样环氧氯丙烷相关蛋白-1(Kelch-like ECH-associated protein 1，Keap1)结合，激活的Nrf2与Keap1解离，结合ARE，进而启动抗氧化等基因的转录，如GSH-Px、超氧化物歧化酶(SOD)、还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)脱氢酶1等抗氧化酶等[32]，研究发现，EGCG能诱导增加Nrf2的转录活性，提高与ARE的结合能力，继而上调含硒酶GSH-Px和TrxR的表达[33]，当体内硒含量充足时，EGCG可直接诱导TrxR1基因的表达，而使Nrf2不被激活，当硒缺乏时，Nrf2被EGCG激活[18]，同时，硒也可激活Nrf2信号通路[26]。

2.2 MAPK信号通路

MAPK信号通路参与细胞的炎症、应激等过程，可被应激、炎性细胞等激活，调节细胞因子的产出。MAPK通路通过MAPK、MAPK激酶和MAPK激酶激酶三级级联调控。MAPK信号通路主要有3条途径：细胞外信号调节激酶(extracellular signal-regulated kinases，ERK)、p38丝裂原激活蛋白激酶(p38 mitogen-activated protein kinases，p38)、Jun氨基末端激酶(jun N-terminal kinases，JNK)[34]。硒可通过调控MAPK信号通路，下调TNF-α、白细胞介素-1β(IL-1β)和白细胞介素-6(IL-6)基因的表达，发挥抗炎作用[35]。Ma等[36]研究表明，茶多酚通过激活MAPK磷酸化缓解氧化应激对牛乳腺上皮细胞的损伤；Siddiqui等[37]发现，EGCG可通过激活ERK1/2，抑制人前列腺癌细胞活性。

2.3 NF-κB信号通路

NF-κB通路可调控免疫和炎症反应，NF-κB蛋白家族通过与顺式调控区的DNA位点结合，形成异型和同型二聚体，未被激活的NF-κB二聚体通过与NF-κB抑制蛋白(inhibitor of NF-κB，IκB)结合在细胞中，当有刺激源时，IκB激酶复合物通过激活IκB进而激活NF-κB，进行靶基因的转录[38]。研究显示，硒与茶多酚能激活NF-κB通路，进而上调前列腺素E2(prostaglandin E2，PGE2)及血栓素2(thromboxane 2，TXA2)的表达，PGE2和TXA2是活化巨噬细胞的物质，以此调节免疫功能[22,39]。

2.4 磷脂酰肌醇-3激酶(phosphatidylinositide 3-kinase，PI3K)-AKT信号通路

胞内PI3K-AKT参与细胞营养物质的摄取等功能，PI3K是特殊的胞内脂质激酶，其活化可磷酸化质膜上的磷脂酰肌醇环，产生的3，4，5-三磷酸磷脂酰肌醇与AKT结合使其激活，继而磷酸化多种酶和转录因子对相应功能进行调节，如激活细胞色素C(cytochrome C，Cyt C)，激活Caspase-3，致使细胞凋亡，也可以调节血管内皮细胞的生长[40-41]。硒和茶多酚可诱导PI3K-AKT，降低氧化应激对细胞的损伤以及抑制癌细胞生长[38,42]。

茶多酚与硒通过调控多条信号通路参与机体的生长代谢发育。研究证实Nrf2是AKT的靶蛋白之一，MAPK也可激活Nrf2，硒与茶多酚可调控PI3K-AKT及MAPK信号通路，也可通过这2条信号通路进一步激活Nrf2[43-44]，二者通过多条信号通路及通路间的相互作用，协同发挥抗氧化、免疫、抗肿瘤等功能，但硒与茶多酚发挥协同作用的机制研究尚需深入探究。

3 硒与茶多酚在动物生产中的应用

3.1 硒在动物生产中的应用

硒作为饲料添加剂添加到饲粮中，可提高动物的生产性能、产品品质、抗氧化以及免疫功能，有机硒的效果通常大于无机硒。表1为硒在动物生产中的部分研究成果[45-51]。

3.2 茶多酚在动物生产中的应用

茶多酚可促进动物的生产性能，提高产品品质，如改善肉品质和蛋品质，提高抗氧化能力，调节动物体脂质代谢。茶多酚在动物生产中的部分研究成果见表2[52-56]。

3.3 硒与茶多酚在动物生产中的联合应用

目前，硒与茶多酚的联合应用已有的研究显示，二者具有协同作用，配伍效果优于单一物质，但目前关于两者的协同作用机制探讨相对较少。李卫春[57]指出，硒与茶多酚组合可降低肉鸡胸肌红度(a*)、亮度(L*)值，提高黄度(b*)值，提高肉品质以及血浆中抗氧化酶(GSH-Px、SOD等)活性，降低氧化物黄嘌呤氧化酶(XOD)活性，且二者具有交互作用，饲粮中硒和茶多酚添加水平分别为0.15、200 mg/kg可提高鸡肉的抗氧化能力，延长鸡肉的货架期。Long等[58]研究酵母硒与茶多酚对于武昌鱼的影响发现，饲料中酵母硒与茶多酚添加水平分别为0.5、50 mg/kg可促进武昌鱼的生长、抗氧化性能及组织的恢复能力，且效果优于添加单一的酵母硒或茶多酚。龙萌等[59]研究显示，在饲料中添加酵母硒和茶多酚的影响下，团头鲂鱼的生长性能以及鱼体抗病原菌的感染力均显著提高，饵料系数显著下降，且二者联用具有互作效应，同时，两者均具有抗氧化作用，可诱导相关抗氧化基因表达，当两者联用时，对抗氧化功能具有协同作用，可提高铜锌超氧化物歧化酶(Cu/Zn-SOD)和过氧化氢酶(CAT)的基因表达，综合分析，对于团头鲂幼鱼，饲料中酵母硒和茶多酚适宜添加水平分别为0.5和50 mg/kg。

表1 硒在动物生产中的部分研究成果

表2 茶多酚在动物生产中的部分研究成果

续表2动物Animals水平Levels研究结果Research results参考文献References仔猪Piglets添加500 mg/kg氧化应激条件下,茶多酚能缓解仔猪的生长抑制,促进CD4+/CD8+比值的升高及T淋巴细胞的增殖和活化,减弱氧化应激带来的损伤Deng等[53]肉鸡Broilers口服0、80、160 mg/kg BW茶多酚显著降低肉鸡肝脏的脂质含量,提高了磷酸化丝裂原活化蛋白激酶水平,改变了脂肪代谢酶的mRNA水平和酶活性,茶多酚可通过丝裂原活化蛋白激酶信号通路调节肉鸡肝脏脂质代谢Huang等[54]蛋鸡Laying hens添加150、200、250、300、350 mg/kg饲粮添加300 mg/kg茶多酚可提高血清中谷胱甘肽过氧化物酶活性,对蛋鸡整个产蛋期生产性能和鸡蛋品质无负面影响,但能稳定降低鸡蛋蛋黄胆固醇含量,降幅为20%左右卢垚[55]蛋鸡Laying hens添加200 mg/kg茶多酚可提高蛋鸡产蛋性能,改善料蛋比、蛋品质以及内脏形态Wang等[56]

4 小 结

硒与茶多酚均具有抗氧化、免疫、抗肿瘤等作用，共同调节多条信号通路，其联合应用可改善动物体的生长性能、抗氧化功能、免疫功能等，在大部分的研究中，二者的联合应用效果优于单一物质，但关于硒与茶多酚联合发挥功能的许多机制尚未清晰，如二者发挥抗氧化功能与免疫功能的机制尚未完全清楚，其联合应用对动物肠道健康的影响尚未明了，对不同动物的配伍剂量尚需进一步研究。鉴于目前二者联用的良好效果，并随着研究的不断深入，硒与茶多酚的联合应用在动物生产中拥有广阔的前景。