白藜芦醇在猪营养中的研究进展

孟庆维 吴芊慧 石宝明 单安山

(东北农业大学动物营养研究所，哈尔滨150030)

白藜芦醇(resveratrol)是植物中天然存在的一种多酚类化合物，在各种浆果、坚果、葡萄和中草药中广泛分布。1940年，白藜芦醇首次被日本学者在毛叶黎芦的根中被分离出来。白藜芦醇属于植物防御素的一种，是植物受到胁迫时产生的抗毒素以提高植物对病原体和恶劣环境的抵御能力。近20年来，科学界对白藜芦醇的生物学功能进行了广泛地研究，发现白藜芦醇具有多种生物学活性和调控效果，包括抵抗肿瘤、抑制肥胖、杀菌、抗炎、抗氧化等[1-2]。近年来，随着生活水平的提高，人们对畜产品的安全与质量愈发关注，且随着饲料端全面禁抗，需要开发绿色、安全、高效的饲料添加剂用于生猪养殖。白藜芦醇因具有安全高效、不产生抗药性、无残留等优势和多种生物学活性，被广泛应用于医药、保健品等领域，逐渐受到猪营养领域研究人员的关注。研究发现白藜芦醇可提高猪的抗氧化功能[3]，改善猪的免疫功能和抗病力[4]，改善仔猪的肠道健康[5]，调节猪的脂肪代谢[6]，改善猪的肉品质[7]，提高母猪的繁殖性能等[3]。因此，本文对国内外就白藜芦醇在猪营养中的应用研究和机理研究进行综述，为今后白藜芦醇的研究和在养猪生产中的应用提供一定的参考和理论基础。

1 白藜芦醇的理化性质

白藜芦醇化学名为3,4,5-三羟基-反-均二苯代乙烯，化学分子式为C14H12O3，相对分子质量为228.2[8]。白藜芦醇的形态为白色针状晶体，不溶于水，易溶于丙酮、乙醇和甲醇等有机溶剂，熔点256～257 ℃，升华温度261 ℃，在波长365 nm的紫外线照射下能产生荧光，并能和三氯化铁-铁氢化钾起显色反应[9]。白藜芦醇不稳定，通常和葡萄糖相结合形成苷，在植物中主要以白藜芦醇苷的形式存在。植物、病原体和动物的消化道含有可氧化多酚类化合物的酶，糖基化可抑制白藜芦醇被酶所氧化，而肠道中的糖苷酶可以释放出糖苷元单体，从而保持白藜芦醇的生物学活性，提高其稳定性和生物利用率[10]。自然界中的白藜芦醇存在顺式和反式2种结构，顺式结构易在紫外线诱导下转化为反式结构，因此植物体内的白藜芦醇及其糖苷主要以反式异构体为主，其生物学活性强于其顺式异构体，单体活性要强于糖苷。白藜芦醇在未经酿酒的葡萄籽、葡萄皮中含量很高，但我国多数葡萄资源都应用在酿酒中，因此目前市售的白藜芦醇多从虎杖中提取。通常可利用溶剂提取、微波萃取、超临界CO2萃取等方法获得粗品，随后需进行纯化以分离粗品中的白藜芦醇顺、反式异构体和白藜芦醇苷，因此高纯度白藜芦醇价格相对较高[11-12]。

2 白藜芦醇在猪营养中的研究进展

2.1 白藜芦醇对猪免疫功能和肠道健康的调控作用

近年来许多研究发现白藜芦醇对猪的免疫功能和肠道健康状态具有改善作用。Chen等[13]研究了不同水平(150、300 mg/kg)白藜芦醇对断奶仔猪免疫功能和肠道屏障功能的调控作用，发现白藜芦醇可提高断奶仔猪血清中免疫球蛋白G(IgG)水平，并可显著提高断奶仔猪血清中谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)和肝脏中超氧化物歧化酶(SOD)活性，降低丙二醛(MDA)水平，对断奶仔猪的抗氧化能力有显著的改善作用；该研究还发现白藜芦醇可以改善仔猪的肠道功能，可显著提高空肠绒毛高度，降低隐窝深度，提高绒隐比。此外，Fu等[14]研究发现，白藜芦醇可以刺激仔猪外周血和脾脏中淋巴细胞分化，通过提高干扰素-γ(INF-γ)水平和降低肿瘤坏死因子-α(TNF-α)水平调节仔猪的体液免疫应答，而饲喂7 d后可以显著提高仔猪血清中IgG和免疫球蛋白M(IgM)水平。在生长育肥猪上的研究同样发现白藜芦醇对于肠道免疫功能具有调节作用。胡瑶莲等[15]报道，在生长育肥猪饲粮中添加600 mg/kg白藜芦醇可以显著提高小肠黏膜中白细胞介素-6(IL-6)和白细胞介素-10(IL-10)的水平，而且对猪的肠道菌群具有调节作用，显著降低结肠中大肠杆菌的数量，提高双歧杆菌的数量。另外，有研究表明白藜芦醇和姜黄素联用对仔猪的肠道健康具有改善作用，具体表现为：白藜芦醇与姜黄素联用后可提高仔猪的小肠的绒毛高度和绒隐比，提高小肠中谷胱甘肽(GSH)水平，降低氧化型谷胱甘肽(GSSG)和MDA水平，并提高小肠的紧密连接蛋白和抗氧化相关基因的表达；白藜芦醇与姜黄素联用可以下调Toll样受体4(TLR4)信号通路，降低小肠中白细胞介素-1β(IL-1β)和TNF-α水平，提高肠道中IgA的分泌，并降低肠道中埃希氏菌属的数量[16]。猪的早期断奶应激包含生理和环境的应激因素，会导致猪产生氧化应激和肠道功能紊乱[17-18]。Zhang等[19]研究发现,白藜芦醇对断奶应激导致的肠道功能紊乱具有缓解作用，在其研究中发现仔猪断奶后会导致二胺氧化酶活性和D-乳酸含量升高，肠道绒毛缩短，肠道细胞凋亡和肠道氧化损伤，而饲粮中添加白藜芦醇有提高肠道绒毛高度和降低凋亡细胞数量的趋势。此外，有研究发现,母猪饲粮中添加白藜芦醇可以缓解仔猪因断奶导致的腹泻，显著降低腹泻评分，提高肠道绒毛和微绒毛高度，缓解肠道的炎症状态，降低仔猪空肠中IL-6和TNF-α水平，进一步研究发现这可能与母体添加白藜芦醇提高仔猪肠道中产丁酸菌的比例有关[5]。白藜芦醇对猪免疫功能和肠道健康的调控作用可能与其杀菌、抗炎、抗氧化特性有关，但其内在的分子机制还需要进一步研究明确。

2.2 白藜芦醇对猪免疫应激和氧化应激的调控作用

白藜芦醇对猪的免疫应激和氧化应激具有积极的调节作用。大肠杆菌是导致断奶仔猪腹泻的主要因素，而Ahmed等[4]研究发现，在大肠杆菌攻毒状态下，白藜芦醇可以通过降低肠道中沙门氏菌和大肠杆菌的比例提高仔猪的日增重，改善仔猪的腹泻，且发现白藜芦醇可以提高仔猪血清中IgG的水平。通常接种疫苗会导致一定的免疫抑制，而王俊文[20]的研究发现白藜芦醇可以提高接种蓝耳病弱毒苗状态下生长育肥猪的血清总抗氧化能力(T-AOC)，降低血清中MDA水平，并可以通过提高猪血清中IFN-γ水平和降低IL-1β水平缓解接种疫苗导致的免疫抑制和炎症状态。近期有研究发现白藜芦醇对于病毒的感染具有抵抗和缓解作用。Cui等[21]给仔猪口服了3周的白藜芦醇，随后进行轮状病毒攻毒，发现白藜芦醇可以缓解轮状病毒导致的腹泻，同时发现白藜芦醇可以显著降低仔猪体内TNF-α水平，而且发现饲喂白藜芦醇的仔猪进行轮状病毒攻毒后体内IFN-γ水平提高，且CD4+/CD8+淋巴细胞比例与未攻毒组相近，说明白藜芦醇可维持感染轮状病毒仔猪的免疫功能。伪狂犬病毒是一种常见的死亡率较高的猪病。Zhao等[22]研究发现，白藜芦醇可以抑制伪狂犬病毒的复制，缓解病毒的感染，经白藜芦醇处理后伪狂犬病毒的载量显著降低，猪群感染伪狂犬病毒后的死亡率降低，并提高了感染仔猪的生长性能，缓解了感染伪狂犬病毒后的病理学特征，尤其是脑部炎症，且观察到饲喂白藜芦醇的仔猪攻毒7 d后血清中细胞因子水平显著提高，包括IFN-γ、白细胞介素-12(IL-12)、TNF-α、INF-α。在仔猪氧化应激状态下，白藜芦醇对仔猪的肠道形态和肠道屏障功能具有保护作用。Cao等[23]报道，在仔猪饲粮中添加白藜芦醇可以缓解敌草快(diquat)诱导产生的氧化应激，白藜芦醇可以显著提高仔猪空肠黏膜的T-AOC，降低空肠黏膜中过氧化氢(H2O2)和MDA水平；并且白藜芦醇可以降低肠道组织线粒体的活性氧(ROS)的产生，提高肠道线粒体膜电位和线粒体DNA含量，同时提高线粒体复合酶Ⅰ～Ⅳ的活性，并对PTEN诱导的假定激酶1(PINK1)、Parkin(一种E3泛素化连接酶)、微管相关蛋白1轻链3(LC3)蛋白的表达具有提高作用。

2.3 白藜芦醇对猪肉品质的调控作用

研究发现白藜芦醇可以调节猪的肌肉纤维类型转化，提高肌肉的抗氧化能力，进而提高猪肉品质[7,24]。成年猪的肌纤维分为4种类型，包括Ⅰ型(慢收缩氧化型)、Ⅱa型(快收缩氧化型)、Ⅱb型(快收缩酵解型)和Ⅱx型(中间型)，分别由肌球蛋白重链(MyHC)的不同异构体所表达，包括MyHC-Ⅰ、MyHC-Ⅱa、MyHC-Ⅱb、MyHC-Ⅱx。Zhang等[7]报道，饲粮中添加白藜芦醇可提高肌肉中MyHC-Ⅱa的mRNA表达水平，显著降低MyHC-Ⅱb的mRNA表达水平，提高肌肉的T-AOC以及GSH-Px的基因表达，显著提高背最长肌pH24 h，降低肉色中的亮度值、剪切力和滴水损失，同时可以显著提高背最长肌中肌红蛋白水平，进而改善猪肉品质。母体膳食中添加白藜芦醇会影响子代的肌肉发育和肉品质。Meng等[25]研究发现，在母猪饲粮中添加白藜芦醇可调节子代育肥猪的肌纤维类型转化，提高MyHC-Ⅰ的mRNA和蛋白表达水平，降低MyHC-Ⅱb的mRNA和蛋白表达水平，提高肌肉的SOD活性和SOD2的基因表达水平，进而降低子代育肥猪肌肉的滴水损失，提高肌肉的pH24 h，而这些效果可能与白藜芦醇调节了肌肉中沉默信息调节因子2相关酶1(SIRT1)和过氧化物酶体增殖物激活受体-γ共激活因子-1α(PGC-1α)的基因表达有关。此外，Zeng等[24]研究发现，仔猪饲粮中添加白藜芦醇可以通过调节SIRT1/腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)/PGC-1α信号通路，进而提高背最长肌中MyHC-Ⅰ蛋白的表达和Ⅰ型肌纤维的比例。白藜芦醇的肌纤维转化特性可能与白藜芦醇对线粒体代谢的调节有关，研究报道白藜芦醇可以提高小鼠线粒体的有氧代谢能力，进而提高肌纤维的氧消耗量，从而提高小鼠的运动时间[26]。因此，白藜芦醇可能通过调节猪的肌肉线粒体代谢，进而对肉品质产生积极影响。目前，已有研究表明白藜芦醇对宫内发育迟缓(IUGR)仔猪肌肉线粒体代谢具有调节作用，主要体现在可以改善肌肉的线粒体形态，提高肌肉中ATP和糖原的水平，提高线粒体复合酶的活性，缓解IUGR导致的线粒体氧化损伤等[27]。Zhang等[28]研究发现，白藜芦醇对IUGR仔猪的肝脏线粒体功能具有调节作用，IUGR会影响仔猪肝脏中的线粒体生成与线粒体的能量平衡，而添加白藜芦醇可以提高仔猪肝脏中线粒体数目，提高线粒体内DNA水平，促进仔猪肝脏中线粒体ATP产生和脂肪酸氧化能力；此外，白藜芦醇还可以抑制肝脏中超氧阴离子和MDA的堆积。但白藜芦醇对猪肌肉中线粒体代谢的调控途径还未见报道，尚需进一步研究。

2.4 白藜芦醇对猪脂肪代谢的调控作用

白藜芦醇对机体脂肪代谢的调节作用起源于“法国悖论”(French paradox)。在法国，人们膳食中含有大量的胆固醇和饱和脂肪酸，但长期以来因心脏病而致死的比例却很低。这主要是由于法国人喜爱喝红酒，红酒中的白藜芦醇对机体的健康和脂肪代谢具有重要的调节作用[29]。近年来，人们研究发现白藜芦醇同样可以调节猪的脂肪代谢。Zhang等[6]研究发现，饲粮中添加300 mg/kg白藜芦醇可以降低猪血清中甘油三酯水平，添加600 mg/kg白藜芦醇可以显著降低猪血清中胆固醇水平，添加300或600 mg/kg白藜芦醇可以提高猪血清中高密度脂蛋白水平，同时可以显著降低血清中瘦素水平；进一步研究发现，白藜芦醇可以调节脂肪和肌肉组织中脂质代谢基因的表达，降低脂肪组织中过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARγ)和脂肪酸合成酶(FAS)的mRNA表达水平，显著提高脂肪组织中激素敏感脂肪酶(HSL)、脂肪甘油三酯脂肪酶(ATGL)和肉碱棕榈酰转移酶-1(CPT-1)的mRNA表达水平。近期，有研究报道，长期饲喂白藜芦醇可降低生长育肥猪血清中甘油三酯、胆固醇、低密度脂蛋白、极低密度脂蛋白水平，同时显著提高背最长肌中肌内脂肪水平；而这种作用可能与白藜芦醇调节肌肉中miRNA和脂肪代谢相关基因表达有关，研究发现白藜芦醇显著提高miRNA-181a、miRNA-370、miRNA-21、PPARγ、FAS、乙酰辅酶A羧化酶(ACC)和脂蛋白脂肪酶(LPL)的基因表达，降低miRNA-27a、CPT-1、SIRT1和过氧化物酶体增殖物激活受体α(PPARα)的基因表达[30]。在体外研究中，Shan等[31]分别用40、80 μmol/L白藜芦醇处理猪原代脂肪细胞24 h，发现细胞中SIRT1基因表达水平有不同程度提高，同时可以降低脂肪细胞的脂肪合成量，降低游离脂肪酸(NEFA)的含量，且随着处理时间延长至48 h而进一步降低。ATGL是促进脂肪分解的重要关键酶。Shan等[32]用50 μmol/L白藜芦醇处理原代猪脂肪细胞，发现白藜芦醇显著提高了细胞中ATGL的基因表达水平和甘油释放量，而这种效果可能与白藜芦醇调节SIRT1的基因表达有关，利用SIRT1抑制剂处理后，ATGL的基因表达水平不再升高。此外，白藜芦醇抑制脂肪沉积、代谢的效果可能与肠道微生物有关。在鼠类上的研究发现，白藜芦醇可通过调节机体的肠道微生物区系，缓解高脂饲粮诱导的肥胖和脂肪堆积[33-34]。而白藜芦醇对猪脂肪代谢与沉积的调控作用是否与肠道微生物有关，还需要进一步研究确定。

在Sun等[35]的研究中发现，母猪饲粮中添加300 mg/kg白藜芦醇可以调节断奶仔猪的脂肪合成能力，提高断奶仔猪血浆中高密度脂蛋白胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇的水平，甘油水解酶的活性和胰岛素水平，并提高仔猪脂肪组织中脂肪合成和脂肪酸转运相关酶的活性和基因表达水平，包括HSL、ACC、LPL的活性和ACCα、LPL、脂肪酸转运蛋白1(FATP1)的基因表达水平。而在该研究的后续研究中发现，当子代育成后育肥猪的平均背膘厚度显著提高[25]，表明母体添加白藜芦醇可提高子代的脂肪合成能力，但其机制还需要进一步研究确定。

2.5 白藜芦醇对母猪繁殖性能的调控作用

在小鼠、灵长类动物的研究上发现，白藜芦醇可缓解多种妊娠并发症或其他不利因素导致的繁殖性能降低。在小鼠的缺氧模型中，Bourque等[36]报道妊娠期缺氧会降低母体的采食量和体重，同时发现4 g/kg白藜芦醇可以有效改善妊娠期缺氧状态下的胎儿成活率与初生重。Roberts等[37]报道饲粮添加3.7 g/kg白藜芦醇可以缓解高脂饮食导致的妊娠并发症，可以提高日本猕猴妊娠期的子宫动脉血流量，降低胎盘的炎症和肝脏甘油三酯的沉积，但发现白藜芦醇会显著提高胎儿的胰腺重量。而在妊娠期糖尿病模型中，研究发现白藜芦醇可以通过调节小鼠的AMPK通路，改善妊娠糖尿病导致的产仔数和初生重降低，证明了白藜芦醇对动物繁殖性能的调控作用[38]。近年来，本团队针对白藜芦醇对母猪繁殖性能的调控进行了研究，发现母猪妊娠期和哺乳期添加300 mg/kg白藜芦醇对母猪的产仔数和初生重并没有显著提高[3]，推测这可能与白藜芦醇的添加剂量较低有关，高剂量的白藜芦醇对母猪产仔性能的影响还需要进一步的研究。但本团队的研究发现在母猪饲粮中添加白藜芦醇对仔猪哺乳期日增重和仔猪断奶重具有显著的提高作用，并发现这可能与白藜芦醇改善母猪的乳质量有关，添加白藜芦醇后初乳的乳糖水平和常乳中脂肪水平显著提高，而胎盘和乳中抗氧化酶活性也显著提高，间接改善了子代的抗氧化能力，同时还发现白藜芦醇可以调节母猪胎盘中Kelch样ECH相关蛋白-1(Keap1)-核因子-E2相关因子2(Nrf2)信号通路和SIRT1的蛋白表达[3,35]。目前白藜芦醇在母猪中的应用研究较少，有许多问题还需要进一步研究，例如，母猪饲粮中白藜芦醇的适宜添加量以及在妊娠后期或哺乳期添加白藜芦醇是否会同样改善仔猪的哺乳期日增重和断奶重等问题还需要进一步研究。

3 小 结

随着饲料端全面禁抗，我国饲料业和生猪养殖将面临严峻挑战，研发绿色、安全、高效的饲料添加剂已经成为动物营养领域的重点工作任务。白藜芦醇是一种多酚类化合物，天然存在于一些植物茎叶、果实中，具有广泛的生物学功能，因被医学界和人类营养领域广泛报道，引起了猪营养领域研究人员的广泛关注。但白藜芦醇在猪营养领域的研究还不充分，对其应用效果和分子作用机制还需要进一步研究，例如，白藜芦醇对仔猪肠道健康的改善作用，对猪脂肪代谢、肉品质的调节作用以及对母猪繁殖性能的调控作用还需要进一步在大群动物上应用验证，后续的研究应该扩大试验猪群的样本量。另外，高纯度白藜芦醇的价格较高，可以考虑对富含白藜芦醇的一些副产物，如葡萄酒渣、虎杖提取物等的饲喂效果进行研究，以降低饲料端应用成本。