桑叶DNJ对家兔肠道消化功能的影响

谢 辉，李少璁，赵卫国，朱绪伟，崔自学，张 军，侯启瑞*

(1.河南省蚕业科学研究院，河南郑州 450007；2.江苏科技大学生物技术学院，江苏镇江 212100)

家兔拥有独特的消化系统，它们的食物为各种高纤维植物。桑()是多年生木本植物，桑科，桑属，蔷薇目。桑叶含有丰富的有机物、维生素和矿物质，粗蛋白和碳水化合物含量显著高于其他绿色牧草，与苜蓿等优质豆科牧草相当，且消化率高，有很好的适口性，可作为家兔优质的木本饲料资源。研究发现，桑叶在家兔饲料中的添加量不能过高(10% ～ 15%)，否则会影响家兔的生长。为什么营养丰富的桑叶在家兔饲料中不能大量使用，目前还不清楚。有研究认为，桑叶中较高的植物次生代谢物可能影响动物机体物质代谢，进而影响桑叶的饲用量。

桑叶是一味含有多种植物次生代谢物的传统中药材，如黄酮、生物碱、多糖、甾醇、挥发油等，具有抗氧化、抗菌、抑制葡萄糖苷酶、抗高脂血症和动脉粥样硬化等生物学功能。这些植物次生代谢物在发挥治疗效果的同时也影响动物胃肠道的消化功能和对营养物质的吸收能力。1-脱氧野尻霉素(1-deoxynojirimycin，DNJ)是桑叶中高度富集的一种强糖苷酶抑制剂，能抑制淀粉酶、蔗糖酶等糖苷酶的活性，减少动物对二糖和葡萄糖的消化吸收。碳水化合物/糖是重要的可以转化为能量的物质，能量供应不足会引发一系列生理反应，并导致动物体重下降，生产性能降低。研究发现，DNJ可以改善糖尿病大鼠的葡萄糖、脂类和氨基酸代谢，说明它可以影响动物各种营养物质的代谢过程，可能是限制桑叶在家兔饲料中使用量的因素之一。然而，大多数关于DNJ的研究集中在治疗和预防肥胖和糖尿病方面，而很少关注其对动物膳食营养物质消化和胃肠功能的影响。为此，该试验以生长肉兔为研究对象，在其他各种营养素满足需要的情况下，探讨日粮添加不同水平桑叶DNJ对其营养物质表观消化率、消化酶活性和盲肠发酵的影响，从而判断DNJ是否通过影响家兔肠道消化功能进而影响桑叶的使用量，为合理利用桑叶饲料提供参考数据。

1 材料与方法

桑叶DNJ购自西安普瑞斯公司，HPLC检测DNJ含量≥98%；新西兰白兔来自江苏省农业科学院实验兔场。

75日龄体重相近的健康新西兰白兔36只随机分为 3组，每组12个重复，每个重复1只。对照组饲喂基础日粮，处理组在基础日粮中分别添加DNJ 0.4 mg/g(L-DNJ组)和2.0 mg/g(H-DNJ组)。基础日粮参照NRC(1977)家兔饲养标准配制(表1)。各组日粮混合均匀后制成直径4～6 mm颗粒。预试期7 d，正试期 42 d。试验兔单笼饲养，每天早晚各饲喂一次，自由采食和饮水，自然光照。试验期间每日观察兔精神状态、健康情况，统计腹泻数和死亡数。

表1 基础日粮组成及营养水平(风干基础)Table 1 Composition and nutrient levels of basal diet(air-dry basis)

养分表观消化率。试验最后 7 d，每组选取体重相近的试验兔8只放入代谢笼，连续3 d收集粪样。饲料和粪样处理根据文献[13]，检测粪样和饲料样中干物质、粗蛋白、粗纤维的含量，并计算养分表观消化率，计算公式为：某养分表观消化率= (食入的该养分的量-对应粪中该养分的量)/食入的该养分的量×100%。

消化酶活性指标。试验结束前12 h停料，不停水。电击休克试验兔，切断颈动脉处死后立即打开腹腔，将十二指肠、空肠和盲肠分别结扎，按照解剖学特征小心剥离后取出肠段内容物，液氮速冻后-20 ℃保存，用以测定消化酶活性。用比色法测定十二指肠和空肠的胰蛋白酶和淀粉酶活性，以及盲肠的纤维素酶活性。试剂盒购自南京建成生物工程研究所，按照说明书要求进行检测操作。

盲肠发酵参数。屠宰后迅速取出盲肠，用酸碱度计测定内容物pH。将盲肠内容物置于-20 ℃冰箱保存，按照黄鼎瑞等的方法测定氨态氮(NH-N)的浓度，按照魏宇超等的方法测定挥发性脂肪酸。

数据经Excel 2013处理后，用SPSS 20.0中ANOVA方法分析，采用Duncan进行多重比较。结果以平均值和标准误表示。

2 结果与分析

从图1可以看出，日粮中含0.4和2.0 mg/g桑叶DNJ能够显著降低新西兰白兔对干物质和粗脂肪的消化率(<0.05)，对粗纤维的消化率无显著影响(>0.05)；高剂量桑叶DNJ(2.0 mg/g)可显著提高新西兰白兔对粗蛋白的消化率。

由表2可知，日粮中含0.4和2.0 mg/g桑叶DNJ可显著降低新西兰白兔十二指肠淀粉酶活性(<0.05)，2.0 mg/g可显著降低新西兰白兔空肠淀粉酶活性(<0.05)。桑叶DNJ对新西兰白兔十二指肠胰蛋白酶、空肠胰蛋白酶活性和盲肠纤维素酶活性均无显著影响(>0.05)。

由图2可知，日粮中含0.4和2.0 mg/g桑叶DNJ能显著降低新西兰白兔盲肠pH和氨态氮浓度，提高丁酸浓度(<0.05)，而含量达到2.0 mg/g可显著提高盲肠乙酸浓度和总挥发性脂肪酸浓度(<0.05)。桑叶DNJ对新西兰白兔盲肠丙酸浓度无显著影响(>0.05)。

3 讨论

营养物质的消化代谢有多种酶参与，酶的活性决定营养物质的代谢速率。桑叶DNJ是一种天然葡萄糖类似物，能够与活性糖基中间体形成竞争，从而表现出对糖苷酶非常强的抑制活性，延缓肠道中碳水化合物降解速率，造成肠道葡萄糖吸收缓慢，进而降低餐后血糖峰值。DNJ及其衍生物能强烈抑制包括糖化酶、α-淀粉酶和蔗糖酶的活性。DNJ还能够通过激活JAK2信号转导和STAT3信号通路降低食欲，抑制动物利用食物中的糖分和脂肪。因此，DNJ及其衍生物成为医学上预防和治疗2型糖尿病和肥胖症的有效成分，在多种动物模型中得到验证。目前从动物营养角度研究桑叶DNJ作用的文献较少。该研究表观消化率和消化酶活性数据显示，桑叶DNJ能够降低新西兰白兔十二指肠淀粉酶活性和对干物质和粗脂肪的消化率，减少动物对能量物质的摄入，研究结果与Hou等在皖西白鹅中的研究结果一致，也与DNJ在医学上的研究结果一致。

研究数据还显示，桑叶DNJ对家兔粗纤维消化率无显著影响。在医学上，DNJ能够降低模型动物的血糖异常升高，有效治疗高脂血症。因此推测DNJ可能对健康动物碳水化合物消化影响有限。另外，家兔的粗纤维消化主要在盲肠进行，而DNJ抑制糖苷酶活性的部位在小肠，这也可能是粗纤维消化率没受到太大影响的原因。而该研究中粗蛋白消化率的提高可能是动物机体因无法得到充足的糖分和脂肪，为了获得更多能量而采用的补救措施，这与之前在小鼠上的研究结果一致。

注：不同小写字母表示差异显著(P<0.05) Note：Different lowercase letters indicate significant difference(P<0.05)图1 桑叶DNJ对新西兰白兔主要养分表观消化率的影响Fig.1 Effect of mulberry leaf DNJ on apparent digestibility of major nutrients of New Zealand white rabbits

表2 桑叶DNJ对新西兰白兔消化酶活性的影响Table 2 Effect of mulberry leaf DNJ on digestive enzyme activity of New Zealand white rabbits U/g

注：不同小写字母表示差异显著(P<0.05) Note：Different lowercase letters indicate significant difference(P<0.05)图2 桑叶DNJ对新西兰白兔盲肠发酵的影响Fig.2 Effect of mulberry leaf DNJ on cecal fermentation of New Zealand white rabbits

盲肠发酵对家兔的肠道健康影响很大。盲肠发酵程度主要通过pH、氨态氮和挥发性脂肪酸(VFA)等来衡量。Vasallo等体外模拟家兔盲肠发酵，发现桑叶比紫花苜蓿产生更多短链脂肪酸，短链脂肪酸的增加能够降低发酵液的pH。该研究中桑叶DNJ提高了盲肠总VFA产量，说明微生物活性较好，发酵过程剧烈；同时也说明有大量的碳水化合物聚集在盲肠部位，没有在小肠中消化，这种情况与DNJ阻碍糖类物质的降解有关。盲肠总VFA升高、pH降低，也说明DNJ能增加盲肠短链脂肪酸的产生量，是桑叶中有利于家兔盲肠菌发酵的一种成分。桑叶DNJ还降低了新西兰白兔盲肠氨态氮的浓度，说明大部分含氮物在小肠被利用，DNJ能够提高家兔氮的代谢量，减少氮排放，也与蛋白质消化率提高的结果相一致。目前还鲜见有关桑叶DNJ对家兔盲肠发酵影响的报道。在桑叶粉饲喂家兔试验中，添饲桑叶粉15%～20%对家兔盲肠发育和发酵无显著影响。

肠道微生物的代谢产物(如VFA)与微生物的功能、肠道健康状态和宿主营养物质代谢密切相关。乙酸有助于滋养肠道中产丁酸的细菌，促进肠道有益菌群的多样性，而丁酸是肠道细胞的重要能量来源。乙酸还可激活肠道某些受体，如肽YY和GLP-1，释放某些抑制食欲的激素，减少能量摄入，调节脂肪吸收，在一定程度上达到控制体重的目的。该试验中，桑叶DNJ提高了家兔盲肠乙酸、丁酸的产量，与DNJ降糖减脂的药用效果一致，同时也再次证明DNJ可通过调节肠道菌群发挥治疗作用。

4 小结

营养丰富的桑叶在家兔饲料中不能大量使用，可能与桑叶中含量较高的植物次生代谢物DNJ有关。通过对食入不同水平桑叶DNJ的新西兰白兔肠道消化功能分析，发现大剂量桑叶DNJ能够降低家兔对脂肪和淀粉的利用，减少能量摄入，调节脂肪吸收，不利于动物育肥，不可在饲料中大量使用；但桑叶DNJ能够提高家兔对蛋白质的利用率，减少含氮物排泄，且能增强盲肠微生物的发酵作用，保持肠道健康，因此建议可将桑叶作为调节家兔肠道健康和减少氮排放的功能饲料利用。