白藜芦醇的功能、应用及存在的问题

孔 涛，张淑慧，马彦博，杨自军1,，张 才

(1.河南科技大学 动物科技学院，河南 洛阳 471003；2.河南省动物福利与健康养殖国际联合实验室，河南 洛阳 471003；3.河南省高等学校重点学科环境与畜产品安全开放实验室，河南 洛阳 471003)

白藜芦醇(3-4′-5-trihydroxystilbene)是一种天然的植物提取物，属于非黄酮类的多酚化合物，在葡萄、花生、石榴、虎杖、桑椹、蓝莓等70 余种植物或其果实中都含有白藜芦醇。白藜芦醇是一种植物抗毒素，植物在遭受“逆境”时会产生白藜芦醇。由于饲料中全面禁止添加抗生素，又因白藜芦醇具有抗氧化、提高免疫力等多种生物功能，使其成为抗生素的潜在替代物之一，引起了畜禽工作者的广泛关注。现就白藜芦醇应用于畜禽生产中的应用效果及存在的问题进行综述，为对其进行深入的研究及广泛的应用提供参考。

1 理化性质

白藜芦醇是天然多酚类化合物，化学名为3，4′，5-三羟基-1,2-二苯基乙烯或3，4′，5-芪三酚，分子式为C14H12O3。纯的白藜芦醇为无色无味针状结晶，相对分子质量为228.2，熔点256～258℃。白藜芦醇在水中难溶，在有机溶剂如甲醇、乙醇、乙醚、丙酮、乙酸乙酯等中易溶。白藜芦醇的结构有顺式结构和反式结构2种构象，植物体内存在的主要是反式构象，反白藜芦醇的性质更稳定、活性更强。

2 白藜芦醇的功能及在动物生产中的应用

2.1 提高生产性能日粮中添加白藜芦醇能够提高鸡、猪的采食量和日增重。LIU等[1]在乌骨鸡的日粮中添加白藜芦醇显著提高了乌骨鸡的采食量、平均日增重以及饲料转化率。ZHANG等[2]在常规免疫肉鸡日粮中添加白藜芦醇，肉鸡的平均日增重得到了显著提高。易宗容等[3]的研究表明，在仔猪日粮中添加白藜芦醇能显著提高其平均日采食量和平均日增重。张卫兵等[4-5]在犊牛日粮中添加白藜芦醇，显著提高了2月龄以内犊牛的体尺相关指标如胸围和十字部高增长等，显著提高了180日龄犊牛的体质量及犊牛血清中的生长激素、表皮生长因子、类胰岛素生长因子-1等生长相关激素的水平。可见，白藜芦醇对牛的增重作用可能与其提高了牛生长相关激素水平有关。

2.2 抗氧化白藜芦醇能够提高畜禽抗氧化能力，其抗氧化功能的发挥主要依靠以下几个方面：(1)白藜芦醇能够提高抗氧化酶的活性。胡瑶莲等[6]研究表明，在生长育肥猪的日粮中添加白藜芦醇，猪血清中CAT活性及T-AOC表现出显著的提高。ZHANG等[7]研究表明，白藜芦醇能够显著提高育肥猪肌肉的T-AOC，显著降低肌肉的MDA含量，显著增加GSH-Px的基因表达水平。(2)白藜芦醇具有清除羟基、超氧化物和金属诱导的自由基的能力，其清除ONOO-的能力强于维生素C[8]。(3)白藜芦醇可以通过非酶性抗氧化系统发挥抗氧化作用。GSH是体内消除自由基的重要分子，体内外试验均表明白藜芦醇能够显著提高GSH的表达量[9-10]。核因子E2相关因子2(nuclear factor erythroid-2 related factor 2，Nrf2)信号通路是调控机体抗氧化功能的重要信号通路，Nrf2调控抗氧化相关酶基因的表达。SAHIN等[11]研究发现，日粮添加白藜芦醇能够提高鹌鹑肝脏中Nrf2的水平，激活下游抗氧化酶HO-1、CAT、GSH-Px、SOD等基因的表达。Nrf2的转录活性受Kelch样ECH相关蛋白1(Kelch-like ECH-associated protein 1，Keap1)调控。MENG等[12]研究表明，母猪日粮中添加白藜芦醇使胎盘中Keap1蛋白表达降低，Nrf2蛋白表达升高；HO-1、CAT、GSH-Px1、GSH-Px4、SOD1的mRNA表达增加。可见，白藜芦醇通过Keap1-Nrf2信号通路激活下游抗氧化酶介导畜禽抗氧化能力的提高。

2.3 提高免疫力白藜芦醇具有免疫调节作用。白藜芦醇能够促进动物免疫器官的生长。LIU等[1]研究发现，日粮中添加白藜芦醇可以提高热应激状态下的乌骨鸡脾脏、法式囊、胸腺的脏器指数。白藜芦醇能够增强鸡、猪、牛的体液免疫功能。张彩云等[13]研究发现，肉鸡日粮中添加1 000 mg/kg的白藜芦醇能显著提高其血清中IgG及IgM的水平。刘熙文[14]研究发现，日粮添加白藜芦醇的仔猪血清IgG水平显著高于阴性对照组。张卫兵等[4]研究表明，日粮添加白藜芦醇能够显著提高60日龄犊牛血清IgA的水平。FU等[15]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INF-γ水平和降低TNF-α水平调节仔猪的体液免疫应答。白藜芦醇能够增强畜禽的细胞免疫及非特异性免疫功能。刘英博[16]研究表明，白藜芦醇能刺激脾淋巴细胞增殖、增强腹腔巨噬细胞的吞噬功能。FALCHETTI等[17]研究表明，白藜芦醇可激活细胞毒性T细胞和NK细胞的细胞毒活性。白藜芦醇对细胞因子也能产生影响。研究表明，白藜芦醇能够提高体外培养的淋巴细胞IL-3、IL-4、IL-12和IFN-γ的表达和分泌，从而增强淋巴细胞的免疫功能[16,18]。综上可见，白藜芦醇通过促进免疫器官生长、刺激淋巴细胞增殖、增强巨噬细胞的吞噬功能、提高抗体及细胞因子水平，进而提高动物机体的细胞免疫功能、体液免疫功能、天然免疫功能，增强畜禽免疫力。

2.4 抗炎白藜芦醇具有抗炎功能。SHIN等[19]研究表明，白藜芦醇能降低共培养的肥大3T3-L1脂肪细胞和RAW 264.7巨噬细胞中促炎介质NO的产生，下调炎性因子IL-6、IL-1β、TNF-a、诱导型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase，iNOS)和环氧合酶-2(cyclooxygenase-2，COX-2)的表达。日粮中添加白藜芦醇能够提高畜禽的抗炎能力。胡瑶莲等[6]研究表明，日粮中添加白藜芦醇显著降低猪空肠黏膜IL-6的含量，显著提高空肠黏膜IL-10的含量，增强空肠黏膜的抗炎能力。NF-κB能够调控促炎因子及抗炎因子的表达，在炎症的发生中发挥重要作用。LIU等[20]研究表明，在热应激肉鸡日粮中添加400 mg/kg的白藜芦醇能够显著降低肉鸡空肠NF-κB的水平。ZHANG等[2]研究表明，日粮添加白藜芦醇能够降低疫苗接种应激下肉鸡肝脏中NF-κB的表达水平，降低肉鸡脾脏IL-1β、IL-6和TNF-a的表达水平。TLR4信号通路参与了机体炎症反应，可以激活NF-κB进而释放炎症因子，引发“瀑布效应”导致全身炎症反应[21]。童文芝[22]研究表明，白藜芦醇通过影响TLR4、MyD88、TRAM mRNA转录和TLR4蛋白质的翻译，抑制TLR4信号通路的激活，进一步通过TLR4-NF-κB/MAPKs/IRF3信号级联作用，抑制通路中相关蛋白p65、P38、JNK、ERK1/2、IRF3磷酸化水平，调控炎性因子TNF-α、IL-6、IL-8、IFN-β和IL-10的释放，进而发挥抗炎作用。可见，白藜芦醇能够通过炎症相关通路TLR4-NF-κB，调控促炎因子及抗炎因子的表达，提高畜禽的抗炎能力。

2.5 抗菌和抗病毒白藜芦醇对细菌和真菌均具有抑菌作用。PALDRYCHOV等[23]研究表明，白藜芦醇可以抑制皮状丝孢酵母生物被膜的形成，根除成熟的生物被膜。LI等[24]研究表明，亚最低抑菌浓度水平下，白藜芦醇能够破坏龋齿链球菌生物膜的形成，并使毒力基因(ldh、relA、gtfC、comDE)的表达下调。HWANG等[25]报道，白藜芦醇通过抑制分裂蛋白细胞分裂温度敏感突变体Z(filamenting temperature-setnsitive mutant Z，FtsZ)的蛋白表达和Z环形成实现抑菌，其对大肠杆菌的最小抑菌浓度为456 mg/L。可见，白藜芦醇抗菌作用的发挥，可能通过破坏细菌生物膜的形成、抑制分裂蛋白FtsZ的蛋白表达和Z环形成抑制细菌的生长。

白藜芦醇具有抗病毒活性。ZHAO等[26-27]研究表明，白藜芦醇能抑制鸭肠炎病毒复制，降低感染强毒株雏鸭的病死率。可以抑制伪狂犬病病毒的复制，使病毒载量明显降低，显著升高血清中IFN-γ、IL-12、TNF-α等细胞因子水平，降低了感染伪狂犬病病毒仔猪的病死率。可见，其抗病毒作用与抑制病毒复制和作用于动物机体免疫系统，提高抗病毒因子IFN-γ、IL-12等的表达、增强宿主抗病毒能力有关。

2.6 调节糖脂代谢白藜芦醇能够调节畜禽的糖脂代谢。胰岛素能够降低血糖、促进糖原、脂肪、蛋白质合成。SHIN等[19]研究表明，白藜芦醇通过刺激胰岛素受体底物和蛋白激酶B的磷酸化来增加葡萄糖的摄取，缓解胰岛素抵抗。白藜芦醇对脂肪的合成、氧化及转运均具有调节作用。PARK等[28]研究表明，白藜芦醇能够提高db/db小鼠血清脂联素水平，增加肾皮质中的脂联素受体1(adiponectin receptor 1，AdipoR1)和AdipoR2水平，增加过氧化物酶体增殖物激活受体γ辅助激活因子-1α、雌激素相关受体-1和磷酸化的乙酰辅酶A羧化酶的表达，降低甾醇调控元素结合蛋白1的表达，进而降低非酯化脂肪酸和三酰基甘油在肾脏的含量。FRANCO等[29]研究表明，白藜芦醇可以逆转高脂饮食母亲的成年后代的瘦素血症，并增加下丘脑中磷酸化信号传导子及转录激活子3的含量，改善瘦素信号。沉默信息调节因子1(silent information regulator，SIRT1)对细胞的脂质代谢、脂肪调动和胰岛素抵抗等具有调节作用。白藜芦醇是SIRT1的激动剂，能够增加SIRT1基因表达，抑制过氧化物酶体增殖物激活受体γ和CCAAT 增强子结合蛋白 α的表达，发挥调控脂肪细胞的增殖分化的作用[30]。AMP依赖的蛋白激酶(adenosine 5′-monophosphate (AMP)-activated protein kinase，AMPK)是生物能量代谢调节的关键分子，激活后有助于调节细胞及机体的代谢。白藜芦醇能够促进AMPKα mRNA表达，下调相关靶分子ChREBP、SREBP-1 mRNA及ACCα、FAS蛋白表达，改善糖脂代谢[31]。可见，白藜芦醇可能通过增加葡萄糖摄取、缓解胰岛素抵抗、影响廋素、脂联素等脂代谢相关激素水平，及通过SIRT1和AMPK信号通路调控脂肪细胞分化、降低脂肪合成相关因子表达，调节畜禽的糖脂代谢。

2.7 保护肠道健康白藜芦醇对肠道屏障具有保护作用。闭合蛋白是一种重要的紧密连接蛋白，在维持上皮细胞极性、调节细胞间的黏附性、接受并传递细胞信号等方面发挥重要作用。研究表明，白藜芦醇通过抑制Occludin的酪氨酸磷酸化改善H2O2诱导的上皮屏障的破坏，通过下调Claudin-2的表达减轻IL-6诱导的炎性损伤细胞的高通透性[32]。日粮添加白藜芦醇能够保护畜禽的肠道健康。易宗容等[3]研究表明，在断奶仔猪日粮中添加白藜芦醇600 mg/kg能够显著提高仔猪空肠CAT、SOD的活性和空肠闭合小环蛋白-2 mRNA的表达量，添加1 000 mg/kg的白藜芦醇使断奶仔猪空肠紧密连接蛋白Claudin-1 mRNA的表达量以及空肠绒毛高度和绒隐比得到显著提高，并能改善肠道的形态。胡瑶莲等[6]在猪日粮中添加了白藜芦醇，发现显著降低了试验猪空肠黏膜IL-6的含量，显著提高了空肠黏膜的IL-10含量，显著提高了试验猪结肠食糜中双歧杆菌的数量。NLRP3炎性小体能够激活Caspase-1，诱导细胞焦亡。研究表明，白藜芦醇在体内、外脓毒症肠道损伤模型中，均可通过激活SIRT1抑制NLRP3炎症小体活化降低下游Caspase-1及凋亡相关点样蛋白的表达，抑制炎性因子分泌减轻炎症反应[33]。可见，白藜芦醇能够通过提高肠道的抗氧化功能、肠道屏障基因表达、肠道有益菌群丰度及肠黏膜抗炎的能力，维持肠黏膜形态，提高肠道的机械屏障和生物屏障功能，发挥保护肠道健康的作用。其对肠道炎症的保护作用与抑制NLRP3炎性小体的活化、降低炎症因子的释放有关。

2.8 抗应激应激是影响畜禽健康的关键因素之一。热、冷、运输、断奶等因素都会引起畜禽应激，损害畜禽的健康。白藜芦醇具有抗应激作用。张宇等[34]研究表明，白藜芦醇可以调节热应激诱导的山羊小肠上皮细胞炎性模型中热休克蛋白70(heat shock proteins 70，HSP70)基因表达和炎症因子IL-1β、TNF-α、IL-8、HSP70和NF-κB的产生及表达，减轻炎性损伤。日粮添加白藜芦醇能够提高畜禽抗应激的能力。LIU等[1]研究表明，乌骨鸡日粮中添加白藜芦醇能够显著提高热应激状态下的乌骨鸡血清中GSH的含量，显著提高抗氧化酶GSH-Px、SOD和CAT的活性，显著降低MDA的含量，降低了热应激诱导的乌骨鸡法氏囊和脾脏中HSP27、HSP70以及HSP90基因的过表达，增加了胸腺中HSP27和HSP90基因的低表达。ZHANG等[35]研究表明，白藜芦醇在日粮添加水平达400 mg/kg时，能够显著提高因运输导致应激的肉鸡的肌肉糖原含量、提高SOD、GSH-PX的活性，显著降低肌肉MDA的含量，进而抑制运输应激对肉鸡肉品质的影响。LI等[36]研究发现，补充2.0 mol/L白藜芦醇能提高细胞核成熟率，通过增加GSH、降低ROS，提高热应激的卵母细胞孤雌激活的猪胚胎的囊胚率。可见，白藜芦醇通过调节炎性因子及热休克蛋白的表达，提高畜禽的抗氧化能力、免疫力、肠道健康以及畜禽抵抗力发挥抗应激作用。

2.9 提高生殖发育能力白藜芦醇能够提高性控精液的质量、促进卵母细胞的发育成熟。李崇阳等[37]研究表明，白藜芦醇能够降低性控精液中的ROS水平、保护精子顶体的完整性，性控精子的质量及体外精子的受精能力得到了提高。ZABIHI等[38]研究体外白藜芦醇对绵羊卵母细胞发育的影响，发现0.5 μmol/L水平的白藜芦醇能够使绵羊卵母细胞的发育能力显著提高。WANG等[39]研究发现，2 μmol/L白藜芦醇可显著降低卵母细胞内的ROS水平，提高GSH 水平，促进卵母细胞的成熟，提高体外受精的囊胚率。PIRAS等[40]研究发现，幼龄山羊的卵母细胞体外补充1.0 μmol/L水平的白藜芦醇，囊胚率更高。MENG等[12]研究表明，妊娠期和哺乳期补充白藜芦醇可以改善母猪的抗氧化状态，增加窝仔质量和断奶仔猪体质量。可见，白藜芦醇能够通过抗氧化功能提高生殖细胞的质量及畜禽生殖能力，其对生殖细胞氧化应激反应的降低作用可能由SIRT1信号通路介导。

3 存在的问题

虽然白藜芦醇在畜禽生产中的应用取得了一定成效，但仍然存在一些问题，影响了其在生产中的推广应用。

3.1 白藜芦醇的生物利用率低白藜芦醇的生物利用率较低，口服利用率不足1%[41]，即便提高使用剂量，血药浓度仍难达到发挥药理活性的水平[42]。协同给药、设计前体药物及开发新型制剂如微囊化、纳米乳剂等[43]是提高白藜芦醇生物利用率的行之有效的办法。新型价廉制剂的开发仍是生产中亟待解决的关键问题。

3.2 规模化生产方法白藜芦醇的规模化生产方法有待深入研究。目前，主要通过在植物中提取、化学合成以及生物合成的方法制备白藜芦醇。从植物中提取获得白藜芦醇，收率较低且资源有限，难以满足日益扩大的市场需求。化学合成法是目前生产白藜芦醇的主要途径，但是工艺复杂、易污染环境，优化工艺及减少污染方面需加强研究。生物合成法是生产白藜芦醇的新方法。通过原核、真核或植物表达系统制备白藜芦醇，对环境友好，但是如何提高白藜芦醇的表达量需要深入研究。生物体内合成白藜芦醇的途径及关键酶正在通过转录组学、代谢组学等方法被解析[44]，白藜芦醇的生物合成方法未来将会有质的飞跃。

3.3 应用效果存在差异白藜芦醇在畜禽生产中应用效果的研究存在不一致性。王世琴等[45]报道，自4日龄开始饲喂白藜芦醇对湖羊羔羊的生长性能、营养物质消化代谢无明显作用，对湖羊羔羊血清抗氧化指标及免疫指标无明显作用。MENG等[12]报道，没有观察到日粮中白藜芦醇对猪NFκB-p65蛋白表达及促炎细胞因子IL-1、IL-6、IL-8和TNF-α水平的任何影响。分析白藜芦醇的应用研究结果，可发现白藜芦醇的生物功能大多体现在对猪、鸡的应用方面，在反刍兽的应用相对较少。物种的差异可能是导致应用效果出现差异的原因。另外，白藜芦醇在不同畜禽的添加时间及使用剂量的不同也可能会导致应用效果的差异。可见，仍需加强对白藜芦醇应用效果的研究。

4 展望

白藜芦醇广泛存在于葡萄、花生、石榴、虎杖、桑椹、蓝莓等70余种植物或其果实中，具有抗炎功能、抗菌和抗病毒功能以及抗氧化功能等多种生物学功能，将其应用于畜禽可以提高其生产性能。在抗生素禁止作为添加剂应用于动物生产的今天，白藜芦醇有作为抗生素替代物的潜力。但其在畜禽生产中的研究及应用仍存许多问题，如白藜芦醇对生产性能、抗氧化、免疫功能的作用的研究结果尚不一致，补充白藜芦醇的长期风险尚不完全清楚，应用于不同动物的适宜添加剂量仍不明确。随着研究的深入，白藜芦醇的应用将更加成熟广泛。