淫羊藿苷的生物学功能及其在动物生产中的应用研究

王 辉，郝宝娟，王 磊，曹建新

（ 1. 天津市农业生态环境监测与农产品质量检测中心，天津 300402 ； 2. 天津市农业发展服务中心，天津 300061 ）

淫羊藿（Epimedium brevicornuMaxim.）属毛茛目小檗科。世界上淫羊藿属植物有56种，我国有43种，占世界总量的76.8%。现代医学研究表明，淫羊藿中的黄酮和多糖类物质是发挥其治疗作用的主要成分[1]。淫羊藿苷（icariin，ICA）是淫羊藿的多种有效成分中最重要的一种，具有调节动物免疫系统、促进动物生殖和发育、增强动物骨硬度、抗氧化应激等作用[2-4]。本文主要介绍ICA的化学结构、理化性质及构效关系，总结ICA 的多种生物学功能及其动物生产中的应用研究进展，以期为ICA在畜牧业中的广泛应用提供参考。

1 ICA的化学结构、理化性质及构效关系

ICA是三环二萜类8-异戊烯基黄酮化合物，可提取自箭叶淫羊藿、柔毛淫羊藿等的干燥茎叶，其母核（见图1）由两个苯环（A 环）和（B 环）通过中间杂环相连，化学式为C33H40O15，相对分子质量为676.66[5-6]。ICA 为淡黄色针状结晶，密度为1.55 g/cm3，溶于乙醇、乙酸乙酯，不溶于醚、苯、氯仿，与三氯化铁反应呈绿色。

图1 ICA母核结构Fig.1 Structure of ICA nucleus

ICA的生物学功能与其化学基团有关。党延启等[5]报道，ICA 的A 环8 号位连接的异戊烯基是ICA 具有激素活性、诱导细胞凋亡的重要点位。张春艳[7]研究ICA 对细胞凋亡的影响时发现，ICA的异戊二烯基直接影响细胞凋亡过程中多个功能酶活性，从而使细胞内的mRNA 无法增殖，最终导致细胞凋亡。由此可见，ICA的A环内的8号位异戊烯基是其具有多种生物活性的官能基团，上述结论为进一步研究ICA的构效关系提供了参考。

2 ICA的生物学功能

2.1 抗病毒及免疫调节功能

研究表明，ICA 具有抗病毒作用，主要通过直接作用于病毒或调节动物机体免疫能力实现。邢娜[8]研究中药提取物ICA对猪繁殖与呼吸综合征（PRRS）体外抗病毒作用时，发现ICA 除直接阻止猪繁殖与呼吸综合征病毒（PRRSV）侵染Marc-145细胞外，还在PRRSV侵染细胞后阻止了被侵染细胞的凋亡过程，表明ICA 对PRRSV 侵染细胞过程的两个阶段均具有抑制作用。邵将[9]在ICA抗猫杯状病毒（FCV）活性试验中发现，ICA作用的FCV感染细胞中，FCV的RNA含量减少，FCV的半数组织培养感染剂量降低，且抑制作用随着ICA浓度升高而增强。

巨噬细胞和淋巴细胞是动物体内重要的免疫细胞，研究表明，ICA 可调节免疫细胞，进而在免疫细胞层面调节动物的免疫功能。刘天明等[10]建立体外金黄色葡萄球菌感染动物巨噬细胞和淋巴细胞的模型，在ICA 的作用下，巨噬细胞的吞噬能力得到增强，淋巴细胞分泌白细胞介素-2（IL-2）和白细胞介素-10（IL-10）浓度增加，表明巨噬细胞和淋巴细胞抗细菌感染能力均得到了增强。

2.2 改善动物生殖能力

2.2.1 对雄性动物的作用

孟宪娟[11]在日粮中添加ICA饲喂番鸭后，考察睾丸形态、体内性激素水平等重要生殖能力指标；公番鸭睾丸组织切片显示，与对照组相比，ICA 饲喂组睾丸生精上皮层数增加，生精细胞数量增加，成熟精子数量增加；ICA饲喂组公番鸭血清中的性激素如睾酮（T）、雌二醇（E2）、促卵泡激素（FSH）、促黄体素（LH）含量均增高。上述结果表明，ICA 具有改善睾丸形态、调节性激素水平，提高雄性动物生殖能力的作用。刘运镇等[12]研究发现，常温保存的兔精液加入0.20%的ICA可抑制杂菌生长，而精子活率、顶体完整率、质膜完整率均增长，表明ICA 对兔精液的品质具有延长和保护作用。

2.2.2 对雌性动物的作用

Caroline[13]验证ICA 对小鼠卵巢和子宫发育相关的性激素基因和蛋白含量的变化时发现，ICA可促进类固醇合成相关基因Cyp19a1、生长因子基因Egf等的表达，增加相关受体蛋白ERα、ERβ的含量。这些基因和蛋白含量变化与动物卵巢和子宫发育情况直接相关，含量增加提示母体动物生殖活性增强。

2.3 增加骨密度

在现代规模化养殖中，圈养动物由于生长范围缩小、活动量减少等因素，导致骨骼脆性增加，易患骨质疏松症。有研究表明，圈养产蛋鸡在产蛋期骨折发生率超过30%[14]。ICA 即可促进成骨细胞的增殖和分化，还能够抑制破骨细胞生长。黄杰[15]研究日粮加入ICA 对笼养蛋鸡骨质疏松症预防作用时发现，ICA提高了老年笼养蛋鸡成骨细胞关键基因Runx2和Opg的表达水平，降低了破骨细胞基因Rankl 的表达水平，表明ICA 对老年笼养蛋鸡具有骨保护作用；日粮加入ICA 后，青年笼养蛋鸡股骨密度增加，皮质骨厚度增加，骨小梁面积百分比增加，表明ICA具有缓解青年蛋鸡骨质疏松的作用。综上，老年笼养蛋鸡和青年笼养蛋鸡代谢物变化规律揭示了ICA 通过干扰牛磺酸代谢、甘油磷脂代谢和嘧啶代谢途径对蛋鸡骨密度产生影响。黄明炜等[16]认为，ICA的作用机制可能是通过促进生殖系统，催化生殖内分泌产生生长激素，进而促进成骨细胞的增殖与分化，而对破骨细胞的作用可能是通过抑制肿瘤坏死因子-α（TNF-α）表达，进而阻止骨髓基质中破骨细胞的生成。

2.4 抗氧化应激

随着饲养动物生长，体内氧自由基不断累积，最终导致疾病或衰老[17]。有研究表明，ICA 具有清除动物体内氧自由基的作用。孟如丹等[18]研究ICA 对H2O2诱导的动物软骨细胞氧化损伤的保护作用时发现，ICA 作用后，细胞内的活性氧含量降低，与降低氧自由基相关的超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）的活性增加，而丙二醛（MDA）含量降低。此外，ICA还能够抑制骨细胞的凋亡。结果表明，ICA是从直接清除氧自由基、增加氧自由基反应酶含量、抑制细胞凋亡等3个方面减少细胞内氧自由基富集。

2.5 抗炎症

炎症反应与动物多种疾病有关，当动物出现疾病时，体内的免疫系统被激活，释放炎症因子，以应对疾病对身体的攻击。但过量的炎症因子对动物有害，这时需要药物对炎症加以制止[19]。研究表明，ICA 对动物多种疾病导致的炎症反应均具有较好的调节作用，其作用主要通过调节炎症因子信号通路实现。在Toll 样受体4/骨髓分化因子88/核因子[TLR4-MyD88-（NF-κB）]信号通路中，ICA 主要降低IκB激酶活性，使得IκB去磷酸化，最终影响NF-κB的核转运，从而减少炎症因子产生[20-22]。

在核苷酸寡聚化结构域样受体3-（半胱氨酸天冬氨酸蛋白水解酶-1）/白细胞介素-1β[NLRP3-（Caspase-1）/IL-1β]信号通路中，ICA通过对下游炎症因子IL-1β蛋白水解阻断该信号通路，从而减少炎症因子增加[23-25]。在胞外信号调控蛋白激酶/丝裂原活化蛋白激酶/Jun 氨基末端激酶（ERK-p38-JNK MAPK）信号通路中，ICA 可阻止ERK、p38、JNK蛋白磷酸化，当这3种蛋白没有磷酸化时，该信号通路即被阻断[26-28]。综上所述，ICA 对多条炎症因子的信号通路均具有调控作用，可作为抑制炎症反应的饲料添加剂备选物。

3 ICA在动物生产中的应用

3.1 ICA在猪生产中的应用

3.1.1 ICA对猪繁殖性能的作用

颗粒细胞是卵泡保持生殖活性的基础。张越等[29]研究ICA对母猪卵泡颗粒细胞凋亡的影响发现，与对照组相比，在1.00 mg/L ICA 作用下卵泡颗粒细胞中BaxmRNA的表达量下降20%、Caspase-3 mRNA的表达量下降60%，Bcl-2 基因的表达量上升60%，表明ICA 具有抑制细胞凋亡、促进卵泡发育的作用。张越[30]还发现，ICA作用的卵泡细胞ROS 水平显著降低，CAT 活性变为7.64 U/mg，GSH-Px 活性变为19.33 U/mg，表明ICA 还具有抗氧化作用。Park 等[31]通过测定加入5 mg/L ICA 前后猪卵母细胞的DPPH 和ROS 含量变化发现，加入ICA 后，猪卵母细胞内的氧自由基减少，结果验证了ICA具有抗氧化的活性的说法。Yoon等[32]研究发现，ICA除了对猪卵母细胞具有抗氧化保护作用外，对不同年龄猪的卵母细胞均具有抗衰老作用，ICA还能够增加细胞质BMP15、CCNB1等基因表达量，防止染色体出现排列缺陷，防止卵母细胞在体外老化过程中出现损伤，对人工采集卵母细胞并长时间保存提供了技术支持。

3.1.2 ICA对猪抗炎作用

Zhang 等[33]研究仔猪诱导性牙周炎时，使用了ICA 成分的物质治疗后，炎症通路NLRP3-（Caspase-1）/IL-1β中的下游信号因子IL-1β 含量减少为1.14 mg/L（NaCl 组为2.37 mg/L），牙周炎症状减轻，仔猪的牙周组织得以再生，仔猪的日采食量有了明显提升。张善婷[34]使用含有ICA成分的灌注液灌注患有子宫内膜炎的母猪后观察治疗，结果显示，ICA 能够明显缩短母猪恶露排出时间，减少异常分泌物，母猪子宫内膜炎治疗有效率达到92.8%，由炎症引起的母猪发情期滞后现象得到明显改善，母猪卵泡内性激素水平提升。

3.1.3 ICA促进猪生长作用

Guo等[35]研究发现，加入ICA后，猪肉中的肌肉干细胞

在增殖和分化时扩增了34%，肌球蛋白表达增加了4.7 倍以上，表明ICA 参与了肌肉干细胞的数量扩增和质量提升，有利于提高猪肉的品质。Wen 等[36]研究发现，日粮中添加ICA可仔猪降低腹泻率，降低仔猪血浆和结肠中白细胞介素-1（IL-1）、白细胞介素-6（IL-6）等含量，表明ICA通过对仔猪肠道菌群调节和降低炎症反应促进仔猪的生长。邵谱等[37]研究发现，在妊娠母猪日粮中添加含有1 000 g/t ICA 的饲料添加剂饲喂14 d 后，出生仔猪的活仔头数（12 头）、初生体重（1.56 kg）均高于空白对照组，表明ICA具有改善母猪生产性能的作用。

3.2 ICA在禽生产中的应用

3.2.1 ICA改善禽骨代谢作用

禽类患软骨病后，出现跛行、食欲不振，最终死亡，给养殖业带来了巨大损失。张辉[38]研究ICA 改善肉鸡胫骨软骨发育不良（TD）时，揭示肉鸡TD机制可能为无翅成员/β-连环蛋白[Wnt-（β-catenin）]信号通路受到影响，Wnt蛋白表达量下降，β-catenin 蛋白含量上升，导致软骨细胞发育不良。肉鸡日粮中加入10 mg/kg ICA后，Wnt蛋白表达量显著上升，骨生长板变宽，胫骨骨密度增加，肉鸡跛行现象明显消失。Zhang 等[39]还发现，日粮中添加ICA 降低了肉仔鸡死亡率，促进仔鸡腿部血管新生，减少TD 患病风险，ICA 调节嘌呤受体P2X 的表达量上涨到0.8，比对照组高了1倍。Huang等[40]研究ICA对增加蛋鸡骨密度的作用时，发现蛋鸡体内的尿苷、牛磺酸、肾上腺素等8种代谢物与蛋鸡的股骨骨密度密切相关，表明ICA通过调节体内涉及8种代谢物的代谢途径增加蛋鸡的股骨骨密度。

3.2.2 ICA对产蛋性能的影响

童小峰等[41]在日粮中分别添加0.05%、0.20%的ICA，饲喂12 周后发现，添加ICA 蛋鸡组的产蛋平均蛋重为63.62 g，比对照组上涨2.65 g，蛋白高度为9.49 mm（对照组为7.00 mm），鸡蛋品质也随着ICA浓度增加而提高。此外，该研究还发现，蛋鸡炎症因子白细胞介素、干扰素含量均显著下降，表明饲料中添加ICA可提高鸡蛋品质以及蛋鸡的抗氧化能力。Huang 等[42]发现，在蛋鸡日粮中添加2 000 mg/kg ICA 后，蛋鸡的料蛋比低于对照组，而产蛋率为76.72%高于对照组，平均蛋重为58.77 g，表明日粮添加ICA能够增加蛋鸡的产蛋性能，降低养殖成本。雷涛等[43]研究淫羊藿对定安鹅产蛋性能的影响发现，添加有效成分后，鹅的受精率变为77.37%，孵化率为74.32%，均高于对照组。

3.2.3 ICA对禽类抗病毒及增强免疫力作用

鸭病毒性肝炎由鸭肝炎病毒A（DHAV）引起，对鸭养殖业造成巨大的损失。Chen等[44]使用MTT法测定ICA抑制DHAV浓度，发现ICA浓度为20 mg/L时，DHAV的释放和排出明显减少，体内T淋巴细胞和B淋巴细胞数量显著增加，表明ICA 激活了鸭体内免疫系统，对病毒产生抑制作用。Wen等[45]还发现，磷酸化修饰的ICA具有更强的抗DHAV 活性，鸭肝细胞经磷酸化ICA 作用后，SOD、GSH-Px活性增强，表明ICA通过增强体内抗氧化应激，提高机体的免疫能力以达到抗病毒的作用。此外，磷酸化ICA还可降低攻毒雏鸭的死亡率。郝爽等[46]发现，雏鸡在频繁免疫应激下免疫能力下降，炎症因子增加，而ICA 由于具有抗氧化、抗炎作用，可有效降低雏鸡体内的氧离子富集和炎症因子产生、释放，提高了雏鸡的生长性能。

3.3 ICA在其他动物生产中的研究应用

孙亚波等[47]在饲料中添加15 g/d 含有ICA 的中药，发现公羊的精子数量、精子顶体完整率高于空白对照组，血浆中T、FSH、LH的含量均有所上升，表明含有ICA的中药成分能够增强公羊繁殖性能。张登鹤等[48]将含有ICA 成分的中药饲喂母牛后，发现不孕母牛发情情况良好，顺利产下健康牛犊。

有研究在养殖绒螯蟹饵料中添加ICA，结果发现，与细胞凋亡相关的caspase家族的基因表达被明显抑制，蟹的抗氧化能力增强[49-50]。还有研究发现，ICA 对雌蟹蟹黄发育的作用通过激活糖脂代谢实现。成静等[51]发现，饵料中加入0.3%的ICA极显著提高红螯螯虾血细胞总数，极显著提高总蛋白含量。郝忱等[52]研究发现，ICA能够降低SOD活性，提升原螯虾总蛋白含量。由此可见，ICA 对其他动物也具有较好的生物活性。

4 展望

ICA是传统中药淫羊藿中的有效成分之一，具有多种生物学功能，在动物生产研究中表现出提高免疫力、增加骨密度、治疗炎症、促生长的特性。在农业农村部禁止使用治疗作用饲料添加剂和全国减抗、禁抗养殖要求大背景下，具有深入研究开发的潜力。但ICA 的构效关系、生物学功能机制尚不完全清晰，在今后的研究中应注重ICA功能机制的研究，以便于在畜牧业中更好地应用。