黄柏提取物的生物学功能及其在动物生产中的应用

■ 高 阳 马 雪，2 杜 鑫，3

（1.白城师范学院生命科学学院，吉林白城 137000；2.吉林农业大学动物科学与技术学院，吉林长春130118；3.扬州大学动物科学与技术学院，江苏扬州 225009）

在“全面禁抗”的背景下，寻找新型绿色饲料添加剂已成为当下研究热点。中草药植物提取物以其多途径、多靶点、无药物残留和无耐药性等重要特性，在动物生产中受到广泛关注。黄柏为芸香科植物黄皮树的干燥树皮，其提取物中含有大量的天然活性成分，包括生物碱类、黄酮类、萜类、酚类、甾醇类和多糖类等，具有重要的药理作用。传统中医认为，黄柏味苦、性寒，可用于解毒、除湿、清热以及治疗痢疾和呕吐等[1]。研究表明，黄柏提取物具有抗氧化、抗炎、抗菌、提高动物生产性能、促进肠道健康、缓解应激、保护中枢神经系统和防止皮肤过敏等重要功能[2]。文章对黄柏提取物的化学成分及结构、生物学功能以及其在动物生产中的应用进行综述，以期为黄柏提取物的开发和推广应用提供参考。

1 黄柏提取物的主要活性成分、结构及提取工艺

黄柏提取物中含有多种生物活性物质，包括生物碱类、黄酮类、酚酸类、萜类、甾醇类、柠檬苦素和苯丙素类等，具体成分有小檗碱、黄柏碱、黄柏酮、黄柏内酯、槲皮素和黄柏多糖等。其中，生物碱类是黄柏提取物中的主要活性成分，占到3%以上，黄柏提取物的主要活性成分及结构见表1。王萌等[3]利用萃取、凝胶柱分离和质谱等方法对川黄柏活性成分进行分离和鉴定，共得到小檗碱、豆甾醇、β-谷甾醇、异香草醛、咖啡酸乙酯和阿魏酸等10 种化合物，其中小檗碱含量最高。Sun 等[2]通过超高效液相色谱和代谢组学等方法对不同浓度、不同特征的关黄柏和川黄柏进行活性成分分析，结果表明，小檗碱、黄柏酮、黄柏内酯和黄柏多糖等是黄柏中的主要活性物质。目前，黄柏提取物的提取方式主要有溶剂浸提法、超声波萃取法、硅柱层分析法和高效液相色谱法等，但不同提取方式对黄柏提取物中的活性成分及含量影响很大。张少君等[4]利用超声波萃取法提取黄柏中的黄酮类化合物，在温度为40 ℃、提取时间为40 min条件下，其提取率为2.31%。高丽红等[5]采用碱水提取法、酸水提取法和乙醇提取法得到黄柏中的生物碱，发现其含量分别为0.93%、0.34%和12.47%，可见乙醇提取法能保留较多的生物碱，更适用于工业生产。

表1 黄柏提取物的主要活性成分及结构

2 黄柏提取物的生物学功能

2.1 抗炎

炎症反应是由炎性因子、细胞因子和趋化因子等炎性介质介导的一种机体防御反应[6]。黄柏提取物中的小檗碱、槲皮素和黄柏碱等生物碱类及多羟基黄酮类化合物等具有抗炎活性[7]。脂多糖（lipopolysaccharides，LPS）可识别巨噬细胞RAW246.7 表面的Toll样受体（Toll-like receptor 4，TLR4），激活核因子-κB（nuclear factor kappa-B，NF-κB）信号通路，诱导炎症反应，现已成为经典的炎症模型[8-9]。任改艳等[10]研究表明，在LPS 诱导的小鼠巨噬细胞RAW246.7 炎症损伤模型中，分别注射5、15 μmol/L 和25 μmol/L 槲皮素可显著降低巨噬细胞中肿瘤坏死因子（tumour necrosis factor-α，TNF-α）、白细胞介素-6（interleukin-6，IL-6）和白细胞介素-1β（interleukin-1β，IL-1β）等炎性因子表达，同时显著降低一氧化氮合酶（include nitric oxide synthase，iNOS）、TLR4、环氧合酶-2（COX-2）和p-IκBα等蛋白表达，其中25 μmol/L 槲皮素可显著抑制一氧化氮（NO）释放，推测其机制是槲皮素抑制TLR4 激活NF-κB 信号通路，下调IκBα蛋白磷酸化，阻断NF-κB 分子入核，降低炎性因子产生。Choi等[11]的试验结果表明，在LPS 诱导的巨噬细胞RAW246.7 试验中，添加10、100 μg/mL 黄柏提取物可降低IL-6、IL-1β和iNOS 等炎性介质产生，抑制丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）和NF-κB 信号通路磷酸化，缓解炎症反应。刘静茹等[12]研究发现，将0.2 mL黄柏水提取物通过灌胃给药，可显著降低二甲苯所致的小鼠耳廓肿胀程度，说明提取物可降低炎性细胞浸润和毛细血管通透性，降低动物急性炎症损伤。

2.2 抗氧化

黄柏提取物中含有丰富的黄酮类、酚类和多糖类化合物，具有良好的抗氧化功能。Wang 等[13]将黄柏醇提取物和水提取物用于自由基清除试验，结果表明，二者均可降低氧自由基和羟自由基水平，其中黄柏醇提取物效果更显著。Nrf2-Keap1 信号通路与动物机体抗氧化密切相关，其中Nrf2 是主要的效应因子[14]。Zhang 等[15]研究表明，黄柏提取物可提高动物体内谷胱甘肽过氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）和超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）等抗氧化酶活性，降低丙二醛（malondialdehyde，MDA）水平，清除活性氧（reactive oxygen species，ROS），缓解动物氧化应激。说明黄柏提取物可调节Nrf2-Keap1 信号通路，促使Nrf2 因子转位到细胞核中，提高抗氧化酶基因表达。此外，黄柏多糖具有较强的还原能力，可维持机体氧化还原系统平衡。王庆等[16]研究发现，4 mg/L 黄柏多糖可显著可清除机体内ROS 和羟自由基，具有剂量依赖性。综上所述，黄柏提取物具有良好的抗氧化能力，但目前其在动物领域的研究较少，未来还需进一步试验研究。

2.3 抗菌

体外试验表明，小檗碱作为黄柏提取物中主要的抗菌成分，对金黄色葡萄球菌、幽门螺旋杆菌、沙门氏菌和大肠杆菌等细菌均有显著的抑制作用[17-18]，其中对金黄色葡萄球菌的最小抑制浓度为15.625 μg/mL，且随着生物碱含量的升高，抑菌效果更显著。推测其抗菌机制是小檗碱可破坏细菌细胞膜结构，使细菌溶解死亡[19]。同时可与菌体DNA结合形成复合体，通过抑制DNA 功能发挥抗菌作用[20]。Yin 等[21]研究报道，在感染沙门氏菌的小鼠模型中，使用5 mg 黄柏水提取物连续治疗4 d，可显著减少机体中沙门氏菌数量，同时激活巨噬细胞，提高机体免疫应答，降低血清中TNF-α、IL-1β和干扰素-γ（interferon-γ，IFN-γ）表达水平。林媛等[22]研究表明，小檗碱对革兰氏阳性菌和真菌具有较强的清除作用，可与巨噬细胞中的溶菌酶结合，抑制皮肤藓菌增殖，小檗碱与抗真菌药物联用可增强对真菌的清除效果。由此可见，小檗碱以其安全、高效和无耐药性等特点，可作为新型抗菌剂应用到动物生产中。但对其体内抗菌活性仍需进一步研究。

2.4 改善肠道健康

2.4.1 肠道屏障功能

正常的肠道屏障对动物抵御外来病原体和毒素有重要意义。研究表明，80 mg/kg 和160 mg/kg 黄柏提取物可提高小鼠空肠绒毛高度和杯状细胞数量，促进肠道紧密连接蛋白表达，其中160 mg/kg 黄柏提取物效果最好[23]。同时，黄柏提取物能调节动物肠道菌群结构，降低大肠杆菌菌群丰度，保持正常的肠道微生态环境[7]。肠道中的有益菌和短链脂肪酸等，能促进免疫器官发育，通过调节肠脑轴和肠肝轴，直接参与动物机体代谢活动，维持肠道黏膜屏障完整，促进营养物质吸收[24-25]。此外，黄柏提取物能提高仔猪肠道中拟杆菌菌群丰度，促进免疫细胞增殖分化，提高对外来病原体的抵抗力，缓解仔猪病毒性腹泻。由此可见，黄柏提取物在保护动物肠道屏障和调节肠道微生物结构方面具有重要的应用潜力。

2.4.2 维持结肠健康

Zhu 等[26]研究表明，10 mg/kg 盐酸小檗碱可显著缓解葡聚糖硫酸钠（DSS）诱导的小鼠结肠炎损伤，抑制NF-κB信号通路磷酸化，降低结肠中TNF-α、IL-6、IL-1 和IL-1β等炎性因子水平，下调髓过氧化物酶（myeloperoxidase，MPO）活性和iNOS、MDA 水平。同样，Cui 等[27]通过试验发现，小檗碱能缓解DSS 诱导的小鼠结肠缩短和体重减轻，降低炎症细胞浸润和肠道黏膜坏死，促进淋巴细胞增殖。说明小檗碱能调节动物机体细胞因子失衡和免疫反应失调，缓解结肠黏膜炎症。另外，Su 等[28]研究报道，将30 mg/kg 黄柏黄素连续灌胃雌性C57BL/6 的小鼠，持续7 d，可显著降低疾病活动指数评分（disease activity index，DAI）和腹泻，缓解结肠缩短。推测其机制是黄柏黄素可调节AMPK/m-TOR 信号通路，上调机体自噬水平，提高对炎症细胞的清除能力。因此，一方面，黄柏提取物抑制机体炎症信号通路，降低促炎因子产生，改善肠道炎症损伤[29]；另一方面，黄柏提取物可促进自噬基因表达，清除外来病原体，修复损伤的肠道上皮细胞。

2.5 保护中枢神经系统

中枢神经系统在调控动物机体生长发育、采食、产热和免疫等方面具有重要作用。黄柏提取物中含有的生物碱类和醇类等天然活性物质具有神经保护活性。Lee 等[30]研究表明，腹腔注射200 mg/kg 黄柏提取物和20 mg/kg 小檗碱可显著缓解东莨菪碱诱导的小鼠记忆功能障碍和神经元损伤，抑制NF-κB 炎症信号通路磷酸化，改善胆碱能系统的活性，进而恢复神经系统正常功能，其中注射200 mg/kg 黄柏提取物效果更好。说明黄柏提取物中的活性成分可直接穿过血脑屏障，调节大脑皮层和海马体，发挥神经保护作用。Jung 等[31]的试验结果表明，10 mg/kg 和30 mg/kg黄柏醇提取物能提高Bcl-2mRNA 表达水平，下调BaxmRNA 表达水平，抑制caspase 3 激活和细胞色素C 释放到细胞质中，缓解1-甲基-4-苯基吡啶诱导的神经细胞凋亡。

2.6 皮肤保护剂

皮肤是免疫系统的第一道防线，但畜禽舍内的有害微生物以及食物中的过敏原会破坏动物皮肤免疫防御屏障，导致炎症细胞浸润，并诱导组胺和细胞因子释放，进而出现红肿、干燥和擦伤等皮肤病症状。Park 等[32]的研究表明，将15%盐处理黄柏提取物和15%地榆提取物联用或单独添加30%盐处理黄柏提取物，均可显著缓解2,4-二硝基氯苯诱导的小鼠特异性皮炎，降低血清中TNF-α、IL-4 和IFN-γ等炎性因子表达水平，减少肥大细胞和噬酸性粒细胞数量以及真皮层厚度，缓解皮炎。黄柏提取物，一方面通过其抗炎和抗氧化功能，缓解受到炎症损伤的皮肤组织；另一方面能调节动物体内B淋巴细胞、Th淋巴细胞和肥大细胞等相关免疫细胞，抑制超敏反应，防止皮肤过敏。因此，黄柏提取物具有抗炎和抗过敏功能，在保护动物皮肤方面有重要的应用潜力。

2.7 其他功能

黄柏提取物还具有抗肿瘤、抗溃疡、抗痛风和刺激成骨细胞生长等重要功能。Li 等[33]研究表明，黄柏提取物中的小檗碱可调节动物体液免疫和细胞免疫，提高巨噬细胞对肿瘤细胞的清除能力，同时通过调控Bcl-2/Bax 蛋白在动物组织中的表达，进而抑制肿瘤细胞增殖。另外，小檗碱能刺激下丘脑-垂体-肾上腺轴，降低肾上腺素的分泌水平，增强对胃黏膜屏障的保护作用，防止溃疡发生[34]。蹇睿等[35]研究发现，小檗碱可降低机体炎性因子水平，缓解小鼠关节炎肿胀，同时降低血液中尿酸和肌酐水平，具有抗痛风作用。此外，黄柏提取物在促进骨骼生长方面也发挥重要作用。Lee 等[36]研究报道，100、300 mg/kg 黄柏提取物可提高动物机体生长激素和胰岛素样生长因子（IGF-1）分泌水平，刺激软骨细胞增殖和骨骼生长。

3 黄柏提取物在动物生产中的应用

3.1 黄柏提取物在断奶仔猪上的应用

仔猪断奶后，由于日粮结构的改变和自身抵抗力下降，会出现肠道绒毛萎缩、隐窝深度增加和腹泻等现象，导致仔猪采食量下降，生长速度减慢，甚至死亡。其中，由大肠杆菌引起的腹泻危害最大。黄柏提取物可抑制细菌繁殖，调节炎症信号通路和肠道菌群结构，减轻胃肠道紊乱[37]。Xu 等[38]研究报道，饲粮添加300 mg/kg 黄柏提取物能显著提高早期断奶仔猪肠道菌群多样性，改善肠道菌群结构和均匀度，促进断奶仔猪肠道健康。同时，该研究还发现，与对照组相比，连续口服10 mg/kg 或100 mg/kg 黄柏提取物3 d 可显著降低早期断奶仔猪的腹泻指数和腹泻发生率[38]。进一步验证黄柏提取物可抗腹泻、提高仔猪生产性能。推测其机制是黄柏提取物可调节免疫系统，防止大肠杆菌在仔猪肠道上皮细胞定植。因此，黄柏提取物可提高断奶仔猪生长性能，具有重要的应用潜力。

3.2 黄柏提取物在蛋鸡上的应用

随着我国集约化养鸡业的迅速发展，饲养密度、环境温度和日粮结构等因素对养鸡业造成的不良问题日益突出。其中，高温热应激对鸡的影响最大。鸡的全身被覆羽毛，散热能力较差，对高温环境比其他动物更敏感。对蛋鸡而言，高温热应激会降低蛋鸡免疫功能和产蛋性能，甚至造成死亡，严重影响蛋鸡产业经济效益[39]。黄柏提取物中含有丰富的酮类、酚类和多糖类活性物质，具有良好的抗氧化能力，在一定程度上可缓解蛋鸡热应激。研究表明，黄柏多糖具有一定的还原能力，补充4 mg/kg 黄柏多糖可显著清除ROS[16]。说明黄柏多糖可通过清除蛋鸡体内累积的ROS，缓解蛋鸡热应激损伤。此外，黄柏提取物中含有丰富的黄色素，可转移到蛋黄中，提高蛋黄色泽，改善蛋品质。综上所述，黄柏多糖可改善蛋鸡抗热应激能力，提高蛋品质。但黄柏提取物对蛋鸡生长性能、产蛋率和总产蛋量的影响尚不明确，还需进一步试验研究。

3.3 黄柏提取物在水产动物上的应用

水生动物在养殖过程中，易受到水质恶化、病原微生物入侵和人为捕捞等多种应激源刺激，进而发生氧化应激损伤。氧化应激可造成水生动物体内氧化还原系统失衡，使大量ROS 沉积在机体中，导致脂质过氧化、肠道上皮细胞脱落和DNA 损伤，对水生动物健康造成极大威胁[40-41]。黄柏提取物可调控Nrf2-Keap1 抗氧化信号通路，改善水生动物氧化应激。Li等[42]研究报道，黄柏提取物能调节AKT/NF-κB 信号通路，降低斑马鱼胚胎中ROS水平。同时可显著缓解2,2’-盐酸脒基丙烷(APPH）自由基诱导的氧化应激，提高斑马鱼胚胎的抗氧化能力。此外，李嘉诚等[43]研究发现，黄柏提取物可提高动物肝脏中GSH-Px 和SOD 抗氧化酶活性，降低MDA 水平，清除沉积在肝脏中的ROS，缓解肝脏过氧化损伤。由此可知，一方面，黄柏提取物可通过调节抗氧化信号通路，清除水生动物体内沉积的ROS，缓解应激损伤；另一方面，黄柏提取物可提高肝脏中的抗氧化酶活性，提高水生动物抗氧化能力。

4 小结与展望

黄柏药用价值高，资源丰富，在我国南北方均有种植。将黄柏提取物作为饲料添加剂添加到动物饲粮中，具有抗炎、抗氧化、抗菌、促进肠道健康、保护中枢神经系统和抑制皮肤过敏等多种重要功能。同时，黄柏提取物还可缓解仔猪断奶应激、提高蛋鸡蛋品质以及降低水生动物氧化应激。因此，黄柏提取物可作为抗生素的替代品，具有重要的应用潜力。但目前黄柏提取物在畜禽上的应用研究较少，未来应加大其在畜禽生产中的应用，以明确黄柏提取物的具体作用机制。