表没食子儿茶素没食子酸酯的生物学功能及其在畜禽生产中的应用

■ 刘平平 池恒明 孙长勉 和立文*

（1.中国农业大学动物科学技术学院，北京 100193；2.敖汉旗龙兴国有资本运营（集团）有限责任公司，内蒙古赤峰 024300）

我国是世界最大的茶叶生产国，茶产业生产规模不断增大，2020 年，茶园面积达351.6×105hm2，干毛茶年产量为293×105t，分别较2015年增长21.8%和25.8%[1]。其中绿茶是一种广受欢迎的草本植物产品，对预防癌症、肥胖、糖尿病、心血管疾病等多种疾病具有积极作用[2-3]。绿茶的生物活性成分包括茶氨酸、茶多酚（GTP）、咖啡碱和其他营养成分，其中GTP占比最高，是绿茶的主要的成分，也是绿茶中对机体健康最有益的物质[4-5]。GTP 中含量最高且最重要的化学成分是儿茶素（儿茶素主要组成见表1），其中，表没食子儿茶素没食子酸酯（EGCG）约占儿茶素的50%～60%，是GTP 中含量最多的活性成分。大量研究表明，EGCG 具有抗病毒[6]、抗氧化[7]、抗炎[8]、抗癌[9]等功能，近年研究表明，EGCG 可应用于畜禽生产中，对提高畜禽生长性能、抗氧化能力和免疫性能具有积极作用。文章就EGCG 的生物学功能和在畜禽生产中的应用进行总结，以期为EGCG 在畜禽生产中的精准应用提供理论依据。

表1 儿茶素主要组成(%)

1 EGCG概述

1.1 EGCG结构和理化性质

EGCG 化学分子式为C22H18O11，具有多酚类结构（见图1）。EGCG 能够通过氢键调节与其他物质间相互作用，还可以通过邻苯二酚结构进行自氧化作用[10]。EGCG 的芳香结构使其具有了抗炎、抗病毒、抗癌等活性和较强的清除自由基的能力以及抗氧化活性。

图1 EGCG化学结构式

1.2 EGCG理化性质

EGCG 是一种苯酚类化合物，其溶液通常呈酸性，易在碱性pH 环境中降解[11]；在水中具有一定的溶解性，在非极性溶剂如乙醇和乙醚中更易溶解，具有一定的化学不稳定性，因此降低了其生物利用率[12]。

2 EGCG的生物学功能及作用机理

2.1 抗氧化

EGCG 是一种天然抗氧化剂，其酚羟基结构可提供大量氢，能够清除机体内产生的自由基，具有强抗氧化活性[13-14]。EGCG 可以调节机体抗氧化系统，提高超氧化物歧化酶（SOD）活性、谷胱甘肽（GSH）含量，并降低丙二醛（MDA）含量，且调节作用与其添加量呈正相关[15]，这种调节作用可有效提高机体清除自由基的能力，有效地防止活性氧（ROS）的产生[16-17]，增强机体抗氧化能力。ROS 由单态氧、超氧化物、羟基自由过氧化物等物质组成，当机体内的ROS 过多时，机体会启动自我保护性反应，并产生内源性的抗氧化酶和解毒酶，用于缓解由ROS引起的细胞损伤。保护细胞免受氧化损伤可以通过直接清除ROS 来实现。ROS 能够激活核因子-κB（NF-κB），而EGCG 可以通过抑制NF-κB 信号通路，进而抑制脂氧合酶和环氧合酶活性，增强机体抗氧化能力。核因子相关因子2（Nrf2）是一种重要的抗氧化转录因子，通过抗氧化反应元件（ARE）调节许多抗氧化和Ⅱ期解毒酶基因的表达[18]。Nrf2/ARE 通路是调控机体氧化的核心通路，可直接影响机体氧化水平，过氧化氢酶（CAT）、硫氧还蛋白还原酶（TR）、谷胱甘肽还原酶（GR）等抗氧化酶均为Nrf2/ARE 通路的下游产物，EGCG 可通过激活Nrf2/ARE信号对调节抗氧化酶活性，但关于激活机制目前说法不一[19-21]。

EGCG还具有一种重要的特性，即能够与铁离子、铜离子等金属离子发生螯合作用，减缓氧化反应[22-23]，这也是EGCG抗氧化作用的另一种机制。此外，EGCG具有协同作用的特点，能与VC和VE等其他抗氧化剂联合使用，发挥协同作用，共同提高抗氧化能力[24]。

2.2 抑菌活性

EGCG 具有强大的抑菌活性和广泛的抗菌谱，能够抑制革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌的活性[25]。研究表明，EGCG 能够通过与细菌细胞膜相互作用来抑制细菌活性，包括破坏细菌细胞膜[26]、与细菌细胞膜结合[27-28]、抑制细菌与宿主细胞结合[29]、抑制细菌形成生物膜[29-31]、扰乱细菌群体感应[30]、干扰细菌膜转运蛋白[31-32]。此外，EGCG 还可以通过抑制细菌DNA 旋转酶活性、减少细菌硫化氢的产生、抑制细菌二氢叶酸还原酶活性，阻止叶酸合成、抑制细菌溶血作用、抑制细菌脂肪酸合成酶活性等途径发挥抑菌作用[33-36]。

2.3 抗炎

炎症反应由内源性介质如类花生酸、氧化剂、细胞因子、趋化因子或者巨噬细胞、中性粒细胞和损伤组织本身分泌的裂解酶激活，是消除有害刺激的保护性生物过程[37-38]。被激活的过氧化物酶体增殖物激活受体γ（PPARγ）可通过抑制多种促炎基因（IL-1β、IL-6、TNF-α、iNOS和MMP-9）的表达发挥抗炎作用[39]。可以通过抑制NF-κB 活性、降低IKBα磷酸化水平、共价修饰NF-κB 亚基以消除NF-κB-DNA 相互作用以及诱导NF-κB核输出来减少炎症[39]。目前，关于EGCG 在抗炎方面的研究较多，EGCG 主要通过清除ROS，激活NF-κB，上调炎症细胞因子和炎症相关酶的表达来发挥抗炎作用[40-43]。Singh等[44]提出，EGCG可以通过阻断Janus 激酶/信号转导和转录激活因子途径以及MAPK/ERK/AP-1 途径中的多个步骤来抑制炎症反应。

茶多酚及其衍生物可通过刺激多条TLR 信号通路发挥免疫增强作用，能够有效抑制小鼠淋巴细胞的增殖[45]。此外，EGCG抑制了MyD88依赖性途径下游信号分子IKKβ，抑制TLR4和TLR2激动剂诱导的NF-κB激活[46]。Marinovic 等[47]研究表明，绿茶中发现的多种儿茶素具有作为中性粒细胞功能调节剂的潜力，EGCG单独或与其他儿茶素联合使用可减少炎症因子如TLR4、NF-κB 和诱导型一氧化氮合酶的表达，并减少肿瘤坏死因子1、白介素1 和白介素6 的产生。EGCG可抑制炎性白细胞浸润，也可抑制促炎IL-8 的表达[48-49]。在MPTP 诱导的PD 小鼠模型中，EGCG 处理可有效降低血清中炎症因子TNF-α和IL-6的表达[42]。此外，EGCG在小鼠足组织中的体内抑制作用与NLRP3炎症小体的抑制密切相关，在痛风病小鼠中，EGCG可以通过阻断线粒体DNA 合成来抑制巨噬细胞中NLRP3炎症小体的活化，对预防痛风炎症有很大贡献[50]。

2.4 抗病毒

EGCG 抑制不同病毒的潜在机制相对多样，ECGC 已被证明对于大多数的包膜病毒，如丙型肝炎病毒、人类免疫缺陷病毒、单纯疱疹病毒和流感病毒等具有抑制作用。在畜牧生产中，EGCG 被证实对猪繁殖和呼吸综合征病毒（PRRSV）[51]、禽流感病毒[52]、小反刍兽疫病毒[53]具有抑制作用。EGCG 对典型病毒的抑制作用见表2。

表2 EGCG对典型病毒的抑制作用

3 EGCG在动物生产上的应用

3.1 EGCG在家禽生产中的应用

目前我国畜禽养殖规模化和集约化程度不断提高，热应激发生率大幅提高，是造成经济损失的重要因素之一。热应激会引起家禽的生理和生化变化，主要表现包括呼吸急促、体温升高、血液循环紊乱、机体抗氧化能力和免疫功能下降等，进而影响家禽生产性能[60-61]。

EGCG 具有多种生物活性，可作为新型饲料添加剂添加到禽料中，以达到提高家禽抗氧化能力和免疫水平，进而缓解家禽热应激，以达到改善家禽健康情况的目的。郝晓娜等[62]研究表明，EGCG 能够改善对热应激蛋鸭的肠道形态，且十二指肠和空肠效果较为显著。张成等[63]试验结果显示，热应激肉鸡饲喂EGCG 能显著提高试验肉鸡脾脏CAT 活性，肝脏中GSH-Px 活性及CAT mRNA 表达量，显著降低肝脏和空肠MDA 含量。Song等[8]研究表明，热应激肉鸡补充EGCG 后，增加了绒毛高度（VH）、绒毛高度/隐窝深度（VH/CD），显著提高了GSH-Px、SOD 和CAT 活性，降低了隐窝深度（CD）和MDA 含量，且补充EGCG 后，促进了Nrf2、Claudin-1、MUC2表达，抑制NF-κB 和脂多糖诱导的肿瘤坏死因子（LITAF）基因表达。综上，EGCG 能够通过提高肉鸡机体抗氧化能力和抑制炎性反应进而改善热应激对肉鸡肠道的损伤。Wang等[64]研究发现，在蛋鸡饲粮中添加EGCG 可以降低血液MDA 的含量，增加谷胱甘肽硫转移酶（GST）活性、蛋黄中类胡萝卜素含量和蛋清中色氨酸含量，表明EGCG能够提高机体抗氧化能力，并改善蛋品质。

3.2 EGCG在单胃动物生产中的应用

楼芳芳等[65]试验中金华猪饲喂EGCG（添加水平为0.3%），研究结果显示EGCG 显著降低了金华猪的日均采食量和料重比，改善了胴体性状，提高金华猪的脂代谢能力、抗氧化能力，改变了猪肠道微生物组成。但关于EGCG 对猪生长发育情况的影响研究较少，在其他品种猪以及其他指标影响情况尚不清晰。

猪繁殖和呼吸综合征（PRRS）是由猪繁殖和呼吸综合征病毒（PRRSV）引起的猪的严重传染病之一，具有发病迅传染力强等特点，已造成全球养猪业的巨大经济损失[66-68]。目前，已有研究表明，EGCG 能够抑制PRRSV 复制[69-70]。Ge 等[70]试验结果表明，EGCG 能够有效抑制猪肺泡巨噬细胞（PAMs）中的PRRSV 感染和复制，能够通过阻断病毒与敏感细胞的直接相互作用或通过触发感染所需的病毒受体/相关蛋白质的下调来阻断感染性病毒与EGCG 预处理细胞的结合，从而防止PRRSV 感染MARC-145细胞。Yu 等[51]研究结果表明，EGCG 能够影响PRRSV 的复制和组装，减弱PRRSV 诱导的自噬，但不影响病毒的附着、进入或释放，且EGCG消除了PRRSV感染诱导的脂滴形成和脂质含量的增加，阻断了脂质合成中PRRSV 刺激的关键酶的表达，EGCG 通过干扰脂质代谢来抑制PRRSV增殖。EGCG 通过改变内质网应激（ER 应激）中mTOR-AMPK 途径的平衡来诱导自噬并促进细胞存活，但EGCG在PRRSV感染期间抑制自噬的机制仍需要进一步研究。综上，EGCG 除了可以提高猪生产性能外，还可作为抑制PRRSV的候选药物。

3.3 EGCG在反刍动物生产中的应用

小反刍兽疫（PPR）是由小反刍兽疫病毒（PPRV）感染引起的一种高感染性、高发病率、高死亡率的主要发生在小反刍动物身上的疾病，给国内外养羊业带来巨大经济损失，尽管PPRV 疫苗是控制 PPRV 的有效方法，但疫苗并不能在流行期间提供立即保护，目前还未有针对PPRV 的抗病毒药物[71-72]。Saadh 等[53]研究证实，锌Ⅱ离子刺激EGCG 与病毒的糖蛋白包膜相互作用，并对其进行破坏，EGCG 与锌Ⅱ结合可抑制病毒进入Vero 细胞，表明该组合具有作为PPRV 抗病毒治疗剂的潜力。此外，黄自强等[73]试验中探究EGCG 对牛卵母细胞体外成熟和冷冻精液品质的影响，结果表明，EGCG 可提高牛卵母细胞总抗氧化能力，10 µmol/L EGCG 处理后牛冷冻精液品质提高，而50 µmol/L 处理后促进了牛卵母细胞体外成熟。其作用机制可能为EGCG 通过调控抗氧化基因，进而调节抗氧化酶活性，提高机体抗氧化能力。目前关于EGCG 在反刍动物生产中的应用研究较少，具体应用效果有待进一步探究。

4 小结与展望

EGCG 是一种苯酚类化合物，作为茶多酚中主要的活性成分，具有抗氧化、抑菌、抗炎、抗病毒等生物学功能，被广泛应用于人类疾病的预防和治疗中，在畜禽生产中的研究也体现了其多方面的有益作用，尤其是其拥有强大的杀菌活性和广泛的抗菌谱，在当下无抗养殖的背景下显得弥足珍贵，因此进一步探究其在不同畜禽品种中的应用效果和作用机制十分重要。