硒與茶多酚的協同生物學效應及其在動物生產中的應用

楊凱麗 卓銳文 肖圓圓 方熱軍*

(1.湖南農業大學動物科技學院，長沙410128；2.湖南畜禽安全生產協同創新中心，長沙410128)

硒(selenium)元素主要以硒蛋白的形式在動物體內發揮重要的生理功能[1]，已發現的硒蛋白有谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)、硫氧蛋白還原酶(TrxR)、甲狀腺素脫碘酶(DIOs)和硒蛋白P(SelP)等25種，在動物體內參與抗氧化、免疫及激素的運輸和調節等[2]。在動物生產中，常需要在飼糧中添加硒以滿足機體對硒的需要[3]，硒可提高動物生產性能，改善機體抗氧化、免疫等性能[4-5]。茶多酚(tea polyphenols)是茶葉中提取多酚物質的總稱，包括黃烷醇類、黃酮類、酚酸類等，具有多種生物性能，如抗氧化、免疫、抑菌等，廣泛用于食品藥品等行業[6-7]。我國茶資源豐富，具有一系列的茶葉產業鏈，每年產生大量的茶葉副產物，具有提取茶多酚的大量資源，隨著我國“全面禁抗”的到來，“替抗”飼料添加劑的開發逐漸成為研究熱點，茶多酚作為綠色“替抗”飼料添加劑可提高動物的生產性能、產品品質、抗氧化性能等[8-9]。

茶多酚的性能可被其他物質影響，如蛋白質、多糖、礦物元素等[10]，而硒是動物體必需礦物元素，對機體生長發育、抗氧化等方面具有十分重要的意義。硒與茶多酚具有多種相似的生物學供能，有研究顯示，二者聯用效應強于其單一物質[11]。對于硒與茶多酚的研究多見于富硒茶，其多酚類化合物多于常規茶，具有更強的抗氧化性能[12-13]。本文就硒與茶多酚的生物學功能、細胞信號轉導調控機制及其在畜禽上的應用進行綜述，為微量元素的精準營養、綠色飼料添加劑的研發及資源節約提供思路。

1 硒與茶多酚的生物學功能

1.1 抗氧化功能

自由基是體內物質發生氧化還原產生的高活性分子，可破壞蛋白質、DNA，造成脂質過氧化。體內自由基過多可影響動物生產，甚至誘發疾病，造成死亡[14]。

1.2 免疫功能

硒與茶多酚均能介導免疫反應[19-20]。硒可刺激血液中白細胞的活化，增加抗體的合成，提高免疫細胞的活性，增強機體非特異性免疫、細胞免疫及體液免疫。當體內缺硒或硒蛋白表達被抑制時，多種組織炎癥細胞因子的含量會受到影響，如缺硒會降低機體血清白細胞介素-1(IL-1)以及升高腫瘤壞死因子-α(TNF-α)含量[21]，其中增加的TNF-α可以誘導核轉錄因子-κB(nuclear factor-κB，NF-κB)的活化并增加肝細胞中C反應蛋白(C-reactive protein，CRP)的分泌[19,22]。茶多酚可結合免疫細胞上相應的受體，調節免疫細胞的黏附和炎癥過程，調節免疫因子的分泌。研究發現，EGCG的免疫細胞受體有3類，67 ku層黏連蛋白受體(67 ku laminin receptor，67LR)、zeta鏈結合70 ku蛋白(zeta chain associated protein kinase 70 ku，ZAP-70)以及維甲酸誘導基因Ⅰ(retinoic acid induction gene Ⅰ，RIG-Ⅰ)[23]。Kuo等[24]研究表明，兒茶素可增強T細胞亞群的活性，提高白細胞介素-2(IL-2)等的分泌；增強免疫細胞活性；于娟等[25]研究表明，紅茶多酚可以增強小鼠的T細胞、B細胞、自然殺傷細胞以及巨噬細胞的活性，增加抗體水平及免疫球蛋白含量[26]。硒與茶多酚促進細胞因子分泌，提高抗體水平，提高動物體免疫能力，但二者的互作及機理需要深入探究。

1.3 抗腫瘤功能

硒和茶多酚可擾亂腫瘤細胞代謝、誘導細胞凋亡和抑制血管生成等，表現出抗腫瘤作用。硒可以通過抗氧化功能發揮抗腫瘤作用，此外，TrxR可調節細胞增殖和生存以及刺激腫瘤細胞，硒化合物可抑制腫瘤細胞端粒酶活性以及調控轉錄因子NF-κB的激活和失活，抑制腫瘤細胞[27]。茶多酚通過調節相關酶，如谷胱甘肽-S-轉移酶(glutathione S-transferase，GST)抑制多種癌細胞生長，同時，硒也可以調節GST活性。硒與茶多酚對腫瘤細胞周期的抑制作用機理基本相同。茶多酚可以通過抑制B淋巴細胞瘤-2(B-cell lymphoma-2，bcl-2)基因的表達，誘導bcl-2相關蛋白(bcl-2 associated x protein，bax)基因的表達，從而誘導癌細胞發生編程性死亡，通過調控細胞周期蛋白依賴性激酶(cyclin-dependent kinases，CDK)、細胞周期蛋白E、CDK相互作用蛋白(CDK interacting proteins，CIPs)、激酶抑制蛋白(kinase inhibitory proteins，KIPs，如p27KIP1、P57KIP2)等細胞周期調控蛋白，誘導腫瘤細胞周期停滯在G1期進而抑制其生長[28-29]。硒與茶多酚均可以通過調節某些信號通路進而發揮抗腫瘤作用，通過活化絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases，MAPK)信號通路，抑制蛋白質絲氨酸-蘇氨酸激酶(protein-serine-threonine kinase，AKT)細胞信號通路，激活線粒體凋亡通路，降低連環蛋白(catenin)水平，激活半胱氨酸-天冬氨酸蛋白酶(cystein-asparate protease，Caspase)-9、Caspase-3，上調視黃酸受體(retinoic acid receptors，RXR)表達，通過影響細胞間隙連接蛋白以及通訊功能，抑制腫瘤細胞生長，加快其凋亡，也可通過抑制腫瘤組織血管的形成產生抗腫瘤作用[30-31]。

2 硒與茶多酚對細胞內信號通路的調節

2.1 核因子E2相關因子2(nuclear factor erythroid 2-related factor 2，Nrf2)/抗氧化反應元件(antioxidant response element，ARE)信號通路

硒與茶多酚可通過調節多種信號通路發揮作用。Nrf2/ARE通路是調節抗氧化機制的重要通路，在未被激活時，Nrf2與Kelch樣環氧氯丙烷相關蛋白-1(Kelch-like ECH-associated protein 1，Keap1)結合，激活的Nrf2與Keap1解離，結合ARE，進而啟動抗氧化等基因的轉錄，如GSH-Px、超氧化物歧化酶(SOD)、還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)脫氫酶1等抗氧化酶等[32]，研究發現，EGCG能誘導增加Nrf2的轉錄活性，提高與ARE的結合能力，繼而上調含硒酶GSH-Px和TrxR的表達[33]，當體內硒含量充足時，EGCG可直接誘導TrxR1基因的表達，而使Nrf2不被激活，當硒缺乏時，Nrf2被EGCG激活[18]，同時，硒也可激活Nrf2信號通路[26]。

2.2 MAPK信號通路

MAPK信號通路參與細胞的炎癥、應激等過程，可被應激、炎性細胞等激活，調節細胞因子的產出。MAPK通路通過MAPK、MAPK激酶和MAPK激酶激酶三級級聯調控。MAPK信號通路主要有3條途徑：細胞外信號調節激酶(extracellular signal-regulated kinases，ERK)、p38絲裂原激活蛋白激酶(p38 mitogen-activated protein kinases，p38)、Jun氨基末端激酶(jun N-terminal kinases，JNK)[34]。硒可通過調控MAPK信號通路，下調TNF-α、白細胞介素-1β(IL-1β)和白細胞介素-6(IL-6)基因的表達，發揮抗炎作用[35]。Ma等[36]研究表明，茶多酚通過激活MAPK磷酸化緩解氧化應激對牛乳腺上皮細胞的損傷；Siddiqui等[37]發現，EGCG可通過激活ERK1/2，抑制人前列腺癌細胞活性。

2.3 NF-κB信號通路

NF-κB通路可調控免疫和炎癥反應，NF-κB蛋白家族通過與順式調控區的DNA位點結合，形成異型和同型二聚體，未被激活的NF-κB二聚體通過與NF-κB抑制蛋白(inhibitor of NF-κB，IκB)結合在細胞中，當有刺激源時，IκB激酶復合物通過激活IκB進而激活NF-κB，進行靶基因的轉錄[38]。研究顯示，硒與茶多酚能激活NF-κB通路，進而上調前列腺素E2(prostaglandin E2，PGE2)及血栓素2(thromboxane 2，TXA2)的表達，PGE2和TXA2是活化巨噬細胞的物質，以此調節免疫功能[22,39]。

2.4 磷脂酰肌醇-3激酶(phosphatidylinositide 3-kinase，PI3K)-AKT信號通路

胞內PI3K-AKT參與細胞營養物質的攝取等功能，PI3K是特殊的胞內脂質激酶，其活化可磷酸化質膜上的磷脂酰肌醇環，產生的3，4，5-三磷酸磷脂酰肌醇與AKT結合使其激活，繼而磷酸化多種酶和轉錄因子對相應功能進行調節，如激活細胞色素C(cytochrome C，Cyt C)，激活Caspase-3，致使細胞凋亡，也可以調節血管內皮細胞的生長[40-41]。硒和茶多酚可誘導PI3K-AKT，降低氧化應激對細胞的損傷以及抑制癌細胞生長[38,42]。

茶多酚與硒通過調控多條信號通路參與機體的生長代謝發育。研究證實Nrf2是AKT的靶蛋白之一，MAPK也可激活Nrf2，硒與茶多酚可調控PI3K-AKT及MAPK信號通路，也可通過這2條信號通路進一步激活Nrf2[43-44]，二者通過多條信號通路及通路間的相互作用，協同發揮抗氧化、免疫、抗腫瘤等功能，但硒與茶多酚發揮協同作用的機制研究尚需深入探究。

3 硒與茶多酚在動物生產中的應用

3.1 硒在動物生產中的應用

硒作為飼料添加劑添加到飼糧中，可提高動物的生產性能、產品品質、抗氧化以及免疫功能，有機硒的效果通常大于無機硒。表1為硒在動物生產中的部分研究成果[45-51]。

3.2 茶多酚在動物生產中的應用

茶多酚可促進動物的生產性能，提高產品品質，如改善肉品質和蛋品質，提高抗氧化能力，調節動物體脂質代謝。茶多酚在動物生產中的部分研究成果見表2[52-56]。

3.3 硒與茶多酚在動物生產中的聯合應用

目前，硒與茶多酚的聯合應用已有的研究顯示，二者具有協同作用，配伍效果優于單一物質，但目前關于兩者的協同作用機制探討相對較少。李衛春[57]指出，硒與茶多酚組合可降低肉雞胸肌紅度(a*)、亮度(L*)值，提高黃度(b*)值，提高肉品質以及血漿中抗氧化酶(GSH-Px、SOD等)活性，降低氧化物黃嘌呤氧化酶(XOD)活性，且二者具有交互作用，飼糧中硒和茶多酚添加水平分別為0.15、200 mg/kg可提高雞肉的抗氧化能力，延長雞肉的貨架期。Long等[58]研究酵母硒與茶多酚對于武昌魚的影響發現，飼料中酵母硒與茶多酚添加水平分別為0.5、50 mg/kg可促進武昌魚的生長、抗氧化性能及組織的恢復能力，且效果優于添加單一的酵母硒或茶多酚。龍萌等[59]研究顯示，在飼料中添加酵母硒和茶多酚的影響下，團頭魴魚的生長性能以及魚體抗病原菌的感染力均顯著提高，餌料系數顯著下降，且二者聯用具有互作效應，同時，兩者均具有抗氧化作用，可誘導相關抗氧化基因表達，當兩者聯用時，對抗氧化功能具有協同作用，可提高銅鋅超氧化物歧化酶(Cu/Zn-SOD)和過氧化氫酶(CAT)的基因表達，綜合分析，對于團頭魴幼魚，飼料中酵母硒和茶多酚適宜添加水平分別為0.5和50 mg/kg。

表1 硒在動物生產中的部分研究成果

表2 茶多酚在動物生產中的部分研究成果

續表2動物Animals水平Levels研究結果Research results參考文獻References仔豬Piglets添加500 mg/kg氧化應激條件下,茶多酚能緩解仔豬的生長抑制,促進CD4+/CD8+比值的升高及T淋巴細胞的增殖和活化,減弱氧化應激帶來的損傷Deng等[53]肉雞Broilers口服0、80、160 mg/kg BW茶多酚顯著降低肉雞肝臟的脂質含量,提高了磷酸化絲裂原活化蛋白激酶水平,改變了脂肪代謝酶的mRNA水平和酶活性,茶多酚可通過絲裂原活化蛋白激酶信號通路調節肉雞肝臟脂質代謝Huang等[54]蛋雞Laying hens添加150、200、250、300、350 mg/kg飼糧添加300 mg/kg茶多酚可提高血清中谷胱甘肽過氧化物酶活性,對蛋雞整個產蛋期生產性能和雞蛋品質無負面影響,但能穩定降低雞蛋蛋黃膽固醇含量,降幅為20%左右盧垚[55]蛋雞Laying hens添加200 mg/kg茶多酚可提高蛋雞產蛋性能,改善料蛋比、蛋品質以及內臟形態Wang等[56]

4 小 結

硒與茶多酚均具有抗氧化、免疫、抗腫瘤等作用，共同調節多條信號通路，其聯合應用可改善動物體的生長性能、抗氧化功能、免疫功能等，在大部分的研究中，二者的聯合應用效果優于單一物質，但關于硒與茶多酚聯合發揮功能的許多機制尚未清晰，如二者發揮抗氧化功能與免疫功能的機制尚未完全清楚，其聯合應用對動物腸道健康的影響尚未明了，對不同動物的配伍劑量尚需進一步研究。鑒于目前二者聯用的良好效果，并隨著研究的不斷深入，硒與茶多酚的聯合應用在動物生產中擁有廣闊的前景。