白藜蘆醇的生物活性與其在畜牧生產中的應用進展

符清瑤,曹 婷,施力光,馬中華,姜宏正,荀文娟,*

(1. 海南大學 動物科技學院，海南 ?？?570228；2，中國熱帶農業科學院 熱帶作物品種資源研究所，海南 儋州 571737)

白藜蘆醇(Resveratrol,Res)是一種植物多酚，又名芪三酚，最初由Takaoka[1]在1940年時從毛葉藜蘆中提取得到。近年來，由于廣泛的生物活性而備受關注，截至目前已有大量的研究證實白藜蘆醇具有抗氧化應激[2]、抗炎[3]、抗菌[4]、保護心血管系統[5]、調控脂肪沉積[6]等功能。此外，Bhullar等[7]發現白藜蘆醇還具有延長多種生物壽命能力的小分子，在畜牧生產中也能保護動物機體的腸道健康。自20世紀90年代中期以來，基于大量的體外和體內動物研究[8]，人們陸續發現白藜蘆醇能夠對健康產生積極影響。隨著禁抗生素時代的到來，開發新型、綠色、環保的功能性飼料添加劑刻不容緩，白藜蘆醇作為綠色飼料添加劑已開展了廣泛的研究，本文就其生物學特性及應用進行論述為其進一步應用提供科學依據。

1 白藜蘆醇概述

白藜蘆醇分子量為228.25 g/mol，是一種白色固體粉末，對pH存在敏感性且水溶性低。Res在自然界中存在著兩種化學結構：正式異構體與反式異構體，由于反式異構體中存在芳香環、酚羥基和雙鍵等功能團[9]，因此反式異構體穩定性優于順勢異構體，且具有比順式異構體更廣泛的生物活性[10]。因為Res在天然產物中含量不高且提取困難，國內外的學者們便對其提取工藝[11]進行了優化，目前較常用的提取方法有溶劑提取法、酶解法、微波提取法、超臨界CO2萃取和超聲波輔助酶法[12]等。隨著白藜蘆醇的應用范圍不斷涉及到植物學、醫學和畜牧學等多個領域，其需求也不斷增加，部分化學合成的方法相繼出現，如Perkin反應、Heck反應、Wittig反應、Grignard反應、Wittig-Horner反應等[13]。

2 白藜蘆醇的生物活性

2.1 抗氧化作用

早在20世紀70年代，人們便已開始熟悉并使用氧化應激這一概念：當機體受到外界的不良影響時會產生應激的現象，體內所釋放的氧化自由基超過機體本身的抗氧化水平，引發機體發生不同的生理或病理現象。隨后，抗氧化應激[14]這一相關定義被提及，眾多的抗氧化劑也應運而生，其中白藜蘆醇因其獨特抗氧化性而備受關注。氧化應激狀態下，機體產生大量的超氧自由基的同時，也可以通過正常的代謝途徑產生超氧化物歧化酶(SOD)[15]，白藜蘆醇便是通過清除自由基[16]和調節相關酶活性來發揮抗氧化作用。丙二醛(MDA)含量是衡量氧化應激水平的標志[17]，總抗氧化能力(T-AOC)則是一個評價抗氧化劑的總抗氧化能力的客觀指標；谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)、過氧化氫酶(CAT)和總超氧化物歧化酶(T-SOD)等抗氧化酶都具有很強的清除自由基的能力。Chen等[18]研究發現，在斷奶仔豬的日糧中添加白藜蘆醇可增加血清中的GSH-Px、T-AOC和T-SOD活性，并降低肝臟中的MDA含量，證明白藜蘆醇可通過提高仔豬抗氧化能力降低由斷奶導致的氧化應激。

關于氧化應激信號調控機制，目前研究最多的為內源性抗氧化應激途徑——核因子E2相關因子2(Nrf2)-ARE(抗氧化順式作用元件)信號通路。Nrf2又被稱為抗氧化反應的“主調節器”[19]，可以調節數百種基因的表達；作為氧化應激的受體在調節細胞氧化應激中起重要作用，同時也作為抗氧化應激的轉錄因子發揮作用。Wang等[20]發現，Nrf2廣泛分布在心血管系統中，一旦激活就會上調內源性抗氧化系統，從而減少對心肌的氧化損傷。細胞內活性氧(ROS)是機體正常有氧代謝中的副產物，當其水平升高時，可能會對機體造成危害[21]。線粒體受損是細胞ROS的主要來源，通過線粒體選擇性降解便能降低細胞的ROS水平。Sebori等[22]研究發現,白藜蘆醇可增加自噬線粒體相關基因和自噬通量的表達，并降低mdx小鼠肌肉中的ROS水平。在治療減輕大鼠腎臟缺血再灌注損傷(IRI)的研究中，Li等[23]發現IRI分別下調Nrf2和上調Keap1的表達，而Res處理促進Nrf2的表達，表明IRI可能與通過激活Res的適應性反應有關。除此之外，發現過氧化氫(H2O2)的刺激大大增加了IR組的ROS，而Res降低了H2O2刺激后的ROS水平，這表明Res可降低氧化應激。

SIRT1是一種NAD+依賴性蛋白脫乙?；?，能夠通過降低氧化應激、脫乙?；图せ頕orkhead Box O轉錄因子(FOXOs)以及過氧化物酶體增殖物激活受體γ輔激活物1-alpha(PGC-1α)來增加線粒體生物發生[24]，從而促進細胞存活。在經甲基苯丙胺(MA)誘導的SIRT1凋亡相關的羊肺泡氧化應激研究中[25]，將肺泡上皮經MA處理之前，先用SIRT1激活劑Res對細胞進行預處理，流式細胞儀分析結果表明低濃度的Res可以有效降低ROS的含量。

綜上所述，白藜蘆醇可通過抗氧化酶清除自由基發揮作用，其分子機制是通過促進Nrf2表達降低ROS含量，還可通過SIRT1信號通路調節線粒體生物的發生。白藜蘆醇的抗氧化特性也使得其作為飼料添加劑具有廣泛的應用前景。

2.2 抗炎作用

白藜蘆醇的抗炎特性研究已經涉及到了許多體內外的動物模型，比如在兔子的急性咽炎模型[26]中，研究發現Res可顯著降低血清中巨噬細胞產生的腫瘤壞死因子(TNF-α)和白介素因子6(IL-6)水平。在高脂血癥動物模型中[27]，給大鼠喂食富含膽固醇的飲食與維生素D2，經Res治療可降低血清中白介素因子1β(IL-1β)的水平。Sui等[28]證實Res可通過抑制小膠質細胞NLRP3 /IL-1β信號通路預防敗血癥。在LPS誘導小鼠乳腺炎模型中，張旭[29]發現乳腺炎組織的髓過氧化物酶(MPO)活性降低，表明Res減輕LPS刺激小鼠乳腺炎的組織損傷程度。此外，Res通過抑制NF-κB和絲裂原激活蛋白激酶(MAPK)信號通路的激活，下調了促炎因子TNF-α和IL-1β的mRNA表達。同樣，Li等[30]研究發現，Res可以通過抑制關節炎小鼠模型NF-κB信號通路發揮抗炎作用。

NF-κB是一種核轉錄因子，正常生理狀態下NF-κB與抑制蛋白IκB的結合形成復合體存在于細胞質中[31]。許多研究表明，NF-κB經典的活化途徑是通過一些細胞因子如TNFα、細菌及其產物、病毒等與膜受體特異性結合后，激活 IκB 激酶(IκB kinase, IKK)，IKK可使IκBα磷酸化和降解，導致NF-κB被活化，從而被轉移到細胞核內，與靶基因κB序列結合，誘導靶基因如TNF、IL-6、IL-8等的表達。

TLR4 / NF-κB信號通路[32]在炎癥反應中起關鍵作用，尤其是激活肝臟和脂肪組織中的巨噬細胞。王光熙[33]研究發現，Res能從蛋白翻譯的水平抑制大鼠肝、肺組織內信號從細胞質向細胞核的轉移，使細胞質中TLR4、P38、JNK、ERK1/2和ERKS通路的相關蛋白以及其磷酸化蛋白的表達相對增多，而使細胞核中各蛋白及其磷酸化蛋白的表達相對減少，并通過對TLR4/NF-κBp65/MAPKs通路的級聯抑制作用最終調控炎性因子的釋放與表達來發揮其抗炎作用。

Nunes等[34]研究發現，Res通過抑制NF-κB活化、降低環氧合酶2(COX-2)和促炎細胞因子的表達，降低前列腺素E2(PGE2)和前列腺素D2(PGD2)水平、中性粒細胞浸潤等發揮抗炎作用;Res可通過調控MAPK信號通路，降低p-JNK和p-P38的表達水平來發揮抗炎作用。另外，劉鑫[35]研究發現,Res能夠緩解葡聚糖硫酸鈉(DSS)誘導的小鼠結腸炎，這種作用與下調 Wnt/β-catenin信號通路有關，對Wnt/β-catenin信號通路的下調作用與抑制mi RNA-31的表達有關。

綜上所述，白藜蘆醇可通過多種信號通路發揮抗炎作用。

2.3 降脂作用

在肥胖癥動物模型中的研究表明，白藜蘆醇可以減輕代謝性疾病的并發癥，通過減少脂肪形成和增加細胞凋亡而達到降脂的作用[36]。例如在研究前脂肪細胞培養的試驗中發現延長Res治療會阻止脂肪的形成，Carpéné等[37]進行了Res在短期內發揮限制葡萄糖攝入的動物實驗研究，利用雄性小鼠進行脂肪細胞的制備，結果發現Res以劑量依賴性方式抑制α-葡萄糖苷酶的催化活性；同時在最高劑量(1.5 mM)時抑制脂肪酶的活性效果最好。Res可以導致肥胖小鼠腸道微生物組的功能發生變化[38]，包括降低Turicibacteraceae、Lachnospiraceae和Akkermansia的相對豐度以及提高Bacteroides和Parabacteroides的相對豐度。在人和小鼠的腸道菌群中發現肥胖與擬桿菌門/厚壁菌門的比率降低有關，在嚙齒動物研究中發現Res可增加該比率[39]。

葡萄糖進入脂肪細胞的細胞質時，會通過己糖激酶磷酸化途徑生成乙酰輔酶A，然后活化樹突脂形成(Fas)，進而轉化為脂肪酸。白藜蘆醇本身并不是強的脂肪抑制劑，只是改善了脂肪細胞對其他脂質動員因子的反應[40]，作用是通過與葡萄轉運蛋白結合，從而抑制己糖在細胞膜上的轉運，快速限制葡萄糖在脂肪庫中的利用[41]。崔悅悅[42]研究脂聯素信號通路對豬的脂肪沉積作用機制發現，Res能夠通過AdiopQ-Adipo1-AMPKa-PGC-1a和AdiopQ-AdipoR2-PPARa兩條信號通路調控下游脂肪代謝基因的表達，促進脂肪分解及抑制脂肪合成，此外這兩條信號通路還可抑制3T3-L1細胞中脂滴的形成。

2.4 保護心血管

許多研究表明Res具有保護心血管作用[43]，能夠抑制血管平滑肌細胞增殖和促進自噬。糖尿病患者常存在自噬功能障礙，Res可以直接誘導自噬[44]，且長期進行Res治療可改善糖尿病小鼠的心臟功能，減輕其氧化損傷并減少細胞凋亡。在人臍靜脈內皮細胞(HUVEC)[45]和HUVEC衍生的EA中觀察到Res可以使一氧化氮(NO)的形成增加，其原因是Res可以誘導內皮一氧化氮合酶(eNOS)的表達，刺激eNOS酶活性和防止eNOS解偶聯[46]。eNOS具有抗血栓形成、降壓和抗動脈粥樣硬化等作用，白藜蘆醇可抑制免疫細胞滲透到血管壁并減輕血管發炎，從而起到保護血管的功能[47]。

3 白藜蘆醇在畜牧生產上的應用

3.1 在家禽生產上的應用

家禽的肉、蛋生產在中國畜牧業的發展中一直起著重要作用。Najafi等[48]研究發現，在冷凍公雞精子時，在冷凍劑中添加Res可以增強精子的運動活性，提高精子的T-AOC和存活率。Zhang等[49]研究發現，在肉雞的日糧中添加Res可以改善肌肉的抗氧化狀態，提高肌肉中檸檬酸合酶(CS)的活性，從而改善肉雞的肌肉品質。Feng等[50]研究發現，在60周齡蛋雞日糧中添加Res可以顯著提升5～8周時的飼料轉化率；同時顯著降低了血清總膽固醇(TC)、總甘油三酯(TG)、低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)、極低密度脂蛋白膽固醇(VLDL-C)和蛋黃中膽固醇的含量，以上指標的降低表明Res對蛋雞的脂質相關性狀起到了積極作用。

葉舒[51]和幸程鴻[52]分別在白藜蘆醇對蛋雞脂肪肝出血綜合征(FLHS)蛋雞肝臟和卵巢的氧化應激和抗炎性能兩個方面進行了相關研究，結果發現Res可通過減少MDA含量及提高相關抗氧化酶活性而改善FLHS蛋雞肝臟氧化應激水平，通過激活Nrf2-ARE信號通路以及抑制NF-κB信號通路，起到緩解肝臟氧化損傷及炎性損傷，從而發揮對肝臟的保護作用。FLHS會使卵巢組織發生過氧化的作用發生氧化應激，誘導卵巢發生炎性應答反應，MDA含量升高，T-SOD、TNF-α與IL-1β的mRNA表達水平降低，而Res能逆轉這些指標含量，表明其能有效緩解應激的發生和減輕炎癥。

3.2 在豬生產上的應用

近年Res對豬生產的研究主要涉及到細胞試驗，發現較低的Res濃度可以通過激活Sirt1介導的Wnt /β-catenin信號傳導途徑促進豬胰腺干細胞(PSC)的增殖和分化[53]。另有研究表明，將Res添加到體外成熟(IVM)細胞的培養基中時，可以特別提高玻璃化卵母細胞的發育能力[54]；而Kwak等[55]研究發現，添加2 μM白藜蘆醇可改善成熟后非玻璃化豬卵母細胞胚胎發育。Meng等[56]在研究白藜蘆醇與斷奶仔豬的關系時，發現在母體日糧中添加Res顯著提高日增重，斷奶后的仔豬絨毛受損程度明顯降低，并降低IL-6和TNF-α的mRNA表達水平，表明Res可以改善斷奶仔豬的腸道形態并且緩解腸道炎癥。同樣，Chen等[18]研究發現，日糧中添加300 mg/kg白藜蘆醇可以通過提高空腸黏膜中緊密連接蛋白的mRNA表達，維護斷奶仔豬腸粘膜屏障功能。

目前，關于Res在豬上相關報道，尤其在腸黏膜屏障功能方面研究較少。開展Res對仔豬腸黏膜屏障功能及分子機制的研究，具有重要的理論意義和潛在的應用價值。

3.3 在羊生產上的應用

研究發現，0.5 μmol/L Res治療可以改善豬[57]和山羊[58]卵母細胞的發育能力。Zabihi等[59]發現羊的胚胎培養基中補充Res(0.5 mmol/L)有利于改善胚胎內微環境，進而刺激胚胎的發育,同時還可以增加綿羊胚胎的胚盤細胞數量。Wang等[25]利用羊的肺泡作為載體進行了研究，發現Res通過下調抑制肺泡上皮細胞凋亡Bcl-2相關X蛋白(Bax)和半胱天冬酶3(caspase 3)，裂解caspase 3并上調B細胞淋巴癌/白血病-2基因(Bcl-2)，并且可以通過預防乳酸脫氫酶(LDH)流失而后增加ZO-1和E-cadherin的蛋白表達來恢復肺泡上皮的屏障功能；同時證明Res通過SIRT1/PTEN/p-Akt途徑對肺泡的完整性具有保護作用。

4 小 結

隨著人們生活水平的提高，對畜產品品質的需求標準也在不斷提升，畜牧產品的重要性也愈加凸顯；同時人們也越來越重視公共衛生的水平條件，健康、綠色、環保養殖才是符合人們未來生活需求的重要道路。所以持續開發新型的功能性飼料添加劑對于畜牧生產的發展迫在眉睫，白藜蘆醇具備著多種生物活性，并且能在多種動物上發揮不同的生理作用，但其分子機制還需深入的研究。