中草藥防治雞白痢研究進展

朱廣雙,朱 祥,張海燕,劉寬輝

(1.蕪湖職業技術學院食品與生物工程學院/蕪湖市生命健康工程技術研究中心,安徽蕪湖 241003;2.安徽省明光市農業綜合行政執法大隊,安徽滁州 239400)

雞白痢病(pullorum disease,PD)是由雞白痢沙門氏菌引起的禽類特有的敗血性腸道炎癥,給家禽養殖業造成巨大的經濟損失[1]。感染期間,雞白痢沙門氏菌被巨噬細胞攝取并播散至腸黏膜、囊濾泡和肝臟,巨噬細胞幫助病原體避免體液反應介導的清除,從而導致雞白痢沙門氏菌在體內長期定殖[2-5]。感染PD的成年母雞常表現為慢性或隱性感染,通過生產的雞蛋導致持續的水平和垂直傳播[6]。盡管據報道許多國家沒有PD,但通過野生鳥類向散養家禽傳播病原微生物的可能仍然存在,它依然是一種威脅,特別是對包括中國在內的一些發展中國家[7-8]。

抗生素治療是預防和治療PD的有效手段,然而抗生素的廣泛使用也引起了人們對增加病原微生物耐藥性的擔憂[9-10]。中草藥防治PD不僅有效,且具有無殘留、毒副作用小、不易產生耐藥性等優點[11]。許多國家已經立法限制在家禽生產中使用抗生素,在此背景下,應用中草藥防治PD的優勢更加突出[12-15]。

1 PD的病原學特點

PD的病原微生物是雞白痢沙門氏菌[16]。沙門氏菌是一種革蘭氏陰性、兼性厭氧非產芽孢桿菌,與大腸桿菌同屬腸桿菌科[17-18]。沙門氏菌多生活在溫血動物和冷血動物的腸道中,沙門氏菌屬有2個種,腸道沙門菌(S.enterica)和邦戈沙門菌(S.bongori)和6個亞種(均屬于腸道沙門氏菌),邦戈沙門氏菌很少引起溫血動物的感染,主要存在于爬行動物的體內[19-25]。

依據其菌體抗原(O抗原)和鞭毛抗原(H抗原)的不同將沙門氏菌劃分為多個不同的血清型[26-27]。人類和動物中的大多數沙門氏菌感染是由腸道沙門氏菌腸道亞種血清型群內的菌株引起的,腸道沙門氏菌亞種有超過2 600 種血清型[28],其中包含傷寒和非傷寒血清型[29]。宿主適應的程度取決于沙門氏菌血清型,這在很大程度上影響沙門氏菌在人類和動物機體內的致病性[29]。而高度適應動物宿主的血清型,如雞沙門氏菌(家禽)、豬霍亂沙門氏菌和德比沙門氏菌(豬)則很少引起人類疾病;其他一些沙門氏菌血清型,例如腸炎沙門氏菌或鼠傷寒沙門氏菌,可以感染包括人在內的多種宿主,并且普遍存在交叉感染的情況,適應于人類的血清型,如傷寒沙門氏菌和副傷寒沙門氏菌,會引起腸熱(傷寒)等嚴重疾病[30-31]。

盡管在一些宿主中,沙門氏菌通常與輕度胃腸道感染有關,而一些小型動物如小鼠,沙門氏菌的感染可能引起全身性嚴重的機體損傷,其后果可能是致命的[32]。鼠傷寒沙門氏菌感染總是會誘發強烈的免疫反應,包括細胞因子和趨化因子的分泌,從而導致炎癥損傷[33]。沙門氏菌可以調節宿主代謝以獲得益處,感染鼠傷寒沙門氏菌的巨噬細胞糖酵解上調就證明了這一點[34]。通過腸-肝軸的復雜腸-肝相互作用在沙門氏菌感染期間充當肝損傷的階梯,表現為炎性細胞浸潤、氧化應激、肝細胞凋亡和嚴重充血[35]。解毒、營養代謝和免疫反應是肝臟的一些重要生理活動[36]。沙門氏菌感染引起的肝損傷,傷寒是一種由傷寒沙門氏菌感染引起的長期發熱性疾病,其特點是血清中肝酶水平異常[37]。在鼠傷寒沙門氏菌感染期間,發現血清中丙氨酸氨基轉移酶 (ALT) 和天冬氨酸氨基轉移酶 (AST) 水平升高[38]。在傷寒患者中觀察到嚴重的肝臟異常并伴有黃疸[39]。

雞沙門氏菌的兩種非運動血清型是對家禽業的主要威脅,即雞白痢沙門氏菌(引起雞白痢病)和雞傷寒沙門氏菌(引起家禽傷寒),其他運動血清型為有鞭毛能運動的雞副傷寒沙門氏菌(引起禽副傷寒)[40]。雞沙門氏菌是一種食源性病原體 ,在攝入受污染的食物后會進入腸道;在腸道中,雞沙門氏菌通過破壞腸道屏障功能導致腸道生態失調[41]。在臨床上,經?？捎^察到雞白痢沙門氏菌、雞傷寒沙門氏菌或雞副傷寒沙門氏菌的持續感染,定植卵巢,并通過生產受污染的雞蛋導致垂直傳播[42]。還發現感染雞沙門氏菌的雞組織病理學顯示肝腫大、肝臟易碎、肝臟呈黃綠色以及多灶性肝壞死[43]。

2 對雞白痢沙門氏菌有效中草藥的研究

2.1 單味中草藥提取物或有效成分

2.1.1綠茶籽皂苷。綠茶籽皂苷具有很強的抗菌活性[44]。綠茶籽含有不同類型的皂苷,它們對各種細菌菌株發揮抗菌活性,皂苷的種類不同,抗菌活性也不同[45]。綠茶籽皂苷對雞白痢沙門氏菌有抗菌活性[46]。研究證明,綠茶籽皂苷在體外和體內都表現出顯著的抗菌活性,能通過增強溶菌酶的活性來增強免疫功能[44]。

2.1.2牛蒡子苷。牛蒡子苷是中草藥牛蒡的主要活性成分之一[47]。牛蒡是菊科多年生草本植物,1年生牛蒡的干燥根是主要藥用部分,但也使用牛蒡葉和果實或種子[48]。牛蒡在中國已有3 000多年的藥用歷史,其治療用途已被明代李時珍所著的《本草綱目》所記載[49]。牛蒡傳統上用于治療喉嚨疼痛和一些如皮疹、癤子和各種皮膚感染等問題[48]。從中醫理論來看,牛蒡根具有排毒作用,可以有效消除機體內的重金屬殘留[48]。從這種草藥中分離出的主要活性成分是單寧、牛蒡苷、咖啡酸、綠原酸、菊粉和谷甾醇-β-D-吡喃葡萄糖苷等[48]。研究發現,牛蒡子苷不僅能通過調節免疫系統來改善雞白痢沙門氏菌感染雞的免疫功能,還能直接抑制雞白痢沙門氏菌的入侵,顯著抑制了雞白痢沙門氏菌的生物膜形成,抑制其黏附[50]。

2.1.3桂皮醛。桂皮醛是中草藥肉桂的主要成分[51]。研究發現,桂皮醛有抗菌、抗炎和抗氧化等特性,例如,在體外實驗中,桂皮醛可減輕LPS誘導巨噬細胞的免疫反應[52]。在人類牙髓細胞中,桂皮醛通過核因子紅細胞2 (NF-E2) 的p45 相關因子2 (Nrf2) 減弱 H2O2誘導的氧化應激,并促進血紅素加氧酶 1 (HO-1) 依賴性抗氧化反應[53]。在小鼠模型中,桂皮醛抑制 IL-1β、IL-6 和 TNF-α 的表達而抑制腸道炎癥反應;抑制 NF-κB 激活途徑,降低caspase-3 活性,導致腸細胞凋亡減少[54]。研究表明,鼠傷寒沙門氏菌的三型分泌系統 (T3SS) 被桂皮醛抑制,因桂皮醛影響了小鼠模型中關鍵效應蛋白的表達[55]。研究發現,桂皮醛通過抑制 NF-κB/caspase-3 途徑改善炎癥和細胞凋亡,并通過調節 AMPK-mTOR 途徑恢復由雞白痢沙門氏菌感染引起的代謝變化[43]。

2.1.4虎杖提取物?；⒄葹檗た浦参?主要以干燥根莖或根入藥[56]。性微寒,味微苦,歸肝、膽、肺經[57]。研究表明,虎杖提取物顯然具有抗氧化作用[58]?；⒄戎锌偡雍皖慄S酮含量較高與乙型肝炎病毒抑制、細菌 DNA引物酶抑制、酰基輔酶 A 酰基轉移酶活性、銅催化氧化抑制低密度相關脂蛋白,抑制血小板凝結和花生四烯酸代謝,過氧化油引起的肝損傷,具有癌癥化學預防活性和雌激素活性[59]。體外抑菌試驗表明,虎杖提取物對雞白痢沙門氏菌有顯著的抑制作用[60]。

2.1.5夏枯草提取物。夏枯草為唇形科植物,其藥用部位為干燥果穗;味辛、苦,性寒,歸肝、膽經;夏枯草提取物具有抗氧化、抗菌和抗病毒作用,夏枯草總提取物的生物活性高于其單一組分如迷迭香酸、咖啡酸和 3-(3,4-二羥基苯基)乳酸等[61]。研究發現,夏枯草(總提取物)的主要有機化合物為迷迭香酸,對1,1-二苯基-2-三硝基苯肼 (DPPH自由基) 的清除活性,體外抑制Cu(II) 介導的人源低密度脂蛋白氧化,保護暴露于叔丁基過氧化氫或 Cu(II) 和 Fe(III) 離子的大鼠線粒體和大鼠肝細胞[62]。夏枯草提取物能夠抑制大鼠紅細胞溶血的潛力,并減少牛外周血單核白細胞(PMNL)由5-脂氧合酶途徑產生的LTB4[62]。夏枯草提取物還表現出對HaCaT細胞和小鼠表皮成纖維細胞的抗增殖作用以及對革蘭氏陽性菌的抗菌活性[62]。同時,有實驗證明夏枯草提取物對雞白痢沙門氏菌有明顯的抑制作用[60]。

2.1.6訶子提取物。訶子為使君子科植物,藥用其干燥成熟果實;味苦、酸、澀,性平,歸肺、大腸經;在傳統醫學系統中廣泛使用[63]。大量研究已證實,訶子提取物中存在廣泛的植物化學物質,如黃酮類化合物、單寧、酚酸和其他生物活性化合物;其藥理活性也被廣泛研究,例如抗氧化、保肝、神經保護、細胞毒性、抗糖尿病、抗炎活性等[64-66]。研究表明,從訶子的乙醇提取物中分離出一種具有保肝功能的化合物;該化合物鑒定為螯合酸及新螯合酸(其次級異構體)的混合物,有報道稱訶子中提取的螯合酸能保護大鼠肝細胞免受氧化毒性,在體外表現出自由基清除活性和降低鐵的抗氧化活性;用螯合酸處理大鼠肝細胞可顯著降低叔丁基過氧化氫 (t-BHP) 誘導的細胞毒性、細胞內活性氧水平以及 GSH/GSSG的比例[67]。在體外抑菌試驗中,被證實訶子提取物對雞白痢沙門氏菌具有抑制作用[60]。

2.1.7珠子草提取物。珠子草是大戟科、葉下珠屬的一種一年生草本植物;珠子草提取物被證明含有生物堿、單寧、類黃酮、皂苷、類固醇和三萜類化合物等多種生物活性物質[68]。珠子草提取物可有效地作為體內免疫調節劑,通過阻止核因子-κB (NF-κB) 的產生,和誘導作為中性粒細胞主要介質的白細胞介素8產生而起到抗炎作用[69]。此外,珠子草提取物在急性炎癥過程中,促進中性粒細胞的活化,降低腫瘤壞死因子的表達;而珠子草提取物的抗炎作用機制,則是通過減少內毒素和環氧合酶誘導的一氧化氮的合成以阻止 NF-κB 產生[70]。研究表明,珠子草提取物對雞白痢沙門氏菌具有抗菌能力,向感染了雞白痢沙門氏菌的雞施用珠子草提取物可以增加食量,增加體重,提高雞的飼料轉化率[71]。

2.2 中草藥復方

2.2.1益生菌發酵草藥組合。草藥組合包括姜黃、魚腥草、烏梅和覆盆子,這些中草藥都具有潛在的免疫增強和抗菌作用[72]。上述草藥組合經益生菌發酵后,作為飼料添加劑飼喂肉雞,可增強雞的免疫能力,對雞白痢沙門氏菌有預防作用;連續攝入經益生菌發酵后的草藥組合,顯著增加血清和脾臟中的溶菌酶活性、外周血單核細胞(PBMC)增殖、脾臟中CD4+/CD8+ T淋巴細胞比率和雞的抗體產生水平;減少人工感染雞白痢沙門氏菌小雞的死亡率,研究結果表明,經益生菌發酵后的草藥組合增強了肉雞的免疫活性,通過對非特異性免疫反應的有效刺激,提高人工感染沙門氏菌病肉雞的存活率[72]。

2.2.2“虎訶紫 ”顆粒劑。由虎杖、訶子和紫花地丁組成,顆粒劑作用主要有清熱解毒,澀腸止瀉,涼血消腫等,方中3味中草藥均具有抗菌作用,研究結果表明,組方“虎訶紫”對人工感染引起的雞白痢沙門氏菌具有良好的治療效果[73]。相較于慶大霉素,“虎訶紫”顆粒劑中含有多種生物活性物質和營養物質,在治病的同時能兼顧調節生理機能[73]。

2.2.3藥用植物復方。復方組分為槲寄生、綠茶、艾草和五味子[74]。將槲寄生、綠茶、艾草和五味子混合經水煮,制成水提物,研究發現,在飼料中添加復方水提物,飼喂人工感染雞白痢沙門氏菌的蛋雞,能夠保護蛋雞的產蛋性能、盲腸菌群、相關器官和血液等指標相對穩定,并明顯增加總白細胞水平[74]。

2.2.4益生菌發酵草藥混合物。制備草藥混合物:將黃芪、三七、甘草、鷹嘴豆、黑豆研磨成粉末,加入葡萄糖混合,并溶解于蒸餾水中至最終濃度為10% (wt/vol)[72]。益生菌發酵的草藥混合物對保護感染雞白痢沙門氏菌雛雞的生長性能和腸道微生物群大有益處[72]。研究發現,在使用益生菌發酵的草藥混合物后未觀察到雛雞死亡,體重、平均日增重和平均日采食量均明顯提高;人工感染雛雞的回腸、盲腸和肝臟的病理情況減輕,血清 ALT 和 AST 活性降低;顯著增加了盲腸內菌群數量,但減少了大腸桿菌和沙門氏菌的菌群數;改善了感染雞白痢沙門氏菌雛雞胸腺和法氏囊的發育;促進了免疫器官的發育、sIgA的分泌和IL4的表達水平,同時,TNFα和IFNγ的mRNA表達水平顯著降低。感染雞白痢沙門氏菌雛雞死亡率的降低伴隨著體液相關免疫細胞因子的上調,說明益生菌發酵草藥混合物調節免疫反應平衡[72]。

2.2.5中草藥混合物。草藥混合物由芥菜、連翹和歐亞旋覆草3種藥材組成[75]。3種中草藥(B.juncea、F.suspensa和I.britannica)對沙門氏菌具有抗菌活性,中草藥混合物顯示出協同作用,混合物中有5種主要的酚類化合物[75]。細胞凋亡是基因調控的程序性細胞死亡,產生由外源性介導不可逆的細胞損傷[76]。細胞凋亡受兩個主要信號通路控制:細胞死亡受體介導的通路和線粒體介導的通路。當受損細胞發生凋亡時,促凋亡劑會插入線粒體膜并通過增加膜通透性來促進膜電位降低[77]。 細菌膜去極化、活性氧積累造成的 DNA 損傷和半胱天冬酶的激活被認為是細菌凋亡的標志,中草藥混合物抑制菌體細胞生長并破壞菌體細胞膜,這些細胞損傷誘導了沙門氏菌細胞凋亡[75]。3種中草藥(B.juncea、F.suspensa和I.britannica)對誘導的雞白痢沙門氏菌膜損傷和凋亡具有協同作用[75]。

2.2.6中草藥黃荊復方提取物。用水提法提取黃荊、黃連、大黃等藥組成的中草藥復方,對雞白痢沙門氏菌有抑菌作用[78]。該方中的白術、天花粉等藥物,不僅具有直接的殺菌作用,還可以通過活化免疫系統來激活和改善動物機體抵抗病原菌入侵的功能[78]。白術、天花粉等藥物可顯著改善紅、白細胞數量、補體水平,提高淋巴細胞轉化和抗體水平[78]。因此,該方提取物不僅可以直接抑制病原微生物的生長,還可以提高機體的特異性或非特異性免疫功能[78]。

2.2.7翁莧顆粒。由白頭翁、蒼術、陳皮、厚樸、馬齒莧、五倍子、白芍7味中草藥組成[79]。雞TLR4可通過MyD88受體依賴性轉導通路進行信號轉導,TLRs免疫受體與分子MyD88 結合,MyD88的死亡結構域與具有絲氨酸/蘇氨酸蛋白酶活性的IL-1受體相關激酶(IRAK)相互作用,促使IRAK磷酸化,活化后的IRAK與下游的分子腫瘤壞死因子受體相關因子-6(TRAF6)結合并使其活化,活化的TRAF6 通過系列反應,引起IκB 激酶活化,從而釋放出NF-κB,進入細胞核內的NF-κB與特定的啟動分子結合,調控各種炎性細胞因子基因的表達,其中包括白細胞介素(IL-1β 和 IL-6)、腫瘤壞死因子α(TNF-α),最終特異性免疫系統被激活[80]。 通過測定雛雞法氏囊組織 chTLR4 、IL-1β、TNF-αmRNA 的表達量,證實翁莧顆粒對 MyD88受體依賴性轉導通路的影響,能夠下調 chTLR4 、IL-1β、TNF- αmRNA 的表達水平,從而起到防治雛雞白痢的作用[79]。

2.2.8復方板藍根口服液。按配方中的比例稱取板藍根、烏梅、沒藥藍等中草藥,采用傳統煎劑法制備復方板藍根口服液[81]。復方板藍根口服液對雞白痢沙門氏菌有明顯的抑制作用,其殺菌機制是改變細菌的形態結構使其失活[81]。禽類β-防御素(AvBDs)具有廣泛的生物活性,對細菌、真菌、病毒和寄生蟲等多種病原體具有殺滅作用;它們還對免疫細胞具有趨化作用并參與免疫調節[82]。復方板藍根口服液用于預防性給藥,在雞感染雞白痢沙門氏菌后,體內AvBD6的表達明顯增加,機體殺菌能力增強,機體免疫力得到提高,有效控制了白痢沙門氏菌對機體的損害,能起到提高機體免疫力和對抗病原微生物的作用[81]。TLR15是一種禽類特異性免疫受體,位于雞基因組的 3 號染色體上[83]。在雞白痢沙門氏菌感染試驗中,TLR15 mRNA在胃腸道組織中的表達水平也發生了上調,表明 TLR15 參與家禽對沙門氏菌的先天免疫并發揮一定作用;研究證實,復方板藍根口服液能顯著提高ChTLR15的表達,有效預防雞沙門氏菌感染,并能有效降低體內炎癥因子水平,減輕炎癥反應[81]。

3 中草藥抗菌的優點

3.1 中草藥具有抗菌、抗病毒活性[84]抗生素常用于治療和預防沙門氏菌病。然而,對這些藥物的耐藥性增加是抗生素使用不可避免的副作用,研究表明,抗生素耐藥性沙門氏菌的流行迅速增加?？咕胁菟幰鹆嗽S多研究人員的關注,許多此類中草藥具有悠久的藥用歷史。中草藥經常通過組合使用以增加其的治療效果。含有生物活性成分的中草藥,在現代醫療環境中具有許多潛在的臨床應用價值。對中草藥活性成分的分析與鑒定增加了對其各自藥理作用的理解?？股氐寞熜б部梢詮闹胁菟幹蝎@得,超過 1 000 種藥用植物藥具有抗菌作用。如黃連、烏梅和五味子在臨床上常被用作治療胃腸道感染的藥物,多項研究表明,這些藥材對微生物感染具有抗菌活性。

3.2 中草藥增強機體免疫力抗生素常被用作養殖動物的飼料添加劑,抑制病原微生物的繁殖,增強動物機體性能,改善動物臨床亞健康狀態,提高動物應對疾病挑戰的能力。目前,全世界都在關注抗生素的過度使用,例如通過食用含有抗生素殘留物的動物源性食品,抗生素耐藥菌株和耐藥基因從動物到人類機體的遷移和傳播。因此,迫切需要生態友好型中草藥添加劑以減少抗生素的使用。中草藥具有潛在的免疫增強作用,如飲食中給予姜黃可增加總白細胞計數、循環抗體滴度以及小鼠巨噬細胞的吞噬活性。魚腥草的水提取物誘導脂多糖(LPS) 刺激后巨噬細胞的產生一氧化氮和細胞因子。

3.3 中草藥無殘留、毒副作用小、不易產生耐藥性從細菌、病毒、真菌到原生動物的抗生素耐藥菌株出現頻率增加,病原微生物對新開發的藥物也漸漸產生不同程度的耐受,全球對中草藥產品的興趣日益高漲。中草藥不像大多數具有單一靶點的抗生素,與病原體發生反應具有多種方式,不易產生耐藥性。不同于抗生素,生物活性來自中草藥植物的天然化合物,無藥物殘留、毒副作用小,同時可以破壞病原體的細胞膜,刺激宿主免疫系統,保護機體免受病原菌侵襲,促進有益菌生長。

4 結語

病原微生物對人和動物的機體的侵襲,是威脅人類和動物健康的主要原因之一?？股厥侨祟惪箵舨≡⑸?保護人類和動物生命安全的一把“雙刃劍”。伴隨著現代科技手段的不斷發展,越來越多的不同種類的抗生素被研發問世并投入臨床使用中,同時,由于抗生素濫用,細菌產生耐藥性并逐漸增加,如“超級細菌”的誕生,給臨床治療帶來不少新的麻煩。中草藥是我國傳統醫學治病療疾的重要手段之一,中草藥的種類豐富,來源廣泛,多取自天然;中草藥應用的歷史悠久,廣泛應用于各種不同類型的疾病預防或者治療中。“扶正”和“祛邪”是中醫在指導感染性疾病治療時的兩大中心,與現代免疫學理論不謀而合。

綜上所述,目前中草藥防治雞白痢的相關研究符合“扶正”或“祛邪”或二者兼顧的中醫理念,如抑制或者破壞病原微生物的正常生長,提高宿主免疫能力等。藥用植物中的生物活性化合物能促進有益細菌增長,與病原微生物競爭并轉而改善宿主免疫系統,以對抗疾病。例如,肉桂(Cinnamomumzeylanicum) 通過破壞細菌細胞膜顯著減少了雞白痢沙門氏菌的感染,但不影響盲腸內源性有益菌群的生長[43]。中草藥防治雞白痢有效且具有一定的安全性,但目前的研究存在不能充分應用中醫藥的理論知識解釋藥物作用的機理,沒有充分利用好現代分子生物學手段,藥理作用機制不十分明確等問題;應針對不足開展深入研究,完善對中草藥調節機體免疫的作用機制和中草藥藥理作用機制,為中草藥防治雞白痢的研究及產品開發提供科學依據。