博落回及其提取物替代飼用抗生素研究進展

蔣曉旭， 曹振輝， 林秋葉， 張春勇， 安清聰， 郭榮富， 潘洪彬*

(1. 云南農(nóng)業(yè)大學(xué)，云南省動物營養(yǎng)與飼料重點實驗室，云南昆明 650201;2.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，云南昆明 650201)

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博落回及其提取物替代飼用抗生素研究進展

蔣曉旭1， 曹振輝1， 林秋葉2， 張春勇1， 安清聰1， 郭榮富1， 潘洪彬1*

(1. 云南農(nóng)業(yè)大學(xué)，云南省動物營養(yǎng)與飼料重點實驗室，云南昆明 650201;2.云南農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)技術(shù)學(xué)院，云南昆明 650201)

畜禽養(yǎng)殖過程中抗生素的濫用，導(dǎo)致產(chǎn)生耐藥性和藥物殘留等一系列問題。因此，研究替代飼用抗生素已成為畜禽健康養(yǎng)殖領(lǐng)域的熱點問題。博落回及其提取物來源天然，具有抗菌、抗炎、抗瘧、殺蟲、抗腫瘤等多種生物學(xué)功能。對博落回及其提取物對畜禽生產(chǎn)性能和腸道健康的影響進行了綜述，并對今后其在畜禽健康養(yǎng)殖中的應(yīng)用進行了展望。

博落回；抗生素；健康養(yǎng)殖

隨著社會和經(jīng)濟的發(fā)展，飼用抗生素的濫用導(dǎo)致產(chǎn)生耐藥性、藥物殘留等一系列問題，在目前對畜產(chǎn)品安全高度關(guān)注和實現(xiàn)畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展的背景下，替代飼用抗生素的研究已經(jīng)成為畜禽養(yǎng)殖領(lǐng)域的研究熱點和亟待解決的問題。植物提取物是一種新型抗生素替代品，具有安全高效、無殘留、不產(chǎn)生抗藥性等特點，在畜禽飼料中已被廣泛應(yīng)用[1]。

博落回(Macleayacordata)及其提取物是一種來源天然的植物飼料添加劑，對于提高畜禽生產(chǎn)力、改善畜禽腸道健康等方面都有良好的效果。根據(jù)農(nóng)業(yè)部公告第1597號(新獸藥注冊目錄)，博落回提取物和博落回散已成為我國的二類新獸藥。歐盟理事會指令70/524/EEC于2004 年正式批準了博落回植物草藥、博落回提取物作為天然誘食劑注冊，并被歐盟飼料添加劑法令(EC)No1831/2003收錄[2]。

博落回中天然的有效成分使用后易降解無殘留，因其復(fù)雜的活性成分和獨特的作用機理，因此不易產(chǎn)生耐藥性，對環(huán)境污染小，解決了傳統(tǒng)抗生素遺留的問題[3]。博落回的廣泛應(yīng)用對發(fā)展綠色畜牧業(yè)具有重要作用。筆者對博落回及其提取物對畜禽生產(chǎn)性能和腸道健康的影響進行了綜述，并對今后其在畜禽健康養(yǎng)殖中的應(yīng)用進行了展望。

1 博落回的特性

博落回(又稱號筒草、勃勒回等)為罌粟科植物(圖1)，廣泛分布于我國長江流域以南各省份，特別是在云、貴、川地區(qū)較為多見，遍生于荒山野坡，隨處可見，并可人工種植。博落回的使用在我國歷史上已經(jīng)有十分悠久的歷史，其果實具有清熱解毒、殺蟲止癢、抗菌抗炎的功效。此外，其還可用作口服液、注射液、顆粒劑等藥劑的原料，同時還可用作防治水果、蔬菜等作物病蟲害的生物農(nóng)藥的原料。臨床上，博落回可用于治療陰道炎、肺炎、肝炎、皮膚病等，并具有抗腫瘤作用[4-5]。

博落回植株中含有豐富的生物堿、甾體、皂甙、黃酮及其甙以及少量揮發(fā)油等，其中大部分為異喹啉類生物堿，這類生物堿大多具有較強的生理活性，果實部分生物堿含量最高，超過3%。博落回含有血根堿(Sanguinarine)、白屈菜紅堿(Chelerythrine)、別隱品堿(Allocryptopine)、原阿片堿(Protopine)等生物堿，其中血根堿和白屈菜紅堿為主要的生物堿[6](圖2)。

博落回的提取物在抗腫瘤方面具有良好的效果。楊舒等[7]研究發(fā)現(xiàn)博落回含有的2種活性成分對人體端粒DNA具有誘導(dǎo)作用，使之形成G-四鏈體結(jié)構(gòu)，通過這種方式抑制端粒酶活性，達到對腫瘤細胞增殖進行抑制的目的，推測可能是博落回抗腫瘤的分子機制之一。龐建新等[8]以人肝癌Hep3B細胞和小鼠肝癌H22細胞為試驗對象，采用MTT法檢測博落回提取物對這2種細胞的體外抑制作用，采用小鼠移植性腫瘤法檢測博落回提取物在體內(nèi)對小鼠H22癌細胞的抑制作用，結(jié)果表明體內(nèi)外均有良好的抑制腫瘤效果。大量試驗表明，白屈菜紅堿是一種選擇性的蛋白激酶C(Protein kinase C，PKC)的抑制劑，并被廣泛用于細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的研究，大多與抗腫瘤和細胞增殖有關(guān)，血根堿的抗腫瘤作用較弱，并且血根堿主要干擾DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)，對正常細胞與腫瘤細胞沒有很好的選擇性，因此其抗腫瘤主要成分是白屈菜紅堿。樊淑蓮等[9]對博落回總堿抗腫瘤作用的研究中發(fā)現(xiàn)，博落回總堿對小鼠的實體瘤有明顯的抑制作用。龐發(fā)根[10]采用MTT法研究博落回的活性成分對腫瘤細胞生長的抑制作用，發(fā)現(xiàn)血根堿對于試驗所用的腫瘤細胞有很強的抑制作用，且具有量效關(guān)系。

圖1 博落回植株

2 博落回及其提取物對畜禽生產(chǎn)性能的影響

由博落回提取物制成的飼料添加劑博落回散(商品名為美佑壯)，在豬和肉雞飼料中添加使用可以促進豬和肉雞的生長，提高飼料轉(zhuǎn)化率。Lenfeld等[11]研究表明博落回中含有的活性成分對于膽堿脂酶活性有抑制作用，可以刺激并加速唾液分泌，此外還有外周抗腎上腺素解交感作用[12]和通過對色氨酸-5-羥色胺代謝途徑的調(diào)節(jié)，而增加飼養(yǎng)動物的采食量[13]，這2種作用的結(jié)合是其提高動物生長性能的原因。

饒華等[14]和蔡鵬等[15]研究表明在仔豬日糧中添加博落回提取物對于提高仔豬日增重、日采食量以及降低料重比有顯著效果。此外，在豬飼料中添加博落回提取物有提高機體白細胞的活性的作用和有提高仔豬初生重的趨勢。Drsata等[13]認為博落回提取物能促進仔豬生長的作用機理可能是由于其中所含有的血根堿與白屈菜紅堿等生物堿作用于腸道，抑制腸道內(nèi)芳香族氨基酸脫羥酶的分泌，減少芳香族氨基酸降解，提高了仔豬對色氨酸等必需氨基酸在小腸中的利用效率，促進了蛋白質(zhì)代謝的作用，從而促進了仔豬的生長。在肉雞飼料中添加博落回提取物可以促進肉雞生長，提高飼料利用率，從而可以降低生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟效益。Khadem等[16]研究了博落回對肉雞的生長性能的影響，用傳統(tǒng)抗生素添加劑土霉素作為陽性對照組，結(jié)果發(fā)現(xiàn)土霉素與博落回均可明顯提高肉雞的出欄重，其中博落回提取物對于肉雞的采食量沒有明顯的影響，而土霉素顯著提高了肉雞的采食量，但添加博落回的肉雞的肉料比從試驗開始到結(jié)束都有所改善。Juskiewicz等[17]在博落回提取物對肉雞的肉質(zhì)和生產(chǎn)性能的影響試驗中添加不同劑量的博落回提取物，發(fā)現(xiàn)博落回并沒提高肉雞的采食量，但可以提高飼料的轉(zhuǎn)化率，此外還降低了食糜的pH和β-葡萄糖醛酸酶的活性，提高了總短鏈脂肪酸濃度，增強α-葡萄糖苷酶、β-葡萄糖苷酶、α-半乳糖苷酶和β-半乳糖苷酶的活性等。

注：A.血根堿；B.白屈菜紅堿。

3 博落回及其提取物對畜禽健康的影響

3.1 對畜禽免疫功能的作用動物機體自身的免疫機能具有識別和消滅外來侵入的細菌和病毒等微生物的能力，并有處理衰老、損傷、死亡的自身細胞以及識別和處理體內(nèi)突變細胞和感染細胞的能力，免疫力低的畜禽對外來微生物侵襲的抵抗力明顯下降，這是導(dǎo)致畜禽經(jīng)常生病的主要原因之一[18]。滿意等[19]研究發(fā)現(xiàn)在仔豬的飼糧中添加適宜水平的博落回提取物，對于提高斷奶仔豬血清中免疫球蛋白G(Immunoglobulin G，IgG)含量的效果極顯著，對提高一氧化氮(NO)含量有顯著效果，可以提高仔豬免疫功能，從而改善仔豬生長性能。Khadem等[16]研究表明博落回與土霉素在抗炎方面有著相似的效果，均可降低空腸粘膜中誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(Inducible nitric oxide synthase，iNOs)的表達，而且添加博落回的試驗組對肉雞的腹部脂肪有影響，隨著博落回添加量的增加，肉雞的腹部脂肪率逐漸降低，較低的腹部脂肪與炎癥抑制作用有關(guān)。郭小清等[20]發(fā)現(xiàn)博落回對于T和B淋巴細胞的功能都有刺激作用，可以改善肝功能，顯著降低LDH(血清乳酸脫氨酶)水平，降低動物死亡率，提高血清中白蛋白與球蛋白的比值。Navarro等[21]研究表明血根堿與白屈菜紅堿有抑制DNA合成和逆轉(zhuǎn)錄酶以及影響細胞膜通透性的功能。這些都可能是抗菌、抗病毒以及提高動物免疫力的作用機制之一。

3.2 對畜禽腸道的作用動物消化道微生態(tài)平衡能夠影響宿主的消化吸收，并且在阻止病原菌的入侵和增強機體免疫方面起著重要作用，但消化道內(nèi)外環(huán)境對微生態(tài)的平衡有一定影響[22]，因此促使動物健康生長的有效手段就是保持消化道微生物區(qū)系的穩(wěn)定。研究表明，抗生素對動物腸道的微生物有很大的影響，可以明顯降低腸道正常菌群的數(shù)量，而低劑量的抗生素并不能起到抗菌效果，卻會誘導(dǎo)原噬菌體的產(chǎn)生并產(chǎn)生耐藥性[23]。徐海燕等[24]研究表明博落回對于降低腸道內(nèi)大腸桿菌等可能致病有害菌的數(shù)量有顯著效果(P<0.05)，通過這種方法可以改善腸道菌群平衡。Pickler等[25]在試驗中給肉雞的飲用水中加入血根堿，結(jié)果表明添加血根堿的試驗組小腸絨毛高度有明顯的提高。此外，博落回生物堿對內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和核膜等膜性結(jié)構(gòu)有破壞作用，并導(dǎo)致細胞凋亡[26]。 通過博落回生物堿對豬腸上皮細胞(IPEC-1)增殖的影響研究表明， 血根堿和白屈菜紅堿的用量為 0.25～4.00 μg/mL，原阿片堿和別隱品堿的用量為100 μg/mL，對 IPEC-1的增殖有顯著的抑制作用 (P<0.05); 0.006 25～0.1000 0 μg/mL的血根堿、白屈菜紅堿以及3.125～25.000 μg/mL 的原阿片堿或 1.562 5～25.000 0 μg/mL的別隱品堿對IPEC-1具有顯著促進增殖作用 (P<0.05)，由此可見低濃度的博落回生物堿具有促進IPEC-1增殖的作用[27]。研究表明，小腸吸收功能增強的重要標志是增加小腸絨毛高度[26]，因此，博落回生物堿可能是通過促進小腸細胞的增殖和分化，來增強小腸消化、吸收、免疫屏障等功能，從而提高畜禽的生長性能，并保障畜禽的腸道健康。

4 博落回及其提取物對炎癥相關(guān)因子的影響

大量試驗表明，博落回中所含的血根堿成分對于細胞中的某些通路有抑制作用，不管在體外試驗還是體內(nèi)試驗都有明顯的抗炎作用。Vrba等[28]在研究博落回的抗炎和抗菌活性的試驗中，以RAW264.7細胞為試驗對象，發(fā)現(xiàn)在適當?shù)奶砑訔l件下血根堿可以通過抑制激活p38有絲分裂原激活蛋白激酶(P38 mitogen-activated protein kinases，P38MAPK)/Nrf2通路，進而調(diào)節(jié)細胞保護酶[包括血紅素加氧酶-1(HO-1)和硫氧還蛋白-1]的表達，增加酶的抗氧化防御系統(tǒng)的能力。Niu等[29]以腹膜巨噬細胞為研究對象，用LPS對其進行刺激，使其細胞內(nèi)的p38MAPK和ERK1/2活化，在試驗組中加入血根堿，p38MAPK和ERK1/2的磷酸化作用被明顯抑制，這也可以抑制一些炎癥因子(如抑制NO和TNF-α)的產(chǎn)生。一氧化氮是一個小分子，在多種生理過程起著重要的作用。過量的NO可以介導(dǎo)多種有害的反應(yīng)，包括組織損傷、感染性休克、細胞凋亡和壞死。Niu等[30]研究表明血根堿可以抑制生物體內(nèi)細胞中NF-κB信號通路的激活，減少誘導(dǎo)性一氧化氮的產(chǎn)生，從而達到抗炎的作用。這些都為闡明博落回在生物體內(nèi)的作用機制提供了研究方向。

5 展望

雖然目前博落回及其提取物在畜禽養(yǎng)殖中已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，對于其作用機理也有了許多的假設(shè)，如抑制對p38MAPK和ERK1/2的激活以及對于NF-κB、Nrf2、JNK等通路的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，NF-κB信號通路不僅會介導(dǎo)一些炎癥反應(yīng)，同時它也直接參與機體正常的生理調(diào)節(jié)，并與許多其他信號通路整合在一起對機體產(chǎn)生復(fù)雜的調(diào)節(jié)作用[31]。因此，博落回對于NF-κB信號通路的調(diào)節(jié)并不是簡單的阻斷作用。由于博落回具有多種生物學(xué)功能，對于博落回及其提取物是通過何種途徑完成體內(nèi)免疫調(diào)控的作用機制尚不清楚。目前植物添加劑機理機制研究大多利用現(xiàn)代分子生物學(xué)和細胞生物學(xué)技術(shù)手段。因此，今后研究的重點應(yīng)放在探索博落回及其提取物的生物學(xué)功能作用機制展開，從細胞和分子水平闡明其體內(nèi)作用和影響基因表達的信號通路。這些研究將為完善博落回及其提取物生物學(xué)作用的分子機制提供理論支持，為其今后在畜牧業(yè)生產(chǎn)中更加有效的利用奠定基礎(chǔ)。

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The Research Progress ofMacleayacordataand Its Extracts Substituting Antibiotics in Feed

JIANG Xiao-xu1,CAO ZHEN-hui1,LIN Qiu-ye2,PAN Hong-bin1*et al (1. Key Laboratory of Animal Nutrition and Feed Science of Yunnan Province,Yunnan Agricultural University,Kunming,Yunnan 650201; 2. School of Food Science and Technology,Yunnan Agricultural University,Kunming,Yunnan 650201)

The abuse of antibiotics in livestock and poultry breeding process leads to a series of problems,such as drug resistance,drug residues and so on. There have been a significantly increased number of studies focused on searching alternatives to antibiotics. Macleaya cordata and its extracts comes from nature and has many biological functions such as antibacterial,anti-inflammatory,anti-malaria,insecticide,anti-tumor. The effect ofMacleayacordataand its extracts on the growth performance and intestinal health of livestock and poultry was reviewed,and the application in healthy livestock farming in the future was forecasted.

Macleayacordata; Antibiotic; Healthy livestock farming

云南省教育廳科學(xué)研究重點基金項目(2014Z079)；科技創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)行動基金項目(2016ZKY019)。

蔣曉旭(1992- )，男，江蘇連云港人，碩士研究生，研究方向：動物營養(yǎng)與飼料科學(xué)研究；曹振輝(1977- )，男，遼寧燈塔人，博士研究生，研究方向：益生菌和噬菌體方面的研究。蔣曉旭與曹振輝為同等貢獻作者。*通訊作者，副教授，從事動物營養(yǎng)與飼料科學(xué)研究。

2016-08-31

S 816.7

A

0517-6611(2016)30-0127-03