二氫槲皮素的生物學(xué)功能及其在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用進(jìn)展

王夢(mèng)雨 萬 凡,2 伊 寶* 張宏福

(1.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫(yī)研究所，動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100193；2.蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院，蘭州 730020)

飼料中添加抗生素可以促進(jìn)畜禽生長(zhǎng)，提高養(yǎng)殖效率，但飼用抗生素的使用導(dǎo)致抗生素殘留和環(huán)境污染等問題，嚴(yán)重制約我國(guó)畜牧業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。植物多酚因具有抗氧化、抗炎、抗菌等多種生物學(xué)功能，可作為潛在的畜禽飼料添加劑[1-3]。黃酮類化合物是植物多酚的一個(gè)主要亞群，包括黃酮、異黃酮以及黃烷酮醇等[4]，多為植物的次生代謝產(chǎn)物，常存在于蔬菜和水果中[5]。二氫槲皮素(dihydroquercetin，DHQ)是一種典型的黃烷酮醇類植物多酚，存在于花旗松[6]、洋蔥[7]等植物中，具有抗氧化、抗炎、抗纖維化、抗癌、抗病毒等多種生物學(xué)功能。目前，DHQ作為食品添加劑和醫(yī)藥主功效成分，在食品健康和醫(yī)療等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用，但在畜禽飼料添加劑領(lǐng)域的應(yīng)用還處于起步階段。本文就DHQ的分子結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)、生物學(xué)功能及其可能的作用機(jī)制進(jìn)行綜述，并總結(jié)了DHQ在畜牧業(yè)生產(chǎn)中的研究現(xiàn)狀，旨在為新型飼料添加劑的開發(fā)和應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 DHQ的理化性質(zhì)

DHQ又稱紫杉葉素、花旗松素或黃杉素，最早由日本學(xué)者Fukui于1965年從花旗松(Pseudotsugamenziesii)的樹皮中提取分離[8]，而后發(fā)現(xiàn)洋蔥[7]、松樹皮[9]、水飛薊[10]以及柑橘類水果[11]中均含有DHQ。DHQ屬于黃烷酮醇類多酚化合物，化學(xué)名稱為3，5，7，3’，4’-五羥基二氫黃酮，分子式為C15H12O7，相對(duì)分子質(zhì)量為304.25，屬于維生素P族，主要存在于植物的根部、莖干以及果實(shí)中，其中，在花旗松樹皮中的含量可高達(dá)7%[12]。DHQ含有2個(gè)芳香族結(jié)構(gòu)和1個(gè)雜環(huán)結(jié)構(gòu)，能以反式和順式2種結(jié)構(gòu)形式存在，且反式結(jié)構(gòu)活性更強(qiáng)[13]。DHQ的生物學(xué)活性與其分子結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，其A環(huán)C5、C7以及B環(huán)C3’、C4’位置上存在羥基，這種特殊分子結(jié)構(gòu)決定了DHQ易成為供氫體，是其發(fā)揮螯合過渡金屬離子及清除自由基的主要原因[14](圖1-A)。

圖1 DHQ與QE的分子結(jié)構(gòu)及差異Fig.1 Molecular structure and their difference between DHQ and QE[16-17]

2 DHQ的生物學(xué)功能

2.1 抗氧化

DHQ具有極強(qiáng)的抗氧化性能，且來源安全。根據(jù)歐洲議會(huì)和理事會(huì)法規(guī)(EU)2015/2283，DHQ可作為食品添加劑應(yīng)用于牛奶、奶酪等食品中[15]。DHQ和槲皮素(quercetin，QE)均具有較強(qiáng)的抗氧化活性[16]。DHQ具有4個(gè)酚羥基，C2和C3骨架之間為單鍵(圖1-A)，而QE為不飽和的雙鍵[16](圖1-B)。研究表明，QE存在光毒性、致突變性和致瘤性，但DHQ無任何毒性[16-17]。因此，相比QE，DHQ是一種安全無毒、具備較強(qiáng)應(yīng)用潛力的抗氧化劑[18-19]。

DHQ的抗氧化性能表現(xiàn)在2方面：一方面，具備直接清除氧自由基的能力，且這種能力與化合物中所含羥基數(shù)量及分子骨架的平面度和離域程度有關(guān)[20]；另一方面，DHQ可直接阻止活性氧(ROS)的產(chǎn)生。鐵作為一種過渡金屬，可催化過氧化氫(H2O2)生成氧自由基(Fenton反應(yīng))產(chǎn)生細(xì)胞毒性[21]。病理?xiàng)l件下，肝細(xì)胞對(duì)鐵的吸收增加，過量的鐵在肝細(xì)胞中積累，引起機(jī)體產(chǎn)生大量ROS，隨后誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡和組織損傷[22]。研究發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)e2+與DHQ絡(luò)合后失去催化Fenton反應(yīng)的活性，這在一定程度上阻止了ROS的產(chǎn)生[23]。同時(shí)，DHQ不僅能夠顯著抑制HBZY-1細(xì)胞、HK2細(xì)胞和視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞中ROS的產(chǎn)生，還能有效緩解細(xì)胞活力的下降[24-25]。對(duì)乙酰氨基酚(acetaminophen，APAP)能誘導(dǎo)小鼠氧化還原失衡，造成急性肝臟損傷，這種損傷在添加DHQ后能夠得到明顯改善[26]，可能是因?yàn)镈HQ增強(qiáng)了肝臟中谷胱甘肽(GSH)的含量[27]。另外，DHQ還能通過降低丙二醛(MDA)水平，增強(qiáng)超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)等抗氧化酶的活性，發(fā)揮抗氧化作用。Shu等[28]對(duì)缺氧/復(fù)氧(hypoxia/reoxygenation，H/R)誘導(dǎo)的H9C2大鼠心肌細(xì)胞氧化應(yīng)激模型進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)DHQ能夠抑制MDA生成，提高SOD、CAT以及GSH-Px等抗氧化酶的活性，改善細(xì)胞脂質(zhì)過氧化。同時(shí)，DHQ還能夠緩解缺血/再灌注(ischemia/reperfusion，I/R)誘導(dǎo)的心臟組織氧化損傷，提高其抗氧化能力。高溫飼養(yǎng)環(huán)境下，肉雞血清中GSH-Px的活性降低，而在飼糧中添加DHQ可顯著提高血清中GSH-Px活性，該研究提示DHQ對(duì)肉雞的抗氧化能力起到了增強(qiáng)作用[29]。此外，DHQ還可以通過降低一氧化氮合酶(nitric oxide synthase，NOS)的轉(zhuǎn)錄表達(dá)發(fā)揮其抗氧化功能[30]。

有報(bào)道稱，多酚通過激活相關(guān)信號(hào)通路進(jìn)而促進(jìn)各種抗氧化酶的表達(dá)[31]。DHQ增強(qiáng)機(jī)體抗氧化能力的分子機(jī)制涉及Kelch樣ECH相關(guān)蛋白1/細(xì)胞核因子E2相關(guān)因子2(Kelch-like ECH-associated protein 1/nuclear factor E2-related factor 2，Keap1/Nrf2)和磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B(phosphatidylinositol 3 kinase/protein kinase B，PI3K/AKT)通路(圖2-A)。Nrf2是維持氧化還原穩(wěn)態(tài)的重要通路，當(dāng)機(jī)體發(fā)生氧化應(yīng)激時(shí)，Nrf2基因表達(dá)量上調(diào)，Nrf2蛋白從細(xì)胞質(zhì)易位到細(xì)胞核，在核內(nèi)與某些Ⅱ相解毒酶基因轉(zhuǎn)錄啟動(dòng)子區(qū)的抗氧化反應(yīng)元件(AREs)相互作用，從而引起血紅素加氧酶-1(heme oxygenase-1，HO-1)、NAD(P)H醌脫氫酶1[NAD(P)H quinone dehydrogenase 1，NQO1]等細(xì)胞保護(hù)相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄[32-33]。DHQ可以激活Nrf2信號(hào)通路，上調(diào)Nrf2和HO-1基因的轉(zhuǎn)錄表達(dá)，發(fā)揮抗氧化作用[34]。有研究發(fā)現(xiàn)，DHQ對(duì)大鼠H9C2心肌細(xì)胞的保護(hù)作用與Nrf2通路激活及HO-1的表達(dá)上調(diào)有關(guān)[28]。同樣，Xie等[25]也發(fā)現(xiàn)，DHQ可以激活Nrf2和Ⅱ相抗氧化酶系統(tǒng)，對(duì)H2O2誘導(dǎo)的細(xì)胞氧化損傷發(fā)揮保護(hù)作用。關(guān)于PI3K/AKT信號(hào)通路的機(jī)制研究發(fā)現(xiàn)，ROS在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中積累引發(fā)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，并與PI3K/AKT介導(dǎo)的線粒體凋亡通路共同觸發(fā)細(xì)胞凋亡[35]。Shu等[28]利用Western blot對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行半定量分析，發(fā)現(xiàn)DHQ對(duì)凋亡信號(hào)通路的抑制作用主要是通過激活PI3K和AKT的磷酸化來增加HO-1蛋白的表達(dá)量，從而阻斷ROS誘導(dǎo)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激。同時(shí)，Salama等[36]發(fā)現(xiàn)，DHQ調(diào)節(jié)氧化還原敏感的PI3K/AKT和MAPK信號(hào)(p38/c-Fos)，并通過降低脂質(zhì)和蛋白質(zhì)氧化提高鐵誘導(dǎo)的肝臟組織的抗氧化能力。此外，Zai等[37]發(fā)現(xiàn)，在APAP誘導(dǎo)的小鼠原代肝細(xì)胞損傷模型中，添加DHQ消除了肝細(xì)胞中過量的ROS，可能的機(jī)制是通過激活蛋白質(zhì)酪氨酸激酶2/信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子3(JAK2/STAT3)信號(hào)通路發(fā)揮作用。

綜上所述，DHQ在清除氧自由基及增強(qiáng)機(jī)體抗氧化防御系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用，主要通過Keap1/Nrf2和PI3K/AKT通路調(diào)控HO-1、NQO1等抗氧化酶的表達(dá)，以及通過絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)和JAK2/STAT3信號(hào)平衡機(jī)體的氧化還原狀態(tài)，緩解ROS的累積，進(jìn)而提高生物體的抗氧化能力。在畜牧業(yè)實(shí)際生產(chǎn)中，動(dòng)物往往易受到外界環(huán)境刺激引發(fā)應(yīng)激反應(yīng)，嚴(yán)重的氧化應(yīng)激會(huì)直接影響動(dòng)物健康，導(dǎo)致畜禽生長(zhǎng)緩慢、體重減輕以及飼料轉(zhuǎn)化率降低等問題。為了規(guī)避這些問題，積極采取有效的抗氧化措施極其重要。在試驗(yàn)動(dòng)物及細(xì)胞模型中DHQ的抗氧化能力已被反復(fù)證實(shí)[26,28]，具備較強(qiáng)的科學(xué)性和實(shí)用性，這為開發(fā)抗氧化補(bǔ)充防御系統(tǒng)幫助畜禽維持氧化還原平衡提供了研究基礎(chǔ)。

2.2 抗炎

除了抗氧化能力，DHQ具有抵抗炎癥反應(yīng)的能力[38]，能夠通過下調(diào)促炎細(xì)胞因子的表達(dá)，抑制相關(guān)信號(hào)通路發(fā)揮抗炎作用[7,36,39]。脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)是宿主體內(nèi)常見的內(nèi)毒素，可通過多種途經(jīng)刺激細(xì)胞釋放炎性介質(zhì)，引起炎癥反應(yīng)[40-41]。研究表明，在LPS刺激的RAW 264.7小鼠單核巨噬白血病細(xì)胞中，添加DHQ顯著下調(diào)了腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、干擾素-γ(IFN-γ)以及Toll樣受體-4(TLR-4)基因的表達(dá)量，并通過TNF-α和白細(xì)胞介素(IL)-6生成受阻緩解了LPS刺激的RAW 264.7細(xì)胞炎癥反應(yīng)[7]。Liu等[42]研究發(fā)現(xiàn)，在LPS誘導(dǎo)的急性肺損傷模型中，添加高濃度的DHQ(2.5 μg/mL及以上)可以抑制TNF-α、IL-1β和IL-6的基因表達(dá)，改善炎癥反應(yīng)。另外，在APAP誘導(dǎo)的小鼠急性肝損傷試驗(yàn)中，與對(duì)照組相比，DHQ組小鼠肝臟TNF-α和IL-6的mRNA表達(dá)量下調(diào)[26]。類似的研究，Chen等[43]發(fā)現(xiàn)，DHQ可降低促炎細(xì)胞因子TNF-α、IFN-γ、IL-2以及IL-4基因mRNA的表達(dá)量，抑制伴刀豆球蛋白A誘導(dǎo)的肝臟損傷。其次，DHQ還可通過減少炎性因子IL-1β的轉(zhuǎn)錄表達(dá)[30]和降低ROS含量，緩解小鼠胰腺炎[44]。除此之外，DHQ通過抑制核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體樣蛋白3(nucleotide-binding oligomerization domain-like receptor protein 3，NLRP3)、核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域受體家族半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶募集域蛋白質(zhì)4(nucleotide-binding oligomerization domain-like receptor family caspase recruitment domain-containing protein 4，NLRC4)以及黑色素瘤缺乏因子2(absent in melanoma 2，AIM2)炎性小體的生成，抑制H2O2誘導(dǎo)的細(xì)胞炎性壞死[45]。同時(shí)，Ding等[24]還發(fā)現(xiàn)，DHQ對(duì)糖尿病腎病的保護(hù)作用也與NLRP3的減少有關(guān)。

研究發(fā)現(xiàn)，DHQ主要通過抑制NF-κB信號(hào)通路或激活Nrf2信號(hào)通路來實(shí)現(xiàn)抗炎作用[7,46-47](圖2-B)。NF-κB是一種先天和適應(yīng)性免疫反應(yīng)的主要調(diào)節(jié)因子，在急性和慢性炎癥的發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮重要作用[48-49]。該通路的激活能引起TNF-α、IL-1β和IL-6等促炎細(xì)胞因子的釋放。研究表明，LPS誘導(dǎo)急性肺損傷會(huì)引發(fā)炎癥反應(yīng)和細(xì)胞凋亡[42]，DHQ補(bǔ)充可以緩解該癥狀，主要作用機(jī)制是DHQ誘導(dǎo)miR-132-3p表達(dá)上調(diào)，通過抑制轉(zhuǎn)錄因子叉頭框蛋白O3(forkhead box O3，F(xiàn)OXO3)激活NF-κB信號(hào)通路發(fā)揮抗炎作用[42]。一氧化碳(carbon monoxide，CO)是HO-1的酶促反應(yīng)產(chǎn)物，能抑制促炎細(xì)胞因子的表達(dá)[50]。最新的研究發(fā)現(xiàn)，在LPS誘導(dǎo)的Raw 264.7細(xì)胞的炎癥模型中，敲除HO-1基因，減弱了DHQ對(duì)促炎細(xì)胞因子TNF-α和IFN-γ的抑制，但增強(qiáng)了Nrf2基因mRNA的表達(dá)，促進(jìn)了AMP激活蛋白激酶(AMP-activated protein kinase，AMPK)的磷酸化，該研究認(rèn)為，DHQ可能通過AMPK/Nrf2/HO-1發(fā)揮抗炎作用[7]。Hou等[51]通過給小鼠灌胃DHQ，探究DHQ對(duì)葡聚糖硫酸鈉(dextran sulfate，DSS)誘導(dǎo)的小鼠潰瘍性結(jié)腸炎的緩解作用，發(fā)現(xiàn)DHQ能夠增加結(jié)腸緊密連接蛋白的咬合蛋白(Occludin)和閉合蛋白-1(Claudin-1)的表達(dá)，進(jìn)而增強(qiáng)腸道屏障完整性，并通過抑制NF-κB信號(hào)通路、調(diào)節(jié)腸道菌群等緩解小鼠結(jié)腸炎癥。這一發(fā)現(xiàn)是DHQ等多種天然黃酮類物質(zhì)開發(fā)成為治療腸道炎癥的重要理論依據(jù)，同時(shí)，總結(jié)DHQ的抗炎作用，也為豬肺部炎癥、奶牛乳房炎等畜禽的炎癥性疾病治療提供了理論支撐。

↑：提高 increased；↓：降低 decreased；ROS：活性氧 reactive oxygen species；Keap1：Kelch樣ECH相關(guān)蛋白1 kelch-like ECH-associated protein 1；Nrf2：細(xì)胞核因子E2相關(guān)因子2 nuclear factor E2-related factor 2；ARE：抗氧化反應(yīng)元件 antioxidant reaction element；PI3K：磷脂酰肌醇3激酶 phosphatidylinositol 3 kinase；AKT：蛋白激酶B protein kinase B；HO-1：血紅素加氧酶-1 heme oxygenase-1；NQO1：NAD(P)H醌脫氫酶NAD(P)H quinone dehydrogenase 1；NF-κB：核轉(zhuǎn)錄因子-κB nuclear factor-kappa B；TNF-α：腫瘤壞死因子-α tumor necrosis factor-alpha；IL-6：白細(xì)胞介素-6 interleukin-6；IL-1β：白細(xì)胞介素-1β interleukin-1 beta。圖2 DHQ發(fā)揮抗氧化和抗炎作用的信號(hào)通路Fig.2 Signal pathways of DHQ exerting anti-oxidative and anti-inflammatory effects[7,26,34,40-42,51]

2.3 抗纖維化

ROS是誘導(dǎo)纖維化發(fā)生的介質(zhì)，通過激活TGF-β/Smads通路，促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)合成，使ECM在基層大量沉積導(dǎo)致纖維化的發(fā)生[52-53]。而DHQ是一種抗纖維化物質(zhì)，可以有效抑制心臟、腎臟、肝臟以及肺臟等器官的纖維化[54-56]。Guo等[56]通過建立小鼠主動(dòng)脈縮窄(TAC)模型發(fā)現(xiàn)，飼料中添加DHQ后，心肌細(xì)胞內(nèi)的ROS含量和心臟組織中TGF-β的mRNA和蛋白表達(dá)量均顯著降低，激活的Smads信號(hào)通路被抑制，改善了TAC小鼠的心肌肥厚和心室纖維化。小鼠單側(cè)輸尿管梗阻(unilateral ureteral obstruction，UUO)的主要癥狀是腎小管萎縮、膠原沉積及腎臟纖維化，而飼料添加DHQ可改善這一現(xiàn)象[57]，可能的機(jī)制是DHQ通過阻止ROS的產(chǎn)生減輕腎臟氧化損傷；另外，DHQ通過TGF-β信號(hào)因子抑制Smad3蛋白的磷酸化阻止成纖維蛋白的活化和腎臟的纖維化過程[57]。同時(shí)，Nrf2作為組織纖維化過程的負(fù)調(diào)控因子也發(fā)揮著重要作用[58]。另一項(xiàng)研究采用腹腔注射CCl4的方法構(gòu)建小鼠肝臟纖維化模型，發(fā)現(xiàn)小鼠灌服DHQ對(duì)組織纖維化具有緩解作用，主要通過抑制ECM的產(chǎn)生及TGF-β/Smads和PI3K/AKT/mTOR通路發(fā)揮調(diào)控作用[59]。博萊霉素(bleomycin，BLM)是一種廣泛使用的抗腫瘤的藥物，但容易造成肺間質(zhì)導(dǎo)致纖維化[60]。Impellizzeri等[55]建立BLM小鼠肺損傷模型，發(fā)現(xiàn)肺損傷與環(huán)加氧酶-2(COX-2)蛋白表達(dá)高度相關(guān)，DHQ處理后，顯著下調(diào)了COX-2蛋白的表達(dá)量。COX-2是一種促炎酶，參與肺纖維化病理過程，其含量下調(diào)說明肺纖維化癥狀得到改善[61]。此外，血小板衍生因子(PDGF)與心臟[62]、肺臟[63]、皮膚[64]以及腎臟[65]等組織纖維化有關(guān)。對(duì)于黃酮類物質(zhì)緩解肝臟纖維化的報(bào)道指出，楊梅素能顯著抑制小鼠肝臟星狀細(xì)胞的活化、增殖以及ECM積累，可能的作用機(jī)制是抑制ERK和AKT的磷酸化參與的PDGF通路[66]。然而，DHQ發(fā)揮抗纖維化作用是否通過調(diào)控PDGF通路還不清楚。另外，組織纖維化常引起動(dòng)物疾病的發(fā)生，而補(bǔ)充DHQ后，動(dòng)物的肝臟、腎臟、心臟以及肺臟等不同組織纖維化都取得了良好的改善效果，但對(duì)其他組織器官的纖維化影響目前還沒有相關(guān)報(bào)道，有待更深層次的開展研究。

2.4 抗癌

研究表明，黃酮類物質(zhì)對(duì)癌癥的治療效果可能通過緩解氧化應(yīng)激發(fā)揮作用[67]。近年來，DHQ也因其抗癌特性而受到廣泛關(guān)注，其發(fā)揮抗癌作用可能涉及的機(jī)制包括：1)抑制上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化[68]；2)降低干細(xì)胞調(diào)控因子的表達(dá)直接或間接參與癌癥干細(xì)胞系的調(diào)節(jié)[69]；3)調(diào)控相關(guān)信號(hào)通路，控制細(xì)胞周期G1、G2期，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[70]；4)通過表觀遺傳途徑發(fā)揮作用[19]；5)調(diào)節(jié)癌癥相關(guān)酶的產(chǎn)生[71]。上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(EMT)與癌癥的發(fā)生密切相關(guān)。報(bào)道指出，DHQ可以通過抑制無翼型MMTV集成站點(diǎn)家族/β-連環(huán)蛋白信號(hào)(Wingless-type MMTV integration site family/β-catenin，Wnt/β-catenin)抑制EMT過程，對(duì)高侵襲性乳腺癌細(xì)胞發(fā)揮抗癌作用[68]，這與Wang等[72]在肺癌細(xì)胞試驗(yàn)中的研究結(jié)果一致。在癌癥的臨床治療中，放療或化療會(huì)消除大部分癌細(xì)胞，但干細(xì)胞對(duì)抗癌藥物的耐藥性容易導(dǎo)致癌癥復(fù)發(fā)，因此，針對(duì)性的清除癌癥干細(xì)胞可以延遲甚至是阻止癌癥復(fù)發(fā)。目前已有研究證實(shí)，DHQ可通過降低干細(xì)胞調(diào)控因子胚胎干細(xì)胞關(guān)鍵蛋白2(SOX2)和干細(xì)胞多能性調(diào)節(jié)基因4(OCT4)的表達(dá)，抑制肺癌細(xì)胞A549細(xì)胞和H1975細(xì)胞的干細(xì)胞特性，這種效應(yīng)可能與PI3K和Wnt的信號(hào)傳導(dǎo)有關(guān)[72]。細(xì)胞周期阻滯是大多數(shù)化療藥物殺傷癌細(xì)胞作用的另一個(gè)重要機(jī)制。Chen等[73]通過流式細(xì)胞術(shù)分析發(fā)現(xiàn)，在U2OS和Saos-2骨肉瘤細(xì)胞系模型中，DHQ可能通過抑制AKT信號(hào)通路降低細(xì)胞周期調(diào)控相關(guān)蛋白(c-myc和SKP-2)的表達(dá)水平，使細(xì)胞生長(zhǎng)停滯于G1期。另有研究發(fā)現(xiàn)，DHQ抑制mTOR/PI3K/AKT信號(hào)通路，使皮膚疤痕癌細(xì)胞在G2期生長(zhǎng)受到抑制，誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡[74]。同時(shí)，在大腸癌細(xì)胞系中，DHQ可控制Wnt/β-連環(huán)蛋白信號(hào)通路調(diào)節(jié)細(xì)胞周期、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，且與時(shí)間和劑量存在一定的相關(guān)性[70]。另外，DHQ經(jīng)CpG去甲基化和表觀遺傳上調(diào)12-O-十四烷酰佛波醋酸酯-13(12-O-tetradecanoylphorbol-13-acetate，TPA)誘導(dǎo)的小鼠皮膚表皮細(xì)胞中Nrf2及其下游靶基因HO-1和NQO1的表達(dá)，通過調(diào)控表觀遺傳修飾提高Nrf2的活性，有效預(yù)防皮膚癌[19]。除此之外，Ge等[71]研究表明，DHQ能夠通過抑制大鼠和人的雄激素生物合成酶[滋養(yǎng)層細(xì)胞抗原抗體(HSD3B)和類固醇17α羥化酶(CYP17A1)]阻止睪丸間質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生雄激素，這對(duì)治療雄激素依賴性前列腺癌具有重要作用。由于大多數(shù)接受傳統(tǒng)化療或新型靶向抗癌藥物治療的死亡都與多藥耐藥性有關(guān)[75]，聯(lián)合使用黃酮類化合物及常規(guī)化療藥物可能是有益的[76]。報(bào)道稱，DHQ作為調(diào)節(jié)劑可用于緩解化療藥物P-糖蛋白的耐藥性[77]。這一發(fā)現(xiàn)為DHQ作為癌癥臨床藥物的開發(fā)提供了新的依據(jù)和見解，DHQ與傳統(tǒng)化療藥物相結(jié)合，可能開發(fā)出新的抗癌藥物。另外，將DHQ用于動(dòng)物養(yǎng)殖中可能具有預(yù)防癌癥、提高生長(zhǎng)性能和實(shí)現(xiàn)健康養(yǎng)殖的效果。

2.5 抗病毒

DHQ具有抗病毒的作用。研究表明，DHQ對(duì)柯薩奇病毒B4(Coxsackievirus B4，CVB4)具有明顯的抵抗作用[78]。Galochkina等[44]發(fā)現(xiàn)，DHQ在75與150 g/mL濃度條件下能以劑量依賴性方式降低感染動(dòng)物胰腺組織中的病毒滴度，發(fā)揮較強(qiáng)的抗CVB4活性，涉及到的作用機(jī)制有2種：一是直接抑制病毒的復(fù)制，發(fā)生于病毒復(fù)制早期；二是抑制病毒在靶器官中的繁殖和傳播，阻止病毒對(duì)靶器官的破壞[44]。但DHQ抗CVB4的劑量范圍、特異性靶點(diǎn)及其分子機(jī)制目前還不是完全清楚。抑制病毒多聚蛋白水解過程中所必需的蛋白酶也是治療病毒感染的一種有力手段。Fischer等[79]通過計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)6.06億化合物進(jìn)行篩選，認(rèn)為DHQ可能是一種新型冠狀病毒(SARS-CoV-2)蛋白酶的潛在抑制劑。Gogoi等[17]在對(duì)柑橘類水果的篩選中也有類似發(fā)現(xiàn)。另外，Raj等[80]發(fā)現(xiàn)，DHQ可能是優(yōu)良的埃博拉病毒(Ebola virus，EBOV)蛋白靶點(diǎn)抑制劑，且對(duì)多個(gè)靶點(diǎn)有效，可以同時(shí)阻斷多種信號(hào)通路發(fā)揮抗病毒作用。然而，目前還缺乏體內(nèi)試驗(yàn)證實(shí)DHQ抗SARS-CoV-2和抗EBOV的應(yīng)用效果。此外，碧蘿芷的主要成分之一是DHQ，碧蘿芷在50 μg/mL劑量時(shí)顯示出抗丙型肝炎病毒作用且沒有細(xì)胞毒性，與丙肝藥物干擾素或利巴韋林具有協(xié)同作用[81]。但是，對(duì)DHQ的單體進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)其對(duì)丙肝病毒的抑制作用不明顯[81]。因此，DHQ是否為碧蘿芷的抗病毒功效成分還需要進(jìn)行進(jìn)一步探究。

禽流感、非洲豬瘟、口蹄疫等畜禽傳染性疾病多年來一直威脅著畜牧業(yè)的健康、可持續(xù)發(fā)展，亟需采取有效措施，以期為臨床上控制動(dòng)物病毒性疾病提供理論基礎(chǔ)。但由于目前DHQ的抗病毒作用多是通過計(jì)算機(jī)技術(shù)篩選得來，缺乏理論支撐和數(shù)據(jù)證明。因此，應(yīng)當(dāng)先建立嚙齒動(dòng)物模型，進(jìn)行抗病毒試驗(yàn)，以確定DHQ的抗病毒功效及相關(guān)作用機(jī)制，為下一步DHQ在畜禽病毒性疾病中的應(yīng)用提供支持。

2.6 其他功能

DHQ作為一種天然的提取物，除以上功能外，還具有護(hù)肝[59]、抑制破骨細(xì)胞形成[82]以及預(yù)防心血管疾病[83]等作用。研究發(fā)現(xiàn)，小鼠腹腔注射CCl4引起丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(ALT)和門冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(AST)活性升高，導(dǎo)致嚴(yán)重的肝細(xì)胞壞死和肝組織病變[14,36]，而經(jīng)DHQ處理后，這些變化被逆轉(zhuǎn)，肝細(xì)胞凋亡被抑制[59]。同時(shí)，Salama等[36]發(fā)現(xiàn)，DHQ能夠通過激活PI3K/AKT信號(hào)通路發(fā)揮促細(xì)胞增殖作用，激發(fā)肝細(xì)胞再生功能。另外，在提高肝功能方面，與相同劑量的其他酚類如兒茶素、槲皮素相比，DHQ效果最好，更適合用作肝保護(hù)劑[84]。由于DHQ具有良好的保肝活性，其作為水飛薊素的有效成分，已被批準(zhǔn)用于中毒性肝損傷、慢性炎癥性肝病以及肝硬化的輔助性治療藥物[85-86]。破骨細(xì)胞與免疫細(xì)胞有很多共同的調(diào)控機(jī)制，炎癥條件下產(chǎn)生的細(xì)胞因子會(huì)對(duì)破骨細(xì)胞的形成產(chǎn)生很大影響[87]。在小鼠顱骨骨溶解模型中，添加DHQ可有效抑制NF-κB信號(hào)通路，進(jìn)而抑制破骨細(xì)胞形成，防止骨丟失[88]。同時(shí)，DHQ能夠以劑量依賴性的方式直接或間接參與清除羥基自由基，保護(hù)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞免受羥基誘導(dǎo)的損傷[88]。另外，Saito等[83]報(bào)道，DHQ有助于防止β-淀粉樣蛋白低聚物的聚集，維持大腦淀粉樣血管病(cerebral amyloid angiopathy，CAA)模型小鼠腦血管功能的完整性。此外，DHQ還可抵抗鄰苯二甲酸誘導(dǎo)的線粒體功能障礙、維持機(jī)體正常的糖代謝并抑制心肌細(xì)胞凋亡[89-90]。綜上所述，DHQ的有益功能較多，但對(duì)于其發(fā)揮各個(gè)功能的詳細(xì)作用機(jī)制以及是否存在互作關(guān)系，仍需要進(jìn)一步深入挖掘。

3 DHQ在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用

目前，DHQ作為生物活性添加劑已被廣泛應(yīng)用于醫(yī)藥和食品領(lǐng)域[91]。采用動(dòng)物試驗(yàn)?zāi)Ｐ停珼HQ的多種生物學(xué)功能已被反復(fù)證實(shí)，但在畜牧業(yè)中的應(yīng)用還較少?？偨Y(jié)DHQ在畜禽生產(chǎn)中應(yīng)用的研究進(jìn)展，發(fā)現(xiàn)DHQ具有預(yù)防動(dòng)物疾病[92]和提高畜禽生產(chǎn)性能[93]等作用。Cai等[89]發(fā)現(xiàn)，DHQ能夠治療鄰苯二甲酸二乙酯(DEHP)誘導(dǎo)的雞心肌肥大、糖代謝紊亂及線粒體功能障礙，這可能與ROS相關(guān)的JAK/STAT信號(hào)通路有關(guān)。類似的報(bào)道指出，DHQ補(bǔ)充可以降低鈣離子濃度、調(diào)節(jié)細(xì)胞色素P450，減輕DEHP引起的家禽心肌細(xì)胞壞死及氧化應(yīng)激損傷[90,94]。維生素E可以促進(jìn)肝臟穩(wěn)態(tài)，抑制非酒精性脂肪肝(non-alcoholic fatty liver disease，NAFLD)的發(fā)展[95]。而DHQ能夠提高肉雞肝臟中維生素E的濃度，發(fā)揮抗NAFLD作用[29]。Bakalivanova等[96]探究DHQ對(duì)禽肉保存期的影響，發(fā)現(xiàn)DHQ顯著緩解新鮮禽肉的脂質(zhì)過氧化，延長(zhǎng)了鮮肉的低溫(-18 ℃)保質(zhì)期，這為DHQ作為保鮮劑用于延長(zhǎng)肉制品的保存提供了新的思路。在奶牛養(yǎng)殖業(yè)中，酮癥是高產(chǎn)奶牛最易患的疾病之一，在圍產(chǎn)期奶牛飼糧中添加DHQ有利于維護(hù)奶牛健康，預(yù)防奶牛酮病，改善肝臟功能并提高奶牛繁殖力[92]。DHQ是水飛薊素的有效成分之一，Tedesco等[97]研究發(fā)現(xiàn)，口服水飛薊素可增加奶牛的產(chǎn)奶量，對(duì)反芻動(dòng)物的泌乳性能具有改善作用，另外還發(fā)現(xiàn)DHQ能夠明顯提高奶牛的平均產(chǎn)奶量[92]，這表明水飛薊素中起主導(dǎo)作用的活性物質(zhì)可能是DHQ。在仔豬和育肥豬飼糧中添加DHQ，可以緩解熱應(yīng)激，提高豬只日增重[92]。然而，也有報(bào)道指出，標(biāo)準(zhǔn)飼養(yǎng)溫度下，飼糧中補(bǔ)充DHQ對(duì)肉雞的生長(zhǎng)性能、能量及營(yíng)養(yǎng)代謝影響不大[29]。究其原因，可能是由于高溫狀態(tài)下，機(jī)體氧化還原穩(wěn)態(tài)的破壞對(duì)動(dòng)物的生長(zhǎng)性能產(chǎn)生負(fù)面影響，而DHQ在提高機(jī)體抗氧化能力的同時(shí)逆轉(zhuǎn)了熱應(yīng)激對(duì)動(dòng)物生長(zhǎng)性能的影響。

DHQ作為飼料添加劑具有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。首先，從來源上看，DHQ的主要來源落葉松樹存活能力強(qiáng)，甚至在氣候惡劣的環(huán)境中也能四季生長(zhǎng)，尤其在我國(guó)吉林省長(zhǎng)白山地區(qū)，另外，常見的柑橘類水果中也有DHQ的存在。從性質(zhì)上看，DHQ是一種酚類物質(zhì)，是目前發(fā)現(xiàn)的無毒、無副作用且具備較強(qiáng)抗氧化能力和清除體內(nèi)自由基的化合物。因此，DHQ來源廣、活性強(qiáng)及安全性高等優(yōu)勢(shì)使其在保護(hù)畜禽機(jī)體健康方面具有巨大的應(yīng)用前景。然而，由于存在利用方式單一、純化成本高等問題，限制了DHQ在畜牧業(yè)中的應(yīng)用，迫切需要建立更多的DHQ利用途徑及分離純化技術(shù)，以發(fā)揮其最大的作用效果。此外，DHQ在畜禽生產(chǎn)中的研究較少，其在畜禽養(yǎng)殖中的應(yīng)用是否能夠達(dá)到與實(shí)驗(yàn)室模型相似的作用效果還有待證實(shí)?？傊珼HQ作為潛在的畜禽飼料添加劑，對(duì)其發(fā)揮作用的分子機(jī)制、改善畜禽健康的作用途徑還需進(jìn)行更多研究。

4 小 結(jié)

DHQ因具有抗氧化、抗炎、抗纖維化、抗癌和抗病毒等多種生物學(xué)功能，成為天然植物提取物研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)之一。DHQ作為飼用抗生素的替代品，在畜禽生產(chǎn)中具有極大應(yīng)用前景。未來對(duì)DHQ的研究可從以下方面展開：1)低劑量DHQ對(duì)動(dòng)物無顯著積極影響，且DHQ安全范圍內(nèi)的極限劑量還不明確，因此，DHQ在畜禽生產(chǎn)中的適宜添加量還有待研究；2)DHQ對(duì)畜禽腸道健康的影響鮮有報(bào)道，探究DHQ是否通過改變腸道微生物菌群，提高腸道免疫功能也是我們未來的研究?jī)?nèi)容之一；3)DHQ的作用機(jī)理尚不完全清楚，如何提高DHQ的生物活性和靶向性需要進(jìn)一步的驗(yàn)證。綜上所述，系統(tǒng)深入研究DHQ的生物學(xué)功能和特性，對(duì)畜牧業(yè)生產(chǎn)中可能的新型飼料添加劑的開發(fā)具有重要意義。