馬齒莧的生物學(xué)功能及其在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用

張紅巖 雷 霆 高鳳仙

(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，長(zhǎng)沙410128)

馬齒莧是石竹目馬齒莧科一年生肉質(zhì)草本植物，也是一種重要的藥用植物，在世界范圍內(nèi)被廣泛用于各種疾病的治療，主要生長(zhǎng)在溫帶、熱帶地區(qū)[1]。馬齒莧含有多種次生代謝產(chǎn)物，包括多糖、生物堿、黃酮類、萜類和有機(jī)酸等[2-3]，具有抗炎抑菌[4]、抗氧化[5]、抗腫瘤[6]、調(diào)節(jié)血糖血脂[7]等生物學(xué)功能。隨著我國(guó)全面進(jìn)入“禁抗”時(shí)代，馬齒莧作為新型飼料添加劑在畜禽生產(chǎn)上的應(yīng)用逐漸成為熱點(diǎn)。馬齒莧生命力強(qiáng)、繁殖快、安全性高，被廣泛應(yīng)用于各種畜禽飼糧中，且在畜禽生產(chǎn)方面有較明顯的效果。因此，本文對(duì)馬齒莧的主要生物學(xué)功能、應(yīng)用機(jī)理及其近年來(lái)在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用進(jìn)行闡述，旨在為馬齒莧作為新型畜禽飼料添加劑應(yīng)用在畜牧領(lǐng)域提供參考和依據(jù)。

1 馬齒莧的生物學(xué)功能

1.1 抗炎抑菌

抗炎抑菌是馬齒莧主要生物學(xué)功能之一。馬齒莧中的生物堿類具有很好的抗炎抑菌作用，在一氧化氮(nitric oxide，NO)抑制試驗(yàn)中，馬齒莧中的生物堿成分被證明可以抑制由脂多糖誘導(dǎo)的巨噬細(xì)胞NO的產(chǎn)生；同時(shí)在50 μmol/L濃度下發(fā)現(xiàn)其對(duì)亞硝酸鹽的產(chǎn)生和腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)、白細(xì)胞介素-6(interleukin-6，IL-6)、前列腺素E2等幾種關(guān)鍵的促炎細(xì)胞因子具有抵抗作用，且能快速分布于生物體內(nèi)，生物利用度為74.91%[8-10]。據(jù)報(bào)道，馬齒莧中的多糖成分可以很好地抑制大腸桿菌、醋酸菌、酵母菌和黑曲霉等微生物，且對(duì)酵母菌抑制效果最明顯，對(duì)大腸桿菌抑制效果較弱[11]。另外，馬齒莧乙醇提取物可抑制關(guān)節(jié)機(jī)械痛覺(jué)過(guò)敏和水腫，改善單核中性粒細(xì)胞和白細(xì)胞的聚集，還可通過(guò)抑制炎癥細(xì)胞的產(chǎn)生，改善關(guān)節(jié)組織的病理情況[12]。Lei等[13]從馬齒莧中分離出4種具有抗菌活性的新化合物(馬齒莧神經(jīng)酰胺A和馬齒莧腦苷脂B、C、D)，在抑菌試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)這4種化合物對(duì)腸道病原菌有明顯的體外抑菌活性，可用于治療細(xì)菌性痢疾。Tleubayeva等[14]研究發(fā)現(xiàn)，馬齒莧的二氧化碳提取物中含有某種生物活性成分，可對(duì)金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、白假絲酵母菌、枯草桿菌等微生物產(chǎn)生抑制作用，其生物活性成分的抗炎抑菌作用可能是通過(guò)降低促炎細(xì)胞因子TNF-α、NO、白細(xì)胞介素-1β(interleukin-1β，IL-1β)的產(chǎn)生，抑制誘導(dǎo)型一氧化氮合成酶和環(huán)氧化酶-2的產(chǎn)生，調(diào)控絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases，MAPK)、磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B，Akt)和核轉(zhuǎn)錄因子-κB(nuclear factor-kappa B，NF-κB)信號(hào)通路來(lái)實(shí)現(xiàn)的[15]。由此可見(jiàn)，馬齒莧具有一定的抗炎抑菌作用。

1.2 抗氧化

馬齒莧地上部分(花、莖、葉)的提取物具有較好的清除自由基作用，且提取物中還含有較多的酚類和黃酮類活性物質(zhì)，在抑制體內(nèi)氧化應(yīng)激和保護(hù)羥自由基(hydroxyl radical，·OH)引發(fā)的DNA損傷過(guò)程中發(fā)揮重要作用[16-17]。馬齒莧中的黃酮類物質(zhì)可很好地抑制機(jī)體氧化應(yīng)激、清除羥自由基和1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基，可顯著降低機(jī)體活性氧(reactive oxygen species，ROS)產(chǎn)生率、細(xì)胞死亡率和脂質(zhì)過(guò)氧化物生成率[18]。李銀莉等[19]對(duì)馬齒莧多糖進(jìn)行乙?；揎棧骄科湫揎椙昂蟮目寡趸芰?，發(fā)現(xiàn)濃度在0.05～5.00 mg/mL時(shí)，修飾前后的多糖對(duì)羥自由基、DPPH自由基和超氧陰離子均有一定的清除能力，且呈濃度依賴性增加。馬齒莧提取物在肉品冷藏條件下對(duì)2,2′-聯(lián)氮-雙-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸和DPPH自由基有較強(qiáng)的清除能力，其半數(shù)抑制濃度(IC50)分別為(12.607±2.130) μg/mL和(5.112±0.384) μg/mL，還可降低脂質(zhì)和蛋白質(zhì)的氧化率[20]。Zhang等[21]研究表明，馬齒莧的乙酸乙酯萃取物可提高秀麗隱桿線蟲(chóng)體內(nèi)過(guò)氧化氫酶(catalase from bovine liver，CAT)和超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)的活性，降低丙二醛(malondialdehyde，MDA)和ROS的含量，從而增強(qiáng)線蟲(chóng)的抗逆性，還可上調(diào)線蟲(chóng)中SOD-3、CAT-1和Akt-1等與壽命延長(zhǎng)有關(guān)的基因的表達(dá)，其作用機(jī)制可能是通過(guò)胰島素/胰島素樣生長(zhǎng)因子-1(IGF-1)信號(hào)通路實(shí)現(xiàn)的。

1.3 抗腫瘤

馬齒莧具有抗腫瘤的特性，馬齒莧中的活性成分能與癌細(xì)胞發(fā)生相互作用，且具有多靶點(diǎn)和多通路的潛在作用機(jī)制[22]。馬齒莧的抗腫瘤作用可以通過(guò)以下幾種途徑實(shí)現(xiàn)：1)馬齒莧可通過(guò)抑制Toll樣受體4(Toll like receptor 4,TLR4)/NF-κB信號(hào)通路，減少細(xì)胞因子/趨化因子和血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子的釋放，從而誘導(dǎo)宮頸癌細(xì)胞凋亡[23]。2)馬齒莧可有效抑制雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)、PI3K、Akt、NF-κB和NF-κB抑制劑的磷酸化，上調(diào)血紅素加氧酶-1(heme oxygenase-1，HO-1)和NF-E2相關(guān)因子2(NF-E2-related factor 2,Nrf2)的表達(dá)，還可降低血清IL-6、白細(xì)胞介素-1(interleukin-1，IL-1)、TNF-α、MDA的含量，恢復(fù)SOD活性，從而減輕小鼠肝癌病理變化，其作用機(jī)制與PI3K/Akt/mTOR和Nrf2/HO-1/NF-κB信號(hào)通路有關(guān)[24]。3)馬齒莧具有調(diào)節(jié)肝癌患者體內(nèi)糖酵解及酪氨酸、己基氨酸等腫瘤相關(guān)氨基酸代謝以及抗氧化應(yīng)激、調(diào)節(jié)嘧啶等作用，以達(dá)到抑制肝癌的目的[25]。研究發(fā)現(xiàn)，馬齒莧種子油可呈濃度依賴性方式顯著降低人肝癌和肺癌2種細(xì)胞的活力百分比，改變癌細(xì)胞形態(tài)，降低細(xì)胞黏附能力[26]。Baradaran等[27]研究表明，馬齒莧水醇提取物(在濃度和時(shí)間依賴性方式下)對(duì)人膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞系具有一定的細(xì)胞毒性，可促使其凋亡，還可被當(dāng)作一種幫助治療癌癥和炎癥的NF-κB抑制劑。綜上所述，馬齒莧可通過(guò)抑制癌細(xì)胞增殖，促進(jìn)癌細(xì)胞的凋零，達(dá)到抗腫瘤的作用。

1.4 調(diào)節(jié)血糖血脂

馬齒莧含有的多種活性成分，可有效調(diào)節(jié)血糖水平，改善動(dòng)脈粥樣化[28]。馬齒莧中的粗多糖成分可增加糖尿病大鼠體重，改善機(jī)體糖耐量，還可顯著降低其空腹血糖和尿蛋白水平，提高空腹血清胰島素水平和胰島素敏感指數(shù)，并可保護(hù)大鼠的腎功能，其機(jī)制可能是馬齒莧多糖通過(guò)轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β1(transforming growth factor-β1，TGF-β1)/Smad3通路抑制通路中轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子TGF-β1、轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白Smad3和結(jié)締組織生長(zhǎng)因子等關(guān)鍵蛋白在胞質(zhì)中的表達(dá)，從而調(diào)節(jié)大鼠體內(nèi)的血糖水平[29-30]。Roozi等[31]研究發(fā)現(xiàn)，馬齒莧中的馬齒莧素E和馬齒莧素L可以抑制β-TC-6胰腺細(xì)胞上α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶的生成，促進(jìn)葡萄糖的攝取和胰島素的分泌。另有學(xué)者從馬齒莧中分離出5,7-D鉻銅，其對(duì)糖尿病小鼠體內(nèi)的α-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶也具有較強(qiáng)的抑制作用，可延緩小鼠餐后葡萄糖的吸收[32]。Lee等[33]研究發(fā)現(xiàn)，馬齒莧提取物可通過(guò)PI3K/Akt和腺苷酸活化蛋白激酶(AMP-activatedprotein kinase,AMPK)信號(hào)通路有效降低Ⅱ型糖尿病小鼠體內(nèi)糖化血紅蛋白水平和胰島素抵抗穩(wěn)態(tài)指數(shù)，升高胰島素敏感指數(shù)。另外，馬齒莧提取物也可通過(guò)降低大鼠血清葡萄糖、IL-6、TNF-α和糖化血紅蛋白水平，升高C肽和胰島素水平，從而調(diào)節(jié)血糖水平[34]。馬齒莧種子中的多種活性化合物可有效改善糖尿病機(jī)體血糖與血脂水平，降低空腹血糖和糖化血紅蛋白水平，這可能是通過(guò)種子中各種化學(xué)成分的作用影響了PI3K、TNF、蛋白激酶cAMP激活的催化亞單位α和其他與胰島素抵抗和炎癥相關(guān)的靶點(diǎn)實(shí)現(xiàn)的[35]。綜上可知，馬齒莧具有調(diào)節(jié)血糖血脂的作用。

2 馬齒莧在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用

2.1 馬齒莧在家禽生產(chǎn)中的應(yīng)用

飼糧中添加不同比例的馬齒莧干粉可以提高肉仔雞血漿和肝臟中SOD和谷胱甘肽過(guò)氧化物酶的活性，降低MDA的含量，增強(qiáng)肉仔雞的抗氧化能力，還可降低肉仔雞的料重比和腹部脂肪的沉積，提高日增重[36-37]。徐亞慧等[38]研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)酵馬齒莧可顯著提高肉仔雞白痢的治愈率，降低肉仔雞的發(fā)病率和死亡率，其中以飲水4 g/L發(fā)酵馬齒莧效果最明顯。Wang等[39]研究發(fā)現(xiàn)，在肉雞飼糧中添加2%或3%的馬齒莧均可以顯著提高肉雞的生長(zhǎng)性能，降低飼料系數(shù)，其機(jī)制可能是飼喂馬齒莧改善了肉雞腸道微生物的種類，增加了乳酸桿菌科等與肥胖或體重有關(guān)的腸道菌群的相對(duì)豐度，降低了與疾病相關(guān)的有害細(xì)菌的相對(duì)豐度。

馮軒彪等[40]在蛋雞飼糧中分別添加1%、2%、3%的馬齒莧進(jìn)行飼喂試驗(yàn)，結(jié)果表明，不同比例的馬齒莧均可提高蛋雞的產(chǎn)蛋數(shù)和產(chǎn)蛋率，降低料蛋比，還可優(yōu)化蛋雞腸道菌群環(huán)境，增強(qiáng)蛋雞抗病力，其中以3%的添加劑量效果最佳。盛東峰等[41]研究表明，在蛋雞飼糧中添加2%～8%的馬齒莧粉可以提高蛋雞的日采食量，添加4%或6%可以提高平均蛋重，添加6%或8%可以提高蛋黃色澤，添加4%～8%可顯著降低血清中總膽固醇、甘油三酯和高密度脂蛋白膽固醇的含量。Aydin等[42]研究發(fā)現(xiàn)，飼糧中添加10或20 g/kg的馬齒莧可以顯著提高蛋雞的產(chǎn)蛋量，改善蛋重；飼糧中添加20 g/kg的馬齒莧可顯著增加雞蛋中ω-3脂肪酸的含量，但對(duì)膽固醇的含量無(wú)影響。由此可見(jiàn)，馬齒莧可以提高家禽的生產(chǎn)性能和抗病力。

2.2 馬齒莧在豬生產(chǎn)中的應(yīng)用

李進(jìn)杰等[43]研究發(fā)現(xiàn)，在飼糧中添加馬齒莧多糖可增加仔豬采食量，改善其生長(zhǎng)性能，降低腹瀉率和飼料系數(shù)，且以添加0.10%劑量為佳。馬齒莧多糖在濃度為6.25～25.00 μg/mL時(shí)對(duì)豬流行性腹瀉病毒(porcine epidemic diarrhea virus，PEDV)具有明顯的抑制作用，其機(jī)理是馬齒莧多糖能夠通過(guò)下調(diào)細(xì)胞因子[干擾素-α(interferon-α,IFN-α)、TNF-α、白細(xì)胞介素-22(interleukin-22，IL-22)]含量和抑制PEDV激活的NF-κB信號(hào)通路來(lái)抑制PEDV的復(fù)制[44-45]。由上可知，飼糧中添加馬齒莧可一定程度上改善豬的腹瀉情況，促進(jìn)豬只生長(zhǎng)發(fā)育，降低料重比。

2.3 馬齒莧在反芻動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用

在飼糧中添加馬齒莧可以增加反芻動(dòng)物的干物質(zhì)采食量，提高乳品質(zhì)和泌乳量，增強(qiáng)機(jī)體免疫力。Sun等[46]采用紙片擴(kuò)散法測(cè)定了馬齒莧水提物和乙醇提取物對(duì)奶牛乳腺炎主要致病菌的抗菌活性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，馬齒莧提取物對(duì)大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、無(wú)乳鏈球菌均有抑制作用，對(duì)大腸桿菌抑制程度最高，表明馬齒莧對(duì)奶牛乳腺炎有治療作用。

梁琪等[47]研究表明，在飼糧中添加青貯馬齒莧可呈劑量依賴性方式增加奶山羊泌乳量，還可提高乳中黃酮、多酚、β-胡蘿卜素和乳糖的含量，降低血液中總膽固醇含量，從而提高奶山羊乳品質(zhì)。但如果用量不當(dāng)，馬齒莧中的亞硝酸鹽可能會(huì)引起反芻動(dòng)物中毒。Sim?es等[48]研究發(fā)現(xiàn)，在以80 g/kg BW的劑量給予7只體重19～30 kg的羊馬齒莧，1～4 h后，羊出現(xiàn)中毒現(xiàn)象，嚴(yán)重者甚至導(dǎo)致死亡，結(jié)果表明，馬齒莧中含有的亞硝酸鹽達(dá)到一定水平會(huì)導(dǎo)致試驗(yàn)羊中毒。

3 小 結(jié)

馬齒莧作為藥用植物歷史悠久，它不僅含有葡萄糖、維生素等人和動(dòng)物所必需的物質(zhì)，而且具有多種生物學(xué)功能。馬齒莧作為動(dòng)物飼料具有無(wú)藥物殘留、無(wú)環(huán)境污染等特點(diǎn)，是一種良好的代抗、替抗添加劑。目前對(duì)馬齒莧的開(kāi)發(fā)利用還存在一些問(wèn)題：1)馬齒莧含有多種生物活性成分，但對(duì)其具體的作用機(jī)理研究還不夠深入；2)雖然我國(guó)馬齒莧資源豐富，但多為野生，缺乏系統(tǒng)化、規(guī)?；拈_(kāi)發(fā)與利用；3)馬齒莧在家禽上應(yīng)用較多，在豬和反芻動(dòng)物上的研究還不夠充分，需要進(jìn)一步的研究以促進(jìn)馬齒莧在畜牧領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)與利用。