淫羊藿苷的生物學(xué)功能及其在動物生產(chǎn)中的應(yīng)用研究

王 輝，郝寶娟，王 磊，曹建新

（ 1. 天津市農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測與農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量檢測中心，天津 300402 ； 2. 天津市農(nóng)業(yè)發(fā)展服務(wù)中心，天津 300061 ）

淫羊藿（Epimedium brevicornuMaxim.）屬毛茛目小檗科。世界上淫羊藿屬植物有56種，我國有43種，占世界總量的76.8%?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究表明，淫羊藿中的黃酮和多糖類物質(zhì)是發(fā)揮其治療作用的主要成分[1]。淫羊藿苷（icariin，ICA）是淫羊藿的多種有效成分中最重要的一種，具有調(diào)節(jié)動物免疫系統(tǒng)、促進動物生殖和發(fā)育、增強動物骨硬度、抗氧化應(yīng)激等作用[2-4]。本文主要介紹ICA的化學(xué)結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)及構(gòu)效關(guān)系，總結(jié)ICA 的多種生物學(xué)功能及其動物生產(chǎn)中的應(yīng)用研究進展，以期為ICA在畜牧業(yè)中的廣泛應(yīng)用提供參考。

1 ICA的化學(xué)結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)及構(gòu)效關(guān)系

ICA是三環(huán)二萜類8-異戊烯基黃酮化合物，可提取自箭葉淫羊藿、柔毛淫羊藿等的干燥莖葉，其母核（見圖1）由兩個苯環(huán)（A 環(huán)）和（B 環(huán)）通過中間雜環(huán)相連，化學(xué)式為C33H40O15，相對分子質(zhì)量為676.66[5-6]。ICA 為淡黃色針狀結(jié)晶，密度為1.55 g/cm3，溶于乙醇、乙酸乙酯，不溶于醚、苯、氯仿，與三氯化鐵反應(yīng)呈綠色。

圖1 ICA母核結(jié)構(gòu)Fig.1 Structure of ICA nucleus

ICA的生物學(xué)功能與其化學(xué)基團有關(guān)。黨延啟等[5]報道，ICA 的A 環(huán)8 號位連接的異戊烯基是ICA 具有激素活性、誘導(dǎo)細胞凋亡的重要點位。張春艷[7]研究ICA 對細胞凋亡的影響時發(fā)現(xiàn)，ICA的異戊二烯基直接影響細胞凋亡過程中多個功能酶活性，從而使細胞內(nèi)的mRNA 無法增殖，最終導(dǎo)致細胞凋亡。由此可見，ICA的A環(huán)內(nèi)的8號位異戊烯基是其具有多種生物活性的官能基團，上述結(jié)論為進一步研究ICA的構(gòu)效關(guān)系提供了參考。

2 ICA的生物學(xué)功能

2.1 抗病毒及免疫調(diào)節(jié)功能

研究表明，ICA 具有抗病毒作用，主要通過直接作用于病毒或調(diào)節(jié)動物機體免疫能力實現(xiàn)。邢娜[8]研究中藥提取物ICA對豬繁殖與呼吸綜合征（PRRS）體外抗病毒作用時，發(fā)現(xiàn)ICA 除直接阻止豬繁殖與呼吸綜合征病毒（PRRSV）侵染Marc-145細胞外，還在PRRSV侵染細胞后阻止了被侵染細胞的凋亡過程，表明ICA 對PRRSV 侵染細胞過程的兩個階段均具有抑制作用。邵將[9]在ICA抗貓杯狀病毒（FCV）活性試驗中發(fā)現(xiàn)，ICA作用的FCV感染細胞中，F(xiàn)CV的RNA含量減少，F(xiàn)CV的半數(shù)組織培養(yǎng)感染劑量降低，且抑制作用隨著ICA濃度升高而增強。

巨噬細胞和淋巴細胞是動物體內(nèi)重要的免疫細胞，研究表明，ICA 可調(diào)節(jié)免疫細胞，進而在免疫細胞層面調(diào)節(jié)動物的免疫功能。劉天明等[10]建立體外金黃色葡萄球菌感染動物巨噬細胞和淋巴細胞的模型，在ICA 的作用下，巨噬細胞的吞噬能力得到增強，淋巴細胞分泌白細胞介素-2（IL-2）和白細胞介素-10（IL-10）濃度增加，表明巨噬細胞和淋巴細胞抗細菌感染能力均得到了增強。

2.2 改善動物生殖能力

2.2.1 對雄性動物的作用

孟憲娟[11]在日糧中添加ICA飼喂番鴨后，考察睪丸形態(tài)、體內(nèi)性激素水平等重要生殖能力指標(biāo)；公番鴨睪丸組織切片顯示，與對照組相比，ICA 飼喂組睪丸生精上皮層數(shù)增加，生精細胞數(shù)量增加，成熟精子數(shù)量增加；ICA飼喂組公番鴨血清中的性激素如睪酮（T）、雌二醇（E2）、促卵泡激素（FSH）、促黃體素（LH）含量均增高。上述結(jié)果表明，ICA 具有改善睪丸形態(tài)、調(diào)節(jié)性激素水平，提高雄性動物生殖能力的作用。劉運鎮(zhèn)等[12]研究發(fā)現(xiàn)，常溫保存的兔精液加入0.20%的ICA可抑制雜菌生長，而精子活率、頂體完整率、質(zhì)膜完整率均增長，表明ICA 對兔精液的品質(zhì)具有延長和保護作用。

2.2.2 對雌性動物的作用

Caroline[13]驗證ICA 對小鼠卵巢和子宮發(fā)育相關(guān)的性激素基因和蛋白含量的變化時發(fā)現(xiàn)，ICA可促進類固醇合成相關(guān)基因Cyp19a1、生長因子基因Egf等的表達，增加相關(guān)受體蛋白ERα、ERβ的含量。這些基因和蛋白含量變化與動物卵巢和子宮發(fā)育情況直接相關(guān)，含量增加提示母體動物生殖活性增強。

2.3 增加骨密度

在現(xiàn)代規(guī)模化養(yǎng)殖中，圈養(yǎng)動物由于生長范圍縮小、活動量減少等因素，導(dǎo)致骨骼脆性增加，易患骨質(zhì)疏松癥。有研究表明，圈養(yǎng)產(chǎn)蛋雞在產(chǎn)蛋期骨折發(fā)生率超過30%[14]。ICA 即可促進成骨細胞的增殖和分化，還能夠抑制破骨細胞生長。黃杰[15]研究日糧加入ICA 對籠養(yǎng)蛋雞骨質(zhì)疏松癥預(yù)防作用時發(fā)現(xiàn)，ICA提高了老年籠養(yǎng)蛋雞成骨細胞關(guān)鍵基因Runx2和Opg的表達水平，降低了破骨細胞基因Rankl 的表達水平，表明ICA 對老年籠養(yǎng)蛋雞具有骨保護作用；日糧加入ICA 后，青年籠養(yǎng)蛋雞股骨密度增加，皮質(zhì)骨厚度增加，骨小梁面積百分比增加，表明ICA具有緩解青年蛋雞骨質(zhì)疏松的作用。綜上，老年籠養(yǎng)蛋雞和青年籠養(yǎng)蛋雞代謝物變化規(guī)律揭示了ICA 通過干擾?；撬岽x、甘油磷脂代謝和嘧啶代謝途徑對蛋雞骨密度產(chǎn)生影響。黃明煒等[16]認(rèn)為，ICA的作用機制可能是通過促進生殖系統(tǒng)，催化生殖內(nèi)分泌產(chǎn)生生長激素，進而促進成骨細胞的增殖與分化，而對破骨細胞的作用可能是通過抑制腫瘤壞死因子-α（TNF-α）表達，進而阻止骨髓基質(zhì)中破骨細胞的生成。

2.4 抗氧化應(yīng)激

隨著飼養(yǎng)動物生長，體內(nèi)氧自由基不斷累積，最終導(dǎo)致疾病或衰老[17]。有研究表明，ICA 具有清除動物體內(nèi)氧自由基的作用。孟如丹等[18]研究ICA 對H2O2誘導(dǎo)的動物軟骨細胞氧化損傷的保護作用時發(fā)現(xiàn)，ICA 作用后，細胞內(nèi)的活性氧含量降低，與降低氧自由基相關(guān)的超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）和谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）的活性增加，而丙二醛（MDA）含量降低。此外，ICA還能夠抑制骨細胞的凋亡。結(jié)果表明，ICA是從直接清除氧自由基、增加氧自由基反應(yīng)酶含量、抑制細胞凋亡等3個方面減少細胞內(nèi)氧自由基富集。

2.5 抗炎癥

炎癥反應(yīng)與動物多種疾病有關(guān)，當(dāng)動物出現(xiàn)疾病時，體內(nèi)的免疫系統(tǒng)被激活，釋放炎癥因子，以應(yīng)對疾病對身體的攻擊。但過量的炎癥因子對動物有害，這時需要藥物對炎癥加以制止[19]。研究表明，ICA 對動物多種疾病導(dǎo)致的炎癥反應(yīng)均具有較好的調(diào)節(jié)作用，其作用主要通過調(diào)節(jié)炎癥因子信號通路實現(xiàn)。在Toll 樣受體4/骨髓分化因子88/核因子[TLR4-MyD88-（NF-κB）]信號通路中，ICA 主要降低IκB激酶活性，使得IκB去磷酸化，最終影響NF-κB的核轉(zhuǎn)運，從而減少炎癥因子產(chǎn)生[20-22]。

在核苷酸寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體3-（半胱氨酸天冬氨酸蛋白水解酶-1）/白細胞介素-1β[NLRP3-（Caspase-1）/IL-1β]信號通路中，ICA通過對下游炎癥因子IL-1β蛋白水解阻斷該信號通路，從而減少炎癥因子增加[23-25]。在胞外信號調(diào)控蛋白激酶/絲裂原活化蛋白激酶/Jun 氨基末端激酶（ERK-p38-JNK MAPK）信號通路中，ICA 可阻止ERK、p38、JNK蛋白磷酸化，當(dāng)這3種蛋白沒有磷酸化時，該信號通路即被阻斷[26-28]。綜上所述，ICA 對多條炎癥因子的信號通路均具有調(diào)控作用，可作為抑制炎癥反應(yīng)的飼料添加劑備選物。

3 ICA在動物生產(chǎn)中的應(yīng)用

3.1 ICA在豬生產(chǎn)中的應(yīng)用

3.1.1 ICA對豬繁殖性能的作用

顆粒細胞是卵泡保持生殖活性的基礎(chǔ)。張越等[29]研究ICA對母豬卵泡顆粒細胞凋亡的影響發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，在1.00 mg/L ICA 作用下卵泡顆粒細胞中BaxmRNA的表達量下降20%、Caspase-3 mRNA的表達量下降60%，Bcl-2 基因的表達量上升60%，表明ICA 具有抑制細胞凋亡、促進卵泡發(fā)育的作用。張越[30]還發(fā)現(xiàn)，ICA作用的卵泡細胞ROS 水平顯著降低，CAT 活性變?yōu)?.64 U/mg，GSH-Px 活性變?yōu)?9.33 U/mg，表明ICA 還具有抗氧化作用。Park 等[31]通過測定加入5 mg/L ICA 前后豬卵母細胞的DPPH 和ROS 含量變化發(fā)現(xiàn)，加入ICA 后，豬卵母細胞內(nèi)的氧自由基減少，結(jié)果驗證了ICA具有抗氧化的活性的說法。Yoon等[32]研究發(fā)現(xiàn)，ICA除了對豬卵母細胞具有抗氧化保護作用外，對不同年齡豬的卵母細胞均具有抗衰老作用，ICA還能夠增加細胞質(zhì)BMP15、CCNB1等基因表達量，防止染色體出現(xiàn)排列缺陷，防止卵母細胞在體外老化過程中出現(xiàn)損傷，對人工采集卵母細胞并長時間保存提供了技術(shù)支持。

3.1.2 ICA對豬抗炎作用

Zhang 等[33]研究仔豬誘導(dǎo)性牙周炎時，使用了ICA 成分的物質(zhì)治療后，炎癥通路NLRP3-（Caspase-1）/IL-1β中的下游信號因子IL-1β 含量減少為1.14 mg/L（NaCl 組為2.37 mg/L），牙周炎癥狀減輕，仔豬的牙周組織得以再生，仔豬的日采食量有了明顯提升。張善婷[34]使用含有ICA成分的灌注液灌注患有子宮內(nèi)膜炎的母豬后觀察治療，結(jié)果顯示，ICA 能夠明顯縮短母豬惡露排出時間，減少異常分泌物，母豬子宮內(nèi)膜炎治療有效率達到92.8%，由炎癥引起的母豬發(fā)情期滯后現(xiàn)象得到明顯改善，母豬卵泡內(nèi)性激素水平提升。

3.1.3 ICA促進豬生長作用

Guo等[35]研究發(fā)現(xiàn)，加入ICA后，豬肉中的肌肉干細胞

在增殖和分化時擴增了34%，肌球蛋白表達增加了4.7 倍以上，表明ICA 參與了肌肉干細胞的數(shù)量擴增和質(zhì)量提升，有利于提高豬肉的品質(zhì)。Wen 等[36]研究發(fā)現(xiàn)，日糧中添加ICA可仔豬降低腹瀉率，降低仔豬血漿和結(jié)腸中白細胞介素-1（IL-1）、白細胞介素-6（IL-6）等含量，表明ICA通過對仔豬腸道菌群調(diào)節(jié)和降低炎癥反應(yīng)促進仔豬的生長。邵譜等[37]研究發(fā)現(xiàn)，在妊娠母豬日糧中添加含有1 000 g/t ICA 的飼料添加劑飼喂14 d 后，出生仔豬的活仔頭數(shù)（12 頭）、初生體重（1.56 kg）均高于空白對照組，表明ICA具有改善母豬生產(chǎn)性能的作用。

3.2 ICA在禽生產(chǎn)中的應(yīng)用

3.2.1 ICA改善禽骨代謝作用

禽類患軟骨病后，出現(xiàn)跛行、食欲不振，最終死亡，給養(yǎng)殖業(yè)帶來了巨大損失。張輝[38]研究ICA 改善肉雞脛骨軟骨發(fā)育不良（TD）時，揭示肉雞TD機制可能為無翅成員/β-連環(huán)蛋白[Wnt-（β-catenin）]信號通路受到影響，Wnt蛋白表達量下降，β-catenin 蛋白含量上升，導(dǎo)致軟骨細胞發(fā)育不良。肉雞日糧中加入10 mg/kg ICA后，Wnt蛋白表達量顯著上升，骨生長板變寬，脛骨骨密度增加，肉雞跛行現(xiàn)象明顯消失。Zhang 等[39]還發(fā)現(xiàn)，日糧中添加ICA 降低了肉仔雞死亡率，促進仔雞腿部血管新生，減少TD 患病風(fēng)險，ICA 調(diào)節(jié)嘌呤受體P2X 的表達量上漲到0.8，比對照組高了1倍。Huang等[40]研究ICA對增加蛋雞骨密度的作用時，發(fā)現(xiàn)蛋雞體內(nèi)的尿苷、?；撬?、腎上腺素等8種代謝物與蛋雞的股骨骨密度密切相關(guān)，表明ICA通過調(diào)節(jié)體內(nèi)涉及8種代謝物的代謝途徑增加蛋雞的股骨骨密度。

3.2.2 ICA對產(chǎn)蛋性能的影響

童小峰等[41]在日糧中分別添加0.05%、0.20%的ICA，飼喂12 周后發(fā)現(xiàn)，添加ICA 蛋雞組的產(chǎn)蛋平均蛋重為63.62 g，比對照組上漲2.65 g，蛋白高度為9.49 mm（對照組為7.00 mm），雞蛋品質(zhì)也隨著ICA濃度增加而提高。此外，該研究還發(fā)現(xiàn)，蛋雞炎癥因子白細胞介素、干擾素含量均顯著下降，表明飼料中添加ICA可提高雞蛋品質(zhì)以及蛋雞的抗氧化能力。Huang 等[42]發(fā)現(xiàn)，在蛋雞日糧中添加2 000 mg/kg ICA 后，蛋雞的料蛋比低于對照組，而產(chǎn)蛋率為76.72%高于對照組，平均蛋重為58.77 g，表明日糧添加ICA能夠增加蛋雞的產(chǎn)蛋性能，降低養(yǎng)殖成本。雷濤等[43]研究淫羊藿對定安鵝產(chǎn)蛋性能的影響發(fā)現(xiàn)，添加有效成分后，鵝的受精率變?yōu)?7.37%，孵化率為74.32%，均高于對照組。

3.2.3 ICA對禽類抗病毒及增強免疫力作用

鴨病毒性肝炎由鴨肝炎病毒A（DHAV）引起，對鴨養(yǎng)殖業(yè)造成巨大的損失。Chen等[44]使用MTT法測定ICA抑制DHAV濃度，發(fā)現(xiàn)ICA濃度為20 mg/L時，DHAV的釋放和排出明顯減少，體內(nèi)T淋巴細胞和B淋巴細胞數(shù)量顯著增加，表明ICA 激活了鴨體內(nèi)免疫系統(tǒng)，對病毒產(chǎn)生抑制作用。Wen等[45]還發(fā)現(xiàn)，磷酸化修飾的ICA具有更強的抗DHAV 活性，鴨肝細胞經(jīng)磷酸化ICA 作用后，SOD、GSH-Px活性增強，表明ICA通過增強體內(nèi)抗氧化應(yīng)激，提高機體的免疫能力以達到抗病毒的作用。此外，磷酸化ICA還可降低攻毒雛鴨的死亡率。郝爽等[46]發(fā)現(xiàn)，雛雞在頻繁免疫應(yīng)激下免疫能力下降，炎癥因子增加，而ICA 由于具有抗氧化、抗炎作用，可有效降低雛雞體內(nèi)的氧離子富集和炎癥因子產(chǎn)生、釋放，提高了雛雞的生長性能。

3.3 ICA在其他動物生產(chǎn)中的研究應(yīng)用

孫亞波等[47]在飼料中添加15 g/d 含有ICA 的中藥，發(fā)現(xiàn)公羊的精子數(shù)量、精子頂體完整率高于空白對照組，血漿中T、FSH、LH的含量均有所上升，表明含有ICA的中藥成分能夠增強公羊繁殖性能。張登鶴等[48]將含有ICA 成分的中藥飼喂母牛后，發(fā)現(xiàn)不孕母牛發(fā)情情況良好，順利產(chǎn)下健康牛犢。

有研究在養(yǎng)殖絨螯蟹餌料中添加ICA，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與細胞凋亡相關(guān)的caspase家族的基因表達被明顯抑制，蟹的抗氧化能力增強[49-50]。還有研究發(fā)現(xiàn)，ICA 對雌蟹蟹黃發(fā)育的作用通過激活糖脂代謝實現(xiàn)。成靜等[51]發(fā)現(xiàn)，餌料中加入0.3%的ICA極顯著提高紅螯螯蝦血細胞總數(shù)，極顯著提高總蛋白含量。郝忱等[52]研究發(fā)現(xiàn)，ICA能夠降低SOD活性，提升原螯蝦總蛋白含量。由此可見，ICA 對其他動物也具有較好的生物活性。

4 展望

ICA是傳統(tǒng)中藥淫羊藿中的有效成分之一，具有多種生物學(xué)功能，在動物生產(chǎn)研究中表現(xiàn)出提高免疫力、增加骨密度、治療炎癥、促生長的特性。在農(nóng)業(yè)農(nóng)村部禁止使用治療作用飼料添加劑和全國減抗、禁抗養(yǎng)殖要求大背景下，具有深入研究開發(fā)的潛力。但ICA 的構(gòu)效關(guān)系、生物學(xué)功能機制尚不完全清晰，在今后的研究中應(yīng)注重ICA功能機制的研究，以便于在畜牧業(yè)中更好地應(yīng)用。