丁香酚對(duì)畜禽腸道健康的影響及其在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用

李 寧 劉燕蓉，4 劉正群 梁世岳 鄭 梓 穆淑琴 閆 峻* 孫 超

（1．天津市農(nóng)業(yè)科學(xué)院畜牧獸醫(yī)研究所，天津 300381；2．天津市畜禽分子育種與生物技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300381；3．天津市畜禽健康養(yǎng)殖工程技術(shù)中心，天津 300381；4．西北農(nóng)林科技大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，陜西 楊凌 712100）

在飼料中添加天然植物提取物可以提高動(dòng)物免疫力，預(yù)防和控制疾病，提高飼料利用率，促進(jìn)動(dòng)物生長。丁香酚因具有抗炎、抑菌、抗氧化作用，能夠提高畜禽的生產(chǎn)效率，促進(jìn)腸道健康，提高動(dòng)物遺傳潛力，降低亞臨床腸道疾病。腸道屏障是由腸道物理屏障、化學(xué)屏障、免疫屏障、生物屏障組成的一個(gè)復(fù)雜防御系統(tǒng)。腸道屏障可分開腸道內(nèi)容物與宿主組織，促進(jìn)營養(yǎng)吸收以及常駐菌群與黏膜免疫系統(tǒng)之間的相互作用，維護(hù)畜禽腸道健康。因此，本文就丁香酚在畜禽腸道健康方面的應(yīng)用進(jìn)行綜述，旨為丁香酚在飼料中的應(yīng)用提供參考。

1 丁香酚的理化性質(zhì)

丁香酚（4-烯丙基-2-甲氧基苯酚）是一種黃色黏稠液體，具有強(qiáng)烈的丁香氣味，難溶或不溶于水，可與乙醇、乙醚等有機(jī)溶劑互溶，分子式為C10H12O2，化學(xué)結(jié)構(gòu)式見圖1。

圖1 丁香酚的化學(xué)結(jié)構(gòu)

天然丁香酚由富含丁香油的干燥花蕾經(jīng)蒸餾獲得揮發(fā)油，再經(jīng)萃取、酸化、中和、精蒸餾制得。采用化學(xué)合成法，使用鄰甲氧基苯酚和丙烯基溴反應(yīng)，再經(jīng)加熱重排也可制得丁香酚。與天然提取法相比，化學(xué)合成法具有快捷、產(chǎn)量高、成本低等優(yōu)點(diǎn)[1]。

2 丁香酚的生物學(xué)功能

2.1 抗氧化活性

丁香酚的抗氧化活性可緩解由鉻中毒引起的肝臟氧化應(yīng)激[2-3]，緩解鉻中毒引起的生化變化[4]。丁香酚還可通過激活大鼠的骨骼肌蛋白質(zhì)4 和AMP 激活蛋白激酶（GLUT4-AMPK）信號(hào)通路及降低血清胰島素水平預(yù)防2 型糖尿病，顯著提高血清谷胱甘肽水平[5]。Mahboub 等[6]使用2,2-二苯基-1-苦酰肼（DPPH）自由基清除法評(píng)估丁香酚抗氧化活性指數(shù)，結(jié)果顯示，丁香酚的抗氧化活性指數(shù)為0.295、抑制自由基的半數(shù)有效濃度（EC50）為130.485 g/L。

2.2 抗炎活性

Gulec 等[7]在大鼠試驗(yàn)中用丁香酚預(yù)處理15 d，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，丁香酚降低了脂質(zhì)過氧化指數(shù)，通過蛋白質(zhì)氧化和炎癥標(biāo)記物預(yù)防肝損傷。丁香酚預(yù)處理可有效緩解脂多糖（LPS）誘導(dǎo)的巨噬細(xì)胞炎癥，抑制腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、白細(xì)胞介素-1β（IL-1β）和白細(xì)胞介素-6（IL-6）等炎癥因子的分泌，恢復(fù)超氧化物歧化酶和過氧化氫酶等抗氧化酶的活性[6]。Ma 等[8]給脊髓損傷后的大鼠口服丁香酚，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，丁香酚降低了血清和受損脊髓中的炎癥因子、氧化應(yīng)激因子和神經(jīng)細(xì)胞凋亡相關(guān)因子。類風(fēng)濕關(guān)節(jié)炎是一種炎癥性自身免疫性疾病，Mateen 等[9]利用Ⅱ型膠原誘發(fā)大鼠的關(guān)節(jié)炎再口服丁香酚，結(jié)果發(fā)現(xiàn)丁香酚可以降低促炎因子的表達(dá)，有效改善關(guān)節(jié)炎。

2.3 抗菌活性

丁香酚結(jié)構(gòu)中的游離基對(duì)金黃色葡萄球菌、銅綠假單胞菌和大腸埃希氏菌等多種細(xì)菌具有抗菌活性[10]。Bai 等[11]研究發(fā)現(xiàn)，丁香酚可破壞痢疾桿菌的細(xì)胞膜完整性，細(xì)胞內(nèi)ATP 濃度由0.50 μmol/L 降至0.05 μmol/L，細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)活性氧和丙二醛的含量升高，產(chǎn)生抗菌活性。丁香酚能夠使志賀桿菌細(xì)胞內(nèi)的活性氧增加，改變細(xì)胞膜通透性，降低志賀桿菌的濃度[12]。Dehkordi 等[13]研究膠體銀納米粒子和丁香酚單獨(dú)以及聯(lián)合使用對(duì)金黃色葡萄球菌和傷寒沙門氏菌的抗菌效果，結(jié)果顯示，在5%和10%的葵花油中，丁香酚具有顯著的抗菌活性。

3 丁香酚在改善腸道屏障方面的應(yīng)用

3.1 丁香酚在改善腸道物理屏障方面的應(yīng)用

腸道物理屏障由腸道上皮細(xì)胞緊密連接而成，上皮細(xì)胞通過腸道外側(cè)膜的緊密連接鏈連接，控制腸道黏膜的通透性和完整性[2]；緊密連接蛋白由兩種跨膜蛋白（occludin 和claudins）以及外周膜蛋白（ZO-1）組成。occludin 作為一種關(guān)鍵的元件，與claudin-1、claudin-2 以及其他外周膜蛋白結(jié)合，共同維持腸道屏障的穩(wěn)定性[14]。有研究發(fā)現(xiàn)，丁香酚可抑制LPS 誘導(dǎo)的腸道上皮細(xì)胞炎癥，阻礙氧化應(yīng)激對(duì)腸道上皮細(xì)胞屏障的破壞，增強(qiáng)其緊密連接蛋白ZO-1、occludin 的mRNA 豐度，改善ZO-1 的分布，使其增加跨上皮電阻（TEER）值，保持腸道屏障完整性[15]。

3.2 丁香酚在改善腸道化學(xué)屏障方面的作用

腸道化學(xué)屏障由腸道黏液層中的黏蛋白組成，其蛋白質(zhì)核心由MUC 基因編碼[10]。黏液層可保護(hù)腸道上皮細(xì)胞免受微生物和有害抗原的侵害，充當(dāng)腸道運(yùn)動(dòng)的潤滑劑。這些黏液層圍繞高度糖基化的MUC2 黏蛋白組織，形成由杯狀細(xì)胞分泌的大型網(wǎng)狀聚合物。Bai等[11]采用丁香酚治療胃潰瘍模型大鼠，結(jié)果顯示，胃黏蛋白標(biāo)記物的增加促進(jìn)了黏蛋白分泌，降低了胃黏膜過氧化物酶活性。Su 等[12]研究發(fā)現(xiàn)，丁香酚通過介導(dǎo)ATP 敏感性鉀通道，減少酸性胃蛋白酶分泌，增加黏蛋白產(chǎn)生，防止一氧化氮水平的升高，實(shí)現(xiàn)對(duì)大鼠胃的抗?jié)冏饔谩?/p>

3.3 丁香酚在改善腸道生物屏障方面的作用

腸道生物屏障由腸道內(nèi)的微生物群維護(hù)腸道微生態(tài)環(huán)境的動(dòng)態(tài)平衡[16]。這些微生物存在于腸道黏膜，與腸道上皮細(xì)胞結(jié)合形成生物屏障[17]。有研究表明，丁香酚可以選擇性促進(jìn)腸道有益菌的增殖，抑制有害菌在腸道中的定植，以此維系動(dòng)物腸道健康[10]。Scaldaferri 等[18]研究發(fā)現(xiàn)，植物源性丁香酚單獨(dú)或與5 種乳酸菌（雙歧桿菌、羅伊氏乳桿菌、發(fā)酵乳桿菌、植物乳桿菌、乳球菌乳酸亞種）組合使用可以減少單核增生李斯特菌黏附。丁香酚還可以通過抑制葡萄球菌腸毒素A 和中毒性休克綜合征毒素1 的產(chǎn)生，降低炎性因子的釋放，促進(jìn)腸道健康[19]。

3.4 丁香酚在腸道免疫屏障方面的作用

腸道免疫屏障由腸道淋巴組織、免疫細(xì)胞和免疫因子構(gòu)成[20]。Dusan 等[21]研究發(fā)現(xiàn)，丁香酚可通過改善氧化應(yīng)激和炎性細(xì)胞因子的基因和蛋白表達(dá)，促進(jìn)腸道上皮細(xì)胞增殖，抑制腸上皮細(xì)胞的凋亡，改善腸道功能屏障。Qiu 等[22]研究表明，丁香酚可顯著抑制鼠傷寒沙門氏菌感染細(xì)胞的骨髓分化因子88（MyD88） 和TLR4 的mRNA 水平，降低NF-κB 通路p65 和IκBα 的磷酸化以及炎癥因子的表達(dá)，增加腸緊密連接蛋白的表達(dá)。Ma 等[23]研究發(fā)現(xiàn)，丁香酚能夠提高傳染性胃腸炎病毒感染的仔豬血清免疫球蛋白G（IgG）含量，降低血清炎性細(xì)胞因子濃度和NF-κB 蛋白的表達(dá)量。

4 丁香酚在動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用

4.1 丁香酚在豬生產(chǎn)中的應(yīng)用

仔豬斷奶后受環(huán)境、日糧變更等因素影響，易引發(fā)仔豬免疫系統(tǒng)紊亂、腸道結(jié)構(gòu)和屏障功能受損，仔豬出現(xiàn)腸道炎癥和腹瀉等癥狀，導(dǎo)致仔豬生長性能降低，嚴(yán)重可造成仔豬死亡[24-25]。Mehandru 等[26]研究發(fā)現(xiàn)，丁香酚和百里香酚等天然植物提取物的飼料添加劑可有效改善斷奶后仔豬的生長性能、日糧消化率以及腸道健康。Lu 等[27]研究不同化合物對(duì)仔豬斷奶后大腸桿菌K88（E. coliK88）的敏感性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，丁香酚對(duì)阿莫西林、林可霉素、新霉素等抗生素的耐藥性高達(dá)64 mg/L，丁香酚在3.75 mmol/L 的濃度下可抑制大腸桿菌K88 的生長，在亞致死劑量下調(diào)節(jié)多個(gè)毒力基因的表達(dá)。Liu 等[28]研究發(fā)現(xiàn)，丁香酚和含有苯甲酸的飼料添加劑可最大限度地降低大腸桿菌F4 對(duì)斷奶仔豬胃腸功能的損害。

4.2 丁香酚在反芻動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用

子宮內(nèi)膜炎是一種以子宮內(nèi)膜發(fā)生炎癥為特征的疾病，從奶牛分娩后21 d 開始影響其生育能力，會(huì)對(duì)農(nóng)場造成一定經(jīng)濟(jì)損失。Xu 等[29]研究發(fā)現(xiàn)，丁香酚對(duì)細(xì)菌的抑制效果較好。Bonetti 等[30]評(píng)估了丁香酚和百里香酚中合成的9 種衍生物對(duì)抗金黃色葡萄球菌株的潛力，結(jié)果表明，含有丁香酚的衍生物對(duì)金黃色葡萄球菌菌株具有抵抗性。丁香酚還可調(diào)節(jié)瘤胃發(fā)酵特性，提高奶牛的生產(chǎn)性能。Rodrigues 等[31]評(píng)估了包含丁香酚在內(nèi)的混合精油微膠囊混合物對(duì)荷斯坦奶牛的泌乳性能、飲食消化率、瘤胃發(fā)酵特性的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，精油混合物降低了干物質(zhì)攝入量，提高了產(chǎn)奶量。丁香酚還可進(jìn)一步提高牛肉的質(zhì)量。Callaway 等[32]發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組相比，內(nèi)洛爾牛飼糧中添加丁香酚可使肉質(zhì)的視覺評(píng)分更高。Zalewska 等[33]研究發(fā)現(xiàn)，飼喂含丁香酚的飼糧可增加肉牛瘤胃中揮發(fā)性丙酸以及異戊酸的含量，提高瘦肉率，改善肉牛的屠體特征。

4.3 丁香酚在雞生產(chǎn)中的應(yīng)用

Braga 等[34]利用一種由丁香酚包含的微囊化產(chǎn)品代替抗菌藥，觀察其對(duì)壞死性腸炎的影響，結(jié)果表明，雛雞盲腸內(nèi)容物中艾美耳球蟲和艾美耳球蟲卵囊數(shù)量顯著減少，丁香酚可改善壞死性腸炎，提高雛雞的存活率。Nunes 等[35]研究表明，添加丁香酚的果膠或殼聚糖涂層可防止雞翅產(chǎn)品上的空腸梭菌污染。腸炎沙門氏菌噬菌體8 型（PT8）是一種主要與家禽相關(guān)的沙門氏菌菌株。Da 等[36]報(bào)道了反式肉桂醛（TC）和丁香酚（EG）的植物衍生化合物可顯著降低肉雞和蛋雞中腸炎沙門氏菌的定植。Wagle 等[37]在鼠傷寒沙門氏菌感染肉雞模型中發(fā)現(xiàn)丁香酚提高了肉雞模型的相對(duì)體重和存活率，減少了器官細(xì)菌負(fù)荷和腸道超微結(jié)構(gòu)損傷。

5 展望

丁香酚具有廣泛的生物活性，如抑菌、抗氧化、抗炎等功能，將其應(yīng)用于飼料中已成為一個(gè)新的研究熱點(diǎn)。丁香酚具有抑制有害菌生長的作用，如大腸桿菌、沙門氏菌、金黃色葡萄球菌等。因此，在飼糧中添加丁香酚可有效控制有害菌繁殖，保障畜禽健康。丁香酚還具有抗氧化和抗炎的作用，畜禽在生長過程中會(huì)產(chǎn)生大量的自由基，其會(huì)對(duì)細(xì)胞造成損傷，導(dǎo)致各種疾病的發(fā)生。丁香酚可清除自由基，保護(hù)細(xì)胞免受損傷。此外，丁香酚還可抑制炎癥反應(yīng)的發(fā)生，緩解炎癥癥狀，有利于畜禽健康。丁香酚在畜禽產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用前景廣闊，但是其對(duì)畜禽腸道健康等相關(guān)機(jī)制仍需進(jìn)一步明確。未來需要進(jìn)一步深入研究丁香酚對(duì)腸道菌群的影響、對(duì)腸道屏障的保護(hù)作用等方面，為畜禽健康和養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展作出貢獻(xiàn)。