植物化學物對豬和家禽的免疫作用

李桂娟,劉 偉,佘祿明

(1.松原職業技術學院,吉林松原 138001；2.吉林省農業科學院,吉林長春 130033)

病原體如病毒、細菌、真菌等環境刺激物是潛在的應激源，可損傷動物組織和細胞，同時過度的應激可能會增加活性氧的濃度，導致脂質過氧化和細胞膜氧化損傷。如果機體缺乏足夠的抗氧化能力來消除活性氧，會導致氧化損傷并引發炎癥。當炎癥發生時，細胞必須通過分泌更多的炎性細胞因子和趨化因子將其他細胞吸引到局部位置，這是宿主對抗感染和修復組織的必要過程。但長期的炎癥可能會導致不必要的能量消耗。因此，減輕和預防過度炎癥和恢復免疫狀態有利于動物生產。胃腸道作為機體內部的第一道防線，其表面積較大，是食物降解和吸收的場所，病原體和毒素也可能破壞黏液層，通過胃腸道進入機體，因此，保護胃腸道免受病原體和毒素的入侵至關重要。

過去幾十年，抗生素被廣泛應用于畜牧業，但由于其耐藥性和藥物殘留副作用，已經在很多國家禁用（歐盟）或即將禁用（中國），這促使人們對植物化學物質作為替代抗生素進行了大量研究。添加植物化學物質對肉雞胰腺和腸道酶的分泌有積極作用，提高了豬的干物質和粗蛋白質消化率（Li 等，2012 ；Jamroz 等，2005）。盡管采食量的結果不一致，表明植物源性可能不會改善飼料的適口性，但飼用植物源性確實促進了家禽的營養吸收和飼料轉化率。本文綜述了在哺乳動物和家禽中已知的相關機制，并提出植物化學物質對雞和豬潛在的免疫調節作用。

1 植物化合物對免疫應答的影響

植物化合物是植物生化學中的活性成分，根據植物中不同的合成途徑大致可為兩類：萜類和萜類化合物，以及芳香類和脂肪族化合物。一些酚類化合物和萜烯類化合物被報道具有抗炎活性。但由于所有的植物化學物質都是在不同條件下或使用植物不同部位提取的，因此很難評價其效果。研究植物源化合物之間可能的相互作用很困難，更不用說植物源化合物和植物化學物質還具有多樣性。因此，植物基因組免疫調節作用的復雜性限制了相關研究的進展。盡管如此，由于植物基因和植物化學物質對調節雞和豬的免疫反應具有積極作用，它們仍然是最有前途的飼料添加劑之一。

1.1 紫錐菊 Lee 等（2012）研究發現，紫錐菊乙醇提取物對外周血中單核細胞的存活率影響不大。也有報道稱，在肉雞日糧中補充5.0 g/kg 紫錐菊提取物可以提高抗綿羊紅細胞和新城疫病毒的抗體效價。但在妊娠母豬日糧中添加紫錐菊提取物對后代仔豬的生長性能無顯著影響，但可以提高豬丹毒抗體效價。因此，紫錐菊提取物的補充可能會促進肉雞和育肥豬的宿主免疫，但其對母豬和仔豬的免疫調節作用和有效劑量的確定還有待進一步研究。

1.2 牛至油 牛至屬于唇形科，是多種廣泛分布的植物俗稱，其特點是含有大量香芹醇，是其香味的主要來源。Mohiti-Asli 和Ghanaatparast-Rashti（2017）報道，日糧中添加 300 mg/kg 的牛至精油可以提高肉雞生產效率，包括體重、存活率和飼料轉化率，但添加量達到500 mg/kg 時對上述指標無顯著影響，其中300 mg/kg 牛至油組可產生更高的抗綿羊紅細胞的二級總抗體效價，同時血清免疫球蛋白G 滴度顯著高于對照組。另一項研究報告指出，更高劑量（500 和1000 mg/kg）的牛至油可導致接種新城疫和禽流感的肉雞產生陽性免疫反應。血清異嗜細胞計數和異嗜細胞與淋巴細胞比值均被認為是應激指標，但在300 mg/kg 精油飼養的肉雞中，這兩項指標均有所下降（Galal 等，2016）。哺乳期第 14 天，在母豬日糧中加入250 mg/kg 牛至油后，母乳中可觀察到較高的胸腺淋巴細胞濃度，這表明牛至油具有免疫刺激作用（Ariza-Nieto 等，2011）。其他研究也報道，300 mg/kg 牛至油或300 mg/kg 的香芹酚和百里香酚混合物可改善生長性能或免疫反應，如降低球蟲排泄卵囊計數，增加過敏反應、總抗體效價和異嗜細胞與淋巴細胞比值（Alp 等，2012）。但牛至油對生長性能的促進作用并不一致，這可能是由于牛至油的免疫調節作用與實際飼養條件相比，在較不惡劣的試驗環境中并不能提高生長性能。

1.3 肉桂醛 某些肉桂屬植物的精油含有大量反式肉桂醛，而其他種類的肉桂不含反式肉桂醛。日糧中添加肉桂葉或提取的精油已被證明可以改善肉雞生長性能，并減少空腸和大腸中的大腸桿菌數量，如 Najafi 和 Taherpour（2014）報道，肉雞日糧中加入0.4% 和0.8% 的肉桂醛可改善料重比，提高血液中血紅蛋白的濃度和淋巴細胞的比例。而Al-Kassie（2009）報道，日糧添加100或200 mg/kg 的肉桂油可以改善1 ～6 周齡肉雞的料重比和體增重，降低異嗜細胞與淋巴細胞比值，增加肉雞白細胞水平。相反，在21 日齡的肉雞飲水中加入5 g/L 肉桂醛，卻發現免疫反應正調節和生長性能受損。這種差異可能是因為大多數的研究是通過動物日糧提供肉桂醛而不是飲水來提供。此外，在不同試驗中使用的肉桂品種多樣性，確定肉桂或肉桂油的有效劑量，或在不同研究中進行有效比較變得十分困難。

1.4 姜黃素 姜黃屬植物種類繁多，其中以龍眼研究最多。龍眼根莖中主要的植物化學成分隨環境和地理位置的不同而有很大差異。Li 等（2011）認為，姜黃素是姜黃屬植物根中提取的主要化合物。大多數研究以姜黃根粉末的形式評價這種植物源性化合物，如日糧中添加姜黃根粉明顯增加了42 日齡肉雞血液中IgA、IgG 和IgM 水平，降低了單核細胞比例。同樣，0.2% 姜黃根粉組降低了異嗜細胞與淋巴細胞比值，增加了肉雞對抗綿羊紅細胞的總二抗效價（Al-Kassie，2009）。此外，Nouzarian 等（2011）在日糧中添加0.33%和1.0%姜黃根粉，結果發現，其可以改善整個飼養期肉雞的料重比，姜黃根粉組顯著降低了腹脂含量和血清甘油三酯濃度。因此，日糧添加姜黃素可以調節動物免疫反應，同時具有提高生長性能的潛力。

1.5 百里香酚 百里香是百里香酚的俗稱，是麝香草酚、香芹酚和松油精精油中的主要活性成分。研究表明，百里香精油可改善皮膚嗜堿性細胞對植物血凝素的過敏反應，降低異嗜細胞和淋巴細胞的比值，可提高回腸乳酸菌和雙歧桿菌計數，降低大腸桿菌水平（Khaksar 等，2012）。異嗜細胞和淋巴細胞的比值降低表明宿主免疫調節能力增強。腸道菌群在雞免疫系統中起重要作用，而環境應激可能改變腸道菌群，增加腸道內病原菌定植的易感性。

2 植物化合物與MAPK 和NFκB 信號通路

2.1 免疫反應中的MAPK 和NFκB 信號通路先天性免疫又稱非特異性免疫，包括活化和募集先天性白細胞樣巨噬細胞，從而增強吞噬作用。當病原體入侵時，先天白細胞識別并吞噬它們，同時表達細胞因子，從而引發免疫反應并導致炎癥反應。適應性免疫是由抗原的出現而引發的特異性免疫系統過程，病原體和外源性刺激被B 細胞和T 細胞識別、消除。其中，效應細胞因子誘導輔助T 細胞分化為Th1 和Th2 兩種細胞類型，并分別向巨噬細胞和B 細胞傳遞信號（Akira 等，2006）。因此，體內平衡是通過先天免疫系統和適應性免疫系統的相互作用維持的。

在先天性免疫系統中，toll 樣受體是豬和家禽上研究最多的受體。蛋白激酶（MAPKs）和核因子κB（NFκB）是調節免疫反應的兩個主要途徑，其中MAPKs 是一組調節細胞活動的蛋白激酶。在MAPKs 中，p38 蛋白激酶、細胞外信號調節蛋白激酶（ERK1/2）和c-Jun n- 末端激酶被認為與環境應激時炎癥和免疫的調節有關（Liu 等，2014）。NFκB 通路包括許多生理反應，包括免疫力、炎癥和細胞凋亡。

2.2 香芹酚 香芹酚是牛至和百里香精油的主要活性成分，是一種酚類單萜。香芹酚可以降低小鼠IL-1β 和前列腺素2，抑制促炎細胞因子的產生，可能與抑制TLR2 和TLR4 介導的信號通路有關（Cho 等，2012）。Zou 等（2016）報道，牛至精油含有81.92% 香芹酚，其降低了MAPKs NFκB 信號通路表達，減少促炎細胞因子IL1β、IL-6、IFN-γ、TNF-α 和單核細胞趨化蛋白 1。此外，兩種上皮緊密連接蛋白Occludin 和ZO-1 mRNA 水平升高，表明香芹酚可改善腸上皮的完整性。結果同時表明，香芹酚可能抑制了MAPKs和NFκB 信號通路。但需要更多的研究來詳細闡明其機制。

2.3 姜黃素 已有研究表明，姜黃素參與LPS 刺激的原始巨噬細胞中p38 MAPK 信號通路，在樹突狀細胞和結腸損傷大鼠結腸組織中也產生了類似結果（Camacho-Barquero 等，2007）。黃曲霉毒素B1 處理增加了肉雞肝臟中IL-6 的mRNA 表達，而添加姜黃素則降低其表達量，微陣列雜交結果表明，骨髓過氧化物酶、分化簇28 和乳轉鐵蛋白的基因表達與肉雞的炎癥反應有關，姜黃提取物可下調炎癥反應（Gilbert 等，2011）。Liu 等（2014）用含98% 姜黃素的姜黃油樹脂對豬免疫應答的影響進行了一系列研究，結果顯示，其顯著降低血清IL-1β、TNF-α 水平和大腸桿菌數量，顯著改變了回腸黏膜IL-1β、粘蛋白、p38 MAPK mRNA 的表達，說明姜黃素主要調制p38 MAPK信號通路和調控下游炎性因子如IL-1β、IL-6 和TNF-α 的表達。

3 結論

由于動物不可避免地要面對熱、疾病、微生物和毒素等應激，宿主的防御系統在維持健康、生長性能和生產方面起至關重要的作用。根據上述報道，當動物飼料中添加了肉桂醛、牛至油、姜黃素或百里香氛后，免疫反應得到改善。應激反應的緩解是由于這些植物化合物抑制了NFκB 和MAPKs 信號通路，降低了抗炎細胞因子的表達，進而降低了非特異性免疫細胞如嗜中性粒細胞的水平，促進了淋巴細胞和抗體的產生，以抵御入侵的病原體。