植物化学物对猪和家禽的免疫作用

李桂娟,刘 伟,佘禄明

(1.松原职业技术学院,吉林松原 138001；2.吉林省农业科学院,吉林长春 130033)

病原体如病毒、细菌、真菌等环境刺激物是潜在的应激源，可损伤动物组织和细胞，同时过度的应激可能会增加活性氧的浓度，导致脂质过氧化和细胞膜氧化损伤。如果机体缺乏足够的抗氧化能力来消除活性氧，会导致氧化损伤并引发炎症。当炎症发生时，细胞必须通过分泌更多的炎性细胞因子和趋化因子将其他细胞吸引到局部位置，这是宿主对抗感染和修复组织的必要过程。但长期的炎症可能会导致不必要的能量消耗。因此，减轻和预防过度炎症和恢复免疫状态有利于动物生产。胃肠道作为机体内部的第一道防线，其表面积较大，是食物降解和吸收的场所，病原体和毒素也可能破坏黏液层，通过胃肠道进入机体，因此，保护胃肠道免受病原体和毒素的入侵至关重要。

过去几十年，抗生素被广泛应用于畜牧业，但由于其耐药性和药物残留副作用，已经在很多国家禁用（欧盟）或即将禁用（中国），这促使人们对植物化学物质作为替代抗生素进行了大量研究。添加植物化学物质对肉鸡胰腺和肠道酶的分泌有积极作用，提高了猪的干物质和粗蛋白质消化率（Li 等，2012 ；Jamroz 等，2005）。尽管采食量的结果不一致，表明植物源性可能不会改善饲料的适口性，但饲用植物源性确实促进了家禽的营养吸收和饲料转化率。本文综述了在哺乳动物和家禽中已知的相关机制，并提出植物化学物质对鸡和猪潜在的免疫调节作用。

1 植物化合物对免疫应答的影响

植物化合物是植物生化学中的活性成分，根据植物中不同的合成途径大致可为两类：萜类和萜类化合物，以及芳香类和脂肪族化合物。一些酚类化合物和萜烯类化合物被报道具有抗炎活性。但由于所有的植物化学物质都是在不同条件下或使用植物不同部位提取的，因此很难评价其效果。研究植物源化合物之间可能的相互作用很困难，更不用说植物源化合物和植物化学物质还具有多样性。因此，植物基因组免疫调节作用的复杂性限制了相关研究的进展。尽管如此，由于植物基因和植物化学物质对调节鸡和猪的免疫反应具有积极作用，它们仍然是最有前途的饲料添加剂之一。

1.1 紫锥菊 Lee 等（2012）研究发现，紫锥菊乙醇提取物对外周血中单核细胞的存活率影响不大。也有报道称，在肉鸡日粮中补充5.0 g/kg 紫锥菊提取物可以提高抗绵羊红细胞和新城疫病毒的抗体效价。但在妊娠母猪日粮中添加紫锥菊提取物对后代仔猪的生长性能无显著影响，但可以提高猪丹毒抗体效价。因此，紫锥菊提取物的补充可能会促进肉鸡和育肥猪的宿主免疫，但其对母猪和仔猪的免疫调节作用和有效剂量的确定还有待进一步研究。

1.2 牛至油 牛至属于唇形科，是多种广泛分布的植物俗称，其特点是含有大量香芹醇，是其香味的主要来源。Mohiti-Asli 和Ghanaatparast-Rashti（2017）报道，日粮中添加 300 mg/kg 的牛至精油可以提高肉鸡生产效率，包括体重、存活率和饲料转化率，但添加量达到500 mg/kg 时对上述指标无显著影响，其中300 mg/kg 牛至油组可产生更高的抗绵羊红细胞的二级总抗体效价，同时血清免疫球蛋白G 滴度显著高于对照组。另一项研究报告指出，更高剂量（500 和1000 mg/kg）的牛至油可导致接种新城疫和禽流感的肉鸡产生阳性免疫反应。血清异嗜细胞计数和异嗜细胞与淋巴细胞比值均被认为是应激指标，但在300 mg/kg 精油饲养的肉鸡中，这两项指标均有所下降（Galal 等，2016）。哺乳期第 14 天，在母猪日粮中加入250 mg/kg 牛至油后，母乳中可观察到较高的胸腺淋巴细胞浓度，这表明牛至油具有免疫刺激作用（Ariza-Nieto 等，2011）。其他研究也报道，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长性能或免疫反应，如降低球虫排泄卵囊计数，增加过敏反应、总抗体效价和异嗜细胞与淋巴细胞比值（Alp 等，2012）。但牛至油对生长性能的促进作用并不一致，这可能是由于牛至油的免疫调节作用与实际饲养条件相比，在较不恶劣的试验环境中并不能提高生长性能。

1.3 肉桂醛 某些肉桂属植物的精油含有大量反式肉桂醛，而其他种类的肉桂不含反式肉桂醛。日粮中添加肉桂叶或提取的精油已被证明可以改善肉鸡生长性能，并减少空肠和大肠中的大肠杆菌数量，如 Najafi 和 Taherpour（2014）报道，肉鸡日粮中加入0.4% 和0.8% 的肉桂醛可改善料重比，提高血液中血红蛋白的浓度和淋巴细胞的比例。而Al-Kassie（2009）报道，日粮添加100或200 mg/kg 的肉桂油可以改善1 ～6 周龄肉鸡的料重比和体增重，降低异嗜细胞与淋巴细胞比值，增加肉鸡白细胞水平。相反，在21 日龄的肉鸡饮水中加入5 g/L 肉桂醛，却发现免疫反应正调节和生长性能受损。这种差异可能是因为大多数的研究是通过动物日粮提供肉桂醛而不是饮水来提供。此外，在不同试验中使用的肉桂品种多样性，确定肉桂或肉桂油的有效剂量，或在不同研究中进行有效比较变得十分困难。

1.4 姜黄素 姜黄属植物种类繁多，其中以龙眼研究最多。龙眼根茎中主要的植物化学成分随环境和地理位置的不同而有很大差异。Li 等（2011）认为，姜黄素是姜黄属植物根中提取的主要化合物。大多数研究以姜黄根粉末的形式评价这种植物源性化合物，如日粮中添加姜黄根粉明显增加了42 日龄肉鸡血液中IgA、IgG 和IgM 水平，降低了单核细胞比例。同样，0.2% 姜黄根粉组降低了异嗜细胞与淋巴细胞比值，增加了肉鸡对抗绵羊红细胞的总二抗效价（Al-Kassie，2009）。此外，Nouzarian 等（2011）在日粮中添加0.33%和1.0%姜黄根粉，结果发现，其可以改善整个饲养期肉鸡的料重比，姜黄根粉组显著降低了腹脂含量和血清甘油三酯浓度。因此，日粮添加姜黄素可以调节动物免疫反应，同时具有提高生长性能的潜力。

1.5 百里香酚 百里香是百里香酚的俗称，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肤嗜碱性细胞对植物血凝素的过敏反应，降低异嗜细胞和淋巴细胞的比值，可提高回肠乳酸菌和双歧杆菌计数，降低大肠杆菌水平（Khaksar 等，2012）。异嗜细胞和淋巴细胞的比值降低表明宿主免疫调节能力增强。肠道菌群在鸡免疫系统中起重要作用，而环境应激可能改变肠道菌群，增加肠道内病原菌定植的易感性。

2 植物化合物与MAPK 和NFκB 信号通路

2.1 免疫反应中的MAPK 和NFκB 信号通路先天性免疫又称非特异性免疫，包括活化和募集先天性白细胞样巨噬细胞，从而增强吞噬作用。当病原体入侵时，先天白细胞识别并吞噬它们，同时表达细胞因子，从而引发免疫反应并导致炎症反应。适应性免疫是由抗原的出现而引发的特异性免疫系统过程，病原体和外源性刺激被B 细胞和T 细胞识别、消除。其中，效应细胞因子诱导辅助T 细胞分化为Th1 和Th2 两种细胞类型，并分别向巨噬细胞和B 细胞传递信号（Akira 等，2006）。因此，体内平衡是通过先天免疫系统和适应性免疫系统的相互作用维持的。

在先天性免疫系统中，toll 样受体是猪和家禽上研究最多的受体。蛋白激酶（MAPKs）和核因子κB（NFκB）是调节免疫反应的两个主要途径，其中MAPKs 是一组调节细胞活动的蛋白激酶。在MAPKs 中，p38 蛋白激酶、细胞外信号调节蛋白激酶（ERK1/2）和c-Jun n- 末端激酶被认为与环境应激时炎症和免疫的调节有关（Liu 等，2014）。NFκB 通路包括许多生理反应，包括免疫力、炎症和细胞凋亡。

2.2 香芹酚 香芹酚是牛至和百里香精油的主要活性成分，是一种酚类单萜。香芹酚可以降低小鼠IL-1β 和前列腺素2，抑制促炎细胞因子的产生，可能与抑制TLR2 和TLR4 介导的信号通路有关（Cho 等，2012）。Zou 等（2016）报道，牛至精油含有81.92% 香芹酚，其降低了MAPKs NFκB 信号通路表达，减少促炎细胞因子IL1β、IL-6、IFN-γ、TNF-α 和单核细胞趋化蛋白 1。此外，两种上皮紧密连接蛋白Occludin 和ZO-1 mRNA 水平升高，表明香芹酚可改善肠上皮的完整性。结果同时表明，香芹酚可能抑制了MAPKs和NFκB 信号通路。但需要更多的研究来详细阐明其机制。

2.3 姜黄素 已有研究表明，姜黄素参与LPS 刺激的原始巨噬细胞中p38 MAPK 信号通路，在树突状细胞和结肠损伤大鼠结肠组织中也产生了类似结果（Camacho-Barquero 等，2007）。黄曲霉毒素B1 处理增加了肉鸡肝脏中IL-6 的mRNA 表达，而添加姜黄素则降低其表达量，微阵列杂交结果表明，骨髓过氧化物酶、分化簇28 和乳转铁蛋白的基因表达与肉鸡的炎症反应有关，姜黄提取物可下调炎症反应（Gilbert 等，2011）。Liu 等（2014）用含98% 姜黄素的姜黄油树脂对猪免疫应答的影响进行了一系列研究，结果显示，其显著降低血清IL-1β、TNF-α 水平和大肠杆菌数量，显著改变了回肠黏膜IL-1β、粘蛋白、p38 MAPK mRNA 的表达，说明姜黄素主要调制p38 MAPK信号通路和调控下游炎性因子如IL-1β、IL-6 和TNF-α 的表达。

3 结论

由于动物不可避免地要面对热、疾病、微生物和毒素等应激，宿主的防御系统在维持健康、生长性能和生产方面起至关重要的作用。根据上述报道，当动物饲料中添加了肉桂醛、牛至油、姜黄素或百里香氛后，免疫反应得到改善。应激反应的缓解是由于这些植物化合物抑制了NFκB 和MAPKs 信号通路，降低了抗炎细胞因子的表达，进而降低了非特异性免疫细胞如嗜中性粒细胞的水平，促进了淋巴细胞和抗体的产生，以抵御入侵的病原体。