■潘 鵬 謝紅月 蔣欽楊 黃艷娜

（廣西大學(xué)動物科學(xué)學(xué)院，廣西南寧530004）

白藜蘆醇是一種多酚類化合物，近幾年來被發(fā)現(xiàn)為潛在的疾病治療藥物。有大量的流行病學(xué)和臨床證據(jù)證實，白藜蘆醇具有抗菌抗炎、抗氧化、保肝、保護心腦血管等作用[1]。研究發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇對抗氧化的增強作用可抵消應(yīng)激產(chǎn)生的腦內(nèi)丙二醛（MDA）和抗氧化酶活性的降低[2]。并且白藜蘆醇還可以阻止腦和血漿中一氧化氮（NO）含量的升高以及從血漿到腦室的鐵螯合作用。此外，通過白藜蘆醇預(yù)處理EA.hy 926細(xì)胞可完全消除產(chǎn)生的氧化應(yīng)激，從而降低MDA 的水平[3]。因此，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)抑制促氧化基因（如NADPH氧化酶）的表達(dá)和誘導(dǎo)抗氧化酶（如SOD1）可能是白藜蘆醇發(fā)揮抗氧化功能重要組成部分。

1 白藜蘆醇抗氧化功能

白藜蘆醇具有抗氧化能力，能消除機體在應(yīng)激下產(chǎn)生的過量自由基，保護機體器官不受損傷。Fukui等[4]研究發(fā)現(xiàn)，白藜蘆醇的神經(jīng)保護作用不依賴于其直接的自由基清除特性，而是通過誘導(dǎo)超氧化物歧化酶（SOD）表達(dá)，最終減少氧化應(yīng)激損傷。此外，白藜蘆醇還可以通過血腦屏障發(fā)揮抗氧化作用，減少應(yīng)激損傷。研究發(fā)現(xiàn)，發(fā)揮神經(jīng)保護作用可通過上調(diào)幾種解毒酶，并且相關(guān)，報道稱其中大部分解毒酶是鐵蛋白[5]。同時，研究表明白藜蘆醇在應(yīng)激導(dǎo)致激素分泌紊亂時可阻止鼠的慢性氧化應(yīng)激的積累，白藜蘆醇可以通過增強線粒體復(fù)合物的活性和鼠的抗氧化防御狀態(tài)來保護骨骼肌胰島素敏感性，減輕應(yīng)激對生物機體損害[6-7]。

眾所周知，過多的自由基會加速生物體的老化，并對生物體的組織和代謝造成直接損害[8]。此外，白藜蘆醇通過增強過氧化氫（H2O2）耐受性和抑制環(huán)氧合酶-2（COX-2）而起到抗氧化的作用，并且其可以顯著降低應(yīng)激和疾病機體自由基，這種結(jié)果最終表現(xiàn)在白藜蘆醇可維持線粒體中抗氧化酶（如SOD1、CAT、GPx 等）在氧化-亞硝化應(yīng)激中正常的表達(dá)[9-10](見圖1)。Rubiolo 等[11]研究發(fā)現(xiàn)內(nèi)源性產(chǎn)生的活性氧物質(zhì)或異生物質(zhì)代謝產(chǎn)生的活性氧物質(zhì)可以通過酶和非酶促反應(yīng)系統(tǒng)消除。而在氧自由基中，對細(xì)胞產(chǎn)生的不利影響是由羥基（·OH）所引起的，盡管過氧自由基與羥基自由基相比具有相對較低的氧化能力，但都對生物系統(tǒng)中的組織具有損害[12]。另外，Lu 等[13]發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇可通過清除自由基引起機體的神經(jīng)保護作用，可保護小鼠免受運動協(xié)調(diào)障礙，羥自由基過載和神經(jīng)元丟失。研究表明，降低脂質(zhì)過氧化和調(diào)節(jié)抗氧化狀態(tài)可以改善肉的品質(zhì)，相關(guān)研究中證實白藜蘆醇可以抑制由應(yīng)激產(chǎn)生的活性氧（ROS）和自由基，從而保護機體免受氧化損傷[14-15]。

圖1 白藜蘆醇對氧化應(yīng)激保護作用的機制

2 白藜蘆醇抗氧化機制

2.1 AMPK信號通路

Yun 等[16]發(fā)現(xiàn)AMP 活化蛋白激酶（AMP-activat?ed protein kinase，AMPK）活性在ROS 防御系統(tǒng)的操作中起著不可或缺的作用。研究表明白藜蘆醇可以通過AMPK-mTOR 途徑減少棕櫚酸（Palmitic acid，PA）誘導(dǎo)產(chǎn)生的氧自由基，或者通過AMPK 依賴性機制降低由NADPH氧化酶誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激[17-19]。此外，Dasgupta等[20]發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇和AMPK活化化合物5-氨基咪唑-4-甲酰胺-1-β-D-呋喃核糖苷（5-Aminoimid?azole-4-carboxamide1-β-D-ribofuranoside，AICAR）可誘導(dǎo)抗氧化酶表達(dá)。研究結(jié)果表明鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的高血糖誘導(dǎo)小鼠氧化應(yīng)激，白藜蘆醇可通過激活A(yù)MPK改善糖尿病小鼠氧化應(yīng)激損傷[21]。

2.2 ERK信號通路

ERK是普遍表達(dá)的親水性非受體蛋白，有時表示為絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein ki?nases，MAPK）級聯(lián)。普遍認(rèn)為，AMPK 信號通路可間接對ERK 具有一定的調(diào)控作用，最終可以降低高血壓的氧化損傷（見圖2）。研究發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇可通過增強心肌細(xì)胞抗氧化能力，降低過氧化氫（H2O2）含量，從而保護H9c2 心肌細(xì)胞[22]。但在另一方面，研究表明白藜蘆通過阻斷ERK1/2/NF-κB 通路抑制氧化應(yīng)激和炎癥[23]。此外，有報道稱白藜蘆醇可以明顯增加ERK1和ERK2的磷酸化[24]，其研究結(jié)果指出即使在非常低的濃度下，白藜蘆醇也可能對神經(jīng)元樣細(xì)胞具有生物學(xué)抗氧化作用。

圖2 AMPK信號通路調(diào)控

2.3 Sirt1信號通路(見圖3)

Sirt1 也被稱為NAD-依賴性去乙酰化酶（NADdependent deacetylase sirtuin-1，Sirt1）。Danz 等[25]研究發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇通過改變線粒體功能，特別是通過導(dǎo)致心肌細(xì)胞存活的Sirt1 途徑，可以防止多柔比星（DOX）誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激。Guo等[26]研究白藜蘆醇對低密度脂蛋白氧化的內(nèi)皮細(xì)胞（HUVEC）具有保護作用，發(fā)現(xiàn)這種作用是通過AMPK / Sirt1 途徑發(fā)揮作用。在研究保護神經(jīng)元免受氧化應(yīng)激和有效拮抗輻射誘導(dǎo)的抗氧化方面，相關(guān)結(jié)果表明線粒體保護和白藜蘆醇的抗氧化作用有助于代謝活動，減輕了氧化應(yīng)激和輻射產(chǎn)生的氧化損傷[27]。另外，白藜蘆醇通過增強Sirt1 表達(dá)進而增加胰島素抵抗大鼠原代脂肪細(xì)胞的葡萄糖消耗和超氧化物歧化酶(SOD)含量，抑制丙二醛（MDA）的產(chǎn)生[28]。這些結(jié)果表明Sirt1 可能在白藜蘆醇保護神經(jīng)元免受氧化應(yīng)激中發(fā)揮重要作用。

圖3 Sirt1信號通路調(diào)控

2.4 Nrf2信號通路

Nrf2（NF-E2相關(guān)因子2）是一種可調(diào)節(jié)抗氧化基因和修復(fù)酶并保護細(xì)胞免受氧化應(yīng)激的轉(zhuǎn)錄因子。Liang 等[29]發(fā)現(xiàn)在飼喂育肥豬時添加精氨酸刺激谷胱甘肽（GSH）合成并激活Nrf2通路，結(jié)果顯示Nrf2-Ke?ap1通路上調(diào)抗氧化基因的表達(dá)。Nguyen等[30]研究發(fā)現(xiàn)抗氧化活性的主要機制是通過激活Nrf2 抗氧化反應(yīng)元件信號傳導(dǎo)途徑。此外，研究發(fā)現(xiàn)膳食中白藜蘆醇的補充改善了母豬和仔豬的抗氧化狀態(tài)，這有利于母豬的繁殖性能，并且白藜蘆醇可通過Keap1-Nrf2途徑和胎盤中的Sirt1 調(diào)節(jié)胎盤抗氧化基因表達(dá)[31]。據(jù)相關(guān)報道，Nrf2 的表達(dá)受Keap1 的控制，但該途徑的調(diào)控和Keap1抑制Nrf2活性的機制仍有待充分考證。

研究表明添加白藜蘆醇可使大鼠糖尿病組中Nrf2/Keap1及其下游調(diào)節(jié)蛋白的腎表達(dá)正?；?，從而促使糖尿病腎臟中的脂質(zhì)過氧化物、氫過氧化物水平顯著下降[32-33]。這是由于白藜蘆醇通過降解Keap1進而激活Nrf2，從而抑制肝細(xì)胞氧化應(yīng)激[34-35]。報道表明，Nrf2 是一種氧化還原敏感的轉(zhuǎn)錄因子，調(diào)節(jié)細(xì)胞的抗氧化功能可通過激活含有抗氧化反應(yīng)元件（ARE）的基因[36]。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇可通過Nrf2信號通路快速激活抗氧化防御機制[37]，從而證明白藜蘆醇是Nrf2 的激活劑。此外，Kim 等[38]研究也發(fā)現(xiàn)Nrf2 信號通路的激活改善了氧化應(yīng)激。Ungvari 等[39]發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇減弱了氧化應(yīng)激，這一現(xiàn)象可通過Nrf2信號通路調(diào)控。當(dāng)細(xì)胞受到刺激時（見圖4），在白藜蘆醇的作用下Nrf2與Keap1解離，以游離形式易位至細(xì)胞核與ARE 結(jié)合，從而調(diào)節(jié)下游抗氧化基因（SOD1、GCLC、GCLM）的轉(zhuǎn)錄[40]。但是，白藜蘆醇作用于相關(guān)基因的路徑，還有待更深的研究。

圖4 Nrf2信號通路調(diào)控

2.5 通路的相互作用

綜上研究結(jié)果表明，白藜蘆醇可激活A(yù)MPK 通路，再通過負(fù)調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激產(chǎn)生的NADPH氧化酶（見圖2），抑制ROS的產(chǎn)生并增強ERK1/2-RSK-nNOS途徑的活性[19]，其證實了AMPK通路對ERK具有調(diào)控作用。此外，不難發(fā)現(xiàn)Sirt1 具有NAD+依賴性，且活化AMPK 可增加NAD+/NADH 比率（見圖3），然而，眾多研究表明Sirt1 可能位于AMPK 的上游。Sirt1 可增加AMPK活性的發(fā)現(xiàn)支持了這一觀點，這種作用可能是由Sirt1通過上游激酶LKB1的脫乙酰作用促進AMPK活化[41]，對于這一結(jié)果，Price等[42]研究發(fā)現(xiàn)，這是由于添加白藜蘆醇劑量不同所導(dǎo)致（見圖5），另外，在作用于線粒體時，有著Nrf1/2的調(diào)控。在研究ERK對Nrf2的調(diào)控作用時，發(fā)現(xiàn)有幾種Nrf2 激酶，其中包括ERK和AMPK，其都可以激活Nrf2[35]。綜合各通路的特點，以及白藜蘆醇的抗氧化功能，可以發(fā)現(xiàn)Nrf2 信號通路在抑制機體應(yīng)激氧化時有著更直接的調(diào)控作用，這一觀點可以從圖1和圖4更直觀的看出。

3 白藜蘆醇抗氧化功能應(yīng)用及對畜禽抗氧化作用

3.1 白藜蘆醇的抗氧化功能的應(yīng)用

研究發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇及其衍生物作為功能性食品成分和補充劑，可以用于促進健康和降低疾病風(fēng)險，且白藜蘆醇的抗氧化能力可以降低機體應(yīng)激產(chǎn)生的自由基[43]。同時，Lopez-velez 等[44]發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇具有內(nèi)在的抗氧化能力，這取決于其羥基基團的氧化還原性質(zhì)以及電子通過化學(xué)結(jié)構(gòu)的可能性。相關(guān)研究表明，該化合物可通過增加某些抗氧化劑和細(xì)胞保護酶的活性[45-46]，從而有效去除過多的自由基。據(jù)報道，白藜蘆醇可增加超氧化物歧化酶，過氧化氫酶（CAT）和血紅素氧合酶-1(HO-1）的表達(dá)水平，并且下調(diào)丙二醛（MDA）和一氧化氮（NO）含量，最終結(jié)果顯示白藜蘆醇可提高抗氧化酶活性[47-50]。

圖5 不同白藜蘆醇劑量的通路調(diào)控

3.2 白藜蘆醇對畜禽抗氧化作用

3.2.1 白藜蘆醇提高育肥豬的抗氧化能力

Zhang等[51]發(fā)現(xiàn)日糧中添加白藜蘆醇可通過增強肌肉抗氧化狀態(tài)改善豬肉品質(zhì)。同時，白藜蘆醇可以改善育肥豬的結(jié)腸菌群，提高血清抗氧化能力[52]。另外，Lee等[53]發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇主要通過間接抗氧化作用，白藜蘆醇可通過聲波刺猬（SHH）信號發(fā)揮其生物活性改善豬卵丘細(xì)胞擴張。研究發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇顯著減輕了豬的氧化應(yīng)激[54-55]。在Cho 等[56]的研究中發(fā)現(xiàn)氧化應(yīng)激引起的杜洛克豬的乳酸脫氫酶A（LDHA）活性因抗氧化劑白藜蘆醇而降低。育肥豬表觀酶活指標(biāo)顯示，白藜蘆醇具有抑制氧化應(yīng)激的作用，但是在育肥豬養(yǎng)殖中白藜蘆醇作用的分子機制還有待研究。

3.2.2 白藜蘆醇提高家禽的抗氧化能力

在禽類養(yǎng)殖中，研究發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇不僅能顯著提高雞的抗氧化能力，并且對蛋雞的生產(chǎn)性能、脂質(zhì)相關(guān)性狀都具有積極作用[57-58]。另一方面，通過研究日糧添加白藜蘆醇對熱應(yīng)激黑古雞的影響，Liu 等[59]發(fā)現(xiàn)補充白藜蘆醇可改善生長性能并抑制黑骨雞的氧化應(yīng)激。在鵪鶉的飼養(yǎng)中，Sahin等[60]研究發(fā)現(xiàn)飼糧中添加白藜蘆醇可提高鵪鶉的抗氧化能力，并且對產(chǎn)品品質(zhì)的保質(zhì)期、抗氧化穩(wěn)定性及其對人類消費的營養(yǎng)價值都有一定的提升作用。

3.3 白藜蘆醇在畜牧生產(chǎn)上的應(yīng)用

3.3.1 對畜禽生產(chǎn)性能的影響

研究結(jié)果表明白藜蘆醇相關(guān)效應(yīng)受多種因素影響，在不同環(huán)境下養(yǎng)殖，畜禽機體應(yīng)激狀態(tài)以及白藜蘆醇劑量要求對相關(guān)生產(chǎn)性能指標(biāo)具有一定影響。在畜牧生產(chǎn)上研究發(fā)現(xiàn)，白藜蘆純對鵪鶉采食量、蛋品質(zhì)相關(guān)指標(biāo)無顯著作用，但蛋黃寬度可顯著提高[60]。另外，白藜蘆醇對家禽的蛋白高度具有提升作用，同時可降低蛋黃膽固醇含量[58]。相關(guān)飼料轉(zhuǎn)化率上的研究結(jié)果顯示白藜蘆醇可顯著提高家禽的飼料轉(zhuǎn)化率[61]。并且在熱應(yīng)激中，可緩解熱應(yīng)激對家禽生產(chǎn)性能產(chǎn)生的負(fù)面影響，研究發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇可改善熱應(yīng)激下相關(guān)的生產(chǎn)性能，提高平均日增重（ADG）[59]。另外,白藜蘆醇對仔豬出生體重沒有影響。然而，在妊娠和哺乳期間，白藜蘆醇可增加仔豬斷奶體重[31]。在豬上研究結(jié)果表明，白藜蘆醇可顯著提高卵母細(xì)胞的發(fā)育能力[62]。因此白藜蘆醇對畜禽生產(chǎn)性能具有一定影響是可以肯定的，但是白藜蘆醇影響畜禽生產(chǎn)性能的機制，以及白藜蘆醇最具經(jīng)濟效益的使用量并未得到相應(yīng)驗證。

3.3.2 對畜禽肉質(zhì)品質(zhì)的改變

白藜蘆醇可顯著改善畜禽的肉品質(zhì)，提高抗應(yīng)激的能力已經(jīng)得到驗證。研究結(jié)果顯示白藜蘆醇對育肥豬背最長肌粗蛋白質(zhì)含量和肌紅蛋白含量有著顯著提高作用[51]，同時對家禽的全凈膛率、腿肌率都具有相應(yīng)的提升作用[63]。另外，隨著肉質(zhì)pH值的增加，系水力的降低，導(dǎo)致肉質(zhì)儲藏能力的下降[64]。而白藜蘆醇可顯著改善肉雞系水力以及肌肉pH值[57]。在這些研究中，可以確認(rèn)白藜蘆醇對畜禽肉品質(zhì)的提升作用，但是從另一方面說，肉品質(zhì)在抗氧化相關(guān)機制上的研究甚少，以及白藜蘆醇對肉品質(zhì)作用的機制也尚需更為深入的研究。

3.3.3 對畜禽腸道及免疫功能的影響

相關(guān)報道稱，腸道菌群的穩(wěn)定對于腸道健康和功能至關(guān)重要[65]，研究發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇可以作為有效的飼料添加劑來改善熱應(yīng)激損害的肉雞腸道形態(tài)[66]。此外，飼糧中添加白藜蘆醇可以提高肉雞法氏囊、胸腺和脾臟的相關(guān)指數(shù)[59]，并且白藜蘆醇在肉雞熱應(yīng)激15 d 后增加了空腸固有層向絨毛上皮細(xì)胞的EGF 表達(dá)[67]。在對豬的研究中，白藜蘆醇可增強接種藍(lán)耳病弱毒苗育肥豬相應(yīng)的特異性抗體滴度[68]。因此，白藜蘆醇對畜禽腸道及免疫功能的一些影響是具有相應(yīng)研究支持的，但白藜蘆醇對畜禽腸道及免疫功能影響的相關(guān)機制研究較少，并且與白藜蘆醇抗氧化功能的相關(guān)性還未見有更為深入的報道。

4 結(jié)論

現(xiàn)今，在畜禽養(yǎng)殖的過程中，其機體的狀態(tài)與飼養(yǎng)環(huán)境密切相關(guān)，當(dāng)畜禽機體中的氧自由基過量積累時會導(dǎo)致機體處于病態(tài)。相對于畜禽研究，白藜蘆醇多用于細(xì)胞實驗從而研究其抗氧化作用機制，這是由于白藜蘆醇的抗氧化研究在細(xì)胞中有著更直觀深入表達(dá)，而其在動物畜禽機體中的具體作用機制并未有深入的研究。相關(guān)研究證明白藜蘆醇可提高畜禽的抗氧化防御能力和繁殖性能，可有效預(yù)防氧化應(yīng)激造成的機體損傷[57]。但是文章所驗證的是抗氧化的酶活顯著性和肉質(zhì)肌纖維的狀態(tài)，卻缺少對畜禽機體抗氧化分子機制的深入研究，比如，白藜蘆醇開啟畜禽抗氧化的前體指標(biāo)還有待更深的研究。另外，我們從白藜蘆醇傳統(tǒng)的表觀實驗中，可以直觀的看出生產(chǎn)性狀，但是若加入分子機制上的分析驗證，會更有助于生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)畜產(chǎn)品，提高生產(chǎn)效益。