譚繼君， 伍小松

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，湖南長(zhǎng)沙 410128）

糖苷生物堿是一種植物次級(jí)代謝產(chǎn)物，主要分布于茄科和百合科植物中，是具有特殊甾體結(jié)構(gòu)的一類生物堿，因此也稱甾體糖苷生物堿。在植物中，糖苷生物堿能夠防御微生物、昆蟲等天敵侵襲，起到自我保護(hù)的作用，因其能結(jié)合昆蟲生物膜，與膜上的甾醇類成分連接導(dǎo)致生物膜形成膜孔，或?qū)㈢薮冀Y(jié)合物從膜上拉出形成其他復(fù)合物，改變生物膜結(jié)構(gòu)，引起膜破裂（Bokov等，2004)。α-茄堿是馬鈴薯糖苷生物堿的主要成分，在成熟、新鮮的馬鈴薯塊莖中含量較低，但在新生的芽、花、莖、葉以及在儲(chǔ)存不當(dāng)而發(fā)青、發(fā)芽、發(fā)霉馬鈴薯塊莖中含量較高。近年來(lái)，α-茄堿的藥理學(xué)作用引起很多研究者的關(guān)注，特別是α-茄堿的抗腫瘤作用，讓其有望成為新型抗癌藥物的合成原料。我國(guó)作為世界上最大的馬鈴薯種植國(guó)，馬鈴薯種植面積約占全世界的1/4，其地上莖部分因含有較高的龍葵素及水分等因素，通常被用于漚肥、焚燒或直接被丟棄。但馬鈴薯地上莖同時(shí)也具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值，尤其是粗蛋白質(zhì)含量較高，具體見表1。

此外，馬鈴薯地上莖還含有茄堿、茄尼醇、精油等有效成分，這些有效成分具有多種生理功能，可應(yīng)用于不同領(lǐng)域，具體見表2。

表1 馬鈴薯莖葉營(yíng)養(yǎng)價(jià)值（DM基礎(chǔ)）

表2 馬鈴薯地上莖有效成分及其用途

雖然馬鈴薯地上莖具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值并含有多種功能性成分，但調(diào)查研究表明，我國(guó)在塊莖收獲的同時(shí)伴隨著相當(dāng)量地上莖的浪費(fèi)。統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)顯示，2014年全國(guó)馬鈴薯產(chǎn)量為1910.30萬(wàn)t，相應(yīng)產(chǎn)生的馬鈴薯地上莖葉達(dá)637.10萬(wàn)t，如果有效利用50%，就可收集相當(dāng)量的α-茄堿，同時(shí)可減少馬鈴薯地上莖廢棄物對(duì)環(huán)境的污染，具有可觀的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益。由此可見，我國(guó)馬鈴薯地上莖資源存在非常大的回收利用潛力價(jià)值。

1 α-茄堿的理化性質(zhì)和生理功能

1.1 理化性質(zhì) 茄堿由葡萄糖殘基和糖苷配基（茄啶)組成，主要包含 6 種生物堿：α-茄堿、β-茄堿、γ-茄堿以及 α-卡茄堿、β-卡茄堿和 γ-卡茄堿，其中α-卡茄堿和α-茄堿最為常見，占茄堿總量的95%以上。α-茄堿由一分子D-半乳糖，一分子D-葡萄糖和一分子L-鼠李糖構(gòu)成，α-卡茄堿則由一分子D-葡萄糖和兩分子L-鼠李糖構(gòu)成。α-茄堿和α-卡茄堿引起中毒的主要致病機(jī)理是其能抑制膽堿酯酶的活性，使乙酰膽堿分解受阻從而引起過(guò)度累積，引發(fā)一系列中毒反應(yīng)，而當(dāng)α-卡茄堿和α-茄堿發(fā)生水解時(shí)，會(huì)逐個(gè)脫除糖分子，毒性也隨之降低。因此，采取一定的處理方法使α-卡茄堿和α-茄堿能從糖苷配基裂解或脫去糖分子，就能降低α-卡茄堿和α-茄堿的毒性，發(fā)揮其良好的生理作用。

1.2 生理功能 近年來(lái)，α-茄堿的生理功能受到研究者的持續(xù)關(guān)注，其在抗炎、抗菌、抗癌等方面的報(bào)道越來(lái)越多，具體見表3。

表3 α-茄堿的生理功能

1.2.1 抗炎生理功能 炎癥是機(jī)體對(duì)外界刺激的免疫應(yīng)答，在抵御病原微生物和病毒感染等方面發(fā)揮著重要作用，然而持續(xù)性的炎癥反應(yīng)可引發(fā)多種炎性和代謝性疾病，如支氣管炎、腸炎、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎以及內(nèi)臟代謝疾病等（Shin等，2016)。因此，控制過(guò)度和持續(xù)性炎癥對(duì)保護(hù)動(dòng)物機(jī)體免受應(yīng)激和損傷、改善動(dòng)物健康水平、促進(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)等有著至關(guān)重要的作用。茄堿又名龍葵素，而龍葵是我國(guó)傳統(tǒng)的中草藥，具有抗炎消腫的功效（Adamski等，2014)，已有動(dòng)物試驗(yàn)表明龍葵提取物有抗炎作用（Morrissey和 Osbourn，1999)。 Kang等（2011)發(fā)現(xiàn)，龍葵提取物能通過(guò)抑制p38、JNK和ERK1/2通路抑制小鼠腹腔巨噬細(xì)胞NO和TNF-a的產(chǎn)生，從而緩解脂多糖誘導(dǎo)的炎癥。Kenny等（2013)指出，馬鈴薯糖苷生物堿的抗炎生理功能是由糖苷配基（茄啶）決定的，但其分子機(jī)制目前尚不明確。最近研究表明，α-茄堿能提高LPS和多病原微生物誘導(dǎo)的膿毒癥小鼠的存活率，其潛在機(jī)制可能與α-茄堿能負(fù)調(diào)節(jié)NF-κB信號(hào)通路并降低促炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生有關(guān)（Shin等，2016）。該研究還指出，α-茄堿的抗炎機(jī)制不同于α-卡茄堿，α-卡茄堿主要是抑制AP-1的信號(hào)通路，造成這種差異的原因在于二者的葡萄糖殘基不同（Shin 等，2016）。

1.2.2 抗菌生理功能 生物堿具有很好的抗菌活性，α-茄堿和α-卡茄堿對(duì)多種病菌具有抗菌活性 （趙驥民，2006；Fewell和 Roddick，1997）。 Kumar等（2009）研究發(fā)現(xiàn)，從茄科茄屬植物歐白英未成熟的果實(shí)、花和根中提取的茄堿、澳洲茄次堿、β-苦茄堿對(duì)產(chǎn)氣腸桿菌、大腸桿菌、金黃色釀膿葡萄球菌具有抑制作用，且其抗菌活性比鏈霉素還高。孫培珍（2014）通過(guò)平板涂布法發(fā)現(xiàn)α-茄堿對(duì)灰葡萄孢菌具有顯著抑制作用，其最小抑菌濃度為12.5μmol/L，最小殺菌濃度為18.75μmol/L，且濃度為18.75μmol/L時(shí)，抑菌率達(dá)到93.24%；體外試驗(yàn)中，以濃度為50μmol/L，pH為7時(shí)α-茄堿對(duì)灰葡萄孢菌抑制效果最好，80℃以上的熱處理會(huì)降低抑制效果（α-茄堿發(fā)生水解），而金屬鹽在一定濃度范圍內(nèi)能加強(qiáng)抑制效果。張瑋琴（2015)研究發(fā)現(xiàn)，茄堿和卡茄堿對(duì)白菜白斑菌和蔥紫斑菌均有抑制作用，且兩種生物堿具有協(xié)同抑菌效果，二者的混合物對(duì)病原菌的抑制率大約是各自單獨(dú)抑制率之和。

α-茄堿的抑菌機(jī)制目前尚不明確，已有研究表明其對(duì)菌體胞膜的破壞作用是主要的潛在作用機(jī)制。孫培珍（2014)通過(guò)對(duì)外滲率進(jìn)行測(cè)定發(fā)現(xiàn)α-茄堿能顯著影響灰葡萄孢菌絲細(xì)胞的外滲率，進(jìn)而影響細(xì)胞膜的完整性和通透性。Blankemeyer等（1992)研究表明，糖苷生物堿（α-茄堿，α-卡茄堿）能引起磷脂細(xì)胞膜電位變化，改變細(xì)胞膜的離子通道和離子活性，破壞細(xì)胞膜的完整性。Sanchez-Maldonado等（2016）探討了馬鈴薯的次級(jí)代謝物α-茄堿、α-卡茄堿、茄啶和咖啡酸對(duì)真菌細(xì)胞膜流動(dòng)性的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)四種代謝物均能降低真菌膜極化值，且咖啡酸與α-卡茄堿共同存在時(shí)，能顯著降低黑曲霉和禾谷鐮刀菌這兩種耐性最強(qiáng)的菌株的膜極化值。Sanchez-Maldonado等（2016)指出，真菌的這種抗性與其分類地位和甾醇在膜上的形態(tài)有關(guān)。

1.2.3 抗癌生理功能 α-茄堿的抗癌生理功能近年來(lái)持續(xù)得到關(guān)注，報(bào)道指出其對(duì)胰腺癌、肺癌、前列腺癌、胃腸癌、乳腺癌等多種癌癥具有抑制作用（李蘭香等，2016），這與α-茄堿能誘導(dǎo)癌細(xì)胞中活性氧自由基（ROS）的生成進(jìn)而誘導(dǎo)其凋亡有關(guān)。Meng等（2016）研究表明，α-茄堿能誘導(dǎo)人體肝細(xì)胞癌HepG2細(xì)胞中ROS的產(chǎn)生，并顯著增加癌細(xì)胞凋亡率 （P＜0.0001）。Meng等（2016）進(jìn)一步探討了相關(guān)分子機(jī)制，發(fā)現(xiàn)α-茄堿能提高HepG2細(xì)胞中ASK1和TBP-2蛋白的表達(dá)，進(jìn)而激活下游信號(hào)激酶如JNK和p38，同時(shí)α-茄堿還能抑制HepG2細(xì)胞促增殖蛋白HDAC1，最終導(dǎo)致HepG2細(xì)胞發(fā)生凋亡。Nie等（2017）研究發(fā)現(xiàn)，α-茄堿能降低肺動(dòng)脈的血管重塑和血管再生，對(duì)治療肺動(dòng)脈高壓癥有積極作用，α-茄堿能增加軸抑制蛋白2（AXN2）的分泌，降低β-連環(huán)蛋白的活性，正調(diào)節(jié)骨骼形態(tài)學(xué)蛋白受體2型信號(hào)因子，降低Ca2+含量，負(fù)調(diào)節(jié)IL-6和 IL-8，抑制肺動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞的增殖擴(kuò)散和抗凋亡能力，抑制Akt信號(hào)通路來(lái)抑制肺動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞的增殖擴(kuò)散和管腔形成。Cheng等（2017)指出α-茄堿能提高半胱天冬酶-3的活性，從而加速肺動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞的凋亡，抑制骨骼形態(tài)學(xué)蛋白受體2型信號(hào)因子的表達(dá)，抑制白介素-6和白介素-8的產(chǎn)生，從而抑制肺動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞的增殖擴(kuò)散，正調(diào)節(jié)軸抑制蛋白2（AXN2），負(fù)調(diào)節(jié)β-連環(huán)蛋白，共同抑制肺動(dòng)脈平滑肌細(xì)胞的增殖擴(kuò)散，減少管腔形成和傷口愈合，進(jìn)而減少肺血管生成，減少肺動(dòng)脈重塑，使肺血管耐受力降低，血壓降低。

此外，α-茄堿還能增強(qiáng)癌細(xì)胞對(duì)放射線等誘導(dǎo)因素的敏感性，從而在誘導(dǎo)癌細(xì)胞凋亡中發(fā)揮協(xié)同作用。Wang等（2016)研究發(fā)現(xiàn)，α-茄堿能增強(qiáng)食管癌細(xì)胞的放射敏感性，提高食管癌患者放射性治療的效果，其潛在機(jī)制可能與α-茄堿能削弱癌細(xì)胞的DNA修復(fù)能力有關(guān)。因此，α-茄堿還有望成為一種治療癌癥的放射增敏劑。

2 α-茄堿在畜禽生產(chǎn)中的潛在應(yīng)用價(jià)值

α-茄堿這一糖苷生物堿多以有毒物質(zhì)在各種報(bào)道中被人所了解，但隨著科學(xué)研究的深入，其有效的生理價(jià)值不斷被挖掘，有望成為一種新型的代替飼用抗生素飼料添加劑。龍葵等中草藥有優(yōu)良的抗菌特性，能增強(qiáng)動(dòng)物體自身免疫力，對(duì)環(huán)境無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)，在人類保健和動(dòng)物生產(chǎn)上都有很好的應(yīng)用，而α-茄堿作為龍葵中的有效成分，不僅在人類抗腫瘤研究上有很大突破，其在抗菌，抗蟲方面也有良好的生理功效。α-茄堿在畜禽養(yǎng)殖生產(chǎn)上的應(yīng)用缺少實(shí)例，其主要問(wèn)題在于α-茄堿對(duì)單胃動(dòng)物機(jī)體的毒副作用以及在反芻動(dòng)物瘤胃中的具體發(fā)酵機(jī)制尚不明確，但在我國(guó)不少散養(yǎng)農(nóng)戶都有用馬鈴薯地上莖葉飼喂家豬的習(xí)慣，并無(wú)中毒死畜現(xiàn)象發(fā)生，這可能與馬鈴薯地上莖葉的收割時(shí)間和飼喂量有關(guān)，可見，馬鈴薯地上莖葉適時(shí)割喂是可以用于畜禽養(yǎng)殖的。Parfitt等（1982）通過(guò)消化試驗(yàn)對(duì)比了青貯的赤褐色伯班克馬鈴薯藤 （先用螺旋壓機(jī)將馬鈴薯中的水分從90%降至50%，再青貯）和青貯的苜蓿飼料對(duì)山羊的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)山羊在飼用了馬鈴薯藤后并無(wú)不良反應(yīng)，由此可見青貯過(guò)程或動(dòng)物瘤胃內(nèi)酸性環(huán)境可降低糖苷生物堿的毒性，說(shuō)明α-卡茄堿和α-茄堿在酸性發(fā)酵過(guò)程中可被降解或去糖基化，讓反芻動(dòng)物在飼用了馬鈴薯藤后不發(fā)生中毒反應(yīng)。

3 小結(jié)

α-茄堿在畜禽生產(chǎn)中具有潛在的應(yīng)用價(jià)值，而馬鈴薯地上莖作為α-茄堿的主要來(lái)源之一，具有成本低、來(lái)源廣泛、易于加工等特點(diǎn)，因此如何有效地利用馬鈴薯地上莖葉對(duì)畜禽生產(chǎn)具有很好的應(yīng)用前景與現(xiàn)實(shí)意義。