韓好奇，王明燕，李繼超，申 穎，付 彤

（河南農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院，河南鄭州 450046）

隨著抗生素在世界范圍內(nèi)的限制或禁止使用，尋找抗生素類藥物的替代品對養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展尤為重要。中草藥與傳統(tǒng)抗生素相比具有安全性高、副作用小、功能全面等[1]優(yōu)點，采用中草藥或中草藥制劑治療和預(yù)防動物疾病逐漸成為科研熱點。

黃芩別名山茶根，是唇形科植物黃芩屬多年生草本植物，中醫(yī)上主要用作黃疸、肺熱咳嗽、癰腫瘡毒、腹瀉痢疾、胎動不安等疾病的治療。黃芩中所含化學(xué)物質(zhì)豐富，包括黃酮類、揮發(fā)油、酚酸類、苯乙醇和多種微量元素[2]。黃芩的有效物質(zhì)主要為黃芩苷和黃芩素。研究表明，黃芩苷具有抗菌、抗炎、抗病毒、抗氧化、抗腫瘤、增強(qiáng)機(jī)體免疫力等作用[3-4]，但由于黃芩苷特殊的分子結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致機(jī)體對黃芩苷的利用度較低，極大限制了其臨床上的應(yīng)用。目前黃芩苷在臨床上主要應(yīng)用于人類牙周炎[5]、肝炎[6]、心血管[7]、癌癥等疾病的治療，動物上主要集中在提高畜禽的生產(chǎn)性能和治療乳房炎、子宮內(nèi)膜炎、腹瀉等疾病，但一些機(jī)制和代謝途徑尚不明確，因此探討黃芩苷在動物疾病預(yù)防和治療中的機(jī)制和代謝途徑具有較大意義。本文主要從黃芩苷的理化性質(zhì)、生物學(xué)功能及其在動物生產(chǎn)中的應(yīng)用進(jìn)行綜述，以期為黃芩苷的應(yīng)用和普及提供參考。

1 黃芩苷的理化性質(zhì)

黃芩苷是從干燥的黃芩根中提取的黃酮類化合物，化學(xué)式為C21H18O11，在酸性環(huán)境和有機(jī)溶劑中較穩(wěn)定，在堿性環(huán)境中不穩(wěn)定；水解后產(chǎn)生黃芩素和葡萄糖醛酸，在一定條件下黃芩苷和黃芩素可相互轉(zhuǎn)換。但由于黃芩苷分子結(jié)構(gòu)上的糖基（圖1），導(dǎo)致其水溶性和脂溶性較差，口服后機(jī)體利用度較低，限制了其臨床上的應(yīng)用[8]，相較于口服，采用靜脈注射，治療效果更好。Liu 等[9]設(shè)計了一種聚山梨酯和天然維生素E（TPGS）復(fù)合修飾的黃芩苷納米晶體，體內(nèi)藥代動力學(xué)證明，被設(shè)計過的黃芩苷納米晶體更容易通過血腦屏障到達(dá)病變部位。此外，采用現(xiàn)代生物技術(shù)可以對黃芩苷進(jìn)行包被或采用納米制劑、脂質(zhì)體制劑、磷脂復(fù)合物等其他新技術(shù)手段，提高黃芩苷在動物機(jī)體內(nèi)的利用率[10]。

圖1 黃芩苷的結(jié)構(gòu)式

2 黃芩苷生物學(xué)功能及作用機(jī)制

2.1 黃芩苷的抗菌作用 黃芩苷具有廣譜抗菌、抗病毒的特性，對大腸桿菌、葡萄球菌、銅綠假單胞菌、嗜血桿菌、鏈球菌、分枝桿菌、綠膿桿菌、支原體等多種細(xì)菌、真菌、病毒具有顯著的抑制或殺滅作用[11]。黃芩苷可以通過破壞菌體細(xì)胞膜、細(xì)胞壁的完整性，降低細(xì)胞壁的防御功能、抑制細(xì)胞膜的運輸功能和信息傳遞功能，從而達(dá)到抑菌效果。周清[12]通過電鏡法觀察了黃芩苷作用前后結(jié)核分枝桿菌的細(xì)胞形態(tài)變化，發(fā)現(xiàn)黃芩苷在6 mg/mL 時抑制結(jié)核分枝桿菌的效果最好，隨著黃芩苷濃度的增加，結(jié)核分枝桿菌的絲狀DNA 逐漸消失、細(xì)胞壁及細(xì)胞膜逐漸降解、核質(zhì)濃縮，由此推測細(xì)菌死亡的原因可能是在黃芩苷的作用下菌體細(xì)胞膜和細(xì)胞壁被破壞，從而導(dǎo)致菌體的降解。黃芩苷抑制病原菌的生長和增殖還可能與抑制病原菌遺傳物質(zhì)的合成有關(guān)。熊英等[13]在測定黃芩苷對白念珠菌抑菌濃度與殺菌濃度的試驗中發(fā)現(xiàn)，黃芩苷對白念珠菌的DNA、RNA、蛋白質(zhì)的合成具有抑制作用，由此推測黃芩苷抑制或殺滅白念珠菌可能是黃芩苷抑制了白念珠菌的遺傳物質(zhì)合成與表達(dá)。Peng 等[14]研究發(fā)現(xiàn)，黃芩苷能夠有效緩解大腸桿菌引起的炎癥，降低細(xì)胞損傷，對大腸桿菌具有抑制作用，其治療機(jī)制可能是黃芩苷抑制了大腸桿菌毒力基因的表達(dá)，減弱了大腸桿菌的吸附能力，降低大腸桿菌誘導(dǎo)的NF-κB 信號通路抑制炎癥因子的釋放。綜合研究表明，黃芩苷通過抑制病原菌遺傳物質(zhì)的合成、破壞細(xì)胞膜、細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)、細(xì)胞的信號傳遞、酶的活性來抑制病原菌生長和增殖。

2.2 黃芩苷的抗病毒作用 在抗病毒方面，張沛等[15]在研究黃芩苷對呼吸道合胞病毒（Respiratory Syncytial Virus，RSV）感染大鼠I 型干擾素（Interferon，I-IFN）及細(xì)胞因子信號傳導(dǎo)抑制因子（Suppressor of Cytokine Signaling，SOCS）的表達(dá)時發(fā)現(xiàn)，在黃芩苷的作用下RSV 感染小鼠肺組織病變顯著改善，其治療機(jī)制可能是黃芩苷通過上調(diào)感染大鼠體內(nèi)I-IFN的表達(dá)、下調(diào)IL-6和IL-12 的水平來抑制SOCS 的表達(dá)，從而達(dá)到抗病毒、治療RSV 感染小鼠的作用。Pang 等[16]利用黃芩苷治療肺部感染甲型流感病毒（Influenza A Virus，IAV）的小鼠時發(fā)現(xiàn)，黃芩苷可以通過下調(diào)TLRs 信號通路的信號因子，降低肺組織中高表達(dá)的炎性細(xì)胞因子，進(jìn)而降低Th1/Th2 和Th17/Treg 的比值，抑制病毒的復(fù)制，達(dá)到治療小鼠肺部感染的作用。在2019 年全民對新冠病毒（COVID-19）疫情的預(yù)防和治療中，湖北發(fā)布含有黃芩的“肺炎一號”方劑對預(yù)防和治療COVID-19 效果較好，為國家預(yù)防和治療COVID-19 作出了突出貢獻(xiàn)；Song 等[17]對黃芩苷預(yù)防和治療COVID-19 進(jìn)行了臨床前的研究發(fā)現(xiàn)，黃芩苷改善了小鼠的呼吸功能、抑制新冠病毒誘導(dǎo)的細(xì)胞損傷和病毒復(fù)制，因此可以推測黃芩苷或者含有黃芩苷成分的中草藥可能是預(yù)防和治療COVID-19 的有效藥物。綜合研究表明，黃芩苷可通過抑制病毒復(fù)制、調(diào)控宿主細(xì)胞功能蛋白表達(dá)等來抑制病毒的增殖或?qū)ζ溥M(jìn)行殺滅。

2.3 黃芩苷的抗氧化作用 黃芩苷含有酚羥基，具有較高的抗氧化能力，對清除自由基、保護(hù)細(xì)胞和機(jī)體組織具有較好的效果。He 等[18]在研究黃芩苷對小鼠酒精性肝損傷的作用及機(jī)制時發(fā)現(xiàn)，黃芩苷改善了由酒精引起的氧化應(yīng)激、肝細(xì)胞凋亡、脂肪變性和炎癥，其治療機(jī)制可能是黃芩苷抑制乙醇誘導(dǎo)的促炎因子和NF-κB的活化。曹惠敏等[19]在研究黃芩苷對阿爾茨海默?。ˋlzheimer's Disease，AD）轉(zhuǎn)基因N2a/APPswe 細(xì)胞的保護(hù)作用時發(fā)現(xiàn)，黃芩苷能促進(jìn)N2a/APPswe 細(xì)胞增殖，提高細(xì)胞超氧化物歧化酶的活性，且呈量性關(guān)系，其機(jī)制可能是黃芩苷促進(jìn)了Nrf2 的活化，從而降低氧化應(yīng)激損傷。Kong 等[20]在研究黃芩苷對離體大鼠心肌缺血再灌注損傷的保護(hù)作用及機(jī)制時發(fā)現(xiàn)，黃芩苷作用后的左心室功能改善、血管密度增大、冠狀動脈中乳酸脫氫酶（Lactate Dehydrogenase，LDH）、肌酸激酶（Creatine Kinase，CK）活性顯著降低，試驗組細(xì)胞凋亡顯著低于對照組，且呈現(xiàn)量性關(guān)系，其治療機(jī)制可能與黃芩苷的抗氧化性和抗凋亡性有關(guān)。綜合研究表明，黃芩苷抗氧化的核心是通過調(diào)控Nrf2 因子，影響抗氧化蛋白的轉(zhuǎn)錄，調(diào)控相關(guān)基因的表達(dá)，從而達(dá)到清除自由基、保護(hù)細(xì)胞、降低細(xì)胞損傷的目的。

2.4 黃芩苷的抗炎作用 黃酮類化合物具有抗炎鎮(zhèn)痛的作用，醫(yī)學(xué)上可用于膿腫潰瘍、炎癥等疾病的治療[21]。寧康健等[22]利用不同濃度的黃芩苷分別對小鼠腹腔注射和口服治療，結(jié)果表明無論是腹腔注射還是口服均具有一定的抗炎作用，呈現(xiàn)量性關(guān)系，且腹腔注射效果高于口服效果，其抗炎機(jī)制可能是黃芩苷能對前列腺素E2（PGE2）、白三烯B4（LTB4）、白三烯C4（LTC4）等部分或全部炎性效應(yīng)因子的合成產(chǎn)生抑制作用。Guo等[23]在研究金黃色葡萄球菌導(dǎo)致的乳腺炎小鼠模型中發(fā)現(xiàn)，黃芩苷可以抑制核轉(zhuǎn)錄因子-κB（NF-κB）和p38 的磷酸化及mRNA 的表達(dá)、減少炎癥細(xì)胞浸潤。Ishfaq 等[24]在探究黃芩苷治療支原體誘導(dǎo)的炎癥和細(xì)胞凋亡作用及機(jī)制時發(fā)現(xiàn)，使用黃芩苷后可緩解支原體（Mycoplasma Gallisepticum，MG）誘導(dǎo)雞肺炎癥、細(xì)胞凋亡、能量代謝障礙，其治療機(jī)制可能是黃芩苷調(diào)節(jié)雞肺內(nèi)Nrf2 和NF-κB 通路，提高了MG 感染雞肺組織中的ATP 酶活性和與能量代謝相關(guān)基因的mRNA 和蛋白的表達(dá)有關(guān)。Zhang 等[25]通過使用黃芩苷對慢性潰瘍性結(jié)腸炎（chronic Ulcerative Colitis，UC）小鼠進(jìn)行灌注后發(fā)現(xiàn)，患病小鼠的健康狀態(tài)明顯改善，對右旋糖酐硫酸脂酯鈉（Dextran Sodium Sulfate，DSS）誘導(dǎo)的慢性潰瘍性結(jié)腸炎有效，其治療機(jī)制可能是黃芩苷降低了炎癥因子的水平、抑制了IL-33的表達(dá)和NF-κB的活化。綜合研究表明，黃芩苷通過抑制炎癥細(xì)胞的發(fā)展和擴(kuò)散，抑制促炎細(xì)胞因子的生物合成與活性，調(diào)節(jié)相關(guān)基因mRNA 的表達(dá)從而達(dá)到抗炎效果。

2.5 黃芩苷的抗腫瘤作用 2020 年全球癌癥統(tǒng)計報告表明，人類腫瘤患病率呈逐年遞增且呈低齡化發(fā)展態(tài)勢，嚴(yán)重危害人類健康[26]。研究顯示黃芩苷或含有黃芩苷成分的中草藥對腫瘤具有較好的治療效果。Chen 等[27]研究發(fā)現(xiàn)，黃芩苷和黃芩素可明顯抑制2 種卵巢癌細(xì)胞的活力，對卵巢癌的治療具有較大潛力，其治療機(jī)制可能是黃芩苷和黃芩素抑制血管內(nèi)皮生長因子（Vascular Endothelial Growth Factor，VEGF）、低氧誘導(dǎo)因子（Hypoxia-Inducible Factor 1，HIF-1α）、NF-κB 等 促癌基因的表達(dá)來抑制細(xì)胞活力。Wan 等[28]研究發(fā)現(xiàn)，黃芩苷對人骨肉瘤細(xì)胞的增殖具有抑制作用，且呈量性關(guān)系，其治療機(jī)制可能是黃芩苷通過活性氧介導(dǎo)的線粒體途徑誘導(dǎo)人骨肉瘤癌細(xì)胞凋亡。綜合研究表明，黃芩苷主要通過阻滯細(xì)胞周期、誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡、抑制腫瘤細(xì)胞遷移來預(yù)防和治療腫瘤。

3 黃芩苷在動物生產(chǎn)上的應(yīng)用

黃芩苷在人類的疾病治療和預(yù)防中應(yīng)用較為廣泛，隨著科學(xué)研究的深入，黃芩苷在動物生產(chǎn)領(lǐng)域逐漸受到重視，利用黃芩苷或含有黃芩苷成分研發(fā)的清瘟解毒口服液、麻黃魚腥草散、龍膽瀉肝散等獸藥已經(jīng)開始應(yīng)用到動物疾病的預(yù)防和治療。

3.1 黃芩苷在禽類生產(chǎn)中的應(yīng)用 目前黃芩苷主要應(yīng)用在家禽的雞支原體、鴨甲型肝炎病毒等疾病的治療。Wu 等[29]在探討黃芩苷對雞毒支原體和大腸桿菌聯(lián)合感染的保護(hù)作用及機(jī)制時發(fā)現(xiàn)，合并感染可引起雞肺組織和氣管嚴(yán)重病變，而使用黃芩苷飼喂后雞肺泡間隙恢復(fù)、黏膜增厚、癥狀明顯緩解，說明黃芩苷在雞毒支原體感染或大腸桿菌等導(dǎo)致的雞支氣管炎癥具有治療效果和良好的應(yīng)用潛力。Chen 等[30]研究發(fā)現(xiàn)，磷脂復(fù)合修飾后的黃芩苷抑制了鴨甲型肝炎病毒1 型（Duck Hepatitis A Virus Type 1，DHAV-1）的吸附、增殖和釋放，同時具有較高的抗氧化能力和增強(qiáng)機(jī)體免疫力的作用。黃芩苷除了對雞支原體、鴨甲型肝炎病毒等造成的疾病具有積極的治療作用外，還在提高蛋雞生產(chǎn)水平[31]、促進(jìn)肉仔雞生長[32]等方面具有較好的效果。

3.2 黃芩苷在豬生產(chǎn)中的應(yīng)用 黃芩苷在豬生產(chǎn)中的應(yīng)用相對廣泛。張佳誠等[33]探究不同劑量黃芩苷對感染副豬嗜血桿菌（Haemophilus Parasuis，HPS）的仔豬血液生化指標(biāo)的影響時發(fā)現(xiàn)，仔豬在感染HPS 后血液生化指標(biāo)發(fā)生變化，使用黃芩苷注射治療可以有效緩解仔豬的血液生化指標(biāo)的變化，且黃芩苷在保護(hù)血管損傷和止血方面具有一定效果。Guo 等[34]研究發(fā)現(xiàn)，黃芩苷可以顯著提高豬卵母細(xì)胞的體外成熟能力，且在培養(yǎng)過程中黃芩苷處理組囊胚細(xì)胞的凋亡顯著低于對照組，豬胚胎發(fā)育能力顯著高于對照組，其機(jī)制可能是黃芩苷通過抑制活性氧的產(chǎn)生、調(diào)節(jié)線粒體活性、激活相關(guān)因子的信號通路提高了豬胚胎的體外發(fā)育能力，由此推測黃芩苷可能對母豬體內(nèi)卵細(xì)胞的成熟、胚胎的發(fā)育、母豬繁殖性能的提高具有積極作用。此外，黃芩苷還在提高仔豬生長性能、降低仔豬腹瀉等方面具有較好的療效[35-36]。

3.3 黃芩苷在牛生產(chǎn)中的應(yīng)用 黃芩苷在治療和預(yù)防奶牛乳房炎、子宮內(nèi)膜炎等疾病方面效果較好。郭夢堯等[37]研究發(fā)現(xiàn)，黃芩苷可降低小鼠乳房炎癥、保護(hù)乳腺細(xì)胞，對金黃色葡萄球菌具有抑制和殺滅作用，其治療機(jī)制可能與黃芩苷抑制了Toll 2 樣受體（Toll-Like Receptors 2，TLR 2）的表達(dá)、增強(qiáng)了溶酶菌對金黃的葡萄球菌的作用有關(guān)，這與趙永旺[38]在研究黃芩苷對奶牛乳房炎的治療作用的結(jié)果一致。張琳等[39]研究發(fā)現(xiàn)，含有黃芩苷的黃芩莖葉對金黃色葡萄球菌、痢疾桿菌等具有較好的抑制作用，降低了小鼠的乳腺損傷及乳腺炎癥因子IL-6 水平，對金黃色葡萄球菌型乳房炎感染小鼠具有較好的治療作用。Zhao 等[40]研究發(fā)現(xiàn)，黃芩苷對牛奶中大腸桿菌的增殖具有抑制作用，降低了大腸桿菌的耐藥性，這對奶牛乳房炎的治療、提高牛奶的品質(zhì)具有積極作用。周紅潮等[41]研究發(fā)現(xiàn)，黃芩苷及其酯類衍生物能夠有效抑制牛病毒腹瀉病毒（Bovine Viral Diarrhea Virus，BVDV）在細(xì)胞中的復(fù)制，達(dá)到抗病毒作用，從而治療牛病毒腹瀉黏膜?。˙ovine Viral Diarrhea Disease，BVD）。Miao 等[42]通過建立代表奶牛子宮內(nèi)膜炎的兔子宮內(nèi)膜炎模型，并利用黃芩苷對其進(jìn)行治療，證實了黃芩苷對細(xì)菌性子宮內(nèi)膜炎具有預(yù)防和治療作用，其機(jī)制可能是通過抑制轉(zhuǎn)錄因子NF-κB 和其下游基因，改善細(xì)菌引起的炎癥反應(yīng)。

黃芩苷對牛其他生產(chǎn)性能也有較好的改善效果。Guo 等[43]在研究黃芩苷對熱應(yīng)激誘導(dǎo)的公牛睪丸細(xì)胞凋亡的保護(hù)作用及機(jī)制時發(fā)現(xiàn)，處理后的睪丸細(xì)胞凋亡數(shù)量隨黃芩苷濃度的增加而減少，改善了高溫環(huán)境下公牛的生殖性能，其機(jī)制可能與黃芩苷激活Fas/FasL 的通路和上調(diào)熱應(yīng)激誘導(dǎo)的牛睪丸細(xì)胞Hsp 72 的表達(dá)有關(guān)。Yang 等[44]在探索黃芩苷對脂多糖（Lipopolysaccharide，LPS）誘導(dǎo)的牛乳腺上皮細(xì)胞凋亡的保護(hù)機(jī)制時發(fā)現(xiàn)，黃芩苷作用后牛乳腺炎癥降低、細(xì)胞活力增加，減少了細(xì)胞凋亡，其治療機(jī)制可能是黃芩苷抑制了NF-κB、上調(diào)了Hsp 72 的表達(dá)，從而減輕了乳腺上皮炎癥和細(xì)胞凋亡。黃芩苷除了在預(yù)防和治療奶牛乳房炎、改善公牛的生精性能、病毒性腹瀉、牛子宮內(nèi)膜炎方面具有較好的效果，還在治療肝炎和腸炎、降低奶牛熱應(yīng)激、提高牛奶品質(zhì)等方面具有良好的應(yīng)用效果[35]。

3.4 黃芩苷在水產(chǎn)動物中的應(yīng)用 黃芩苷在水產(chǎn)動物中的應(yīng)用主要集中在羅非魚、對蝦、異育銀鯽等的生長性能、抗氧化、治療炎癥方面。Jia 等[45]研究發(fā)現(xiàn)，不同劑量黃芩苷均能提高羅非魚的飼料轉(zhuǎn)化率，提高羅非魚的抗氧化能力，并減輕了羅非魚的肝損傷，黃芩苷對肝臟的保護(hù)作用可能是通過其調(diào)節(jié)Toll 樣受體4（TLR 4）髓樣分化因子88（MyD 88）-核轉(zhuǎn)錄因子κB（NF-κB）信號的通路改善了抗氧化應(yīng)激狀態(tài)、降低脂質(zhì)氧化、抑制炎癥有關(guān)。Wang 等[46]探究黃芩苷對無乳鏈球菌型感染的羅非魚治療作用及機(jī)制，并采用40 余種植物提取物對無乳鏈球菌毒力因子的影響發(fā)現(xiàn)，40 種提取物只有黃芩苷同時對5 種無乳鏈球菌的毒力因子有明顯的抑制作用，體內(nèi)治療表明黃芩苷可明顯降低無乳鏈球菌感染的羅非魚死亡率，對無乳鏈球菌感染的羅非魚具有較好的治療作用。此外，黃芩苷消除諾氟沙星等其他抗生素在水產(chǎn)動物中的殘留效果較好。

4 小結(jié)及展望

黃芩苷作為黃芩的有效成分之一，在動物疾病預(yù)防和治療以及提高生產(chǎn)性能、緩解應(yīng)激、提高機(jī)體免疫力等方面具有良好的效果，并且毒副作用小、無殘留，因此黃芩苷作為綠色添加劑具有較大的利用價值和應(yīng)用前景。受制于黃芩苷的分子結(jié)構(gòu)，在實際應(yīng)用中可以采用包被等新的技術(shù)方法改善黃芩苷的物理性質(zhì)，提高機(jī)體對黃芩苷的利用率。但目前黃芩苷在動物機(jī)體內(nèi)的代謝途徑、發(fā)揮作用的機(jī)理等尚不明確，應(yīng)加強(qiáng)相關(guān)方面研究，為黃芩苷在動物生產(chǎn)中的應(yīng)用提供指導(dǎo)。