方 洲，馬學(xué)虎，安彥昊，孫奕爍，竇文麗，馬燕芬

（寧夏大學(xué)農(nóng)學(xué)院/寧夏回族自治區(qū)反芻動(dòng)物分子細(xì)胞育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，寧夏 銀川 750021）

氧化應(yīng)激是自由基和活性氧（reactive oxygen species，ROS）過量產(chǎn)生引起的，導(dǎo)致機(jī)體抗氧化防御能力下降。氧化應(yīng)激還常引起生物大分子損傷、代謝和生理失調(diào)， 進(jìn)而造成動(dòng)物免疫機(jī)能和炎癥反應(yīng)失衡。 氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)在特定的細(xì)胞類型中被整合和放大以促進(jìn)疾病的進(jìn)程。 炎性疾病可降低動(dòng)物生產(chǎn)性能、繁殖性能、使用壽命和畜產(chǎn)品品質(zhì)，不僅給養(yǎng)殖場(chǎng)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，也危害消費(fèi)者的身體健康。目前，抗生素療法依然是動(dòng)物炎性疾病的主要治療手段之一。然而，隨著病原生物耐藥譜持續(xù)擴(kuò)大、耐藥性不斷增強(qiáng)，給動(dòng)物炎性疾病的預(yù)防和治療造成極大困難。此外，抗生素因耐藥性、 殘留性等問題已經(jīng)嚴(yán)重影響了畜牧業(yè)可持續(xù)發(fā)展、 人類健康和生態(tài)環(huán)境。 自從歐盟于2006 年禁止將抗生素作為飼料添加劑在動(dòng)物飼料中使用以來， 人們一直在努力尋找能夠維持甚至改善動(dòng)物健康和提高動(dòng)物生產(chǎn)性能的植物源性飼料添加劑。 2020 年7 月以后，我國也正式進(jìn)入飼料端全面“無抗”的畜牧業(yè)生產(chǎn)新時(shí)代。因此，開發(fā)符合畜禽產(chǎn)業(yè)發(fā)展新需求的植物源性抗生素替代品已迫在眉睫， 該類飼料資源的開發(fā)對(duì)于畜禽健康養(yǎng)殖具有重要的理論和實(shí)踐意義。 植物產(chǎn)生的多種多樣的次生代謝產(chǎn)物對(duì)畜禽具有促生長、抑菌、抗氧化、免疫調(diào)控及腸道菌群調(diào)節(jié)等作用，是理想的抗生素替代品。 許多植物次生代謝產(chǎn)物已被證明對(duì)人類和嚙齒類動(dòng)物的健康產(chǎn)生了廣泛而有益的作用［1］。 在大量的植物次生代謝產(chǎn)物中，多酚類化合物因具有良好的抗氧化和基因調(diào)控特性而成為最有前途的抗生素替代品［2］。 研究證實(shí)，多酚能夠通過激活核因子紅細(xì)胞2 相關(guān)因子-2（nuclear factor erythroid 2 -related factor -2，NFE2L2）而誘導(dǎo)抗氧化和細(xì)胞保護(hù)作用［3-4］，并且能夠通過抑制核因子-κB （nuclear factor kappa B，NF-κB）的活化而在體外和體內(nèi)發(fā)揮抗炎作用［5-6］。筆者通過綜述畜禽氧化應(yīng)激與炎癥的關(guān)系以及多酚類物質(zhì)在畜禽氧化應(yīng)激和炎癥中發(fā)揮的潛在作用， 以期為動(dòng)物疾病抗氧化療法的應(yīng)用和新型抗炎藥物的開發(fā)提供參考。

1 畜禽氧化應(yīng)激與炎癥的關(guān)系及機(jī)制

1.1 畜禽氧化應(yīng)激與炎癥的關(guān)系

氧化應(yīng)激是指由于氧化劑和抗氧化劑不平衡而對(duì)細(xì)胞成分，包括脂質(zhì)、DNA、蛋白質(zhì)等造成氧化損傷，從而導(dǎo)致組織損傷。氧化劑包括自由基和非自由基分子， 分別含有氧、 氮， 稱為活性氧（ROS） 和活性氮 （reactive nitrogen or species，RNS）。 氧化劑的形成可發(fā)生在正常代謝過程中，如在線粒體呼吸鏈中產(chǎn)生超氧化物自由基； 也可能發(fā)生在炎癥反應(yīng)過程中， 如由活化的免疫細(xì)胞的NADPH 氧化酶形成超氧化物自由基； 以及由外源有害物質(zhì)誘導(dǎo)的過氧化氫 （hydrogen peroxide，H2O2）形成高活性羥基自由基，如高濃度的自由過渡金屬鐵和銅。 炎癥是先天免疫系統(tǒng)抵抗病原體或機(jī)體損傷一種正常的、 保護(hù)性的且通常是暫時(shí)性的自然防御反應(yīng)。 炎癥的目的是誘導(dǎo)免疫過程，以消除入侵的病原體和毒素，并修復(fù)受損組織［7］。 在炎癥過程中，肥大細(xì)胞和白細(xì)胞被募集到損傷部位，由于氧的吸收增加導(dǎo)致“呼吸爆發(fā)”，從而增加損傷部位ROS 的釋放和積累。 氧化應(yīng)激的加劇與促炎細(xì)胞因子分泌的增加密切相關(guān)， 因?yàn)榧词故堑退交蛩矔r(shí)水平的ROS 也可激活細(xì)胞炎性通路，這解釋了氧化應(yīng)激和炎癥聯(lián)系機(jī)制，這種持續(xù)的炎癥與氧化環(huán)境導(dǎo)致惡性循環(huán)， 可損害健康的鄰近上皮細(xì)胞和基質(zhì)細(xì)胞， 并在長時(shí)間內(nèi)導(dǎo)致組織產(chǎn)生炎性損傷［8］，特別是氧化應(yīng)激介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)長期以來被認(rèn)為是圍產(chǎn)期奶牛和斷奶幼畜機(jī)體發(fā)生炎性疾病的重要原因［9］。

對(duì)于單胃動(dòng)物而言， 氧化應(yīng)激與多種腸道疾病的病理過程密切相關(guān)。 腸道不僅是養(yǎng)分的主要消化吸收器官，而且具有選擇性的屏障作用，可抵抗腸腔環(huán)境中的毒素、病原體和抗原［10］。畜禽腸道屏障主要由緊密連接蛋白（tight junction proteins，TJs）、腸上皮細(xì)胞膜、抗菌肽、黏液層和免疫系統(tǒng)組成。由于腸道的復(fù)雜生理和化學(xué)環(huán)境，極易受到氧化應(yīng)激的影響，當(dāng)腸道屏障被破壞時(shí)，腸腔毒素和抗原通過屏障穿透皮下組織， 引起黏膜氧化應(yīng)激和全身性炎癥反應(yīng)［10］。 而ROS 和促炎細(xì)胞因子的過度產(chǎn)生不僅可破壞腸道屏障， 還會(huì)引發(fā)腸道功能障礙。 過量的ROS 可以破壞細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)功能，并誘導(dǎo)腸道疾病，如炎癥性腸病、腸易激綜合征和結(jié)腸癌［11］。在生理?xiàng)l件下，ROS 保持在一定水平，通常會(huì)通過抗氧化酶，如超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、 過氧化氫酶（catalase，CAT）和谷胱甘肽過氧化物酶（glutathione peroxidase，GPH-Px）清除過多的自由基。 然而，在抗氧化劑和氧化系統(tǒng)不平衡的情況下，過量的ROS 又會(huì)通過減少緊密連接蛋白和細(xì)胞數(shù)量破壞上皮細(xì)胞的完整性和腸屏障［12］。 因此，就ROS 與腸道炎性損傷而言，降低ROS 的產(chǎn)生并清除自由基可能至關(guān)重要， 因?yàn)樽杂苫赡苡兄谠黾幽c道的通透性和誘導(dǎo)上皮細(xì)胞凋亡。

對(duì)于奶牛而言， 圍產(chǎn)期是生命周期中至關(guān)重要的一個(gè)階段， 大多數(shù)高產(chǎn)奶牛在圍產(chǎn)期會(huì)經(jīng)歷氧化應(yīng)激和炎性疾?。?］。 圍產(chǎn)期奶牛發(fā)生的健康問題會(huì)極大影響整個(gè)泌乳周期的生產(chǎn)效率， 導(dǎo)致早產(chǎn)［13］、產(chǎn)奶量和繁殖性能降低、使用壽命縮短和整個(gè)奶牛群的盈利能力減弱［14］，已成為嚴(yán)重影響奶牛場(chǎng)經(jīng)濟(jì)效益的問題。 氧化應(yīng)激和炎性疾病互相誘導(dǎo)激活， 機(jī)體失衡產(chǎn)生的氧化應(yīng)激不僅會(huì)損傷蛋白質(zhì)、核酸和脂質(zhì)等生物大分子，還會(huì)激活產(chǎn)生炎癥的轉(zhuǎn)錄因子，誘發(fā)機(jī)體炎性反應(yīng)，如乳腺炎或子宮炎［15］；而炎性疾病又會(huì)通過激活炎癥細(xì)胞內(nèi)信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)，導(dǎo)致脂多糖（lipopolysaccharides，LPS）、促炎細(xì)胞因子和ROS 表達(dá)水平增加［7］。奶牛抵抗圍產(chǎn)期乳腺炎和子宮炎等炎性疾病的能力部分與其炎癥反應(yīng)的有效性有關(guān)［16］。 炎癥是奶牛先天免疫系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分， 其功能是消除感染或其他損傷來源， 恢復(fù)正常的組織結(jié)構(gòu)和功能。例如，有效的乳腺炎癥反應(yīng)能夠迅速識(shí)別和消除引起乳腺炎的病原體，而不會(huì)對(duì)乳汁或組織造成任何明顯的影響。 一旦病原體被中和，乳房?jī)?nèi)感染建立新的、有益的乳房炎癥反應(yīng)通常持續(xù)不到1 周。 因?yàn)檠装Y級(jí)聯(lián)反應(yīng)是短暫的，所以過度或持久的乳腺炎癥反應(yīng)會(huì)導(dǎo)致廣泛的組織損傷。事實(shí)上，失控的急性和慢性乳腺炎是導(dǎo)致乳腺免疫病理損傷和產(chǎn)奶量損失的功能失調(diào)性炎癥反應(yīng)的極好例子［17］。 因此，最佳的乳腺炎癥反應(yīng)是在組織侵襲的初始階段迅速開始中和病原體，但要及時(shí)解決，以避免與乳腺炎相關(guān)的免疫病理學(xué)損傷。 除了動(dòng)物表現(xiàn)的損傷，炎癥的誘導(dǎo)還與非酯化脂肪酸（non-esterified fatty acid，NEFA）濃度的增加有關(guān)。 奶牛產(chǎn)犢后不能通過干物質(zhì)攝入量（dry matter intake，DMI）滿足能量需求，只能通過動(dòng)員體內(nèi)儲(chǔ)備的脂肪彌補(bǔ)能量不足，導(dǎo)致泌乳早期奶牛經(jīng)歷異常的營養(yǎng)代謝。 雖然脂肪動(dòng)員是幫助產(chǎn)犢后奶牛適應(yīng)這些情況的正常生理反應(yīng)， 但過度的脂肪動(dòng)員可導(dǎo)致NEFA 在體內(nèi)高濃度循環(huán)， 當(dāng)沒有足夠量的Kreb′s 循環(huán)中間體完全氧化NEFA 時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致β-羥丁酸（β-hy droxybutyric acid，BHBA）的過量產(chǎn)生。 血漿NEFA濃度的增加還會(huì)導(dǎo)致ROS 的增加， 當(dāng)ROS 過量時(shí)會(huì)加劇氧化應(yīng)激，氧化應(yīng)激反過來又可導(dǎo)致失調(diào)的炎癥反應(yīng)和血脂異常［18］。 此外，由腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）誘導(dǎo)的炎癥也會(huì)增加奶牛酮病、乳腺炎、呼吸道疾病、子宮炎和產(chǎn)褥熱等疾病的發(fā)病率［14］。 相反，產(chǎn)后早期使用植物源性抗氧化和抗炎藥物抑制圍產(chǎn)期奶牛的炎性疾病， 可顯著提高奶牛整個(gè)泌乳期的產(chǎn)奶量，并降低牛奶中體細(xì)胞數(shù)量，顯著改善乳房健康［19］。因此，通常通過優(yōu)化產(chǎn)前日糧方案或在日糧中補(bǔ)充具有潛在抗氧化和抗炎作用的飼料添加劑［20-21］作為預(yù)防圍產(chǎn)期奶牛氧化應(yīng)激和炎性疾病的有效措施。

1.2 畜禽氧化應(yīng)激與炎癥產(chǎn)生的機(jī)制

氧化應(yīng)激與炎癥產(chǎn)生的機(jī)制主要是機(jī)體產(chǎn)生的過量ROS 可激活細(xì)胞炎性通路， 如NF-κB、激活蛋白-1（activator protein-1，AP-1）、細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶 （extracellular regulated protein kinases，ERK）/絲裂原活化蛋白激酶 （mitogen-activated protein kinase，MAPK）、 磷酸肌醇3-激酶（phosphoinositide 3-kinase，PI3K）/蛋白激酶B（protein kinase B，PKB）、 環(huán)氧化酶-2 （cyclooxygenase-2，COX-2），進(jìn)而激活轉(zhuǎn)錄因子，如信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)子和轉(zhuǎn)錄激活子3 （signal transducer and activator of transcription 3，STAT3）、 缺氧誘導(dǎo)因子-1α （hypoxiainducible factor-1α，HIF-1α） 和p53 的活化和合成［22］，繼而激活炎性細(xì)胞因子，如TNF-α、白細(xì)胞介素-1（interleukin-1，IL-1）、IL-6 和IL-8，最終介導(dǎo)細(xì)胞炎性反應(yīng)。H2O2也能降解NF-κB 的抑制亞單位IκBα， 激活蛋白激酶C （protein kinase C，PKC）， 參與多種調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄和細(xì)胞周期的控制［23］。NF-κB 是一種蛋白質(zhì)復(fù)合物， 幾乎存在于所有動(dòng)物細(xì)胞類型中。在非活性狀態(tài)下，NF-κB 與胞質(zhì)溶膠中的抑制性蛋白I-κB 結(jié)合存在于胞質(zhì)中；在受到氧化劑和其他刺激因子，如細(xì)胞因子、細(xì)菌、病毒和紫外線輻射的刺激時(shí)，促進(jìn)NF-κB 磷酸化及I-κB 泛素化， 促使抑制性蛋白I-κB 釋放磷酸化的NF-κB 蛋白， 這有助于NF-κB 轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核中，并激活涉及炎癥的所有方面（如血管舒張、趨化性、細(xì)胞黏附、白細(xì)胞外滲、吞噬作用）的大量基因的轉(zhuǎn)錄。 因此，調(diào)節(jié)由NF-κB 靶基因編碼的典型蛋白質(zhì)，包括促炎細(xì)胞因子、趨化因子、炎癥酶、黏附分子和各種受體等， 可通過激活中性粒細(xì)胞（“呼吸爆發(fā)”）和線粒體刺激氧化劑的產(chǎn)生，從而促進(jìn)氧化應(yīng)激，引發(fā)惡性循環(huán)［24］。如果惡性循環(huán)持續(xù)發(fā)生，氧化劑就會(huì)持續(xù)和超量產(chǎn)生，機(jī)體就會(huì)產(chǎn)生慢性炎癥，并損傷組織和細(xì)胞。這種情況是人類許多慢性炎癥疾病的潛在原因，如哮喘、慢性阻塞性肺病、炎癥性腸病、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎，也稱為自由基疾?。?5］。然而，這些自由基疾病也發(fā)生在畜禽身上，例如豬的肺炎、腸炎和敗血癥，反芻動(dòng)物的乳腺炎、子宮炎、肺炎、反復(fù)呼吸道阻塞、運(yùn)動(dòng)誘發(fā)的肺出血，以及馬的關(guān)節(jié)疾病等［26］。目前盡管對(duì)動(dòng)物炎性疾病有不同的研究， 但在最近幾十年里，炎性疾病的治療手段并沒有進(jìn)步，仍然依賴抗生素， 這會(huì)導(dǎo)致機(jī)體免疫力下降和細(xì)菌耐藥性增加，以及肉類和牛奶中的藥物殘留。 因此，研究和開發(fā)新的、有效的治療動(dòng)物炎性疾病的方法已勢(shì)在必行。

2 多酚

多酚是一類天然化合物， 在膳食中是一種重要的抗氧化劑。 多酚存在于葡萄、蘋果、梨、櫻桃、漿果、谷物和干豆類等果實(shí)及其副產(chǎn)品中，還存在于草本植物、香料、植物莖和花中。迄今為止，已經(jīng)在植物中鑒定出8 000 多種酚類化合物。 根據(jù)化學(xué)結(jié)構(gòu)，多酚分為黃酮類化合物，如黃酮、黃酮醇、異黃酮、新黃酮、查耳酮、花青素、白藜蘆醇、姜黃素、鞣質(zhì)、木脂素和酚酸等，以及非黃酮類化合物，如酚酸、芪類化合物和酚酰胺等［27］。多酚具有廣泛的生物學(xué)功能，包括但不限于抗炎、抗菌、免疫調(diào)節(jié)、抗氧化、心血管保護(hù)和抗癌等。

2.1 多酚對(duì)畜禽的抗氧化作用及其機(jī)制

多酚可改善豬的氧化應(yīng)激狀態(tài)。 補(bǔ)充10 mg/（kg·BW·d）黃酮醇槲皮素能夠增加采食魚油的生長豬的血漿和肝臟中α-生育酚的濃度，降低血漿脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物含量， 同時(shí)日糧中VE 的供應(yīng)量較低（7 mg/kg），表明槲皮素在VE 攝入量較低時(shí)發(fā)揮了生育酚的保護(hù)作用［28］。采食400 mg/kg 蘋果多酚可提高斷奶仔豬的抗氧化能力， 改善脂肪代謝，其機(jī)制是多酚通過調(diào)節(jié)肝臟抗氧化酶CAT、谷胱甘肽硫轉(zhuǎn)移酶（glutathione S-transferase，GST）和SOD 的mRNA 表達(dá)，調(diào)節(jié)肝臟膽固醇代謝，增加脂肪酸氧化，減少脂肪酸的攝取和從頭合成［29］。采食200～300 mg/kg 葡萄籽多酚可提高妊娠晚期和哺乳期母豬的產(chǎn)仔存活率和斷奶前仔豬存活率，提高血清抗氧化水平和激素水平， 提高初乳中IgM 和IgG 含量［30］。 在由敵草快誘導(dǎo)的仔豬氧化應(yīng)激模型中，采食100 mg/kg 白藜蘆醇能保護(hù)腸道屏障、改善氧化還原狀態(tài)、減輕線粒體損傷、誘導(dǎo)有絲分裂吞噬， 其機(jī)制是白藜蘆醇可抑制敵草快引起的空腸黏膜緊密連接蛋白o(hù)ccludin、claudin-1和ZO-1 水平的下降， 改善敵草快引起的線粒體腫脹、空泡化和嵴裂，降低空腸ROS 生成，增加腸線粒體膜電位、線粒體DNA 含量和線粒體復(fù)合物I～I(xiàn)V 活性， 提高腸上皮細(xì)胞線粒體中PTEN 誘導(dǎo)的假定激酶1 （PTEN induced putative kinase 1，PINK1）和自噬蛋白Parkin 水平［31］。 體外研究發(fā)現(xiàn)，白藜蘆醇可通過提高抗氧化劑系統(tǒng)的活性，降低細(xì)胞內(nèi)ROS 含量和細(xì)胞凋亡率以及上調(diào)腸屏障功能保護(hù)豬IPEC-J2 細(xì)胞免受氧化應(yīng)激損傷，其機(jī)制是白藜蘆醇主要通過調(diào)控PI3K/Akt 通路介導(dǎo)的NFE2L2 信號(hào)通路顯著提高細(xì)胞活力，增加緊密連接蛋白claudin-1、occludin 和ZO-1 的表達(dá)， 上調(diào)SOD-1、CAT 和GSH-Px 的活性， 降低H2O2誘導(dǎo)的細(xì)胞內(nèi)ROS 水平和細(xì)胞凋亡，從而達(dá)到直接保護(hù)豬IPEC-J2 細(xì)胞免受氧化應(yīng)激損傷的目的［32］，這表明白藜蘆醇可能是抵抗畜禽腸道損害的有效飼料添加劑。 迄今為止關(guān)于豬的少量研究發(fā)現(xiàn)， 補(bǔ)充多酚可改善經(jīng)過氧化應(yīng)激處理的豬的抗氧化狀態(tài)，并減輕其氧化應(yīng)激程度；在未經(jīng)抗氧化處理的豬中， 多酚對(duì)抗氧化的狀態(tài)沒有影響或只有很小的影響。

有關(guān)多酚對(duì)家禽影響的研究報(bào)道有限， 只有少數(shù)研究關(guān)注多酚對(duì)家禽的抗氧化作用。 如采食添加VE 和多酚的日糧可改善雞的總抗氧化狀態(tài)、提高血液中抗氧化酶的活性、增加肝臟和胸肌中非酶抗氧化物的濃度［33］。采食添加0.9 g/kg 桉樹葉多酚提取物的日糧可顯著提高雞胸肌內(nèi)GSHPx 活性和GSH 含量， 降低丙二醛（malondialdehyde，MDA）含量［34］。 采食富含多酚的水果渣日糧可改善火雞血液中CAT 活性、總抗氧化能力和血漿鐵還原抗氧化能力（FRAP），顯著降低硫代巴比妥酸反應(yīng)物 （thiobarbituric acid-reactive substances，TBARS）濃度［35］。 在由黃曲霉毒素B1誘導(dǎo)的肉仔雞氧化應(yīng)激模型中，采食添加1%白藜蘆醇的日糧可改善健康組和模型組雞只血清的抗氧化狀態(tài)［36］。 綜上所述，多酚能提高家禽的生產(chǎn)性能，主要通過增加抗氧化酶活性而改善機(jī)體抗氧化狀態(tài)或組織氧化穩(wěn)定性。

多酚可改善奶牛的氧化應(yīng)激反應(yīng)。 多酚作為一種植物源性抗氧化劑對(duì)奶牛具有抗氧化作用。采食10 g/d 葡萄多酚可持續(xù)增加產(chǎn)犢后奶牛Cu/Zn SOD 的mRNA 表達(dá)，表明葡萄多酚可能在奶牛產(chǎn)犢后誘導(dǎo)細(xì)胞保護(hù)機(jī)制， 以應(yīng)對(duì)氧化應(yīng)激和炎性應(yīng)激［37］。 日糧中添加0.2 g/kg DM 綠茶多酚提升了產(chǎn)犢后奶牛產(chǎn)奶量， 提高了血漿中的葡萄糖濃度、SOD 和GSH-Px 活性、總抗氧化能力，減少了血漿中BHBA、游離脂肪酸、膽固醇、甘油三酯、ROS、MDA、H2O2含量，降低了天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶、丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶和谷氨酰轉(zhuǎn)肽酶活性以及牛奶中的體細(xì)胞數(shù)［6］。 但也有一些研究與之相反，如采食富含花青素的玉米青貯飼料［38］、富含多酚的葡萄籽和葡萄果渣粉提取物［20］、富含多酚的綠茶和姜黃提取物［21］顯著增加了奶牛血漿中SOD 活性，但并沒有提高血漿中總抗氧化能力、生育酚濃度，也沒有降低血漿中MDA 濃度。

以上關(guān)于多酚對(duì)畜禽抗氧化作用的研究均顯示出多酚具有較強(qiáng)的抗氧化活性。 動(dòng)物機(jī)體內(nèi)高活性羥基自由基和游離金屬離子的釋放是通過ROS 的形成增加的。 多酚的抗氧化活性取決于官能團(tuán)結(jié)構(gòu)， 羥基的數(shù)量極大地影響了多酚抗氧化活性的多種機(jī)制。 多酚的抗氧化活性主要與其能夠清除多種自由基和螯合金屬離子（如Fe2+、Cu2+）的能力有關(guān)［39］，進(jìn)而保護(hù)機(jī)體免受氧化損傷；其機(jī)制主要是多酚通過激活NFE2L2 抗氧化信號(hào)通路，上調(diào)其下游Ⅱ相解毒酶HMOX-1 和抗氧化酶SOD、GSH-Px、CAT 等的活性，抑制與ROS 生成有關(guān)的酶進(jìn)而清除ROS， 并上調(diào)抗氧化防御能力而發(fā)揮抗氧化作用［40］。 而NFE2L2 抗氧化信號(hào)通路在保護(hù)細(xì)胞免受氧化應(yīng)激和炎癥侵害方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用［41］。 此外，ROS 是通過CAT 的還原和高活性羥基自由基的生成增加自由金屬離子的，由于多酚能夠螯合金屬離子和自由基，其較低的氧化還原電位在熱力學(xué)上能夠還原高度氧化的自由基，如槲皮素具有螯合鐵和穩(wěn)定鐵的功能［39］。

2.2 多酚對(duì)畜禽的抗炎作用及機(jī)制

多酚可改善豬的炎癥反應(yīng)。 冬青多酚可通過增強(qiáng)被LPS 攻擊仔豬的腸道雙糖酶活性， 降低包括TNF-α 和IL-6 在內(nèi)的血漿促炎細(xì)胞因子，上調(diào)腸道緊密連接蛋白claudin-1 和occludin 的mRNA 表達(dá)， 增強(qiáng)短鏈脂肪酸 （short-chain fatty acids，SCFA）的產(chǎn)生，改變后腸道微生物群組成而增強(qiáng)腸道屏障功能，促進(jìn)SCFA 生成，減輕LPS 引起的腸道損傷，進(jìn)而減輕腸道炎癥［42］。含姜黃素和白藜蘆醇的日糧主要通過下調(diào)斷奶仔豬小腸Toll樣受體4（Toll-like receptor 4，TLR4）基因和蛋白表達(dá)水平， 抑制重要炎癥因子IL-1β 和干擾素-α（interferon-α，IFN-α）的釋放，增加免疫球蛋白的分泌而調(diào)節(jié)斷奶仔豬腸道菌群， 下調(diào)TLR4 信號(hào)通路，減輕腸道炎癥，提高腸道免疫功能［43］。 部分研究發(fā)現(xiàn)采食富含多酚的日糧并沒有緩解豬的炎癥狀態(tài)，如采食添加1%葡萄籽和葡萄粕提取物的日糧并沒有顯著改善仔豬肝臟炎癥、 抗氧化和細(xì)胞保護(hù)系統(tǒng)、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激和外源系統(tǒng)［44］。迄今為止發(fā)表的少量研究成果表明， 多酚能夠抑制豬腸道炎癥， 發(fā)揮抗炎作用的關(guān)鍵機(jī)制是可以促進(jìn)腸道有益細(xì)菌的生長，同時(shí)抑制病原細(xì)菌的生長，促進(jìn)腸道健康。 腸道菌群的有益調(diào)節(jié)作用可增強(qiáng)腸道屏障功能， 減少細(xì)菌成分向循環(huán)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)運(yùn)并刺激宿主免疫系統(tǒng)［45］。 多酚對(duì)結(jié)腸微生物群的調(diào)節(jié)作用與降低全身炎癥標(biāo)志物，如C-反應(yīng)蛋白（Creactive protein，CRP）的水平和組織中炎癥基因的表達(dá)有關(guān)［46］。 關(guān)于多酚改善豬系統(tǒng)性抗氧化狀態(tài)并降低ROS 水平［47］，可以假設(shè)多酚的生物利用度差， 這些作用不太可能由多酚的直接抗氧化作用介導(dǎo)，而是由腸道健康的改善而繼發(fā)，因此，促炎和促氧化刺激的易位性降低。未來，有必要進(jìn)一步研究以獲得更多證據(jù)， 證明多酚對(duì)豬的潛在有益作用。

目前關(guān)于多酚對(duì)雞炎癥的潛在影響研究較少。 氧化應(yīng)激和炎癥與蛋雞脂肪肝出血綜合征的發(fā)生和發(fā)展有關(guān)。采食添加400 mg/kg 白藜蘆醇的日糧可顯著降低炎癥相關(guān)基因NF-κB、TNF-α、IL-1β 和IL-6 的mRNA 水平，表明白藜蘆醇能有效減輕脂肪肝出血綜合征母雞的氧化應(yīng)激和炎癥。 因此，白藜蘆醇可作為有效的飼料添加劑，防止蛋雞脂肪肝出血綜合征的發(fā)生［48］。 0.03～0.09 g/（kg·BW）的茶多酚可顯著下調(diào)肉雞腸道中各種促炎細(xì)胞因子（IL-1B、IL-4、IL-6、IL-10、TNF、IFNc）的表達(dá)，減少體內(nèi)脂肪沉積，這可能是脂肪酸從頭合成速率降低和β-氧化速率升高的結(jié)果，但該研究中缺乏生產(chǎn)性能的數(shù)據(jù)［49］，因此，目前尚不清楚茶多酚下調(diào)促炎基因是否與動(dòng)物生產(chǎn)性能的提高有關(guān)。 體外研究發(fā)現(xiàn)100 μmol/L 蘆丁處理可顯著降低LPS 誘導(dǎo)的IL-6、TNF-α 和誘導(dǎo)性一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthase，iNOS）的基因表達(dá)， 還可顯著阻斷LPS 誘導(dǎo)的ROS 產(chǎn)生和NF-κB 活化，表明蘆丁可以減輕LPS 誘導(dǎo)的肌肉細(xì)胞炎癥反應(yīng)。 家禽日糧中補(bǔ)充蘆丁或蘆丁植物提取物可能是控制肉雞白色條紋的一種有效途徑［50］。綜上所述，多酚可通過調(diào)控炎性通路降低促炎細(xì)胞因子的表達(dá)而發(fā)揮抗炎作用， 也可能是通過對(duì)腸道微生物組成的有利作用介導(dǎo)的。 未來還需要更多的證據(jù)證明多酚在家禽中發(fā)揮的潛在有益作用。

多酚對(duì)奶牛的潛在抗炎作用目前只有很少的研究。 如采食5 g 或10 g 石榴多酚提取物增加了犢牛外周血單核細(xì)胞的IFN-c 和IL-4 分泌，并改善了對(duì)卵清蛋白疫苗接種的總IgG 反應(yīng)， 降低了粗蛋白和脂肪的消化率， 原因可能是基礎(chǔ)日糧中的單寧含量高， 但增強(qiáng)了有絲分裂原誘導(dǎo)的細(xì)胞因子產(chǎn)生和對(duì)疫苗接種的反應(yīng)， 這可能有利于改善犢牛的免疫能力和機(jī)體健康［51］。 采食多酚提取物可持續(xù)降低奶牛肝臟炎癥和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)（endoplasmic reticulum，ER）應(yīng)激相關(guān)的大量基因的表達(dá)，顯著下調(diào)成纖維細(xì)胞生長因子-21 （fibroblast growth factor-21，F(xiàn)GF-21）水平。 FGF-21 是ER 應(yīng)激的關(guān)鍵標(biāo)記和肝臟脂肪積累的替代標(biāo)記， 原因可能是多酚抑制了肝臟ER 應(yīng)激、炎癥和代謝應(yīng)激［20］，降低了肝臟中脂肪含量，提高了產(chǎn)奶性能［21］。日糧中添加0.2 g/kg DM 綠茶多酚上調(diào)了產(chǎn)犢后奶牛血漿中IL-6 和IL-10 的濃度，但下調(diào)了IFN-α、IL-1b、IL-2、IL-8 和IFN-γ 的濃度，有效地抑制了產(chǎn)犢后奶牛炎性疾病進(jìn)程［6］。 總的來說，迄今為止發(fā)表的少數(shù)關(guān)于奶牛的研究成果表明， 多酚可下調(diào)FGF-21 在肝臟脂肪中的蓄積，緩解圍產(chǎn)期奶牛肝臟炎癥和ER 應(yīng)激，提高產(chǎn)奶性能。 今后的研究應(yīng)闡明多酚對(duì)瘤胃微生物群的調(diào)節(jié)作用是否有助于改善奶牛的炎癥狀態(tài)并顯著提高產(chǎn)奶性能。 然而，考慮到分娩期間經(jīng)常發(fā)生的瘤胃疾病，如亞急性瘤胃酸中毒和真胃移位，在早期病情中會(huì)導(dǎo)致全身性炎癥，同時(shí)伴有明顯的瘤胃微生物群落受損以及LPS 和細(xì)胞因子等炎性刺激物易位增加， 飼喂多酚有助于改善奶牛炎癥狀態(tài)和產(chǎn)奶性能。

以上關(guān)于多酚對(duì)畜禽的抗炎作用研究均顯示其具有較強(qiáng)的抗炎活性， 突出了多酚作為多種急性和慢性炎癥疾病治療工具的有益作用。 氧化代謝過程中產(chǎn)生的過量ROS/RNS 和一些天然或人工化學(xué)物質(zhì)均可誘發(fā)氧化應(yīng)激和蛋白質(zhì)氧化，氧化應(yīng)激和蛋白質(zhì)氧化又會(huì)觸發(fā)炎癥分子和炎癥信號(hào)的產(chǎn)生，引起組織損傷，從而啟動(dòng)炎癥反應(yīng)［52］，導(dǎo)致促炎細(xì)胞因子的合成和分泌，如NF-κB/AP-1的激活和TNF-α 的產(chǎn)生已被證明在多種慢性疾病的炎癥過程中起著關(guān)鍵作用。 多酚能清除ROS/RNS， 從而在細(xì)胞活力受到嚴(yán)重影響之前終止連鎖反應(yīng)，有助于調(diào)節(jié)炎癥信號(hào)。多酚的抗炎機(jī)制主要是通過抑制多種細(xì)胞因子和參與促炎相關(guān)的酶， 如COX-2、iNOS 和脂氧合酶（lipoxygenase，LOX），抑制巨噬細(xì)胞的吞噬功能，抑制NF-κB 和AP-1， 激活抗氧化通路NFE2L2 下游的Ⅱ相解毒酶HMOX-1，以及激活MAPK 和PKC，從而減少促炎細(xì)胞因子TNF-α、IL-1β 和IL-6 的表達(dá)［53］。細(xì)胞因子是重要的介體蛋白， 在免疫系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信中至關(guān)重要。 細(xì)胞因子可由淋巴細(xì)胞（lymphokines）或單核細(xì)胞（monokines）產(chǎn)生，具有促炎和抗炎作用。 促炎細(xì)胞因子（IL-1β、IL-2、TNF-α、IL-6、IL-8、IFN-γ）和抗炎細(xì)胞因子（IL-10、IL-4、TGF-β） 被認(rèn)為是表征許多疾病的免疫反應(yīng)穩(wěn)態(tài)和炎癥的重要參數(shù)［54］。 多酚可通過抑制炎癥反應(yīng)的多種關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子， 如通過抑制TNF-α、IL-1β和IL-6 抑制巨噬細(xì)胞的吞噬功能［55］。 此外，多酚已被證明可以調(diào)節(jié)不同的炎癥介質(zhì)， 如花生四烯酸、多肽、興奮性氨基酸和細(xì)胞因子的代謝物而發(fā)揮抗炎作用。 此外，多酚能夠通過抑制I-κB 的磷酸化和蛋白酶體降解阻斷NF-κB 通路的激活，這種作用在一定程度上與多酚的抗氧化特性有關(guān)［56］。多酚能夠直接清除ROS，還能激活NFE2L2，進(jìn)而激活各種抗氧化酶［3-4］防止氧化應(yīng)激的發(fā)展。因此， 氧化應(yīng)激的阻斷有助于通過抑制NF-κB、MAPK 和AP-1 通路達(dá)到抑制促炎通路的目的。再者， 多酚能夠激活轉(zhuǎn)錄因子過氧化物酶體增殖物激活受體c（peroxisome proliferator-activated receptor c，PPARc）， 阻斷NF-κB 的激活抵抗炎癥。 因此， 多酚不僅能保護(hù)細(xì)胞免受高劑量應(yīng)激物質(zhì)的侵害， 還能保護(hù)細(xì)胞免受包括氧化應(yīng)激、 代謝應(yīng)激、 炎癥應(yīng)激和熱應(yīng)激在內(nèi)的非特異性應(yīng)激等的侵害。

3 小結(jié)

氧化應(yīng)激持續(xù)發(fā)展勢(shì)必會(huì)加重動(dòng)物機(jī)體的炎癥反應(yīng)， 而長時(shí)間的炎癥反應(yīng)又會(huì)加速動(dòng)物代謝病和感染性疾病的進(jìn)展， 尤其是處于圍產(chǎn)期的奶牛和斷奶階段的幼仔動(dòng)物， 降低動(dòng)物生產(chǎn)性能和縮短使用壽命。因此，及早采取調(diào)控方式對(duì)畜禽日糧進(jìn)行干預(yù)， 既可緩解抗生素使用引起的藥物殘留和細(xì)菌耐藥性問題，降低抗生素用藥成本，又可保障動(dòng)物機(jī)體健康， 避免休藥期給養(yǎng)殖場(chǎng)造成的經(jīng)濟(jì)損失。 多酚因具有較強(qiáng)的抗氧化作用和抗炎作用，被認(rèn)為是很有前途的飼料添加劑之一。研究發(fā)現(xiàn)多酚可改善系統(tǒng)性抗氧化狀態(tài)，降低ROS 和螯合金屬離子水平，誘導(dǎo)抗氧化酶，有助于減輕局部和全身炎癥反應(yīng)，進(jìn)而改善畜禽生產(chǎn)性能，這在單胃動(dòng)物的斷奶階段和奶牛圍產(chǎn)期尤其重要。 多酚發(fā)揮抗炎作用的關(guān)鍵機(jī)制是有助于穩(wěn)定腸道菌群和腸道健康，這兩者都與增強(qiáng)腸道屏障功能、減少細(xì)菌成分、 抑制氧化促進(jìn)劑轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)有關(guān)。 多酚還可通過抑制炎性通路NF-κB 降低炎性因子水平而發(fā)揮抗炎作用， 進(jìn)而提高動(dòng)物生產(chǎn)性能，延長使用壽命。目前關(guān)于多酚是否通過調(diào)節(jié)胃腸道微生物群而發(fā)揮抗氧化和抗炎作用的研究較少， 未來還需要更多的證據(jù)證明多酚可在畜禽中發(fā)揮抗氧化和抗炎的潛在作用。