刺五加的生物学功能及在畜牧生产中的应用

黎作华，余兴龙，张 彬※

（1.湖南农业大学动物科学技术学院，湖南长沙410128；2.湖南农业大学动物医学院，湖南长沙410128）

随着动物营养和饲料工业的发展，兽药和抗生素、生长促进剂等化学制品的广泛应用，不仅使畜禽的各种疾病问题层出不穷，也导致严重的畜产品药物残留。随着社会的进步和人民生活水平的不断提高，人们越来越重视动物源性食品的安全和卫生。禁止抗生素或限制抗生素的使用也日益受到我国的重视。目前世界各国逐渐将目光转向中草药的应用研究。刺五加（Acanthopanax senticosus,AS）作为一种传统的中草药，具有增强机体免疫功能、抗氧化、抗菌、抗病毒、抗疲劳和调节胃肠道pH 等功能，受到国内外研究者的关注。目前刺五加在人类医学上的应用越来越广泛，其作用效果也越来越受到国内外研究者的认可。

1 刺五加研究进展

1.1 刺五加生物学特征

刺五加（Acanthopanax senticosus, AS），又名一百针、坎拐棒子、老虎潦、西伯利亚人参等，属五加属五加科植物。中国产五加属植物共有26 种，分布几乎遍及全国，供药用的达13 种以上，刺五加为其中一种。刺五加生于海拔数百米至数千米的森林或灌木丛中，主要分布在中国的黑龙江、吉林、河北、山西、宁夏、陕西及四川等地。

刺五加为落叶灌木，植株高达2 米。茎通常密生细长倒刺。掌状复叶，互生，叶柄具细刺或无刺，被疏毛或无毛，小叶柄被褐色毛，小叶椭圆状倒卵形至长圆形，先端渐尖或突尖，基部楔形，边缘具尖锐重锯齿或锯齿，上面稍有短毛或无毛，下面沿脉密生淡褐色毛。伞形花序顶生，花多而密，花萼绿色，花期6～7 月。核果浆果状，近球形或卵形，果期8～10 月。刺五加种子有形态休眠和生理休眠特性，在生产中需要进行种子催芽处理。刺五加具有阴生习性，生长期需要荫蔽条件。

1.2 刺五加的主要活性成分

刺五加含有多种皂苷、多糖、黄酮等药理成分，此外还含多种微量元素及氨基酸等，其主要活性成分及作用见表1。

表1 刺五加提取物的活性成分

2 刺五加的药理作用

《神农本草经》中对刺五加有“添精补髓、强壮筋骨、进饮食、健气力、不忘事，久服可轻身耐”的记载。《本草纲目》称刺五加为“本经上品”，能“补中益气，坚筋骨强意志，久服轻身耐老”。刺五加用途广泛，治疗效果极高且营养价值极高，具有多种药理作用。尤其是近年来发现其药效与人参相似后，刺五加全面开发利用的速度迅速加快，现已经研发出多种以刺五加为原料的药品、保健品和食品。目前此刺五加商品已成为我国重要的出口创汇商品之一。刺五加的药理作用主要表现在以下几个方面：

2.1 对心脑血管系统的影响

皂苷类化合物使得机体心肌缺血现象得到有效改善。高脂血症模型大鼠实验结果显示，刺五加叶皂苷对血小板聚集有抑制作用，使得心肌梗死面积得以缩小。熊果酸等单体活性成分使得血小板聚集的情况得到有效抑制，不过人们依然无法明确其作用机制。皂苷类化合物对人体微循环有促进作用，使得脑缺血现象得到有效改善。刺五加叶总黄酮在一定程度上可以强化红细胞膜的流动性，这在一定程度上也就会降低血液黏稠度。脑缺血模型大鼠实验显示，总黄酮对于蛋白表达有着显著提升作用。

2.2 对中枢神经系统作用

苷类、黄酮类化合物可以显著作用于中枢神经系统。主要就是皂苷类成分。刺五加对中枢神经系统兴奋以及抑制过程可有效调节，对于脑细胞代谢和修复表现出显著的促进作用。而刺五加制剂在临床应用中所发挥的主要作用就是镇静安神，实现对神经衰弱有效的治疗[8]。因此刺五加可用于治疗神经系统疾病，有抗帕金森病等多种作用，临床中可实现对血管性痴呆等的治疗。

2.3 抗肿瘤作用

苷类、多糖类化合物可以抗肿瘤，刺五加叶皂苷对肝癌细胞有丝分裂等有抑制作用，这对于肝癌细胞增殖有着显著的抑制作用，同时对其凋亡表现出显著的促进作用。刺五加叶皂苷对肺癌细胞内蛋白表达会有影响，使得肺癌细胞更快速的凋亡。其对Ca2+内流表现出促进作用，使得胃癌细胞增殖在一定程度上得到减缓[9]。研究显示，刺五加叶中皂苷对肿瘤有抑制作用，这与对Bcl-2 蛋白表达的限制，对Bax 蛋白的表达的有促进作用有关[10]。

2.4 降血糖作用

刺五加根茎有苷类和多糖，还有腺苷等化合物。刺五加的注射液有清除氧自由基等的作用。刺五加使得葡萄糖转运能力得到增强，可实现对糖尿病的有效治疗，有潜力应用于糖尿病的预防以及治疗。并且，刺五加叶皂苷类化合物使得血红细胞形态改变能力得以增强，促进血糖水平的降低[11]。

2.5 抗疲劳作用

刺五加总苷可以发挥抗疲劳的作用，实现对应激反应有效调节。一些学者提出，刺五加使得运动中的脂肪供能增加，降低肝糖原的供能，这样就可以实现对定量负荷的有效调节。研究表明，刺五加苷E 和绿原酸等有抗疲劳的效果，刺五加苷E 作用机制让细胞活性得到恢复，对皮质酮上升的抑制作用[12]。

2.6 抗紫外辐射作用

研究显示，辐射使得细胞周期陷入停滞，同时还会造成细胞非自然死亡，而刺五加发挥着一定的抗辐射作用，即有效保护核酸免受侵袭，让骨髓造血干细胞有着相对更高的造血率，使得机体的免疫力得以增强，对有毒自由基释放有阻滞作用[13]。天然抗紫外线保护剂如黄酮类化合物等受到很多学者关注[14-15]。有研究显示刺五加多糖通过提高辐射损伤大鼠的脾脏、胸腺、睾丸等，有效保护60 Coγ 射线辐照大鼠的免疫系统等[16]。刺五加皂苷通过让淋巴细胞有更高的转换率，使得X 射线照射导致的小鼠免疫功能损伤得到有效减轻[17]。

2.7 抗炎作用

相关研究表明，刺五加叶中皂苷类化合物显著抑制革兰氏阳性等，发挥着抗炎、抗菌效果。刺五加提取物对RAW264.7 中NO 产生表现出显著的抑制作用[18]。 有学者提出木脂素(+)-Sy

ringaresinol-di-O-β-D-glucosz de 的抗炎抑炎效果是十分显著的[19]。依托于小鼠巨噬细胞炎症模型以及小鼠内毒素休克模型的构建，结果显示，刺五加水提物对巨噬细胞炎症介质有效抑制，这样就可以发挥抗炎功效，这为临床治疗及功能研究方面提供了新思路[20]。此外，刺五加能够使得小鼠抗高温等能力显著提高。

2.8 免疫调节作用

临床实验研究表明，五加科属的作用特征大致相似，都具有调节机体免疫功能的作用。

2.8.1 对免疫器官的影响

免疫器官承载着免疫反应。刺五加多糖使得免疫器官重量有效增加。研究表明给幼年小鼠腹腔连续注射3 天刺五加多糖，处死后发现小鼠的脾脏比对照组显著增大[21]。刺五加多糖使得小鼠脾脏和肠系膜淋巴结有着相对更多的细胞数目，增大脾脏白髓总体积[22]。相关实验显示，刺五加叶皂苷显著作用于正常及免疫抑制小鼠，使得有更大的胸腺及脾脏，让小鼠网状内皮系统拥有着更强的吞噬功能[23]。在蛋雏鸡日粮增加1%的刺五加与党参、山楂等单味中草药及抗生素，试验结果发现，刺五加组的法氏囊显著大于其他组[24]。

2.8.2 对免疫细胞的影响

在免疫功能低下的小鼠模型的基础之上，使用刺五加灌胃，持续21 天，结果发现NK 细胞有更高活性。刺五加多糖对B 细胞的增殖等存在着影响。研究显示，刺五加多糖让巨噬细胞拥有更强的吞噬功能。反转录聚合酶链反应检测表明，对小鼠腹腔巨噬细胞进行ASPS 处理后，IL-1β、TNF-α、mRNA 比对照组表达水平更高，而小鼠脾淋巴细胞表达更高的IL-2、TNF-α、mRNA[25]；韩杰等[26]提出，ASPS 可让断奶仔猪外周血含有更多的白细胞以及淋巴细胞，分泌更多IL-2、IFN-γ，这种作用与剂量呈现为正相关关系。Ruizhan Chen 等[27]提出ASPS让淋巴细胞拥有更高增殖活性，使得血液中含有更多的T 淋巴细胞亚群。Han 等[28]提出，刺五加多糖相互作用于TLR2/4，B 细胞等被激活，使得NF-κB 和MAPK 信号通路被活化，促进IL-6 等产生。Lin 等[29]提出紫丁香苷水溶液浓度合适，对大鼠血液巨噬细胞有刺激作用。张英楠[30]从组织学角度证明刺五加多糖对鸡免疫功能具有显著的增强作用，将不同浓度刺五加多糖注射雏鸡后观察雏鸡脾脏中T、B 淋巴细胞定位分布的变化情况发现，刺五加多糖可以显著提升雏鸡脾脏中T、B 淋巴细胞的数量，同时可以影响动脉周围淋巴鞘和椭球周围淋巴鞘的发育。

2.8.3 对细胞因子的影响

细胞因子（cytokine）是由免疫细胞及组织细胞分泌的在细胞间发挥相互调控作用的一类小分子可溶性多肽蛋白，通过结合相应受体调节细胞生长分化和效应，调控免疫应答。Lee 等[31]研究表明，刺五加多糖能够与TLR4 受体以及CD14 结合，进一步活化NF-κB 信号通路，促进IL-1β、IL-6、IL-10 和TNF-α 的产生。对十名健康志愿者的活化全血培养物进行研究发现，刺五加乙醇提取物可影响其细胞因子的合成，IL-4、IL-5 和IL-12 的释放受到抑制[32]。另外，刺五加乙醇提取物能够诱导和增强体外IL-1 和IL-6 的产生。

此外，刺五加还是理想的干扰素诱生剂。杨吉成等[33]以刺五加多糖对S801 和S7811 白细胞系进行干扰素诱生实验，结果表明刺五加多糖有促诱生干扰素作用。谢蜀生等[34]研究发现刺五加多糖及有苷类成分均能明显提高细胞产生干扰素的能力。

干扰素主要有以下几种作用：（1）抗菌免疫。在抗原呈递过程中，IFN-γ 上调DC MHCI 类和II 类分子表达，促进DC 将抗原肽呈递给初始T 细胞，启动适应性免疫应答；（2）抗病毒免疫。病毒感染细胞产生IFN-α 和IFN-β，IFN-α 和IFN-β 诱导病毒感染细胞和其临近的未感染细胞产生抗病毒蛋白酶而发挥抗病毒作用。IFN-α、IFN-β 和IFN-γ激活NK 细胞，使其在病毒感染早期有效地杀伤感染细胞。IFN-α、IFN-β 和IFN-γ 还可刺激病毒感染细胞表达MHCI 类分子，提高其抗原提呈能力，使其更容易被CTL 识别并杀伤。IFN-γ 可明显促进NK 细胞对病毒感染细胞的杀伤作用。IFN-γ可激活单核/巨噬细胞，增强其吞噬和杀伤功能；（3）抗肿瘤作用。IFN-γ 可诱导CTL 和NK 细胞杀伤活性，诱导肿瘤细胞表达MHCI 类和II 类分子，增强机体对肿瘤细胞的免疫应答。实验研究已证实，刺五加有抗病毒、抗肿瘤以及免疫调节作用，这与干扰素的生物学特性相符合，因此，可认为刺五加多糖及其甙类促诱生干扰素作用是从分子水平上揭示了刺五加药理效应的本质。因此将刺五加多糖用于临床可提高机体内干扰素水平，并能增强机体免疫功能。若用于细胞的干扰素生产可提高单位细胞干扰素产量。

3 刺五加在畜牧生产上的应用

刺五加研究多集中于人类医学领域，在畜禽上的应用研究相对较少。刺五加作为一种物美价廉的药材，在畜禽绿色养殖和动物疫病防治等方面具有重要作用。赵国先等[35]研究发现在蛋雏鸡的饲粮中添加0.1%的刺五加多糖可显著提高其生长性能和血清免疫指标。韩杰等[36]的研究指出，刺五加多糖可以降低肠粘膜通透性，对免疫应激仔猪肠粘膜损伤具有缓解作用。在断奶仔猪饲料中添加刺五加多糖可显著降低断奶仔猪腹泻的发病率和发病程度。并且，刺五加多糖对白痢仔猪粪便大肠杆菌具有一定的抑制作用，最小可达到160mg/mL 的抑菌浓度[37]。刘东风[38]研究发现，以刺五加为原料制作刺五加散，可提高育肥猪的生产性能和免疫功能。

综上所述，我们了解到刺五加具有多种药理作用及多种生物学功能，在机体抗肿瘤、抗氧化、调节免疫等方面发挥重要作用。同时，刺五加还被认为是干扰素的诱生剂，干扰素是机体抵抗病毒感染的重要防御因子，它参与机体细胞免疫，担负着抵御病毒感染的任务，尤其是IFN-γ，是诱导并激活巨噬细胞产生杀伤力机制中最重要的细胞因子。因此，刺五加可能在机体抗病毒过程中也发挥重要作用，但是刺五加能否在猪病防控中发挥良好的抗病毒效果还需深入探索和研究。