桑叶提取物对动物免疫功能的调节作用及其机理研究进展

2020-12-29 11:19肖定福
饲料博览 2020年12期
关键词:免疫调节桑叶提取物

王 霞,肖定福

(益阳职业技术学院,湖南 益阳 413001)

桑树(Morus albaL.)为桑属桑科多年生落叶小乔木。桑叶为桑树的叶,中医又称“铁扇子”[1],是桑树的主要产物,约占地上部产量的64%。中国是蚕丝的发源地,栽桑养蚕具有500 多年的悠久历史[1]。桑叶不仅是传统蚕桑产业稳定发展的重要物质基础,而且还具有很高的饲料资源开发利用价值。桑叶中除了含有蛋白质、脂类、矿物质、维生素、食物纤维、氨基酸等营养物质外,还含有一些功能性活性物质,如植物甾醇、黄酮类、生物碱类、多糖等。作为畜禽的饲料,桑叶具有提高动物机体免疫力[2]、抗氧化[3]、降血糖[4]、降血脂[5]、抗高血压[6]、抗炎[7]、抗动脉粥样硬化[8]、抗肿瘤[9]、抗惊厥[10]和血管舒张剂[11]等作用。

桑叶作用于机体起免疫作用的主要物质是桑叶多酚类和多糖类化合物,对机体免疫调节主要表现为对机体体液免疫、细胞免疫的调节以及对机体免疫功能的刺激与激活。其次,桑叶的抗氧化作用也间接地调节了动物机体的免疫系统,可提高动物机体的免疫力。

1 桑叶提取物中的活性成分

桑叶化学活性成分的提取方法多种多样,针对不同的提取物所使用的方法不一样。桑叶粗提常用方法除水提法外就是乙醇提取法[12],活性提取物主要成分如下。

1.1 多酚类化合物

1.1.1 黄酮类

桑叶中多酚类化合物的主要成分为黄酮类化合物,其含量在9.84~29.60 mg·g-1之间[13]。S.Y.Kim等[14]在桑叶中分离出的黄酮类化合物有9种,以芦丁、异槲皮苷、黄芪甲苷三种黄酮类化合物为主要多酚成分,在三种黄酮类化合物中,异槲皮苷含量最高(5.68 mg·g-1),其次是芦丁(3.1 mg·g-1)和黄芪甲苷(2.4 mg·g-1),被鉴定为桑叶黄酮的主要成分,已知它们具有多种生物活性和很强的抗氧化活性[15]。

1.1.2 Diels-Alder型加合物

Diels-Alder 型加合物是桑属植物的特征性多酚类成分,是指异戊二烯与查尔酮或查尔酮衍生物发生Diels-Alder 环加成反应所得到的化合物[16]。Wang Y. F.等[17]从桑叶中分离出两种新的化合物Macrourins I 和Macrourins J,加上之前报道出的7 种(Wittiorumin F、Kuwanon J、Albafuran C、Mulberrofuran E、Mulberrofuran F、Mulberrofuran K、Sorocein I)一共有9 种。具有抗高血压、抗病毒、抗菌和抗病原微生物、抗氧化及抗肿瘤等作用[18]。

1.1.3 茋类化合物

茋类化合物是以白藜芦醇或其他二苯乙烯为单体聚合而成的一类化合物[19]。目前从桑叶中已分离得到桑辛素C、D、E、I、M、N、P、V、W、X、Y 和Z,桑呋喃A 和B,wittifuran R、X、Y、Z,3',5'-dimethoxy wittifuran Y,ω-羟基-桑辛素N,桑皮苷F,morachalcone B 和morachalcone C[20],具有抗病毒、抗氧化的作用[21]。

此外,多酚类化合物中还包括绿原酸、桑色素、原儿茶酸、咖啡酸和白藜芦醇等,具有抗肿瘤、抗炎、抗衰老、免疫调节和保护心血管等多种药理作用[22]。

1.2 生物碱类化合物

桑叶富含生物碱类化合物,其中1-脱氧野尻霉素(1-DNJ)具有显著的糖苷酶抑制作用,能明显抑制进食后血糖急剧上升的现象[4]。N.Asano 等[23]从桑叶中分离出了16 种生物碱,分别有脱氧野尻霉素(DNJ)、N-甲基-1-DNJ、2-氧-α-D半乳吡喃糖苷-1-DNJ、去甲莨菪碱等。据研究,桑叶中DNJ 含量为0.11%[24],具有降血糖、抗病毒、抗氧化和抗肿瘤转移等多种生物活性[25]。

1.3 多糖类化合物

目前分离纯化得到的桑叶多糖组分有MP11、MP12、MP13,多糖组分Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ及组成尚不明确的桑叶多糖SD2-3、SD3-3、SD3-4、MLP1 和MLP2 等[20]。桑叶多糖是桑叶的活性成分之一,有明确的降血糖和抗凝血作用。

1.4 挥发油类

挥发油占桑叶干重的质量分数为0.1%[26]。鲜桑叶中含有大量α-及β-乙烯醛、顺式β-及γ-己烯醇等挥发油[1]。孙莲等[27]在桑叶挥发油中提取的主要组分为正十八烷,邻苯二甲酸二丙酯和3,7,11,15-四甲基-2-十六碳烯-1-醇,二十九烷。挥发油有一定的镇咳、抗菌、消毒、抗微生物、提神、催眠、镇静等作用[28]。

桑叶中还含有氨基酸及三萜类化合物、香豆素、有机酸、超氧化物歧化酶(SOD)、叶绿素、黄体色素、新胡萝卜素、叶黄素等色素和香精、植物雌激素、松香油等其他功能成分[1]。

2 桑叶提取物对动物机体免疫功能的调节作用

目前,关于桑叶提取物对动物机体免疫功能的影响,研究的主要是多酚类化合物及多糖类化合物。下面就这两种物质对动物机体免疫功能的影响进行综述。

2.1 桑叶多酚对动物机体免疫功能的影响

桑叶对动物的免疫力有一定的调节作用,能有效提高动物的抗病力。桑叶提取物可能在免疫调节中发挥双重效应,在激活免疫系统增加清除病毒的能力同时,还可快速减轻肺脏组织的炎性损伤,加速受病毒感染机体的康复以及改善动物的肠道健康,增强肠道免疫。孙经梦等[29]研究发现,桑叶提取物能有效的预防或治疗小鼠感染甲型流感病毒FM1。沈维治等[30]研究表明,桑叶多酚具有显著的抑菌功效,能有效的调节动物肠道免疫功能。Chang C. H.等[31]研究发现,桑叶提取物可通过抑制脂肪细胞来源的白细胞介素6(IL-6)和α 肿瘤坏死因子(TNF-α)抑制肝癌细胞增殖。A.Sheikhlar等[32]的研究结果表明,在非洲鲶鱼的饮食中添加桑叶甲醇提取物,可以提高机体的免疫力,治愈由嗜水气单胞菌引起的运动性气单胞菌败血症,提高成活率。

2.2 桑叶多糖对动物机体免疫功能的影响

桑叶多糖(MLPs)除了具有很好的降血糖、降血脂作用,还有很好的免疫调节作用[33]。侯瑞宏等[34]研究发现,桑叶多糖对小鼠的单核-巨噬细胞功能、体液免疫功能、细胞免疫功能等均有显著性影响,说明桑叶多糖具有免疫调节活性。桑叶多糖还可以调节机体的肠道平衡,增加有益菌的数量,减少有害菌的生成[35]。Zhao X.J.等[36]研究发现,饲粮中添加桑叶多糖(0.3~0.9 g·kg-1)可以降低早期断奶仔猪腹泻的发生率,同时观察到肠道乳酸菌和双歧杆菌增殖增加,大肠杆菌增殖率降低。李小兵[37]研究得出,桑叶多糖可使长期大负荷运动小鼠的免疫功能得以适当的修复。表明桑叶多糖具有一定的免疫调节功能。桑叶多糖还可通过免疫调节对肾脏起到保护作用。部分多糖已被作为免疫调节药物用于诱导淋巴细胞增殖及细胞因子生成,保护骨髓的造血功能及免疫器官[38]。

总结得出,桑叶提取物可以很好地增强动物机体的免疫功能,从而能增强动物机体各个免疫器官的功能,能起到保护肾脏的作用。其次,桑叶提取物能平衡动物的肠道菌群,从而可以对动物生长起到促进作用。

3 桑叶提取物对动物机体免疫功能的作用机理

桑叶提取物对机体免疫功能的调节主要体现在提高机体的体液免疫和细胞免疫,以及抗氧化和抗炎作用,其中起主要作用的活性物质为多酚类化合物和多糖类化合物。

3.1 桑叶多酚类化合物对动物机体免疫功能的作用机理

桑叶中多酚是桑叶提取物的抗炎和抗氧化剂的活性物质[7]。桑叶多酚作为抗炎活性物质对机体免疫功能进行调节,其主要表现在激活细胞内途径,如花生四烯酸依赖性途径、NF-κB 信号传导途径、MAPKs 途径、PI3K/Akt 信号传导途径和表观遗传调控,调节宿主的免疫反应[39]。Chan K.C.等[8]研究发现,桑叶提取物中的多酚类化合物可通过抑制NF-κB 的信号传导途径诱导巨噬细胞活化参与的炎症反应,还可通过下调炎症细胞因子及促炎介质的产生来调节机体的炎症反应[7]。花生四烯酸或二十碳四烯酸(AA)一旦进入细胞质,就会被环氧化酶(COX)和脂氧合酶(LOX)等多种酶靶向,分别生成前列腺素(prostaglandins,PGs)和血栓烷A2 或羟二十羧酸(HETEs)和白三烯(leukotrienes,LTs)这些分子脂质介质,从而促进炎症反应[40]。通过研究,桑叶多酚可通过抑制这些促炎酶达到机体的免疫调节[41]。据研究,桑叶多酚能影响MAPKs 途径,对氨基末端激酶、胞外信号调节激酶、压力激活蛋白激酶产生抑制作用,可减少促炎介质的表达和释放[42]。PI3K/Akt 信号通路发挥重要作用的促炎症介质的表达诱导激活NFκB,而桑叶多酚可阻止PI3K/Akt 信号传导途径,减少炎症的发生[43]。最后,多酚对表观遗传的调控体现在上调miR-181b 的表达,进而降低促炎趋化因子CXCL1和CXCL2的表达[44],减少miR-21表达和NF-κB 活性[45],增加THP-1 细胞中的miRLet7A,导 致IL-6、IL-10 和TNF-α 的 表 达 降低[46],此外还能降低与Akt 和MAPK 信号通路相关的靶基因[47]。

桑叶多酚作为抗氧化剂对机体免疫进行调节,主要表现为可以通过将氧化剂和抗氧化剂的平衡转移到抗氧化剂上,从而影响免疫系统先天和后天的各个方面[48]。

3.2 桑叶多糖类化合物对动物机体免疫功能的作用机理

桑叶多糖对动物机体的免疫调节主要表现在可以提高体液免疫和细胞免疫[49]。侯瑞宏等[34]研究表明,桑叶多糖能显著增强小鼠单核巨噬细胞的吞噬能力,加速碳粒的清除;能增强小鼠的体液免疫功能;对小鼠有直接促进脾淋巴细胞有丝分裂的作用,可通过激活T细胞增强小鼠的细胞免疫功能[34]。桑叶多糖对动物肝脏的保护机制体现在:①降低血糖水平及抗氧化作用,进而抑制炎症因子TNF-α 和CRP 等的分泌;②抑制T 淋巴细胞的活化和减少INFγ、TNF-α、IL-1B、NO 的释放及降低TNF-α、IL-1 的含量,平衡细胞因子等;这些可能是多糖对肝脏起保护作用的主要机制[34,49]。

由以上总结得出,桑叶提取物对动物的免疫调节机制是:①通过影响免疫器官,增强细胞免疫及体液免疫来增强机体的免疫功能。②通过调控非特异性免疫的相关信号通路,如Toll 样受体(TLR4)与配体结合使TLR胞质区与My D88及IRAK三者形成复合物,随之激活TNF,最后启动MAPK信号通路,而MAPK 信号通路的激活进而促使磷酸化转录因子进入细胞核调控相关基因转录;而NF-κB信号通路是调节细胞基因转录的关键因子之一,它被激活的MAPK刺激活化后直接启动和调节参与免疫反应的相关基因转录,调控细胞因子和黏附分子的表达来增强免疫功能。③通过抗氧化作用,抑制促炎因子及酶的表达,从而起到抗炎反应来间接增强机体的免疫功能。

4 小 结

桑叶提取物作为一种天然的活性成分,具有无毒、无害、无残留、无抗药性的特点,在畜牧业中具有很好的发展前景。桑叶提取物对动物机体有很好的免疫调节作用;但它对机体的免疫调节并非遵循某种单一的模式,而是多环节、多靶点的对机体进行免疫调节,从而提高动物机体的免疫力。需要注意的是,免疫调节机制涉及到各个免疫细胞上的不同受体,需要研究人员在研究过程中多方面地对其作用机制进行考察研究。另外,我国桑叶资源丰富,且用于桑叶提取物的提取方法也较多,但每种方法所提取到的桑叶提取物的质量不一样,以及动物对所提取的桑叶提取物的吸收利用率也有差异。同时,国内外桑叶的种属较多,不同种属或不同时间里提取到的桑叶提取物的质量都不一样。所以,对于这方面还需要进行相关的研究。而目前,虽然对植物提取物的研究较多,但单独就桑叶提取物对动物免疫机制及作用机理的研究还较少,不够全面和深入,需要研究人员对此进行研究。

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