沙葱及其提取物的抗氧化、抗炎和免疫调节作用

■敖长金

（内蒙古自治区高校动物营养与饲料科学重点实验室，内蒙古农业大学动物科学学院，内蒙古呼和浩特010018）

沙葱（Allium mongolicumRegel），学名蒙古韭，蒙古语中被称为“胡穆利”，广泛分布于我国新疆北部、甘肃、宁夏、陕西、内蒙古中西部荒漠草原和沙地[1]，其营养价值高，风味独特，富含蛋白质、脂肪、矿物质和维生素等营养物质，并含有多糖、黄酮类化合物和精油等多种活性成分[2]。研究发现，采用不同提取方法可获得沙葱中不同的活性成分，水提法获得的主要活性成分为多糖，醇提法主要获得黄酮类化合物，蒸馏法主要获得精油，但不同方法获得的沙葱提取物均具有抗菌、抗肿瘤、抗氧化、抗炎和免疫调节[3-7]等生物功能。本文针对沙葱中的不同生物活性成分，分别从其提取方法、活性物质组成、抗氧化能力、抗炎能力和免疫调节能力等方面进行综述。

1 沙葱多糖

1.1 沙葱多糖的提取及主要活性成分

多糖（polysaccharides）是由10个以上的单糖分子通过糖苷键连接组成，其分子结构复杂[8]。多糖的单糖组成、分子量、链构象、糖苷键的类型和位置以及硫酸盐的含量等因素都对它的生物活性具有一定影响[9-10]，如β-葡聚糖能够表现出很强的免疫调节活性，是因为它的三重螺旋结构具有较高的刚度，可以更好的被免疫细胞受体所识别[11]。近年来，由于植物多糖的安全性和潜在的抗氧化、抗炎和免疫调节等生物活性已经引起了世界范围内很多科学家的注意。

在沙葱多糖提取过程中，首先将沙葱粉与乙醇按1∶8的比例进行脱脂，脱脂完成后采用热水浸提法提取[12]，获得含有蛋白质的粗多糖溶液。然后再通过分离纯化等步骤去除大分子蛋白质和小分子杂质等非糖组分，从而获得单一多糖组分[13]。段伟伟等[14]采用Sevage法和三氯乙酸法去除沙葱粗多糖中的蛋白质，并观测了蛋白的去除率和多糖的损失率，结果表明，Sevage法除蛋白率为43.82%，多糖损失率为4.67%；三氯乙酸法除蛋白率为87.33%，多糖损失率为55.59%。扈瑞平[15]采用sephadexg-100凝胶柱层析法、硅胶薄层层析（TLC）和高效液相（HPLC）、核磁共振分别测定了沙葱多糖的分子量、单糖组成和糖链的主要连接方式，发现沙葱多糖是由D-葡萄糖、L-鼠李糖和D-半乳糖构成的分子量为5.89×104的杂多糖，其糖链的主要连接方式为α-Glc（1→4）、[α-Glc（1→4）-]n和端基α-Rha。

1.2 沙葱多糖的抗氧化作用

在动物生长过程中，日粮营养水平和环境等因素的改变使动物机体内活性氧（reactive oxygen species，ROS）或活性氮（reactive nitrogen species，RNS）增多[16]，机体氧化和抗氧化水平失衡，参与细胞信号转导途径的正常机制受到破坏，细胞发生功能性障碍，最终导致癌症、纤维化和高血压等疾病的发生[17]。多糖是很多药物的活性成分之一，能够增强抗氧化酶活性，清除机体内过多的自由基，抑制脂质过氧化，保护生物膜，从而达到抗氧化和抗衰老的作用[8]。王丽思[18]分别在体外和体内两个方面验证了沙葱多糖的抗氧化活性，体外抗氧化试验结果表明，沙葱多糖浓度为1 mg/mL时，抑制羟自由基（·OH）能力最强，浓度为5 mg/mL时清除超氧阴离子（O2-·）的能力最强；体内试验结果表明，对小鼠灌胃400 mg/kg体重沙葱多糖后可显著提高其血清、肝脏、肾脏和心脏中抗氧化酶活力，并降低丙二醛（MDA）含量。宋巴达玛等[19]和宋丽霞[20]在舍饲肉羊日粮中添加0.03%、0.06%、0.09%和0.12%的沙葱多糖，发现沙葱多糖能显著提高肉羊血清中超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）、过氧化氢酶（CAT）活性和总抗氧化能力（T-AOC）并降低MDA含量，且呈剂量和时间依赖性。

多糖的抗氧化作用机制可能包括：①多糖可以通过捕获脂质过氧化链式反应中产生的ROS，从而减少脂质过氧化反应链长度，阻断或减缓脂质过氧化的继续进行，达到对ROS的清除作用；②通过与产生ROS所必需的金属离子发生络合作用，对ROS起到间接清除作用。多糖环上的-OH可与产生的OH·等所必需的金属离子（如Fe2+、Cu2+等）络合，使其不能产生启动脂质过氧化的OH·或使其不能分解脂质过氧化产生的脂过氧化物，从而抑制ROS的产生；③多糖可通过提高SOD、GSH-Px等抗氧化酶的活性，从而发挥抗氧化作用[21]。沙葱多糖抗氧化作用的具体机制尚无法明确，有待于进一步研究。

1.3 沙葱多糖的免疫调节作用

巨噬细胞是机体天然抵抗力的一种重要效应细胞，在先天性和适应性免疫反应中可发挥吞噬、呈递抗原和分泌细胞因子等作用[22]。激活的巨噬细胞具有较强的吞噬和胞饮作用，可以参与机体特异性和非特异性免疫反应[23]。近年来，很多人尝试将多糖作为一种潜在的免疫调节剂，通过激活巨噬细胞来达到免疫调节作用。王丽思[18]研究表明，浓度为100μg/mL的沙葱多糖对小鼠腹腔巨噬细胞作用24 h时具有较好的激活作用。张兴夫[24]每天在小鼠日粮中添加75 mg/kg体重沙葱多糖可显著提高其巨噬细胞的吞噬能力，增强小鼠NK细胞对YAC-1的杀伤作用。NK细胞是机体天然存在的非特异免疫杀伤细胞，NK细胞活性提高可使其对T淋巴细胞的应答性增强，从而提高机体非特异性免疫能力[25]。

当机体受到病理刺激或损伤刺激时，巨噬细胞会产生大量生物活性分子，包括一氧化氮（NO）、ROS以及细胞因子如肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白介素-1（IL-1）和白介素-6（IL-6）等来防御病原体入侵[26]。细胞因子是免疫和非免疫细胞释放的细胞间信号蛋白，通过诱导细胞分化和增殖，从而在控制整个生物体内稳态中发挥重要作用[27]。免疫调节剂诱导巨噬细胞合成细胞因子的能力是评估其能否增强先天免疫活性的方法之一。有研究表明，沙葱多糖能够增强ConA对脾淋巴细胞和巨噬细胞分泌细胞因子的诱导作用，从而提高小鼠和肉羊血清中IL-2、IL-6和TNF-α含量[15，27]。T淋巴细胞受到抗原或有丝分裂素如ConA等刺激后，开始分泌IL-2，而IL-2又进一步促进T淋巴细胞的增殖分化，IL-2同样对其他重要的免疫细胞如B淋巴细胞、单核巨噬细胞、NK细胞等的功能具有调节作用[28]。TNF-α可以激活巨噬细胞而增强各种功能反应减少其他炎症和免疫调节介质的表达[29]。

淋巴细胞是由机体淋巴器官生成的一种白细胞，能够参与机体免疫，当受到抗原、有丝分裂原以及细胞间信号分子等的刺激后，活化的细胞膜表面受体，经Ca2+或cAMP信号转导途径，引起细胞增殖[30]。包美艳等[31]研究表明，150～250μg/mL沙葱多糖可促进淋巴细胞增殖，并增加淋巴细胞内NO含量。NO被认为是由巨噬细胞产生的一种重要的信号传导介质，参与细胞凋亡的调控以及对微生物和肿瘤细胞的宿主防御[28]，故刺激巨噬细胞分泌NO可促进巨噬细胞的活化。赵飞艳等[32]发现，绵羊外周血淋巴细胞被活化后，50～250μg/mL浓度的沙葱多糖可不同程度地促进γ-干扰素（IFN-γ）、信号转导和转录激活因子（STAT1）mRNA的表达，从而提高机体免疫作用。IFN-γ是由活化的T淋巴细胞在诱导剂的作用下产生的，可激活巨噬细胞产生杀伤力，对免疫系统有调节作用。STAT1是具有激酶活性的蛋白质，可连接多种细胞膜受体与选择性效应器，在细胞因子调节网络中起着重要作用[33]。

2 沙葱黄酮类化合物

2.1 沙葱黄酮的主要活性成分

黄酮类化合物（Flavonoids）是多数葱属植物（如洋葱、大蒜和沙葱）中的次生代谢产物，广泛存在于植物的根、叶、花和种子等不同部位。根据其母核基本结构可分为黄酮醇、黄酮、黄烷酮、黄烷醇、花青素、异黄酮、二氢黄酮醇和查尔酮等8类[34]。萨茹丽[35]采用超声波提取法和纤维素酶解法对沙葱中总黄酮提取最佳工艺进行探索，两种方法的最佳提取工艺如表1所示，其中超声波提取法较纤维素酶解法用时短，得率高。赵春艳[36]使用超声波提取法对沙葱中总黄酮进行提取，使用不同浓度乙醇进行洗脱，并对其进行成分鉴定，结果如表2所示，随着乙醇浓度的提高，沙葱黄酮中活性成分的种类减少。

表1 沙葱总黄酮两种提取工艺[35]

表2 不同乙醇洗脱组沙葱黄酮的主要成分[36]

2.2 沙葱黄酮的抗氧化作用

葱属植物中的黄酮类化合物大部分具有酚羟基结构，其中碳2，3位双建和4位羰基以及3位或5位羟基使黄酮具有一定的抗氧化活性[37]。萨茹丽等[38]对沙葱不同部位的黄酮含量进行了测试分析，发现沙葱叶黄酮含量（4.891 mg/g）显著高于沙葱花（2.144 mg/g）和沙葱茎秆（1.921 mg/g），并且沙葱叶黄酮的抗氧化能力也显著高于沙葱花和沙葱茎秆。木其尔等[39]在肉羊日粮中添加33 mg/kg的沙葱总黄酮30 d后，肉羊血清、肝脏和脾脏中的抗氧化酶活性显著提高，MDA含量显著降低。MDA是脂质过氧化产物，它不仅将活性氧转化为活性脂质分解产物，而且还放大了活性氧的作用，导致细胞损伤[40]。沙葱总黄酮降低肉羊血清和组织中MDA含量可能是由于其C6-C3-C6的结构，这类结构具有很强的供氧和供电子能力，能够有效清除机体内过多的自由基，保护机体免受脂质过氧化物的损伤[39]。赵亚波[41]和张艳梅[42]研究了沙葱黄酮对Diquat诱导的小尾寒羊氧化应激是否具有缓解作用，结果表明：与对照组相比，沙葱黄酮可显著提高血清和肝脏中抗氧化酶活性，降低MDA含量，降低肝脏NF-κB和诱导型一氧化氮（iNOS）的基因表达，提高了肝脏中线粒体ATP酶、线粒体呼吸链复合物Ⅱ和线粒体膜电位水平。线粒体膜电位的变化会导致在线粒体内膜上的跨膜质子梯度改变而影响ATP酶合成ATP的效率，线粒体ATP合成及细胞内的ATP含量均会受到影响，最终导致细胞凋亡或坏死。综上所述，肉羊在正常或氧化应激状态下，沙葱黄酮均可提高其抗氧化能力，使机体组织和器官免受或减轻由ROS造成的氧化损伤。

2.3 沙葱黄酮的免疫调节和抗炎作用

淋巴细胞的增殖能力可以很好的评判机体细胞免疫水平，T淋巴细胞在免疫调节中发挥着重要作用[43]。当T细胞受到非特异性有丝分裂原（如PHA和ConA）或特异性抗原刺激后，可出现细胞体积增大，代谢旺盛，蛋白和核酸合成增加并能进行分裂，成为淋巴母细胞，即淋巴细胞的转化和增殖，其转化和增殖状态与机体细胞免疫呈正相关[44]。萨茹丽等[45]在体外淋巴细胞培养过程中添加不同浓度的沙葱黄酮，发现沙葱黄酮可增加淋巴细胞增殖率，提高IFN-γ的mRNA表达，并呈剂量依赖性。木其尔等[46-47]发现肉羊日粮中添加33 mg/kg的沙葱黄酮可促进肉羊外周血淋巴细胞转化，促进细胞分裂，提高细胞凋亡率；提高IL-2、IL-4、IL-6、IFN-γ、TNF-α和STAT1的基因表达；对IL-1β、IL-6、TNF-α、IFN-γ和STAT1的蛋白表达有显著促进作用。肠道免疫是机体面对外源抗原和毒素的第一道屏障[48]。陈圣阳等[49]研究了沙葱黄酮对肉羊肠道免疫的影响，发现沙葱黄酮可使肉羊空肠和回肠中β-防御素-1（sBD-1）基因以及空肠和十二指肠中β-防御素-2（sBD-2）基因的相对表达量显著提高。β-防御素是由6～8个半胱氨酸残基组成的抗菌肽，当外源微生物入侵时，淋巴细胞迁移至上皮表面，上皮细胞分泌β-防御素、免疫球蛋白和细胞因子，来保护和修复小肠屏障，从而提高机体的非特异性免疫[50]。

在正常生理状况下，细胞分泌的细胞因子参与机体固有和适应性免疫应答调节，也可以直接杀伤靶细胞或介导细胞凋亡，促进损伤组织的修复，参与细胞间的正调控[51]。然而当机体被微生物入侵时，多种细胞因子在短期内快速分泌，超出机体免疫调节范围，造成局部炎症反应，损伤机体组织和器官[52]。炎症是机体发生损伤、感染和应激时的一种复杂的生理和病理反应[9]。王特日格乐等[53]研究表明，沙葱总黄酮通过抑制NF-κB信号通路降低脂多糖L(LPS)诱导的巨噬细胞炎症模型中的TNF-α、IL-1β、IL-6和iNOS的mRNA表达，并提高IL-10含量，从而达到抗炎效果。王翠芳[54]在前期研究中发现，水洗脱组和35%、55%、75%乙醇洗脱组四种沙葱黄酮均具有抗炎活性，但55%乙醇洗脱组沙葱黄酮具有较强的抗炎活性，因此，在后续试验中对55%乙醇洗脱组沙葱黄酮的抗炎机制进行了研究。结果发现，55%乙醇洗脱组沙葱黄酮可显著降低LPS诱导的小鼠腹腔巨噬细胞中MyD88基因及蛋白水平表达，抑制IκB-α、p65、ERK1/2、JNK及p38的磷酸化水平。MyD88是下游NF-κB信号通路与MAPK信号通路的激活因子，对下游及整个通路具有传导和激活的作用[55]。ERK1/2、JNK及p38是MAPK的主要家族蛋白，ERK1/2可以对LPS诱导的反应产生应答，并上调促炎性细胞因子及iNOS的表达，此外，LPS诱导巨噬细胞中NO、TNF-α的产生，同样受p38和JNK的调节作用[56]。综上所述，55%乙醇洗脱组沙葱黄酮通过调控MyD88-NF-κB/MAPK信号转导通路，抑制NF-κB功能亚基p65的核移位，进而抑制NF-κB的活化，减少促炎性细胞因子TNF-α、IL-1β、IL-6及炎症介质NO的分泌，从而达到抗炎效果。

3 沙葱精油

精油（Essential oils）是存在于植物中的一种挥发性油状物质，具有一定芳香性[57]。乌仁张嘎[58]采用水蒸气蒸馏法对沙葱精油进行提取，并利用气相色谱-质谱联用法分析了主要活性成分；沙葱精油的得率为0.46%，其主要成分为二甲基三硫醚、二烯丙基二硫化物、1-甲基-3烯丙基三硫醚、二甲基四硫醚、二烯丙基三硫醚、甲基烯丙基二硫醚、二-2-丙烯四硫化醚等含硫化合物；并发现沙葱精油对大肠杆菌、沙门氏菌和金黄色葡萄球菌具有一定的抑制作用，呈剂量依赖性。目前，课题组仅对沙葱精油的成分和抑菌功能进行初步探索，关于其抗氧化、抗炎和免疫调节等生物功能还有待于进一步深入研究。

4 小结

随着研究的不断深入，沙葱不同类型提取物的生物活性功能已经逐步探明，证实了沙葱多糖和沙葱黄酮的抗氧化、抗炎和免疫调节活性以及沙葱精油的抑菌特性，为其作为一种绿色的新型饲料添加剂提供了坚实的理论依据。但是，仍有一些问题限制沙葱提取物的进一步开发和应用，如：①关于沙葱多糖抗氧化的机理尚不清晰；②对于沙葱精油的生物学功能有待于进一步研究；③沙葱提取物提取过程复杂且成本较高，运用到实际生产会提高生产成本，建议优化提取工艺或采用化学合成方法合成主要活性物质。