葱属植物提取物对动物的抗炎作用及其机理

■赵亚波 张艳梅 白 晨 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）

炎症是指当机体受到一定刺激（如物理刺激、化 学刺激或生物刺激）时，产生的一种适应性反应[1]。通常情况下，炎症反应可以消除外界刺激对机体产生的感染及伤害，从而维持机体内环境稳态。当炎症反应的调节发生异常时，会激活不同信号通路来产生过量的促炎性介质或细胞因子从而对机体造成一定程度的损伤，其典型特征是内皮组织通透性增加、白细胞大量进入间质而导致水肿[2]。饲养管理、环境条件和日粮营养水平等因素引起的氧化应激而造成的炎症不仅对畜禽的健康带来巨大威胁，还对养殖业经济效益造成严重损失。因此，开发出绿色有效的饲料添加剂对保证畜禽健康至关重要。

葱属（Allium）属于百合科（Liliaceae）多年生鳞茎草本植物，具有独特辛辣气味和催泪成分[3]。我国的葱属植物资源丰富，有110 种，其中有20 多种植物含有多种生物活性物质，如大蒜、洋葱、薤白、葱、韭菜、沙葱和蕌头等[4]，广泛分布于我国的东北、华北、西北和西南地区[5]。葱属植物提取物含有黄酮类化合物、多糖、有机硫化合物、挥发油和含氮化合物等多种活性成分，具有抗菌、抗氧化、抗炎和免疫调节等作用[4-5]。本文主要对沙葱、大蒜、洋葱等几种常见的葱属植物提取物的有效成分及其抗炎作用机制进行了综述，为其进一步开发利用提供理论依据。

1 沙葱提取物

沙葱（Allium mongolicumRegel），又被称为蒙古韭，在我国内蒙古中西部和西北地区的荒漠草原、沙地产量极为丰富[6]，其营养价值高，风味独特，富含蛋白质、脂肪、矿物质、黄酮类化合物和多糖等成分[7]。赵春艳[8]分离纯化了沙葱中总黄酮类化合物，并对其结构进行了鉴定。沙葱主要活性成分为山奈素-4’-O-3,7-O-O-二葡萄糖苷、槲皮素-7-O-3-O-芸香糖苷、山奈素-4’-O-7-O-葡萄糖-3-O-二葡萄糖苷、7-O-5，4’-二甲氧基-3’-羟基黄酮醇、3’，4’-环氧基-7-O-5-甲氧基黄酮醇、槲皮素-7-O-3-O-二葡萄糖苷、槲皮素-7-O-3-O-葡萄糖苷、山奈素-7-O-3-O-葡萄糖苷。有文献报道，沙葱的醇溶性提取物具有多种生物学活性，其中的黄酮类物质具有明显的抗炎作用[9-11]。

在机体发生炎症的过程中，会导致单核巨噬细胞发生不同程度的增生，而巨噬细胞是主要的炎性细胞，当受到外界抗原刺激时，会释放IL-6、TNF-α等一系列炎性细胞因子，从而促进炎症反应和组织损伤[12]。王特日格乐[9]研究表明，沙葱总黄酮通过抑制NF-κB信号通路降低LPS诱导的巨噬细胞炎症模型中的TNFα、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。王翠芳等[10-11]分别对水洗组沙葱黄酮和35%、75%乙醇洗脱组沙葱黄酮的抗炎效果进行了研究，其结果表明，上述3 种方法提取的沙葱黄酮均具有良好的抗炎作用，但其抑制途径并不完全相同。35%乙醇洗脱沙葱黄酮通过NF-κB 信号通路下调iNOS 的基因表达，减少NO、TNF-α、IL-1β、IL-6炎性介质的生成发挥抗炎作用；75%乙醇洗脱组沙葱黄酮主要通过直接抑制炎性介质NO的分泌体现其抗炎活性，水洗沙葱黄酮则通过调节促炎细胞因子的基因转录水平来抑制炎症的发生。Li 等[13]研究发现，沙葱黄酮在硒诱导乌鳢鱼的炎症反应中通过增加IκB-α、糖皮质激素受体（GR）的基因表达，显著降低了NF-κB p65、HSP70、HSP90的表达，减少了TNF-α、IL-1β和IL-8的释放，从而减轻了炎症反应。GR是一种甾体配体依赖性的转录因子[14]，它可以与p65 亚单位、IκB和IκB激酶（IKK）相互作用抑制炎症细胞因子的基因表达[15]，而热休克蛋白HSP70 和HSP90 在GR蛋白复合物的形成中起着重要作用[16-17]。综上所述，沙葱黄酮具有一定的抗炎作用，但是沙葱其他活性成分的抗炎效果报道较少，还有待于进一步研究。

2 洋葱提取物

洋葱（Allium cepaL.）是百合目百合科葱属植物的一员，具有丰富的营养价值和保健功能。作为二年生植物，其对光周期很敏感，根据光周期的不同反应，可分为长日光生态型和短日光生态型[18]，主要分布在我国福建、内蒙古、甘肃、山东和新疆等地[19]。洋葱中富含酚类物质，特别是槲皮素及其糖苷、酚酸、有机硫化合物、维生素和矿物质，其中酚类物质、酚酸和有机硫化合物等活性成分对抗炎有显著效果[20]。

洋葱槲皮素是从洋葱中提取的一种多羟基黄酮类化合物。张敏等[21]研究表明，在LPS 诱导的巨噬细胞炎症模型中，洋葱槲皮素不仅能够促进Nrf2 与Ke⁃ap1 的解离，还可以增强RAW267.4 细胞中ARE 介导的荧光素酶活性，因此，推断槲皮素可能通过激活Ke⁃ap1/Nrf2/ARE信号通路诱导血红素加氧酶1（heme ox⁃ygenase-1,HO-1）表达而抑制iNOS 表达，并减少NO的产生。洋葱精油中富含有机硫化合物，欧学兰等[22]使用氧化型低密度脂蛋白（ox-LDL）对人脐静脉内皮细胞（HUVEC）进行炎症诱导发现，洋葱精油能有效减少TNF-α、IL-6的分泌，促进IL-10的产生，推断可能与调控JAK/STAT信号通路有关。洋葱水提取的主要活性成分为多糖[23]，对于治疗哮喘有显著效果。哮喘同样是由慢性炎症引起的一种疾病，各种细胞如T细胞、肥大细胞、嗜碱性粒细胞、巨噬细胞和嗜酸性粒细胞参与哮喘的炎症过程[24]。有研究发现，当患者发生哮喘时，体内白细胞和嗜酸性粒细胞总数增加[25]，Ghorani[26]指出，使用洋葱水提物治疗后，患哮喘小鼠白细胞总数、中性粒细胞、嗜酸性粒细胞和单核细胞数量显著减少，并能够抑制支气管肺泡中磷脂酶A2（PLA2）活性，减少花生四烯酸的产生，最终减少血栓素A2（TXA2）来抑制肺部炎症从而减轻哮喘症状。PLA2在哮喘等炎性疾病中，增加花生四烯酸的释放，产生溶血磷脂，随着白三烯增多，sPLA2 介导cPLA2激活，表面活性剂降解，细胞因子释放，损伤机体免疫功能[27]。由此可见，洋葱中的活性成分可对不同的信号通路进行调控来达到抗炎效果，未来应进一步探究其对信号通路间的交叉效应。

3 大蒜提取物及加工物

大蒜（Allium sativumL.）为百合科葱属的多年生草本植物的地下鳞茎，是一种调味香辛类蔬菜[28]，被广泛用作食品成分和香料。大蒜中含有多种生物活性化合物，如有机硫化合物、皂苷、酚类化合物和多糖，其中有机硫化合物是主要的活性成分，包括二烯丙基硫代磺酸盐（大蒜素）、二烯丙基硫醚（DAS）、二烯丙基二硫化物（DADS）、二烯丙基三硫化物（DATS）、S-烯丙基半胱氨酸（SAC）、S-烯丙基半胱氨酸亚砜（蒜氨酸）和烯丙基甲基硫醚（AMS）[29]。

Lin 等[30]研究发现3 种有机硫化合物（DADS、AMS、SAC）均能显著抑制LPS 诱导的巨噬细胞中iN⁃OS 和COX-2 的基因表达，减少PGE2 和NO 的产生，同时3 种有机硫化合物还能够清除NO，减轻炎症反应。Chang等[31]经LPS刺激巨噬细胞激活多种炎症介质的产生和分泌，并对大蒜油中DAS、DADS、AMS 3种活性成分的抗炎效果进行了试验，结果表明DAS显著抑制TNF-α、IL-1β和IL-6的产生；DADS抑制促炎细胞因子IL-1β、IL-6 的产生，并增加IL-10，所以具有明显的抗炎效果；AMS则显著降低NO、TNF-α并增加IL-10 的产生，说明AMS 是一种潜在的抗炎药物。Hsieh等[32]研究了SAC对粉尘螨（Der P）诱导的小鼠过敏性哮喘炎症的保护作用，结果表明，SAC 显著降低了血清中IgE和IgG1水平，提高了IgG2a水平，使细胞因子Th1（IFN-γ、IL-12）和Th2（IL-5、IL-13、IL-4）趋于平衡状态。其机制是通过抑制NF-κB 磷酸化，减少了IL-13 和IL-4 向IgE 的转换，从而发挥抗炎作用。综上所述，大蒜的有机硫化合物具有显著的抗炎作用，故可作为新的抗炎药物来开发利用，但其具体作用机制尚不明确，应进行深入研究。

由于生蒜辛辣并具有臭味，使很多人无法接受，而陈年大蒜（Aged red garlic, ARG）和黑色大蒜（Aged black garlic, ABG）气味较小，同样具有抗炎作用。ARG 经过长时间的贮存，大蒜素浓度降低，半胱氨酸含量升高。大蒜中70%～80%的大蒜气味是由大蒜素决定的[33]。ABG 是经10 d 的高温和高湿条件下生产的一种老化的大蒜制品，在老化过程中，新鲜生蒜中的臭味和刺激性化合物会自然转化为稳定和安全的化合物[34]。Ryu 等[35]研究表明，ARG 通过直接抑制NF-κB 的激活和上调HO-1来减少iNOS 的表达和NO 的产生，从而达到抗炎效果。ABG 通过抑制LPS诱导的RAW 264.7 细胞中COX-2 和5-脂氧合酶（5-LOX）活性，减少促炎性细胞因子和白三烯的释放，从而发挥抗炎作用[36]。从ABG 中分离出来的2-亚油酰甘油通过抑制LPS 诱导的RAW 264.7 细胞中MAPKs来减少NO、PGE2和促炎性细胞因子的产生[37]。

此外，还有研究表明大蒜中亚油酸乙酯通过下调LPS 刺激的RAW264.7 巨噬细胞中iNOS 和COX-2的表达，从而减少NO 和PGE2 的产生[38]。大蒜中14-KDa 蛋白通过抑制LPS 刺激的J774A.1 巨噬细胞中NF-κB 信号通路，降低NO、TNF-α和IL-1β等炎性介质的产生达到抗炎效果[39]。

4 其他葱属植物提取物

4.1 茖葱提取物

茖葱（Allium victorialisL.）是多年生草本植物，因其耐寒且遇寒生长茂盛，味道辛辣如葱，故又被称为寒葱[40]。茖葱分布于亚洲、欧洲以及美国西部和北部，在我国主要分布在东北地区、内蒙古、山西和甘肃等地，含有黄酮类、甾体类、含硫类生物碱类和糖类等多种化学成分[41]。尹永芹[42]使用70%乙醇对茖葱鳞茎的化学成分进行提取和鉴定，确定了四种化合物的结构，分别为胡萝卜苷、原儿茶酸、山奈酚和1-O-十六烷酸甘油酯。李雅萌[43]对茖葱须根、鳞茎、茎叶和花柱四个部位的挥发性成分进行了测定，其成分如表1所示。有学者对茖葱提取物的抗炎活性进行研究，发现茖葱提取物可显著抑制LPS诱导的RAW264.7细胞中IL-1β、IL-6 和TNF-α含量，增加IL-10 的分泌[44]。Woo等[45]发现茖葱叶片提取物大蒜素、槲皮素3-O-b-D-吡喃葡萄糖苷和3-O-b-D-葡萄糖基-7-O-b-D-（2-O-阿魏酰基）葡萄糖基山奈酚对LPS 刺激的小鼠神经胶质BV-2 细胞中NO、TNF-α和iNOS 有一定的抑制作用。虽然证明了茖葱提取物具有一定抗炎活性，但其作用机制尚未阐明，有待于进一步研究。

表1 茖葱不同部位活性成分对比[43]

4.2 韭菜提取物

韭菜（Allium tuberosum）作为一种功能性食品，具有溶栓作用，从其根中分离出4,8-二羟基苯乙酮-8-O-阿魏酸盐、4,8-二羟基苯乙酮、天山酸和亚油酸等9种化合物[46]。有研究指出，韭菜提取物通过调节NFκB信号通路降低了TNF-α诱导的内皮细胞中细胞间黏附分子-1（ICAM-1）和血管细胞黏附分子-1（VCAM-1）的mRNA 和蛋白表达，同时还抑制了NFκB p65亚基磷酸化和IκBα的降解[47]。

4.3 葱提取物

葱（Allium fistulosumL.）为百合科葱属多年生草本植物，具有一定的抗炎活性。Nuttiya 等[48]研究发现，大葱乙醇提取物含有总酚和总黄酮化合物，对LPS 刺激的RAW264.7 细胞的iNOS、TNF-α、IL-1β和IL-6的基因表达有一定的抑制作用。Palanisamy等[49]研究表明，大葱热水提取物对COX-2、iNOS、TNF-α和IL-6有抑制作用。

4.4 小黄洋葱提取物

小黄洋葱是一种落叶植物，具有单叶和黄花，叶子和鳞茎是可食用的，比洋葱的味道和气味温和，分布在南欧、东欧、中欧及中亚地区[50]。Natase 等[51]发现，小黄洋葱中的主要活性成分是酚类化合物（芦丁、槲皮素-3-O-葡萄糖苷和山奈酚-3-O-葡萄糖苷），其通过对COX-1和12-脂氧合酶（12-LOX）的抑制作用减少花生四烯酸代谢产物类花生酸的生成，达到抗炎作用。但是，目前关于小黄洋葱的研究较少，其提取物抗炎机制阐述尚不完全。

4.5 洋葱芽提取物

目前，对洋葱提取物的报道很多，但是对于洋葱芽却鲜有报道。Takahashi 等[52]对洋葱芽中的化学成分进行了测定，其主要活性成分为含硫化合物（二丙基三硫化物、二丙基二硫化物和二甲基二硫化物）和羰基化合物（甲基-(E)-2-戊烯醛、己醛和丙醛），并通过环氧合酶抑制试验发现其具有抗炎活性。

5 小结

综上所述，葱属植物中含有多种活性成分，具有很好的抗炎效果。我国的葱属植物资源丰富，分布广泛，因此，葱属植物提取物可为新型饲料添加剂的开发提供新思路。但是，为合理开发利用葱属植物提取物，我们仍有大量的工作要做：①葱属植物具有独特的刺激性气味，不能被人和动物广泛接受，应在改变其气味方面加大研究力度；②葱属植物提取物抗炎特性的研究目前主要集中在细胞层面，应加强在具体的动物上抗炎作用的研究；③葱属植物提取物在实际生产中应用较少，在饲料中添加的具体比例尚不明确；④葱属植物提取物的作用机制比较模糊，应对其作用机制进行详细系统的研究。