黄芪多糖在动物中的应用研究进展

李万栋,李基鑫,郑晓军,鲁晓茜,李光梅*,侯治邦,李丙花

(1.青海农牧科技职业学院,青海 湟源 812100;2.青海省三江集团湖东种羊场有限责任公司,青海 共和 811800;3.湟源召庭农牧开发有限公司,青海 湟源 812100)

饲用抗生素具有提高畜禽存活率、促进生长和提高饲料转化率等功能,但长期使用抗生素会引发药物残留、环境污染和食品安全等问题,如何在“禁抗”的大背景下保障动物健康、维持正常生长性能已成为畜牧养殖业关注的热点,寻求安全、绿色、有效的抗生素替代品迫在眉睫[1]。APS是天然黄芪经过水、微波、超声波和酶解等方法所提取的水溶性多糖,它是黄芪的主要活性成分,具有改善肠道菌群、免疫调节、提高畜禽生产性能、缓解热应激和预防畜禽疾病等功能[2-7]。经过长期试验证明,APS具有抗菌作用,且无毒副作用,可以作为潜在的抗生素替代物[8-10]。

1 APS对动物生长性能的影响

杂交鳢饲粮中添加1.5 g/kg APS,可提高机体对饲料中营养物质的消化和吸收,进而加快其生长速度[11]。在罗氏沼虾饲粮中添加APS后发现,添加量为0.05%～0.20% 时可显著提高其生长性能[12]。为亚洲海鲈补充0.10%～0.20% 的APS能显著提高其生长性能[13]。在芙蓉鲫饲粮中添加0.05%的APS,其增重率和特定生长率最高,饲料系数率最低[14]。在冬毛期北极狐饲粮中添加不同水平的APS(100、300 mg/kg),对其ADG、F/G及体长有显著影响(P<0.05)[15]。在蛋雏公鸭日粮中添加800 mg/kg APS和丁酸梭菌可一定程度上提高其生长性能,且两者复合添加效果优于单独添加[16]。在藏羊日粮中添加5%～8%的黄芪粉有助于提高藏羊的生长性能,增加胴体重量和屠宰率[17]。为湖羊断奶羔羊添加3% 的APS,能显著提高其生长性能 (P<0.05)[19]。在冬毛生长期的银黑狐饲粮中添加200 mg/kg APS,并未提高其生产性能[19]。在产蛋鸡饲粮中配伍使用APS和山黄粉对产蛋率、平均蛋重、平均日采食量、料蛋比没有显著影响[5]。

以上研究表明,不同动物饲粮中添加不同水平的APS其效果不尽相同,原因可能和APS的添加水平、APS与其他添加剂的复合添加及不同动物的生理阶段有关。

2 APS对动物免疫功能的影响

APS具有广泛的免疫调节功能,如提高免疫器官指数,增强巨噬细胞、B淋巴细胞和自然杀伤(natural killer,NK)细胞的活性,促进T淋巴细胞的转化,促进细胞因子的mRNA表达等[20,21]。在蛋雏鸭饲粮中添加160 mg/kg的 APS能显著影响其血清中IgG含量(P<0.05)[16]。在银黑狐饲粮中添加200 mg/kg 的APS能显著提高其血清中的IL-2含量,说明APS可以通过增加血清中的免疫因子的含量来提高机体的免疫能力[16]。研究人员比较了抗菌肽(Sublancin)与APS对小鼠免疫功能的调节作用,结果表明,沙门氏菌攻毒24 h后,与对照组相比,APS组(2、48 mg/kg BW)及Sublancin组(1、2 mg/kg BW)血清中IL-10的含量均显著提高(P<0.05),可见APS和抗菌肽均能调节被沙门氏菌感染的小鼠的免疫功能[22]。APS可以改善受LPS刺激的小鼠巨噬细胞的形态,提高ACP和AKP的活性,减少TLR4、MyD88和NF-κB基因的转录,抑制促炎症因子IL-1β和TNF-α的分泌[23]。

杂交鳢血浆中IgM的含量随饲料中APS添加量的增加先升高后降低,在添加量为1.50 g/kg时达到最高值,由此可见,适宜添加量的APS能提高杂交鳢的机体免疫力[11]。在蛋雏鸭饲粮中添加APS-丁酸梭菌复合剂可促进其胸腺、脾脏和法氏囊等免疫器官的生长[24]。在哺乳母猪饲粮中添加大豆异黄酮(SI)和APS(SI和APS以1:5比例混匀,100、200、300 mg/kg)可以显著提高血清中IgA、IgG的含量,从而提高机体免疫力,试验组的血清白细胞介素-2含量均显著高于对照组,说明SI和APS可显著提高哺乳母猪的免疫应答能力[25]。给肉仔鸡经口注入3种不同浓度的APS(2、4、6 mg/mL),其十二指肠黏膜IL-2含量增加,表明APS对肉仔鸡十二指肠黏膜细胞免疫和体液免疫具有促进作用[26]。研究表明,饲粮中添加APS可促进肉仔鸡免疫细胞因子的分泌,刺激机体的细胞免疫功能[27],也有研究表明,免疫应激会显著提高肉鸡脾脏指数,表明机体免疫应激状态下,大量淋巴细胞迁入脾脏参与免疫应答,刺激了脾脏的发育[28]。在蛋雏鸭饲粮中添加160 mg/kg 的APS且n-6/n-3 PUFA配比为9时,对其血糖具有调节作用,可增加血清中IgG和IgM的含量,降低血清中A/G[29]。舍饲黔北麻羊羔羊饲粮中添加0.10% 的APS,可以有效增强免疫力和增加生长激素的分泌[30]。APS可以提高荷斯坦公牛血清IgA、IgG及IgM的含量,添加量为16 g/头·d时效果较优[31]。

APS提高动物免疫功能的机制主要有4个方面,首先,在体液免疫方面,APS主要通过增加浆细胞产生的抗体数量与增强抗体效价来提高机体免疫功能[25]。其次,在细胞免疫方面,APS在细胞因子的调节中主要发挥抗炎作用,在细胞免疫中主要发挥免疫自稳作用,并促进其氧化平衡状态的保持[32]。再次,在非特异性免疫方面,APS能促进机体的非特异性免疫力[11]。最后,APS可通过调控miR-16表达影响机体物质代谢和免疫调控功能,而miR-16靶基因与物质代谢、免疫调控密切相关[33]。

3 APS对动物抗氧化能力的影响

APS对血清ALT和GSH-Px活性的升高存在一定程度上的抑制,表明APS对于生长育肥猪抗氧化功能的调节也存在一定的积极作用[23]。饲粮中添加APS和山黄粉可以不同程度地提高产蛋鸡血清中GSH-Px、SOD活性,增强机体的抗氧化能力,减少过氧化反应产物MDA的含量[5]。在饲料中添加适量的APS能够显著提高杂交鳢血浆和肝脏中SOD和CAT的活性,同时能显著抑制血浆和肝脏中MDA的合成,表明在饲料中添加适量的APS能提高杂交鳢机体抗氧化酶的活性,从而增加机体的抗氧化能力[11]。有研究表明,在断奶羔羊饲粮中添加APS和黄芪根,能提高血浆总抗氧化能力(P<0.001)和T-SOD活性(P<0.001),降低血浆皮质醇水平(P<0.001),从而提高了断奶羔羊的抗氧化能力[34];APS和丁酸梭菌复合添加较单一添加更能提高机体的抗氧化能力[25];APS或酵母硒能够增强动物机体的抗氧化能力,证明APS与硒在抗氧化方面具有明显的协同效应[35],使用酵母硒与APS均可不同程度地提高断奶仔猪的抗氧化能力,二者联合使用效果较好[36]。在1～14日龄的樱桃谷鸭饲粮中添加250 mg/kg APS可提高其机体抗氧化能力[37]。

4 小结

“禁抗”之后畜禽面临多重应激所导致的疾病频发和生产性能下降是广大科技工作者和养殖者亟待解决的问题,人们正致力于寻找有效和可行的“替抗”产品,而APS是此类物质的重要来源,因为它通常表现出一系列药理特性,包括抗炎活性,因此在动物生产中具有很大的应用潜力。APS可以提高动物的生长性能,但是在不同动物饲粮中添加不同水平的APS产生了不同的效果,其原因可能是APS的添加水平、APS和其他添加剂的复合添加及不同动物的生理阶段有关,因此需要考虑精准的添加量。APS还具有广泛的免疫调节功能,可以提高动物的免疫水平,因此可以在“替抗”方面发挥重要的作用;APS还可以提高动物的抗氧化水平,且复合添加较单一添加能更显著地提高动物机体的抗氧化能力。