刺五加多糖的生物学功能及其在猪、鸡生产中的应用

程 颖 王 芳 尹立臣 郑赛珍 陈家顺，3 符晨星，3

（1.湖南农业大学动物科学技术学院 动物营养基因组与种质创新研究中心，湖南 长沙 410128；2.湖南省畜禽安全生产协同创新中心，湖南 长沙 410128；3.饲料安全与高效利用教育部工程研究中心，湖南 长沙 410128）

刺五加（Acanthopanaxsenticosus）属五加科五加属，根、茎、叶、果实等均可入药，广泛分布于我国东北地区。刺五加多糖（ASPS）主要提取自刺五加的果实、根及根茎中。ASPS 结构较为复杂，主要由半乳糖、葡萄糖、阿拉伯糖、鼠李糖、木糖和半乳糖醛酸组成[1]，多以1→4、1→2 糖苷键链接[2-3]。不同来源的ASPS 的单糖组成不同，目前有关ASPS 结构的研究主要集中在单糖组成、分子量、糖苷键类型和主链结构方面。多糖结构一般采用酸水解、甲基化反应、红外光谱、核磁共振、高碘酸氧化、Smith降解等方法进行分析确认[4-5]。

ASPS 的提取方法主要包括水提醇沉法、超声波萃取、微波萃取和碱提取等。多糖具有水溶性及难溶于有机溶剂的特性，所以普遍采用水作为溶剂[1,6-7]。超声辅助提取法能够大幅缩短提取时间[8]，但难以应用于工业化生产；微波萃取法提取迅速、提取纯度高，但提取时的迅速加热导致此方法不适用于热敏物质提取[9]。ASPS 通过碱提取可分为酸性ASPS 和中性ASPS，但酸碱提取法容易破坏多糖结构[10-11]。近年来，超声波辅助提取方面的研究和应用较多，普遍比单纯的水提醇沉法提取率更高，但在酶解提取等方面的研究仍处在空白阶段。研究表明，ASPS具有调节机体免疫功能、抗炎、降血糖、调节机体抗氧化等生物学功能[12-13]，在畜禽疫病防治及提高畜禽生产性能等方面研究较多。

本文主要综述了ASPS的生物学功能及其在猪、鸡生产中的应用研究进展，为ASPS的进一步研究和应用提供参考。

1 ASPS的主要生物学功能

1.1 降血糖

糖尿病常伴有各种并发症，严重影响人们的生命健康[14]。目前治疗的方法主要依靠化学药物，而长期使用药物会伴随较大的副作用。研究表明，ASPS 在降血糖、治疗糖尿病及与其他药物联合使用中均体现了较好的生物活性，可通过调节氨基酸、能量及脂代谢发挥降血糖功能[13,15-17]。ASPS降低血糖的作用机制见表1。

表1 ASPS降血糖活性的作用机制

1.2 免疫调节

ASPS具有增强淋巴细胞增殖的功能，可通过提高血液中CD4+T淋巴细胞数量，激活T淋巴细胞、B淋巴细胞和巨噬细胞，促进免疫器官发育，还可通过调节免疫细胞因子表达水平发挥其免疫活性[18-23]。Toll 样受体4（TLR4）信号通路是目前已知最经典的多糖免疫调节信号通路。ASPS 可与巨噬细胞或淋巴细胞上的TLR4 受体结合，经TLR4信号通路调控核转录因子（NF-κB）的活性，调控免疫细胞因子在细胞内的转录和表达，发挥免疫作用[24-26]。ASPS免疫调节的作用机制见表2。

表2 ASPS免疫调节的作用机制

1.3 抗氧化

氧化是生物体产生能量的重要过程，在此过程中会生成自由基。自由基极不稳定，过多会加速机体衰老、诱发一系列疾病，只有体内自由基处于一定的动态平衡时才能维持机体运行[27]。研究表明，ASPS具有较强的羟基自由基和二苯基苦基肼自由基清除活性以及铁还原抗氧化能力[28-29]；ASPS 可以通过提高超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）的活性、降低丙二醛（MDA）含量进而达到提高抗氧化能力的作用[30-35]。ASPS抗氧化活性的作用机制见表3。

表3 ASPS抗氧化活性的作用机制

1.4 抗炎

炎症是对病原体和组织损伤的一种反应，由受伤部位通过刺激免疫细胞释放炎症介质而发生的一系列病理反应引起。长期炎症可导致衰老和严重疾病（如炎症性肠病、心血管疾病、肝炎和癌症）[36-37]。ASPS通过降低IL-6、IL-8和TNF-α等炎症细胞因子的分泌和表达起到抗炎作用[38-42]。NF-κB 是多种炎症信号转导途径的交汇点，激活NF-κB信号通路会促进细胞产生炎性因子水平的提高，从而引起一系列炎症反应。有研究表明，ASPS可通过降低NF-κB表达及NF-κB抑制蛋白（IκBα）的磷酸化等，抑制NF-κB信号通路的激活[43-44]。ASPS抗炎症活性的作用机制见表4。

1.5 其他作用

除了上述生理功能外，ASPS 还具有抗疲劳、抗辐射、保护肠道和肝脏等作用[45-47]。ASPS可通过抑制酒精引起的低血糖和炎症反应降低酒精宿醉的严重程度[48]。丁继红等[49]研究表明，ASPS能够通过减轻海马组织病理改变，降低抑郁模型大鼠血清中炎症因子IL-1β、IL-6及TNF-α水平，增加CAT、SOD活性，降低MDA含量，提高p-PI3K、p-Akt 及磷酸化哺乳动物雷帕霉素靶蛋白的表达量，改善抑郁大鼠模型的精神状态、抑郁行为。

2 ASPS在猪、鸡生产中的应用

2.1 ASPS在猪生产中的应用

ASPS 对猪的研究主要集中在仔猪生产中。杨侃侃等[35]研究显示，日粮添加ASPS能够提高断奶仔猪平均日增重（ADG），降低料重比和腹泻率，提高血清总蛋白、白蛋白和球蛋白含量；800 g/kg处理组仔猪血清尿素氮含量较对照组显著降低23.01%，血清葡萄糖含量和碱性磷酸酶活性提高，GSH-Px和SOD活性提高、MDA含量降低，表明ASPS具有提高仔猪生长性能、抗氧化能力以及改善代谢的作用。李爱菊[50]发现，日粮中添加ASPS提高了断奶仔猪平均日采食量（ADFI）、ADG，降低了仔猪腹泻率，有利于提高仔猪生长性能，并且在添加剂量为500、1 000、1 500 mg/kg时，1 000 mg/kg的ASPS表现出的效果更好。韩杰等[51]研究表明，日粮中添加800 mg/kg的ASPS 能够明显改善免疫应激仔猪的腹泻，仔猪腹泻率、腹泻指数以及腹泻频率分别显著降低了71.64%、78.33%和57.83%，血浆D-乳酸含量降低了16.37%，推测仔猪腹泻状况的改善与ASPS缓解肠黏膜损伤、降低通透性有关。Fan 等[52]发现，ASPS 能够逆转LPS 引起的ADFI 下降和腹泻率上升，还通过降低回肠TNF-α、iNOS和IL-1β的mRNA 表达量缓解LPS 诱导的炎症损伤。因此，日粮中添加ASPS可有效缓解仔猪断奶应激造成的免疫力下降、腹泻等。

2.2 ASPS在鸡生产中的应用

ASPS 对家禽的研究主要集中在肉鸡。Long 等[12]发现，ASPS 能够通过提高肉鸡的ADFI、ADG，降低料重比而改善肉鸡生长性能；鸡血清IgA 和IgM 水平提高，GSH-Px和SOD活性提高，MDA含量降低，使肉鸡免疫功能和抗氧化能力提高；ASPS 还能够调节肉鸡肠道菌群，增加回肠内容物中有益菌乳酸杆菌数量，减少致病菌大肠杆菌和沙门氏菌数量。姬普雨等[53]研究发现，ASPS 中、高剂量组肉鸡的ADG 分别提高了7.94%、5.85%，ASPS 中剂量组肉鸡的料重比显著降低了5.82%；ASPS 还能够提高血清免疫球蛋白含量，提高血清GSH-Px、SOD活性和总抗氧化能力（T-AOC），降低血清MDA含量，其中低、中、高剂量组GSH-Px活性分别提高了30.05%、41.96%和56.51%，T-AOC 分别提高了27.00%、42.97% 和40.77%，MDA 含量分别降低了10.18%、20.64%和14.45%。李向辉等[54]对改性ASPS 进行研究发现，聚乙烯亚胺（PEI）修饰的碳酸钙-ASPS纳米颗粒与H5N1亚型禽流感疫苗结合可提高鸡的免疫器官指数，提高H5N1抗体水平，增强雏鸡血清中IL-2、IL-4和IFN-γ等细胞因子的表达量。因此，ASPS能够提高家禽生长性能、增强免疫力和抗氧化能力，且已有学者将改性ASPS应用于畜禽研究中并取得一定效果。

3 展望

ASPS可以提高动物生长性能，改善动物肠道微生态平衡，保护肠道和肝脏，防治腹泻，降低炎症和癌症，具有广泛的应用前景。但由于多糖分子量大、结构复杂、含量低、分离困难、纯度低等问题，限制了ASPS的研究与应用。不同来源、不同提取方法提取到的ASPS 含量、结构组成均有所不同，导致其适宜添加量难以确定，且尚无其在水产或反刍动物生产中的应用效果。此外，可以从分子作用机制方面出发探究改性ASPS 的活性，为ASPS在动物生产中的进一步应用提供参考。