黄花蒿(Artemisia annua L.)为一年生草本菊科植物,主产于中国大陆,是有挥发性气味的中国传统中草药之一。在中医中习惯称黄花蒿为“青蒿”,作内用药可清热、解暑、截疟和健胃等。此外,黄花蒿还可作外用药[1]。黄花蒿及其提取物的药用价值主要归功于其具有清热、解暑、截疟和健胃等功效的倍半萜类、黄酮类、挥发油类和香豆素类等物质[2]。黄花蒿及其提取物具有抗氧化、提高免疫力、杀菌和抗病毒等功效。提取黄花蒿活性物质的方法包括水提法、水蒸气蒸馏法、传统有机溶剂提取、超声波提取法、微波萃取法和超临界二氧化碳(CO2)萃取技术在内的多种提取方法,主要有提取液、浸膏、粉末和颗粒等几种形式。具体使用情况视其应用方向和成本等多种因素而定。常见的黄花蒿提取物有效成分包括青蒿素及其衍生物、青蒿多糖和黄花蒿精油等。目前关于黄花蒿及其提取物生物活性作用的研究主要体现在抗氧化能力和免疫抗炎能力等。
在饲粮中添加中草药等植物提取物对预防和治疗动物疾病有一定作用,且可提高动物生产性能。此外,因植物提取物无耐药性、无残留物、低成本和易获得等特性,可作为饲料添加剂实现普遍推广。关于黄花蒿提取物在畜牧业中的应用研究日渐深入,本文就黄花蒿及其提取物已有的研究进展和可能发挥作用的方面进行综述,旨在为黄花蒿提取物在畜牧业生产实践中的开发和应用提供参考依据。
1 黄花蒿提取物的抗氧化活性通常机体的氧化还原处于相对平衡稳定的状态,这种平衡一旦遭到破坏,机体会发生氧化应激反应,导致一系列疾病的产生。换言之,抗氧化性能的强弱影响着机体的健康程度,抗氧化能力愈强则机体愈健康[3]。因此动物抗氧化性能的提高对动物健康生长有着重要意义。植物提取物清除1, 1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)自由基、2, 2′-联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸(ABTS)自由基、羟自由基(·OH)和二价铁离子(Fe2+)还原能力及对抗氧化酶活性的调控能力等都是评价其抗氧化能力的重要指标。研究表明,植物提取物既可以从自由基产生源头对其进行清除和抑制,又可以提高体内抗氧化酶的活性[4]。陈玫等[5]通过研究利用不同极性有机溶剂提取的青蒿提取物对连苯三酚自氧化程度的影响,发现只有青蒿乙醇提取物在抑制邻苯三酚自氧化、清除超氧阴离子(O2-)上有较为明显的作用。江晓波等[6]采用黄花蒿残膏挥发油进行抗氧化活性测定,发现DPPH自由基清除活性和还原力的变化与挥发油存在剂量依赖关系。程建平等[7]通过使用酶提法、超声辅助法和水提法对黄花蒿黄酮进行提取,研究提取方法的不同是否会影响黄花蒿黄酮抗氧化性能,结果表明,酶提法较水提法和超声辅助法得到的黄酮抗氧化能力更强,黄花蒿水提法黄酮抗氧化能力次之;此外,他们还研究了黄花蒿黄酮与抗坏血酸、柠檬酸对DPPH自由基、·OH和O2-的清除能力的差别,结果表明,抗坏血酸清除DPPH自由基的能力最强,黄花蒿黄酮次之。清除·OH的能力因浓度而异:低浓度状态下,黄花蒿黄酮清除力最强;较高浓度条件下,黄花蒿黄酮清除力居中。目前,关于黄花蒿提取物对机体抗氧化酶系统影响的研究报道十分有限,但对其他蒿属植物提取物的研究发现,蒿属植物所含生物活性成分具有抗氧化活性,添加到动物饲粮中,有利于提升肉仔鸡机体的抗氧化能力[8-13]。因此,可将黄花蒿提取物作为一种提升动物机体抗氧化能力的促进剂进行深入研究。
2 黄花蒿提取物的免疫调节及抗炎活性动物免疫系统对抵御病原体、消除机体内不正常细胞和保持机体健康状态有着非常重要的作用,即机体免疫能力在各种感染性疾病的预防和治疗中发挥着至关重要的作用。免疫器官指数、巨噬细胞吞噬指数、淋巴细胞增殖率、淋巴细胞亚群和血清溶血素水平等都是评价机体免疫功能的重要指标[14-16]。帅学宏等[17]给健康小鼠分别注射生理盐水、免疫抑制剂环磷酰胺和不同剂量的青蒿多糖,观察其免疫器官指数的变化,结果得出,注射免疫抑制剂组免疫器官指数降低,而注射青蒿多糖组有利于缓解因免疫抑制剂所造成的免疫力下降。有研究表明,青蒿素对先天免疫细胞如巨噬细胞发挥作用有着积极影响,青蒿素家族药物能够促进巨噬细胞调节自身免疫[18]。此外,免疫细胞中T淋巴细胞和B淋巴细胞在获得性免疫反应中起着关键作用。双氢青蒿素和青蒿琥酯可有效调节不同T细胞之间的平衡,从而达到理想中的免疫效果[19]。帅学宏等[20]使用经蛋白酶法提取的青蒿多糖处理小鼠,发现其体内某些细胞因子水平随着青蒿多糖的使用剂量不同而发生改变。细胞因子水平的改变表明青蒿多糖可能对动物机体的免疫反应起调节作用。综上所述,黄花蒿提取物还可以考虑作为免疫增强剂应用到动物生产实践中去。
炎症是机体活体组织应对刺激造成局部损伤的复杂防御反应,因此动物免疫机能和抗炎能力的提升对动物健康生长也有着积极的意义。大量的炎症诱导酶类会在炎症发生过程中产生,包括诱导型一氧化氮合酶(iNOS)和诱导型环氧合酶-2(COX-2)等。哺乳动物细胞在正常生理情况下几乎不存在炎症诱导酶类,脂多糖(LPS)、肿瘤坏死因子(TNF)等刺激因子刺激后炎症诱导酶表达,产生的一氧化氮(NO)和前列腺素E2(PGE2)对介导炎症反应产生作用。喻婉莹等[21]通过LPS刺激RAW 264.7细胞诱导体外炎症,经Western blot检测发现,青蒿素对iNOS和COX-2等诱导酶的蛋白表达作用效果不明显,二氢青蒿素对抑制iNOS蛋白表达发挥作用,而对COX-2蛋白表达则没有产生抑制效果。目前相关研究发现,包括萜类、黄酮类、苷类、多糖类、生物碱类和挥发油类等化合物在内的不少天然成分具有不同程度的抗炎作用[22]。帅学宏等[23]研究表明,添加不同剂量的青蒿多糖对耳肿胀抑制率不同,与对照组相比,青蒿多糖在抗炎方面有明显的优势。张正兵等[24]研究发现,艾叶水提物具有良好的抗炎性能,但具体作用机制尚不明确。黄花蒿有效成分和艾叶有效成分在一定程度上具有相似性,因此可以考虑进一步研究黄花蒿提取物有效成分的抗炎作用。
3 黄花蒿提取物的杀虫作用在畜牧生产过程中动物会发生疾病,其中包括寄生虫病。动物寄生虫病的治疗可以通过有效成分直接作用于寄生虫,或间接作用于宿主机体调节机体生理状态达到排出寄生虫的目的[25]。有研究发现黄花蒿提取物青蒿素具有抗疟的功效。由于青蒿素的使用可以避免使用化学药物产生的负面影响,是目前治疗动物疟原虫病的最佳选择。目前已有研究表明,青蒿琥酯(青蒿素的衍生物)不仅在抗疟原虫方面具有明显效果,对治疗其他寄生虫病中也有一定的效果。青蒿琥酯杀灭红细胞内疟原虫裂殖体的主要机制是:通过产生自由基对疟原虫的膜系统产生直接影响或间接,使虫体摄取蛋白质不足,从而达到致死的目的。青蒿琥酯治疗卡氏肺孢子虫引起的寄生虫病的主要机制是:其上的胸苷酸合成酶(TS)基因被破坏,使TS生成受阻,造成虫体的繁殖和存活条件中所需的脱氧胸苷酸(dTMP)合成障碍,DNA复制及RNA转录不能正常进行,从而使卡氏肺孢子虫死亡[26-28]。此外,张杰等[29]表明,青蒿琥酯在治疗泰勒焦虫病上发挥明显作用。还有学者认为,青蒿琥酯作用机制可能是通过诱导破坏细粒棘球蚴DNA的物质产生,从而达到治疗包虫病的目的。而且不同浓度的青蒿琥酯对包虫囊的破坏作用不同[30-33]。此外,香豆素类化合物在抗疟疾方面也具有一定作用[34]。因此,还可对黄花蒿提取物有效成分作为治疗动物寄生虫病的有效药物进行更多研究。
4 黄花蒿提取物的抑菌和杀菌作用动物传染病的有效预防手段之一就是控制病原菌进入体内生长繁殖。临床上常见的动物细菌性传染病包括大肠杆菌病、沙门氏菌病、巴氏杆菌病、葡萄球菌病和链球菌病等。据报道,青蒿素对病菌的杀灭和抑制具有不同的选择性,且随浓度变化其对不同菌种的杀菌或抑菌程度会发生变化[35-37]。有学者在体外研究小鼠原代巨噬细胞试验时发现,青蒿琥酯对促进原代巨噬细胞内大肠埃希菌的降解有明显作用,并存在时间依赖和剂量依赖的关系[38]。王书平等[39]研究发现,黄花蒿精油对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌及杀菌的最小浓度不同,黄花蒿精油浓度在0.20%~0.40%时会抑制大肠杆菌,至少在其抑菌浓度的2倍以上时才会杀灭大肠杆菌;而黄花蒿精油对金黄色葡糖球菌的最小抑制浓度和最小杀菌浓度分别是大肠杆菌基础浓度的2倍。据报道,香豆素类化合物在抑制鼠伤寒沙门氏菌、大肠杆菌、金黄色葡萄糖球菌方面有较好的生物活性[40]。因此,关于黄花蒿提取物最佳杀菌和抑菌浓度以及作用效果最佳的成分仍有很大的研究空间。
5 黄花蒿提取物的抗病毒作用动物传染病的另一种类型是病毒性疾病。据报道,许多中药黄酮成分对抗病毒有着较为明显的作用,发挥抗病毒作用的有效成分包括挥发油、萜类化合物、酮类等在内的多种物质。研究表明,活性成分可通过杀死病毒或抑制病毒核酸物质的合成直接抑制病毒,也可通过抑制病毒干扰素从而达到间接抑制病毒的作用[41]。钱瑞生等[42]报道了青蒿素对病毒有抑制作用。张玉清等[43]用不同浓度的黄酮成分处理感染新城疫病毒的鸡纤维细胞,发现在安全浓度下不同成分的稀释黄酮对病毒均有一定的抵抗作用。此外,青蒿琥酯的抗病毒作用也相继被报道,但具体机制尚不明确。青蒿琥酯对疱疹病毒的抑制活性较强,且因病毒种类不同表现出一定的差异性[44]。有研究表明,青蒿水提物中对抗单纯疱疹病毒-2型的抗病毒活性成分为缩合鞣质[45]。此外,香豆素类化合物可通过调节机体本身的抗病毒反应或直接作用于病毒的结构蛋白来减少病毒增殖数和因感染病毒导致的动物死亡数[46]。目前关于黄花蒿提取物其他有效成分对病毒抑制和杀灭的研究报道尚不多见,以后还需要对黄花蒿提取物的抗病毒功效进行深入研究。
6 小结综上所述,目前已对黄花蒿提取物的生物活性作用进行了一些研究,表明黄花蒿提取物具有明显的抗氧化、免疫调节、抗炎、杀虫、抑菌或灭菌等生物活性作用,其作为一种天然、绿色的植物源饲料添加剂,在动物生产中具有潜在的应用前景。但是,为了更好地开发利用黄花蒿提取物,还有大量问题需要解决:1)黄花蒿植株中有效活性成分含量随产地、季节、生长阶段、植株部位的不同而发生变化,使其提取物的有效活性成分含量受到影响,因此需要进一步研究确定黄花蒿的最佳产地、最适季节、最佳生长阶段及最佳植株部位,以利于黄花蒿提取物的有效开发利用。2)目前关于黄花蒿提取物的研究并不多见,其提取工艺也不完善。由于提取工艺对提取物的得率及其有效活性成分的种类和含量也有不同程度的影响,所以,尚需对黄花蒿提取工艺做进一步的研究。3)由于黄花蒿具有独特的挥发性气味、较强的抗逆性、丰富的资源以及明显的生物活性作用等,对黄花蒿提取物进行更深层次的研究和综合应用十分有必要。
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