鄧菊嬰 胡睿智 肖定福 賀建華

(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，長沙410128)

家禽熱應(yīng)激是指當(dāng)環(huán)境溫度高于家禽的熱中性區(qū)(16～25 ℃)上限時(shí)，機(jī)體表現(xiàn)出的一系列非特異性免疫應(yīng)答反應(yīng)。熱應(yīng)激下，家禽的生理機(jī)能、生產(chǎn)性能都會(huì)受影響[1-3]，表現(xiàn)為：采食減少、飼料利用率下降，進(jìn)而導(dǎo)致能量代謝障礙，引起線粒體應(yīng)激、氧化應(yīng)激[4]。此外，家禽肉品質(zhì)與蛋品質(zhì)也會(huì)受到影響[5-6]。

白藜蘆醇，又名為3,5,4’-三羥基芪(resveratrol，RSV)，是一種天然多酚化合物，具有抗糖化、抗氧化、抗炎、抗癌和免疫調(diào)節(jié)等作用[7]。白藜蘆醇存在順式、反式2種結(jié)構(gòu)，反式結(jié)構(gòu)具有更高的穩(wěn)定性和生物活性[8]。白藜蘆醇具有親脂性，能夠被機(jī)體快速吸收。白藜蘆醇攝入體內(nèi)后，可以在肝臟、腎臟、腦、心臟、肺臟、睪丸和腸等各種器官中積累[9]。本文綜述了白藜蘆醇緩解家禽熱應(yīng)激的作用機(jī)制及其在熱應(yīng)激家禽生產(chǎn)中的應(yīng)用，有利于日后家禽抗應(yīng)激添加劑產(chǎn)品的開發(fā)。

1 白藜蘆醇緩解家禽熱應(yīng)激的作用機(jī)制

由于家禽被覆羽毛，無汗腺，僅能通過煽動(dòng)翅膀和增加呼吸等途徑散熱，熱應(yīng)激下的代謝耗能增加，引起機(jī)體能量失衡，使得線粒體功能負(fù)荷，進(jìn)而導(dǎo)致氧化應(yīng)激[4-5]。在熱應(yīng)激初級(jí)階段家禽能量消耗高達(dá)200%[10]；而采食量與飼料利用率卻大大降低，能量供給不足[11-12]；同時(shí)，脂肪動(dòng)員減少，蛋白質(zhì)分解轉(zhuǎn)化為糖類增加，機(jī)體供能由有氧代謝轉(zhuǎn)化為糖酵解，能量供給效率降低[13-15]。在熱應(yīng)激下機(jī)體能量難以維持平衡，線粒體產(chǎn)能增加，造成線粒體膜電位升高、線粒體內(nèi)氧氣濃度升高、電子正向傳輸增強(qiáng)，導(dǎo)致線粒體氧化應(yīng)激[16]。而白藜蘆醇能通過激活能量代謝相關(guān)基因，增強(qiáng)機(jī)體能量代謝，增強(qiáng)線粒體功能，緩解線粒體功能障礙，減少機(jī)體過氧化的發(fā)生；通過增加抗氧化相關(guān)基因的表達(dá)，增加機(jī)體抗氧化能力，降低機(jī)體氧化損傷，最終緩解機(jī)體熱應(yīng)激[17-18]。

1.1 白藜蘆醇增強(qiáng)能量代謝，改善線粒體功能障礙

白藜蘆醇能通過沉默信息調(diào)節(jié)因子1(SIRT1)-過氧化物酶體增殖物激活受體γ共激活因子-1α(PGC-1α)信號(hào)通路，誘導(dǎo)線粒體轉(zhuǎn)錄因子A(TFAM)等的表達(dá)，調(diào)節(jié)線粒體功能[19]。PGC-1α蛋白水平通常與線粒體數(shù)量成正比[20-21]。SIRT1作為一種煙酰胺腺嘌呤二核苷酸依賴性脫乙酰酶，能夠參與基因轉(zhuǎn)錄、能量平衡和氧化應(yīng)激等多種生理功能的調(diào)控，與基因組穩(wěn)定性維持、細(xì)胞凋亡和自噬等密切相關(guān)[22]。SIRT1處于各種代謝信號(hào)通路的樞紐位置，白藜蘆醇能通過激活SIRT1，調(diào)控機(jī)體能量代謝，緩解線粒體功能障礙。AMP活化蛋白激酶(AMPK)是調(diào)節(jié)生物能量代謝過程中的重要分子。白藜蘆醇通過激活SIRT1來誘導(dǎo)AMPK的上游基因即腫瘤抑制激酶1(LKB1)表達(dá)，從而增強(qiáng)AMPK的磷酸化，增加能量代謝[23]。此外，Price等[17]研究報(bào)道，大劑量的白藜蘆醇可以不依賴SIRT1的方式激活A(yù)MPK而發(fā)揮作用。

1.2 白藜蘆醇緩解機(jī)體氧化應(yīng)激

1.2.1 熱應(yīng)激引起氧化應(yīng)激原因

1.2.2 白藜蘆醇緩解氧化應(yīng)激

白藜蘆醇含有3個(gè)酚羥基，酚羥基能夠與機(jī)體內(nèi)的自由基結(jié)合，能直接清除ROS/RNS，實(shí)現(xiàn)抗氧化功能[38]。且研究表明，白藜蘆醇對(duì)超氧陰離子自由基具有劑量依賴式的清除效果，當(dāng)白藜蘆醇的質(zhì)量濃度為1.2 mg/mL時(shí)，其對(duì)超氧陰離子自由基的清除率達(dá)到最大，為(54.13±3.105)%，雖然白藜蘆醇對(duì)超氧陰離子自由基的直接清除效果不及維生素C[(86.58±2.975)%]，但也表現(xiàn)出了一定的直接抗氧化效果[39]。

白藜蘆醇還能通過提高機(jī)體抗氧化酶表達(dá)，提高機(jī)體的抗氧化能力。大量研究表明，在飼糧中添加白藜蘆醇，機(jī)體內(nèi)的GSH-Px、SOD、CAT等活性都顯著升高，MDA含量會(huì)顯著降低，能有效地預(yù)防熱應(yīng)激對(duì)家禽造成的氧化損傷[40-42]。白藜蘆醇主要通過激活核因子紅細(xì)胞2相關(guān)因子2(Nrf2)，使抗氧化酶的表達(dá)增強(qiáng)。一般情況下，在細(xì)胞質(zhì)中Nrf2與Kelch樣環(huán)氧氯丙烷相關(guān)蛋白1(Keap1)結(jié)合，這時(shí)處于未激活狀態(tài)；而白藜蘆醇處理細(xì)胞后，會(huì)使得Nrf2與Keap1分離，并且易位到細(xì)胞核，發(fā)揮上調(diào)抗氧化防御酶1(NQO1)和血紅素加氧酶1(HO1)的基因表達(dá)的作用，從而增強(qiáng)抗氧化酶的表達(dá)[18,43]；此外，白藜蘆醇還能通過激活SIRT1/叉頭轉(zhuǎn)錄因子1(FoxO1)信號(hào)通路緩解機(jī)體的氧化損傷[44]。FoxO1是一種能穿梭于細(xì)胞核內(nèi)外的核轉(zhuǎn)錄因子，其在各種組織和器官中廣泛表達(dá)并參與能量代謝的調(diào)節(jié)，在介導(dǎo)SIRT1誘導(dǎo)的錳超氧化物歧化酶(MnSOD)上調(diào)中發(fā)揮重要作用[45]。白藜蘆醇對(duì)熱應(yīng)激家禽的緩解作用機(jī)制如圖1所示。

RSV：白藜蘆醇 resveratrol；AMPK：AMP活化蛋白激酶 AMP-activated protein kinase；SIRT1：沉默信息調(diào)節(jié)因子1 silent information regulator 1；PGC-1α：過氧化物酶體增殖物激活受體γ共激活因子-1α peroxisome proliferator-activated receptor gamma coactivator 1-alpha；FoxO1：叉頭轉(zhuǎn)錄因子1 forkhead box-O1；Nrf2：核因子紅細(xì)胞2相關(guān)因子2 nuclear factor E2-related factor 2；SOD：超氧化物歧化酶 superoxide dismutase；GSH-Px：谷胱甘肽過氧化物酶 glutathione peroxidase；CAT：過氧化氫酶 catalase。

2 白藜蘆醇在熱應(yīng)激家禽生產(chǎn)中的應(yīng)用

白藜蘆醇能緩解熱應(yīng)激引起的家禽生長性能下降、免疫系統(tǒng)損傷及產(chǎn)品品質(zhì)降低。在飼糧中添加不同劑量的白藜蘆醇發(fā)現(xiàn)，熱應(yīng)激情況下，烏骨雞的采食與常溫組相比顯著降低，而白藜蘆醇能有效緩解其采食量的減少，且采食與體重隨著白藜蘆醇的添加劑量呈線性增加[40]。本課題組前期研究表明，500 mg/kg的白藜蘆醇能有效改善熱應(yīng)激情況下黃羽肉雞的胸腺、脾臟和法氏囊的生長指數(shù)下降，增加血清中補(bǔ)體3(C3)的水平，降低炎性細(xì)胞因子如白細(xì)胞介素和腫瘤壞死因子的表達(dá)[46]。白藜蘆醇還能減輕免疫器官中，熱休克蛋白(Hsp)如Hsp27、Hsp70和Hsp90 mRNA的過表達(dá)[40]。

熱應(yīng)激會(huì)直接減少家禽采食量，而采食量的降低使得家禽產(chǎn)肉量與產(chǎn)蛋量下降[47-48]。高溫刺激家禽頭部體溫調(diào)節(jié)中樞(下丘腦)，影響食欲相關(guān)激素的表達(dá)，如促進(jìn)食欲的神經(jīng)肽Y(NPY)下降，直接影響采食[49-50]。研究顯示，家禽在環(huán)境溫度為21～30 ℃的情況下，每升1 ℃，其采食量降低約1.5%；在32～38 ℃的情況下，每升1 ℃，其采食量就降低約4.6%[51]。此外，熱應(yīng)激導(dǎo)致胃腸蠕動(dòng)能力減弱，腸道完整性受到損傷，影響食物消化吸收，間接影響采食[52]。而家禽處于熱應(yīng)激狀態(tài)時(shí)，其喘息、飲水等行為的增加也減少了采食行為的發(fā)生[53]。而腸道功能的改善也有利于增加采食，Liu等[54]研究表明，白藜蘆醇能通過調(diào)節(jié)熱休克蛋白的表達(dá)、上皮生長因子和轉(zhuǎn)錄因子來改善腸道形態(tài)和減輕空腸黏膜損傷。Zhang等[55]還指出，白藜蘆醇通過改變熱應(yīng)激家禽腸道菌群的分布而改善肉雞腸道屏障功能。

熱應(yīng)激會(huì)影響畜產(chǎn)品品質(zhì)(表1)。對(duì)肉雞而言，其產(chǎn)肉量、pH、嫩度、系水力及肉色均會(huì)受到影響，PSE(淺色、柔軟、滲出)肉更容易出現(xiàn)[56-57]。且宰后的冷卻加工也不能完全消除宰前熱應(yīng)激對(duì)肉品質(zhì)的損壞[58]。對(duì)蛋禽而言，熱應(yīng)激會(huì)降低日本鵪鶉產(chǎn)蛋率，降低蛋品質(zhì)[59]。慢性熱應(yīng)激影響蛋雞的產(chǎn)蛋重、蛋殼厚度、蛋黃指數(shù)及哈氏單位[60]。白藜蘆醇可以改善熱應(yīng)激家禽產(chǎn)品品質(zhì)。對(duì)于蛋禽而言，首先，研究表明200或400 mg/kg的白藜蘆醇能顯著改善熱應(yīng)激引起的日本鵪鶉產(chǎn)蛋率下降問題[61]；其次，白藜蘆醇具有提高蛋的哈氏單位、蛋白高度，降低蛋黃中MDA和膽固醇含量的作用，且隨著白藜蘆醇添加水平的增加作用程度增加[41,62]。Reis等[63]研究表明，在熱應(yīng)激情況下，飼糧中添加含有白藜蘆醇的葡萄渣粉能降低蛋黃指數(shù)、蛋黃和蛋白pH、緩解蛋黃中單不飽和脂肪酸的減少。對(duì)于肉禽而言，一方面，白藜蘆醇能提高熱應(yīng)激下肉禽的產(chǎn)肉率。本課題組前期研究表明，與熱應(yīng)激組相比，飼糧中添加400 mg/kg白藜蘆醇顯著增加了烏骨雞的全凈膛率和腿肌率[64]；且飼糧中添加350或500 mg/kg白藜蘆醇能增加黃羽肉雞半凈膛率、全凈膛率和腿肌率[65]。另一方面，白藜蘆醇能緩解熱應(yīng)激導(dǎo)致的肉品質(zhì)降低。許多研究表明，白藜蘆醇能通過降低肌肉糖酵解代謝(降低乳酸含量)和提高肌肉的抗氧化能力，來降低肌肉的滴水損失和肌肉亮度(L*)，升高肌肉pH24 h[66-67]。熱應(yīng)激情況下，400 mg/kg白藜蘆醇顯著升高了科寶肉雞胸肌的紅度(a*)、pH24 h，顯著降低了其滴水損失和L*[42]。

表1 熱應(yīng)激對(duì)畜產(chǎn)品品質(zhì)的影響

3 小 結(jié)

熱應(yīng)激嚴(yán)重影響家禽生長性能和其肉蛋品質(zhì)，使其采食量和飼料利用率下降、產(chǎn)肉率和產(chǎn)蛋率降低及肉和蛋品質(zhì)下降。熱應(yīng)激對(duì)家禽造成的影響主要是因?yàn)檎T導(dǎo)了機(jī)體氧化應(yīng)激，而白藜蘆醇，能通過調(diào)節(jié)AMPK、SIRT1等基因的表達(dá)，增強(qiáng)能量代謝和提高線粒體功能以減少ROS產(chǎn)生；通過調(diào)節(jié)Nrf2、FoxO1等基因的表達(dá)提高機(jī)體抗氧化能力以清除ROS和減少機(jī)體的氧化損傷，最終緩解其熱應(yīng)激和提高家禽生產(chǎn)性能。但白藜蘆醇的生物利用率較低，且在不同家禽中的作用添加劑量不同。在日后生產(chǎn)過程在，關(guān)于如何提高白藜蘆醇的生物利用率及飼糧中白藜蘆醇最適的添加量的確定還需進(jìn)一步研究。