梅華迪 李袁飛 馬現(xiàn)永 余 苗

(廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院動物科學(xué)研究所，農(nóng)業(yè)部華南動物營養(yǎng)與飼料重點實驗室，畜禽育種國家重點實驗室，廣東省畜禽育種與營養(yǎng)研究重點實驗室，廣東省畜禽肉品質(zhì)量安全控制與評定工程技術(shù)研究中心，廣州510640)

動物腸道是機(jī)體最大的消化、免疫器官，對維持機(jī)體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要。腸道黏膜上皮屏障不僅可以抵抗微生物進(jìn)入，而且可以讓營養(yǎng)物質(zhì)更好地消化吸收，同時也是機(jī)體發(fā)揮防御保護(hù)作用的重要組成部分之一，主要由機(jī)械屏障、化學(xué)屏障、免疫屏障和微生物屏障組成，其完整性對維持動物健康具有重要作用。當(dāng)腸道黏膜上皮屏障功能受到損傷時，極易導(dǎo)致機(jī)體腸應(yīng)激綜合征、肝臟炎癥、慢性炎癥、炎癥性腸病等多種自身免疫性疾病和炎癥性疾病發(fā)生[1-4]，從而影響動物健康。因此，尋找一種可有效修復(fù)腸道黏膜損傷的措施對動物健康具有重要意義。

槲皮素(quercetin)是一種天然的黃酮醇，具有抗炎、抗氧化、抗癌和抗菌等多種生物活性[5-7]，被視為是一種綠色、安全、高效的飼料添加劑，具有較好的應(yīng)用前景。近年來，學(xué)者們發(fā)現(xiàn)，槲皮素在促進(jìn)動物生長、提高生產(chǎn)性能、改善畜禽產(chǎn)品品質(zhì)、維系腸道健康等方面取得了良好效果[8-11]。大量研究也已表明，槲皮素可增強(qiáng)細(xì)胞間緊密連接(tight junctions，TJs)，調(diào)節(jié)腸道免疫反應(yīng)，維系腸道微生態(tài)穩(wěn)定，進(jìn)而保護(hù)腸道黏膜屏障功能。本文就槲皮素對腸道黏膜屏障功能的影響及其調(diào)控機(jī)制進(jìn)行綜述，以期為其在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用和治療腸道黏膜屏障損傷等方面提供參考。

1 槲皮素在體內(nèi)的吸收與代謝

機(jī)體攝取槲皮素后，可通過被動擴(kuò)散或有機(jī)陰離子轉(zhuǎn)運(yùn)多肽(organic anion transporting polypeptide，OATPs)吸收進(jìn)入小腸上皮細(xì)胞[12]。之后在腸上皮細(xì)胞磺基轉(zhuǎn)移酶(sulfotransferases，SULTs)、尿苷二磷酸葡萄糖醛酸基轉(zhuǎn)移酶(uridine-5′-diphosphate glucuronosyl transferases，UGTs)和兒茶酚氧位甲基轉(zhuǎn)移酶(catechol-O-methyl-transferases，COMTs)的作用下，經(jīng)歷Ⅱ期代謝，形成葡萄糖醛酸化、硫酸化或甲基化的槲皮素[13]。這些槲皮素及槲皮素的衍生物可以經(jīng)過腸上皮上的多藥耐藥蛋白(multidrug resistance protein，MRP)和乳腺癌耐藥蛋白(breast cancer resistance protein，BCRP)轉(zhuǎn)運(yùn)到腸腔或血液中[14-16]。未被吸收的槲皮素及其衍生物(葡萄糖醛酸化或硫酸化的槲皮素)在后腸微生物的作用下，通過環(huán)裂解，產(chǎn)生酚酸和芳香化合物，隨后被吸收、轉(zhuǎn)化或排出體外[17-19]。其中，3-羥基苯乙酸和3,4-二羥基苯乙酸是最主要的酚酸代謝產(chǎn)物，它們分別通過單羧酸轉(zhuǎn)運(yùn)體(monocarboxylic acid transporter，MCT)和細(xì)胞旁途徑轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入結(jié)腸細(xì)胞中[20]，最后，這些酚酸代謝物隨著血液循環(huán)系統(tǒng)到達(dá)全身各處組織或細(xì)胞中[20-21]。而被腸道細(xì)胞吸收的槲皮素及其衍生物進(jìn)入血液，通過肝門靜脈到達(dá)肝臟，經(jīng)過被動擴(kuò)散和/或肝竇膜上的OATPs轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)入肝細(xì)胞，在Ⅱ期代謝酶的作用下，生成包括葡萄糖醛酸化、硫酸化和甲基化的槲皮素，一部分分泌到膽汁中，隨糞便排出；另一部分通過結(jié)腸上的MRP進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)，在腎近端小管細(xì)胞的基底膜上的有機(jī)陰離子轉(zhuǎn)運(yùn)體(organic anion transporter，OATs)協(xié)同作用下進(jìn)入腎細(xì)胞，經(jīng)MRP2和BCRP從尿液中排出[22-25]。槲皮素在體內(nèi)的吸收代謝如圖1所示。

Small intestine：小腸；Colon：結(jié)腸；Tissue：組織；Liver：肝臟；Hepatocytes：肝細(xì)胞；Bile：膽汁；Feces：糞便；Kidney：腎臟；Renal proximal tubular cells：腎近端小管細(xì)胞；Uribe：尿液；MPRs：多藥耐藥蛋白 multidrug resistance proteins；BCRP：乳腺癌耐藥蛋白 breast cancer resistance protein；OATPs：有機(jī)陰離子轉(zhuǎn)運(yùn)多肽 organic anion transporting polypeptide；MCT：單羧酸轉(zhuǎn)運(yùn)體 monocarboxylic acid transporter；OATs：有機(jī)陰離子轉(zhuǎn)運(yùn)體 organic anion transporter；Intestine microbes：腸道微生物；Passive diffusion：被動擴(kuò)散；Paracellular pathway：細(xì)胞旁途徑；Circulatory system：循環(huán)系統(tǒng)；Portal vein：門靜脈；Enterohepatic circulation：腸肝循環(huán)；Sinusoidal membrance：竇狀膜；Basolateral membrane：基底膜；Brush border membrane：刷狀緣膜；SULTs：磺基轉(zhuǎn)移酶 sulfotransferases；COMTs：兒茶酚氧位甲基轉(zhuǎn)移酶 catechol-O-methyl-transferases；UGTs：尿苷-5′-二磷酸葡萄糖醛酸轉(zhuǎn)移酶 uridine-5′-diphosphate glucuronosyl transferases；Quercetn：槲皮素；Quercetin-3′-O-sulfate：槲皮素-3′-O-硫酸酯；3′-O-methylquercetin：3′-O-甲基槲皮素；4′-O-methylquercetin：4′-O-甲基槲皮素；Quercetin-3-O-glucuronide：槲皮素-3-O-葡萄糖醛酸苷；Quercetin-7′-glucuronide：槲皮素-7′-葡萄糖醛酸苷；3′-O-methylquercetin-7′-glucuronide：3′-O-甲基槲皮素-7′-葡萄糖醛酸苷；4′-O-methylquercetin-7′-glucuronide：4′-O-甲基槲皮素-7′-葡萄糖醛酸苷；3′-O-methylquercetin-3-O-glucuronide：3′-O-甲基槲皮素-3-O-葡萄糖醛酸苷；4′-O-methylquercetin-3-O-glucuronide：4′-O-甲基槲皮素-3-O-葡萄糖醛酸苷；3′-hydroxyphenylacetic acid：3′-羥基-苯乙酸；3′,4′-dihydroxyphenylacetic acid：3′，4′-二羥基-苯乙酸；Metab：代謝。

2 槲皮素對腸道黏膜屏障的調(diào)控作用及其作用機(jī)制

保持完整的腸道黏膜屏障對維持動物正常的腸道生理功能至關(guān)重要，任何一個屏障受到損傷都會導(dǎo)致腸道功能紊亂。研究顯示，槲皮素可通過調(diào)控腸道黏膜屏障，降低腸道炎癥反應(yīng)、提高腸道免疫力、維系腸道微生態(tài)穩(wěn)定等，進(jìn)而維持腸道黏膜屏障功能的完整性。

2.1 槲皮素對腸黏膜機(jī)械屏障的影響

腸道機(jī)械屏障主要由黏液層、腸上皮細(xì)胞及細(xì)胞間TJs組成，它是抵御有害物質(zhì)侵襲的第1道防線，也是維持腸道黏膜屏障結(jié)構(gòu)和功能的基礎(chǔ)[26]。

2.1.1 槲皮素對腸上皮黏液層的影響

黏液層由腸上皮細(xì)胞所分泌的黏蛋白(mucin，MUC)形成，外層棲息著大量微生物，而內(nèi)層覆蓋著MUC。黏液層的存在既可阻止毒素滲入腸道，也可防止致病菌的入侵[27]。研究發(fā)現(xiàn)，槲皮素可通過促進(jìn)肉雞回腸中MUC2基因表達(dá)[28]；刺激Caco-2細(xì)胞與人體腸道杯狀細(xì)胞LS174T細(xì)胞的MUC2和MUC5AC分泌并提高其mRNA表達(dá)水平[29]；增強(qiáng)Caco-2/HT29-MTX細(xì)胞中MUC17基因轉(zhuǎn)錄[30]，進(jìn)而維護(hù)腸黏膜的完整性，保護(hù)腸道或腸道細(xì)胞免受病原體和細(xì)菌侵?jǐn)_。

2.1.2 槲皮素對腸上皮細(xì)胞的影響

腸上皮由單層柱狀上皮細(xì)胞組成，這些細(xì)胞構(gòu)成一個選擇性的滲透屏障，可以選擇性吸收營養(yǎng)物質(zhì)、電解質(zhì)和水，限制有毒大分子進(jìn)入[31]。在細(xì)胞模型中的研究發(fā)現(xiàn)，槲皮素可通過促進(jìn)豬小腸上皮細(xì)胞(IPEC-J2細(xì)胞)增殖，同時提高其超氧化物歧化酶活性，抑制過氧化氫(H2O2)誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，進(jìn)而阻礙氧化應(yīng)激對IPEC-J2細(xì)胞屏障功能的破壞，增強(qiáng)其機(jī)械屏障強(qiáng)度[32]。在動物模型中的研究表明，槲皮素可通過提高肉雞回腸抗氧化酶基因的表達(dá)，同時改善回腸絨毛高度及絨毛高度/隱窩深度，進(jìn)而增強(qiáng)腸黏膜機(jī)械屏障功能[33]。

2.1.3 槲皮素對腸上皮TJs蛋白的影響

腸上皮TJs蛋白是腸道機(jī)械屏障的重要組成部分，也是維持機(jī)械屏障功能最基本的結(jié)構(gòu)，主要由閉合蛋白(Claudin)、閉鎖蛋白(Occludin)、連接黏附分子(junctional adhesion molecule，JAM)、閉合小環(huán)蛋白(zonaul occludens，ZO)等胞質(zhì)分子和細(xì)胞骨架共同構(gòu)成，在維持腸道黏膜屏障功能完整性以及調(diào)節(jié)細(xì)胞通透性方面發(fā)揮重要作用[34]。諸多研究表明，槲皮素可通過激活TJs蛋白、增加TJs蛋白表達(dá)和增強(qiáng)其在腸上皮細(xì)胞膜上的定位與分布來維護(hù)機(jī)械屏障的完整性，繼而保持良好的腸道機(jī)械屏障功能。

TJs蛋白的磷酸化、分布和表達(dá)水平在調(diào)節(jié)TJs屏障功能中起著關(guān)鍵作用，它們受到細(xì)胞內(nèi)蛋白激酶(protein kinase，PK)C、PKA和PKG信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的嚴(yán)格調(diào)控，同時也受到Rho相關(guān)蛋白激酶(Rho associated kinase，ROCK)、肌球蛋白輕鏈激酶(myosin light-chain kinase，MLCK)/肌球蛋白輕鏈(myosin light-chain，MLC)、絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)以及磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphatidylinositol 3-kinase，PI3K)/PKB等信號通路的調(diào)控[35-36]。

MLCK/MLC途徑是調(diào)控腸道TJs蛋白最常見的途徑之一，其活化可使TJs蛋白重新分布，從而導(dǎo)致腸道黏膜屏障功能損傷[37-38]。劉麗娜等[39]發(fā)現(xiàn)，槲皮素可顯著抑制腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)誘導(dǎo)的Caco-2細(xì)胞損傷，促進(jìn)Claudin-1和Occludin的磷酸化以及增加Occludin的蛋白表達(dá)量。進(jìn)一步研究證明，槲皮素可能通過降低TNF-α含量，并抑制其介導(dǎo)的MLCK信號通路的激活，來增強(qiáng)Occludin和Claudin-1蛋白表達(dá)量，修復(fù)受損的腸道機(jī)械屏障，進(jìn)而減少結(jié)腸炎癥，最終增強(qiáng)腸道屏障功能[40-42]。此外，槲皮素還可通過抑制Ras基因同源家族蛋白A(Ras homolog gene family member A，RhoA)/ROCK/MLC和鈣離子(Ca2+)/c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinases，JNK)/非受體型酪氨酸蛋白激酶(Src)信號通路的激活，進(jìn)而增加IEC-6細(xì)胞中ZO-1、Occludin和Claudin-1的mRNA或蛋白表達(dá)量，最終增強(qiáng)腸機(jī)械屏障的完整性，維護(hù)腸道黏膜屏障功能[43-45]。另有研究表明，槲皮素可通過抑制PKCδ和PI3K信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，促進(jìn)TJs蛋白(ZO-2、Occludin和Claudin-1)的磷酸化，上調(diào)Claudin-4基因的轉(zhuǎn)錄，并增加Claudin-4的蛋白表達(dá)量，同時使Claudin-4在質(zhì)膜上的免疫熒光定位加強(qiáng)，進(jìn)而維護(hù)腸上皮細(xì)胞TJs結(jié)構(gòu)，最終增強(qiáng)Caco-2細(xì)胞的機(jī)械屏障功能[46-49]。此外，槲皮素還可通過抑制Toll樣受體(Toll-like receptor，TLR)4/髓樣分化因子88(myeloid differentiation factor88，MyD88)/p38MAPK信號通路的激活和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，進(jìn)而增加Occludin、Claudin-1和ZO-1的蛋白表達(dá)量，從而改善急性胰腺炎模型大鼠中腸道黏膜屏障完整性的破壞，保護(hù)腸道屏障功能[50]。槲皮素對細(xì)胞模型和動物模型腸道TJs蛋白表達(dá)的影響及其調(diào)控機(jī)制分別見表1和圖2。

表1 槲皮素對腸道TJs蛋白表達(dá)量的影響

綜上所述，槲皮素一方面通過促進(jìn)MUC基因的表達(dá)和分泌；另一方面通過促進(jìn)腸上皮細(xì)胞的增殖、分化與更新并改善其形態(tài)結(jié)構(gòu)，同時增加TJs蛋白的基因和蛋白表達(dá)量，增強(qiáng)TJs蛋白在膜上的定位與分布來增強(qiáng)腸道機(jī)械屏障的完整性，進(jìn)而維持腸道機(jī)械屏障功能。

2.2 槲皮素對腸黏膜化學(xué)屏障的影響

腸道的化學(xué)屏障由胃酸、膽汁、消化酶、溶菌酶、糖蛋白、抗菌肽等由胃腸道分泌的化學(xué)物質(zhì)以及腸道微生物產(chǎn)生的抑菌物質(zhì)組成，在維系腸道微生態(tài)平衡和腸道健康中發(fā)揮重要作用[55]。研究發(fā)現(xiàn)，槲皮素可通過調(diào)節(jié)膽汁合成和分泌、腸堿性磷酸酶(intestinal alkaline phosphatase，IAP)的蛋白表達(dá)量和抑菌物質(zhì)的生成，從而影響腸黏膜穩(wěn)態(tài)。

Claudins：閉合蛋白；Occludin：閉鎖蛋白；ZO-1：閉合小環(huán)蛋白-1 zonaul occluden-1；JAM：連接黏附分子 junctional adhesion molecule；F-actin：纖維形肌動蛋白 fibrous actin；Ca2+：鈣離子 calcium ion；JNK：c-Jun氨基末端激酶 c-Jun N-terminal kinases；Src：非受體型酪氨酸蛋白激酶 non-receptor protein-tyrosine kinase；RhoA：Ras基因同源家族蛋白A Ras homolog gene family member A；ROCK：Rho相關(guān)蛋白激酶 Rho associated kinase；MLCK：肌球蛋白輕鏈激酶 myosin light-chain kinase；MLC：肌球蛋白輕鏈 myosin light-chain；TNFR：腫瘤壞死因子受體 tumor necrosis factor receptor；TNF-α：腫瘤壞死因子-α tumor necrosis factor-α；TLR4：Toll樣受體4 Toll-like receptor 4；MyD88：髓樣分化因子88 myeloid differentiation factor 88；p38MAPK：p38絲裂原活化蛋白激酶 p38 mitogen-activated protein kinase；PKCδ：蛋白激酶δ protein kinase δ；PI3K：磷酯酰肌醇-3-激酶 phosphoinositide 3-kinase；AhR：芳香烴受體 aryl hydrocarbon receptor；Quercein：槲皮素。

膽汁是腸黏膜化學(xué)屏障的重要組成部分，其中的膽汁酸是一種良好的腸道功能促進(jìn)劑，不僅可調(diào)節(jié)腸道炎癥反應(yīng)，而且還能有效降低腸道pH，抑制潛在致病菌的增殖或其毒力相關(guān)基因的表達(dá)，促進(jìn)腸道內(nèi)環(huán)境平衡，進(jìn)而維系腸道健康[56]。張敏[57]研究表明，槲皮素可通過增強(qiáng)大鼠肝X受體α(liver X receptor α，LXRα)的基因轉(zhuǎn)錄并提高其蛋白表達(dá)量，從而提高膽固醇7α羥化酶(cholesterol 7α-hydroxylase，CYP7A1)的活性，最終促進(jìn)肝臟膽汁的合成和分泌。短鏈脂肪酸作為腸上皮細(xì)胞和腸道微生物的重要能量來源，對維持腸上皮細(xì)胞更新?lián)Q代發(fā)揮著關(guān)鍵作用，同時還可改善小腸形態(tài)、維護(hù)腸道黏膜屏障功能等，在機(jī)體生理和免疫方面發(fā)揮多種調(diào)節(jié)作用，被認(rèn)為是具有抗炎和調(diào)節(jié)腸道免疫耐受功能的有益代謝產(chǎn)物[58-60]。據(jù)報道，槲皮素可刺激腸道菌群對乙酸、丙酸、丁酸等短鏈脂肪酸的生成[61]，增加斷奶仔豬空腸和結(jié)腸中的丙酸和丁酸含量[62]，繼而對腸道黏膜屏障產(chǎn)生調(diào)控作用，維護(hù)正常腸道黏膜屏障功能，保持腸道健康。此外，槲皮素還可增加非酒精性脂肪肝小鼠模型IAP的蛋白表達(dá)[63]，而IAP可通過催化活性/毒性脂質(zhì)A部分的去磷酸化來解毒細(xì)菌內(nèi)毒素脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)，防止局部炎癥以及活性LPS轉(zhuǎn)移到體循環(huán)中，從而降低由LPS引起的腸道和機(jī)體炎癥的風(fēng)險[64]?？咕氖怯膳耸霞?xì)胞分泌的，主要包括防御素、cathelicidins和histatins，在調(diào)節(jié)機(jī)體免疫反應(yīng)和腸道內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定中起著重要作用[65]。肖風(fēng)林[66]發(fā)現(xiàn)，槲皮素可通過提高肉雞回腸中β-防御素的mRNA表達(dá)水平來發(fā)揮免疫和抗炎功效，從而改善腸黏膜免疫功能。

上述研究表明，槲皮素可通過促進(jìn)膽汁的合成與分泌、增強(qiáng)抗菌肽的基因轉(zhuǎn)錄、增加短鏈脂肪酸的產(chǎn)生等來改善腸黏膜化學(xué)屏障功能，最終起到了緩解腸道炎癥和保護(hù)腸黏膜的作用。

2.3 槲皮素對腸黏膜生物屏障的影響

腸道中的生物屏障是由腸道常駐細(xì)菌形成的，各個菌群之間相互依存、相互制約，共同維持腸道微生態(tài)環(huán)境的平衡。在正常情況下，腸道黏膜表面會附著大量厭氧細(xì)菌，如雙歧桿菌、乳酸桿菌等益生菌，它們可以通過黏附與腸上皮緊密結(jié)合，形成一層膜屏障，阻礙致病菌在腸道中的定植[67]，同時促進(jìn)腸黏膜細(xì)胞增殖，改善機(jī)體免疫[68]。而一旦腸道菌群失衡，致病菌就可大量增殖，從而抑制腸上皮細(xì)胞的蛋白質(zhì)合成，損傷腸絨毛結(jié)構(gòu)，破壞腸道黏膜屏障，并導(dǎo)致各類疾病的發(fā)生，如腸道炎癥、腹瀉等[27,69]。

諸多研究表明，槲皮素可通過選擇性促進(jìn)腸道有益菌的增殖，抑制有害菌在腸道的定植，進(jìn)而優(yōu)化腸道中的微生態(tài)環(huán)境，最終維系動物腸道乃至整個機(jī)體的健康。Etxeberria等[70]研究發(fā)現(xiàn)，槲皮素可通過降低糞便中厚壁菌門/擬桿菌門(Firmicutes/Bacteroidetes)比例，降低肥胖相關(guān)微生物韋榮球菌科(Erysipelotrichaceae)、芽孢桿菌屬(Bacillus)和圓柱狀真桿菌(Eubacteriumcylindroides)的相對豐度，進(jìn)而抑制高脂蔗糖飲食誘導(dǎo)的大鼠腸道微生物區(qū)系失調(diào)，維系腸道菌群平衡。Shi等[71]在抗生素治療的小鼠模型中發(fā)現(xiàn)，槲皮素可通過提高腸道乳酸桿菌屬(Lactobacillus)、阿克曼菌屬(Akkermensia)等有益菌菌屬的相對豐度，并提高腸道微生物多樣性，同時增加丁酸代謝產(chǎn)物含量，進(jìn)而增加結(jié)腸絨毛高度和結(jié)腸黏膜厚度，最終增強(qiáng)腸道黏膜屏障功能的穩(wěn)定性以及維持腸道微生物穩(wěn)態(tài)。在肉雞和蛋雞中的研究表明，飼糧中添加200～600 mg/kg槲皮素可通過增加盲腸中有益菌雙歧桿菌屬(Bifidobacterium)和Lactobacillus數(shù)量，降低有害菌大腸桿菌(Escherichiacoli)數(shù)量，并提升Lactobacillus的相對豐度，進(jìn)而維持腸道微生物平衡和腸道健康[10,28,72-73,74-75]。此外，槲皮素還可能通過增強(qiáng)β-防御素的mRNA表達(dá)水平或抑制TLR信號通路的激活來調(diào)節(jié)小鼠和肉雞腸道微生物組成，繼而維護(hù)腸道菌群穩(wěn)態(tài)平衡[63,66]。另有研究發(fā)現(xiàn)，槲皮素還具有獨(dú)特的生物活性，它可通過減少細(xì)菌黏附、抑制群體感應(yīng)、破壞或改變質(zhì)膜、抑制外排泵、阻礙核酸合成等途徑，來抑制糞腸球菌(Enterococcusfaecalis)、金黃色葡萄球菌(Staphylococcusaureus)、變形鏈球菌(Streptococcusmutans)、Escherichiacoli、綠膿桿菌(Pseudomonasaeruginosa)等致病菌的生物膜形成，影響細(xì)菌的生長繁殖和新陳代謝，最終抑制其增殖[76-83]。

綜上所述，槲皮素在維系腸道微生態(tài)平衡方面具有良好的效果，可通過調(diào)節(jié)腸道菌群組成，提高腸道有益菌的相對豐度或數(shù)量，抑制潛在致病菌的增殖，同時增加腸道微生物的多樣性，促進(jìn)有機(jī)酸的分泌，進(jìn)而維持腸道微生物的穩(wěn)態(tài)，增強(qiáng)腸道生物屏障，減少腸道炎癥的發(fā)生，最終維系動物腸道乃至整個機(jī)體的健康。槲皮素對腸道微生物的影響如表2所示。

表2 槲皮素對腸道微生物的影響

2ExperimentalanimalsAdditionamount/(mg/kg) ResultsReferenceAA broilers200～800 Lactobacillus[28]Hisex laying hens200、400600 ,400 mg/kgEscherichia coli,BifidobacteriumLactobacillus[74]Hisex laying hens200、400600,400600 mg/kgStaphylococcus aureus、Salmonella、Pseudomonas aeruginosa、Streptococcus faecalis、EnterococcusEscherichia coli,LactobacillusBifidobacterium[75]Hisex laying hens200、400600 Bifidobacterium,Escherichia coli[10]Mouse2 000,Mucispirillum、Roseburia、Coprococcus-1、Ruminiclostridium-9、Tyzzerella,[71]Rats30Erysipelotrichaceae、BacillusEubacterium cylindroides[70]

2.4 槲皮素對腸黏膜免疫屏障的影響

腸黏膜免疫屏障主要由腸道相關(guān)淋巴組織(gut-associated lymphoid tissues，GALT)、免疫細(xì)胞和免疫因子構(gòu)成[84]。腸黏膜免疫屏障可在腸道抗原的刺激下產(chǎn)生免疫球蛋白(immunoglobulin，Ig)、干擾素(interferon，IFN)、白細(xì)胞介素(interleukin，IL)等因子來調(diào)控機(jī)體局部和全身免疫反應(yīng)，進(jìn)而調(diào)節(jié)腸黏膜免疫功能，保護(hù)機(jī)體免受損傷。

分泌型免疫球蛋白A(secretory immunoglobulin A，SIgA)作為腸黏膜表面的第1道免疫防線，不僅可與細(xì)菌上的特異性抗原結(jié)合形成抗原抗體復(fù)合物，具有刺激腸黏液分泌、抑制病原微生物在黏膜上的黏附等作用，而且還具有免疫調(diào)節(jié)、免疫排斥和促進(jìn)抗菌因子產(chǎn)生等功能[85-88]。腸黏膜免疫是由IgA介導(dǎo)的，它可使抗原在細(xì)胞內(nèi)被中和，同時將其產(chǎn)物返回腸腔，防止上皮細(xì)胞因細(xì)胞裂解而受損[89]。IgG在免疫應(yīng)答中可活化補(bǔ)體，清除病原體[90]。研究發(fā)現(xiàn)，槲皮素可提高大鼠血清中SIgA含量，增加蛋雞血清IgA、IgM和IgG以及生長豬血清中IgG含量[91-93]。血清Ig含量可反映動物機(jī)體系統(tǒng)免疫能力的高低，而腸道免疫系統(tǒng)是機(jī)體免疫系統(tǒng)的一部分。因此，上述研究血清Ig含量的升高表明，槲皮素可能增強(qiáng)了腸道免疫系統(tǒng)的防御功能。

TLR是天然免疫細(xì)胞和其他細(xì)胞表面的識別受體，可識別LPS、病原微生物雙鏈DNA、單鏈RNA、脂蛋白等刺激，在調(diào)節(jié)腸道先天性和適應(yīng)性免疫中有著重要作用[94]。TLR介導(dǎo)的核因子-κB(nuclear factor-κB，NF-κB)、MAPK、PI3K/PKB等信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，可調(diào)節(jié)腸黏膜炎癥因子的生成，對機(jī)體腸道黏膜屏障的調(diào)控具有重要影響[95-97]。研究發(fā)現(xiàn)，槲皮素可通過抑制TLR4/NF-κB信號通路的活化，來抑制TNF-α、IL-1β、IL-6等促炎因子的生成，進(jìn)而改善由LPS誘導(dǎo)的小鼠巨噬細(xì)胞和大鼠腸上皮細(xì)胞的炎癥反應(yīng)[98-99]。Zou等[11]研究也發(fā)現(xiàn)，槲皮素可能通過抑制活性氧(reactive oxygen species，ROS)和MAPK、NF-κB和PKB等信號通路的激活，繼而限制空腸中TNF-α、IL-6和IL-1β以及單核細(xì)胞趨化蛋白-1(monocyte chemotactic protein-1，MCP-1)的基因轉(zhuǎn)錄，從而改善生長豬腸道炎癥反應(yīng)。另有研究表明，槲皮素還通過激活芳香烴受體(ary1 hydrocarbon receptor，AhR)途徑，來增加Claudin-1的蛋白表達(dá)量，同時下調(diào)中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞活性以及維系輔助性T細(xì)胞17(T helper cell 17，Th17)/調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(regulatory T cells，Treg)之間的平衡，來恢復(fù)先天性和適應(yīng)性腸道免疫系統(tǒng)的動態(tài)平衡，進(jìn)而恢復(fù)上皮完整性，緩解小鼠腸黏膜損傷[100]。此外，槲皮素還可通過血紅素氧化酶-1(heme oxygenase-1，HO-1)依賴途徑調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞促炎和抗炎之間的平衡，進(jìn)而降低結(jié)腸中TNF-α、IL-6和IFN-γ含量，最終抑制小鼠試驗性結(jié)腸炎[101]。除上述通路外，槲皮素還可通過抑制Caco-2細(xì)胞中含核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體蛋白3(nucleotide-binding oligomerization domain-like receptor protein 3，NLRP3)炎癥小體的活化，來減少IL-1β和IL-8的釋放，進(jìn)而發(fā)揮抗炎功效[102]。

由此可見，槲皮素具有較好的抗炎和免疫調(diào)節(jié)活性，可有效調(diào)控腸黏膜免疫反應(yīng)，進(jìn)而改善腸道免疫屏障并提高機(jī)體免疫力。

3 小 結(jié)

綜上所述，槲皮素可通過調(diào)節(jié)腸道微生物的組成、黏液層厚度、腸上皮細(xì)胞及細(xì)胞間的TJs蛋白、膽汁和有機(jī)酸以及抗菌肽的生成、免疫相關(guān)因子和免疫細(xì)胞來保護(hù)和改善腸道黏膜屏障功能(圖3)。

Intestinal mucosal mechanical barrier：腸黏膜機(jī)械屏障；Intestinal mucosal chemical barrier：腸黏膜化學(xué)屏障；Intestinal mucosal biological barrier：腸黏膜生物屏障；Intestinal mucosal immune barrier：腸黏膜免疫屏障；Intestinal mucosa：腸黏膜；Epithelial cell：上皮細(xì)胞；Lamina propria：固有層；Intestinal villi：腸絨毛；Goblet cell：杯狀細(xì)胞；Mucus：黏液；MUCs：黏蛋白 mucin；Ca2+：鈣離子 calcium ion；JNK：c-Jun氨基末端激酶 c-Jun N-terminal kinases；Src：非受體型酪氨酸蛋白激酶 non-receptor protein-tyrosine kinase；RhoA：Ras基因同源家族蛋白A Ras homolog gene family member A；ROCK：Rho相關(guān)蛋白激酶 Rho associated kinase；MLCK：肌球蛋白輕鏈激酶 myosin light-chain kinase；MLC：肌球蛋白輕鏈 myosin light-chain；TLR4：Toll樣受體4 Toll-like receptor 4；MAPK：絲裂原活化蛋白激酶 mitogen-activated protein kinase；PKCδ：蛋白激酶δ protein kinase C δ；PI3K：磷酯酰肌醇-3-激酶 phosphoinositide 3-kinase；NF-κB：核因子-κB nuclear factor-κB；AhR：芳香烴受體 aryl hydrocarbon receptor；TJ：緊密連接蛋白 tight junction protein；Defensin：防御素；Hepatocytes：肝細(xì)胞；LXRα：肝X受體α liver X receptor α；CYP7A1：膽固醇7α羥化酶 cholesterol 7α-hydroxylase；SCFAs：短鏈脂肪酸 short chain fatty acids；Bile：膽汁；IAP：腸堿性磷酸酶 intestinal alkaline phosphatase；TLRs：Toll樣受體 Toll-like receptors；Intestinal microbiota：腸道微生物群；M?：巨噬細(xì)胞 macrophages；HO-1：血紅素氧合酶-1 heme oxygenase-1；ROS：活性氧 reactive oxygen species；PKB：蛋白激酶B protein kinase B；NLRP3：核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體蛋白3 nucleotide-binding oligomerization domain-like receptor protein 3；Pro-inflammatory cytokines production：促炎細(xì)胞因子產(chǎn)生；B cell：B細(xì)胞；SIgA：分泌型免疫球蛋白 secretory immunoglobulin A；IgA：免疫球蛋白A immunoglobulin A；IgG：免疫球蛋白G immunoglobulin G；IgM：免疫球蛋白M immunoglobulin M；Native T cell：初始T細(xì)胞；Th17：輔助性T細(xì)胞17 T helper cell 17；Treg：調(diào)節(jié)性T細(xì)胞 regulatory T cells；Quercetin：槲皮素。

在畜禽生產(chǎn)中，由腸道黏膜損傷引起的動物腸道疾病常常危害到動物機(jī)體健康，尋找適宜的藥物或者添加劑成為畜禽健康養(yǎng)殖研究的重點。目前，槲皮素已被證明可以較好地保護(hù)腸道黏膜屏障功能。然而，槲皮素水溶性差、體內(nèi)代謝快、半衰期短，導(dǎo)致其生物利用度低。本文通過綜述槲皮素在人和動物或細(xì)胞模型中的應(yīng)用，闡明了槲皮素對腸道黏膜屏障可能的調(diào)控機(jī)制，為其在畜牧業(yè)中的應(yīng)用提供了參考。但今后，還需加大其研究工作，進(jìn)一步深入研究槲皮素在不同動物、不同生理狀況下的吸收與代謝及對腸道黏膜屏障具體的調(diào)控機(jī)制和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路；研究槲皮素的低生物利用度與腸道微生物之間的互作關(guān)系；研究腸道微生物及其代謝產(chǎn)物對相關(guān)信號通路的調(diào)控機(jī)制，提高槲皮素的生物利用度，確定槲皮素在不同動物不同生長階段的適宜添加劑量等，以期為槲皮素作為畜禽飼料添加劑的開發(fā)應(yīng)用和維護(hù)動物腸道健康提供科學(xué)依據(jù)。