摘要: 植物提取物中富含大量營養活性物質，具有抗氧化、抗菌、提高機體免疫力等功能。其作為動物飼料添加劑使用時，由于無殘留、無耐藥性、健康、安全等特性，得到了廣泛的關注。在養殖生產中，奶牛乳房炎發病率高，嚴重影響產奶量及奶品質，給牧場造成巨大的經濟損失。因此，本文主要從植物提取物對奶牛免疫功能的影響及其在防治奶牛乳房炎方面的應用效果進行綜述。
關鍵詞: 植物提取物  奶牛 乳房炎  免疫功能   抗氧化 
作者：侯昆, 童津津 , 熊本海 , 蔣林樹
參考文獻：略   轉自：動物營養學報

乳房炎是畜牧業中最常見的疾病，其發病率高、治愈率低、淘汰率高，對牧場的經濟效益具有重要影響[1]。當今所研制的化學合成藥物、激素和抗生素等在治療奶牛乳房炎方面起到了良好的療效，但是奶牛機體產生的耐藥性以及乳汁中抗生素殘留嚴重危害人類健康。植物提取物由于其富含大量營養活性物質，具有抗氧化、提高機體免疫力、抗菌等功能[2]，在降低乳房炎的預防與治療過程中，有廣泛的應用前景。植物提取物又因其無抗藥性、無殘留、多功能等優勢，目前已在畜禽飼糧中作為添加劑被迅速推廣[3]。植物提取物作為一種新型預防和治療手段，作為抗生素藥物替代物，在防治奶牛乳房炎中的應用具有巨大潛力，成為近些年研究的熱點[4]。因此，本文主要從植物提取物對奶牛免疫功能與抗氧化的影響及其在防治奶牛乳房炎方面應用效果進行綜述。
1 植物提取物對奶牛免疫功能的影響
植物提取物影響奶牛免疫功能的有效活性成分主要有皂苷、單寧、生物堿、精油等[5]。這些活性成分對奶牛乳腺免疫功能的調控與機體體液免疫和細胞免疫相關，最終達到維持機體免疫處于平衡的狀態。
1.1 對體液免疫的影響
據報道，機體中B淋巴細胞是參與體液免疫的重要活性細胞，當受到抗原刺激后，分化為漿細胞，從而產生特異性抗體，發揮體液免疫功能[6]。Bilia等[7]研究發現，2 μg/mL青蒿精油對引起奶牛隱性乳房炎的金黃色葡萄球菌有較強的抑制作用。岳治權等[8]研究發現，在奶牛飼養中依據奶牛體重飼喂5 mg/kg青蒿提取物后，24、42、72 h的B淋巴細胞紅細胞-抗體-補體(EAC)花環率顯著高于對照組。青蒿提取物的飼喂使得B淋巴細胞表面所具有的補體3(C3)受體含量上升，而紅細胞與相應的抗體結合形成抗原抗體復合物，其激活補體生成活化的C3的能力增強，導致B淋巴細胞表面的C3受體結合形成EAC花環率上升。因此，通過EAC花環率可判定B淋巴細胞的功能，并可間接反映出機體的體液免疫狀態[8]。植物提取物的飼喂可提高奶牛體液免疫的水平，為奶牛乳房炎提供新的治療途徑。

1.2 對細胞免疫的影響
奶牛乳腺內感染所導致的炎癥反應，主要由中性粒細胞作為對抗細菌的主要效應細胞，并伴有不同數量的巨噬細胞和淋巴細胞相互作用。這種反應是由多種炎癥介質驅動的，包括細胞因子、趨化因子、前列腺素和白細胞三烯，它們通過介導調節炎癥與免疫，在乳腺防御中發揮關鍵作用[9]。目前，已有文獻報道植物提取物的飼喂可以在一定程度上影響機體內相關炎性介質的調控[10-12]。

植物提取物對細胞因子如機體促炎性細胞因子白細胞介素-1β(IL-1β)、白細胞介素-6(IL-6)、白細胞介素-8(IL-8)和腫瘤壞死因子-α(TNF-α)等的影響，乳房炎奶牛與健康奶牛相比差異顯著。TNF-α和IL-1β是巨噬細胞產生的主要促炎性細胞因子，與各種慢性炎癥疾病均有關[13]。Wang等[12]通過對桑科中草藥提取物的研究發現，其對脂多糖(LPS)刺激奶牛乳腺上皮細胞所產生的細胞因子TNF-α、IL-6和IL-1β的表達有顯著抑制作用，并呈劑量依賴性，這主要是因為桑科中草藥提取物通過抑制乳腺上皮細胞中Toll樣受體4(TLR4)介導的核細胞因子-κB(NF-κB)與絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)的活化，從而抑制促炎性細胞因子的表達。IL-6是機體發生免疫應答時分泌的一種細胞因子[14]。常肖肖等[15]研究發現，對4頭裝有永久瘤胃瘺管的荷斯坦奶牛分別灌注0(對照)、15、30、45 g/d的茶皂素進行4期飼喂后，灌注45 g/d茶皂素可顯著提高奶牛血清中免疫球蛋白及免疫相關細胞因子的含量，并提高細胞因子IL-6 mRNA的表達量，進而證明茶皂素可提高奶牛的免疫功能。IL-8是一種趨化因子，可使中性粒細胞在炎癥灶處活化。Mukherjee等[16]研究發現，IL-8在炎癥和免疫識別中具有積極的作用，在體細胞計數超過50萬個/mL的奶牛乳房中注射青牛膽茜草甲醇提取物，將100 mg膽茜草甲醇提取物溶解在7.5 mL磷酸鹽緩沖液中進行注射，連續注射5 d，治療第4天時觀察發現，與對照組相比，注射組可顯著提高奶牛乳清中IL-8的含量，而乳清中細胞因子含量的提高可能是由于青牛膽茜草甲醇提取物中含有多糖組分所致。Nair等[17]從藥用植物青牛膽茜草中分離出了(1, 4)-α-D-葡聚糖(RR1)，RR1以時間和劑量依賴的方式激活NF-κB，其誘導激活是通過Toll樣受體6(TLR6)信號在HEK293細胞中轉導而發生的，使得IL-8的合成量上升，證明了多糖誘導細胞因子含量的提升。有研究報道，奶牛免疫水平的提升還與環腺苷酸(cAMP)-磷酸二酯酶(PDE)密切相關[18]。例如，黃芪、杜仲等植物提取物均可通過抑制免疫細胞中cAMP-PDE活性[19]，提高cAMP含量, 抑制中性粒細胞活性，進而提升機體的免疫水平。在正常情況下，奶牛乳腺與血液中的免疫活性細胞含量較低，但在飼喂奶牛苜蓿黃酮提取物后發現，苜蓿黃酮提取物補充量與機體中性粒細胞的比例呈正相關，抑制淋巴細胞的活化和增殖，可顯著提高機體的免疫功能[20]。

因此，植物提取物應用于奶牛生產中增加了奶牛機體對外界環境的抵抗能力，逐漸成為研究的重點，而不同植物中主要活性成分所發揮的作用也慢慢被人們所知曉，但如何對其進行合理利用還是一個巨大的挑戰。

2 植物提取物活性成分在防治奶牛乳房炎方面的研究進展
目前，在養殖場中奶牛乳房炎的治療還是以使用抗生素為主，但由于乳房炎治愈率低及長期使用抗生素等原因，導致病原菌對抗生素產生了不同程度的耐藥性，而且殘留的物質會引起機體很多的過敏反應，甚至導致過敏性休克。更嚴重的是，人們長期食用這種牛奶會使身體對細菌產生抗藥性，會給疾病治療帶來較大困難[21]。因此，利用植物提取物降低奶牛乳房炎的發病率，為預防和治療奶牛乳房炎提供了新的途徑。

2.1 皂苷
近年來，皂苷的抗炎抗真菌作用得到廣泛研究[22]。Hu等[23]研究發現，給金黃色葡萄球菌所引起的亞臨床性乳房炎奶牛皮下注射人參根提取物45 mg/mL(每天8 mg/kg BW)連續6 d，與注射生理鹽水的對照組相比，1周后，外周血中性粒細胞吞噬功能和氧化活性顯著升高，單核細胞數量顯著高于治療前，2~3周后，淋巴細胞數量顯著高于注射前。由此可知，人參根提取物的可以激活奶牛先天免疫能力，有助于奶牛從乳房炎中恢復，從而防治奶牛乳房炎。乳房炎可引起奶牛氧自由基含量的增加，導致氧化應激，臨床和亞臨床乳房炎的發生都與氧自由基的釋放、總抗氧化能力的降低有關[24]。經馮志華[25]研究發現，奶牛飼糧中加入15 g/d從植物蒺藜中提取的蒺藜皂苷(GSTT)，可顯著提高血清中谷胱甘肽過氧化氫酶(GSH-Px)的活性和總抗氧化能力(T-AOC)，而T-AOC是反映機體抗氧化系統功能狀況的指標[26]，它的提升表明機體抗氧化能力增強；同時，GSTT顯著降低奶牛血清中MDA的含量，而MDA作為脂質過氧化的產物[27]，其含量的高低是判斷機體氧化應激的標志[28]，血清中MDA含量的顯著降低說明GSTT具有提高奶牛機體抗氧化酶活性，有效清除自由基，防止活性氧對機體造成損傷的作用，提高機體抗氧化水平，降低機體疾病的易感性，提高對乳房炎的抵抗力[25]。因此，當皂苷作為飼料添加劑時，有降低奶牛泌乳階段乳房炎發病率的潛力，具有廣闊的應用前景。

2.2 單寧
單寧對細菌的生長具有明顯的抑制作用。De O Ribeiro等[29]研究發現，含有大量單寧的塞拉多植物提取物對葡萄球菌屬抗菌效果較強，而葡萄球菌屬中金色葡萄球菌是引起奶牛乳房炎的主要致病菌之一，其乙醇提取物對革蘭氏陰性菌的抑制效果較強，從而降低奶牛乳房炎的發生。其抗菌的主要原因是單寧可與細胞質膜相互作用，抑制其功能，從而損害細胞的完整性。單寧在一定范圍內相對分子質量越大，抑菌性越強，但相對分子質量過大則會受到微生物細胞膜制約，抑菌性變弱；此外，單寧可以通過絡合酶和細菌外膜蛋白抑制細菌生長[30]，而且它們能夠結合參與細菌新陳代謝的金屬離子。因此，單寧與革蘭氏陰性菌結構有關的Ca2+離子結合，影響細菌細胞壁的通透性，破壞對細菌生長所必需的微量元素的吸收[31]，從而表現出抑菌性。Liu等[32]研究發現，單寧不僅有較強的抑菌效果，在奶牛飼糧中添加栗樹單寧還可以降低奶牛乳中體細胞數與MDA的含量，抑制奶牛血漿和肝臟的脂質過氧化。由于單寧化學結構激活了內源性抗氧化防御自由基，將自由基清除，從而提高機體內抗氧化酶活性，減輕泌乳奶牛乳腺的氧化應激與炎癥反應。

2.3 生物堿
生物堿對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌均有良好的抑制作用。He等[33]研究發現，白屈菜紅堿對金黃色葡萄球菌的最小抑制濃度為0.156 mg/mL，可以在短時間內增加細菌細胞壁的滲透性，從而導致細胞內容物外泄；同時，其影響和阻礙細菌蛋白的表達和合成，最終導致細胞死亡。而Li等[34]研究發現，苦豆子總生物堿對奶牛乳腺中分離的表皮葡萄球菌生物膜的形成具有抑制作用，驗證了生物堿可對細菌膜結構造成損害，抑制細菌的生長，為減少奶牛亞臨床乳房炎的發生提供了新的治療方法。而在生物堿抗氧化的試驗中，Ban等[35]研究發現，黃連花的乙醇提取物中有效成分小檗堿可降低機體MDA的含量，提高SOD、CAT和GSH的活性，而小檗堿可通過腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)通路和核因子E2相關因子2(Nrf2)/血紅素加氧酶1(HO-1)通路等途徑減輕氧化應激和炎癥反應，有效阻止氧化應激與炎癥之間的惡性循環[36]。由此可見，有效合理的利用植物提取物，可以降低奶牛乳房炎的發生與發展，提高牧場的經濟效益。

2.4 植物精油
植物精油對奶牛乳房炎致病菌的抑制作用得到了廣泛的研究。Benkeblia[37]研究發現，洋蔥和大蒜精油對葡萄糖球菌具有一定的抑制作用，且其抑制作用與洋蔥和大蒜精油的濃度呈顯著正相關；洋蔥精油為50和100 mL/L時對細菌生長的抑制作用十分微弱，而當濃度達到200、300和500 mL/L時，則對細菌有明顯的抑制作用；并且，同一濃度下，大蒜精油對葡萄糖球菌的抑制活性更高。Alekish等[38]研究發現，鼠尾草精油對金黃色葡萄球菌的最小抑制濃度為12.5%，當給患有亞臨床乳房炎的母羊乳房注射鼠尾草精油后，在24和48 h乳中體細胞數顯著降低，而奶牛或母羊乳中體細胞數被認為是一種預測乳房炎的指標，用于區分慢性感染和非感染動物[39]，其顯著降低表明乳房逐漸康復，乳汁質量得到改善。在奶牛場，面對頻發的乳房炎時，植物精油所充當的不僅僅是一種飼料添加劑，而是一種具有治療效用的新型藥物。據陳昊等[40]報道，在奶牛全混合日糧(TMR)中添加0.28 g/頭牛至精油，可使患乳房炎的奶牛單個乳區的發病率降低2%，還可以降低機體耐藥性，在不使用抗生素的情況下康復。牛至精油主要成分中的酚類化合物與過氧自由基表現出高反應活性，過氧自由基通過與酚類氫質子或電子的供應被消除，表現出較高的抗氧化活性[41]，進一步說明植物精油對奶牛乳房炎的調控不僅僅局限于抑制病原菌，還可以提高機體的免疫力。由此可知，患有乳房炎的奶牛發生氧化應激時，飼喂牛至精油可以增強機體的抗氧化作用。

2.5 其他植物有效活性成分
治療和預防乳房炎的植物提取物品種眾多，其中一些中草藥植物有效成分主要以清熱解毒、活血祛瘀、通經下乳的方式發揮預防和治療作用[42]。例如，蒲公英提取物對引起乳房炎的葡萄球菌具有明顯的抑制作用[43]。Kenny等[43]通過測定蒲公英根粗提液和透析液的有效成分，發現其活性成分中的2種羥基脂肪酸和3種酚類化合物對其抗菌活性起到了主要作用。Lee等[44]研究發現，100 μg/mL蒲公英提取物可顯著抑制LPS刺激乳腺上皮細胞所產生的IL-1β、IL-6、IL-8、TNF-α和中性粒細胞趨化蛋白-2(GCP-2)的表達，從而具有較好的抗炎作用，主要作用機制是蒲公英提取物通過抑制NF-κB抑制蛋白(IκB-α)的磷酸化而阻斷NF-κB通路發揮抗炎作用[45]。據報道，10%金銀花提取物對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抗菌效果與青霉素100 μmol/mL的抑菌效果相當[46]。崔一智等[47]研究發現，金銀花花蕾區域抑菌活性較高，125與250 mg/mL水提物對金黃色葡萄球菌和大腸桿菌的抑制效果較強，而與甲氧芐啶組合使用后可以顯著增加其抑制效果。Mordmuang等[48]研究發現，桃金娘乙醇提取物對金黃色葡萄球菌具較強的抑菌活性，其最小抑制濃度和最小殺菌濃度分別為0.5~1.0 μg/mL和1~2 μg/mL，與萬古霉素相當。不僅如此，桃金娘乙醇提取物還以濃度依賴性方式增加細菌細胞表面疏水性，降低細菌對奶牛乳腺上皮細胞的黏附作用，從而降低細菌的侵襲能力，起到治療并預防奶牛乳房炎的作用。綜上所述，從植物提取物中尋找新型抗致病菌的成分對科學研究具有重要意義。

3 植物提取物存在的問題
植物在自然界中隨處可見，但由于其復雜的提純技術增加了成本費用，因此在實際應用與推廣普及等方面還存在一定的難度，而且每株植物中的有效活性成分之間的關系不能被確定[49]。如何降低因種植的地域、時間、季節不同而導致相應活性成分是差異，使得每一批次都有同樣的功效仍需要關注。現在人們所使用的大多數植物提取物含有色素或者不良揮發性氣體，添加劑量小時抑菌效果可能不明顯，但當大劑量添加時又會影響飼糧的飼喂，沒有適宜的標準，從而達不到預期的效果[50]。另外，還需要對植物提取物進行一定的毒理學評價研究，嚴格按照衛生部與食品安全部制定的標準檢測，確保其安全性，否則不能允許其作為添加劑使用。只有這樣才能更安全、更有效地將植物提取物投入到實踐應用中。

4 小結
植物提取物有著抗菌、抗病毒，以及提高機體免疫功能等作用，在畜禽生產中得到了廣泛的應用。雖然抗生素以及化學合成藥物給我們的生活帶來了方便，但是其中存在著諸多問題，如對動物的毒性作用、細菌的耐藥性、在動物性產品中殘留以及對環境污染等。隨著對植物提取物作用研究的深入，天然植物提取物不但在功效上能與之媲美，而且具有化學添加劑無可比擬的天然性、安全性、無污染和其獨特的營養特性。因此，植物提取物有望投入生產并取代部分抗生素，成為新時代的新型預防、治療手段，具有廣闊的應用前景。