槲皮素的安全性、肠吸收动力学、药理作用及在畜禽生产上的应用

2024年4月2日发(作者：夜莺的歌声)

HORIZON OF SCIENCE AND TECHNOLOGY

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槲皮素的安全性、肠吸收动力学、药理作用及在畜禽

生产上的应用

陈志刚 陈惠玉 雷红宇 苏建明*

（湖南农业大学 动物医学院）

摘 要

槲皮素是一种经典的多酚类化合物，

主要存在于植物的叶、果实等部位。经现代药理学

技术证实，其具有广泛的药理活性，同时在动物科

学领域具有较好的生物学功能，利用价值较高。因

此，本文就槲皮素的安全性、肠吸收动力学、药理

学作用以及在畜禽生产上的应用进行了概述，为槲

皮素的深入研究与产品开发提供科学依据。

抗菌药物给畜禽养殖中的疾病治疗带来了福

音，久而久之由于不合理的使用，也对畜禽和人

类的健康带来了极大危害，如药物中毒、诱发细

菌产生耐药性等。随着人民生活水平的不断提高

和现代规模化养殖进程的不断推进，人们对食源

性畜禽终端的用药安全问题极为重视，为此一

些用于畜禽促生长的抗菌药物也逐渐被定为“禁

用”或“限用”之列，予以了淘汰或控制。除了

疫苗和生物酶制剂，经过几千年实践传承至今的

中国传统医药在疾病的预防与治疗方面具有独特

魅力，这也为一些草本植物及其天然分子用于畜

禽的促生长、疾病预防等提供了一定的实践基

础。随着现代药理学技术的发展，已经证明许

多天然产物兼具多种生物活性功能。而槲皮素

（Quercetin, Que）作为黄酮类的代表分子，具有

较好的抗氧化、抗炎、抗肿瘤等多重药理作用，

因此得到了研究人员的广泛关注。

1 Que简介

Que又称槲黄素、槲黄酮等，是一种天然黄酮

类化合物，多以二水合物的形式存在，呈黄色针状

结晶，可溶于甲醇等有机溶剂，但不溶于水等溶

剂。主要存在于水果、蔬菜等植物中。强氧化剂、

作者简介：

陈志刚（1992—），男，硕士

通讯作者*：

苏建明（1974 -），男，博士，副教授

强还原剂以及金属离子（铜离子和铝离子等）可降

低Que浓度，影响Que稳定性（许广人等，2017）。

其中，金属离子干扰其稳定性，主要是因为金属离

子可以与其发生络合反应。目前Que可以实现大规

模生产，市场上Que原料价格也较为便宜，这为Que

的深入开发与利用提供了经济成本上的优势。

2 Que安全性

关于Que的安全性至今还存在一定的争议，但大

多数观点支持Que属于无毒物质，安全性较高。冯香

安等（2012）研究证明Que安全性高，其急性毒性试

验表明Que对小鼠的半数致死量在10 g/kg以上，基本

可以判定为无毒物质，同时多个致突变试验结果均为

阴性，不会诱导小鼠骨髓细胞与精子发生突变。陈鸿

雨等（2015）对Que提取液也进行了急性毒性试验，

发现6 g/kg Que不会导致大鼠死亡，剖检也无明显的变

化，而且在其亚急性毒性试验中的血常规、血液生

化指标以及组织形态学等均未见明显的异常。Utesch

et al.（2008）也表明Que在大鼠体内不会产生遗传毒

性。但环飞等（2010）却通过体外试验发现Que对鼠

肺成纤维细胞有致突变性。国家食品药品监督管理总

局（2017）也发布了最新的世界卫生组织国际癌症研

究机构致癌物清单，Que被列为3类致癌物，该类致癌

物的划分依据为“对人类致癌性可疑，但尚无充分的

人体或动物数据”。体外试验因缺乏动物机体完善的

调节机制，因此没有确切的动物试验数据作支撑，

就此判定Que存在安全风险的证据仍然不够充分。所

以，基于现今的动物安全性评价试验，在合理剂量范

围内，可以认为Que的安全性较高。

3 Que的肠吸收动力学

Que的肠吸收动力学研究主要是探究Que原药

与相关制剂在体外肠细胞或在体动物肠道中的药

物吸收效率。明确药物的肠吸收动力学有助于药

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物剂型的改良，提高口服药物的生物利用度，同

时也可以为以肠道组织为作用靶点的药物药效学

研究的深入开展提供可靠的评估依据。苏俊锋等

（2002）以大鼠为研究对象，探究了Que在不同

肠段中吸收情况，结果发现十二指肠、回肠、结

肠与空肠均会吸收Que，其中Que单位长度吸收率

最高的为结肠，单位面积吸收率最高的为回肠。

在Caco-2细胞中，Que由绒毛面转至基底面以及基

底面转至绒毛面两个转运过程中的表观渗透系数

较高，并显著高于同属黄酮化合物的芦丁在相同

条件下的表观渗透系数，可见Que能够通过肠上

皮细胞，且Que更容易被肠细胞吸收（王海玲等,

2012）。Que纳米乳在小肠下段吸收效果较好，且

其吸收呈现一级动力学过程，所以经剂型改良的

纳米制剂在增加药物吸收度方面具有较大的积极

作用（李剑惠等, 2008）。李际红等（2016）证明

了Que肠溶羟基乙酸纳米粒在十二指肠与空肠的药

物吸收速率常数高于回肠与结肠段。Que可以原药

的形式直接穿过Caco-2细胞单层，而且在跨膜吸

收过程可以发生代谢转化（李素云, 2010）。

4 Que主要药理作用

4.1 抗菌作用

Que在体外通过破坏大肠杆菌与金葡萄球菌的

细胞壁与细胞膜发挥抗菌作用，其对革兰氏阳性

菌的抑制作用强于革兰氏阴性菌，而在鸡体内可

以降低沙门氏菌、大肠杆菌以及金葡萄菌的拷贝

数（Wang et al., 2018a）。秦晓蓉等（2009）采用

经典的药敏试验对Que的抗菌活性进行了探究，

Que对金葡萄菌的抗菌效果最好。Que经过化学改

性成金属配合物后同样具有抗菌活性，对金葡萄

菌与大肠杆菌的抗菌效果最优，且Que配合物的

抑菌活性比Que更加稳定（郭艳华，2013）。

4.2 抗病毒作用

李勤等（2012）发布了1篇关于Que治疗人乳头

状瘤病毒阳性的宫颈鳞状上皮不典型增生病人的

临床治疗报告，经过治疗后，药物组病人转阴率

为77.5 %，而对照组转阴率为30.0 %，Que显著提高

了乳头状瘤病毒的转阴率。Que体外对甲型流感病

毒、登革病毒2型、柯萨奇B病毒与呼吸道合胞病毒

均有抑制作用，对登革病毒2型的治疗指数最高，

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甲型流感病毒次之，最后为呼吸道合胞病毒与柯

萨奇B病毒（吴莎等, 2012）。另外，还有文献表示

Que可以抑制1-型单纯疱疹病毒（Lee et al., 2017）。

4.3 神经保护作用

脑缺血是一种高死亡率的神经系统疾病。

Park et al.（2018）以动脉阻塞诱发大鼠局灶性

脑缺血探究Que的神经保护作用，结果表明Que

能明显抑制Caspa-3的表达，减轻神经元的损

害。γ-烯醇化酶主要在神经元细胞中表达，是

糖酵解途径中的一种神经元特异性能量合成酶。

在脑缺血模型中，γ-烯醇化酶的表达下降，Que

则可通过促进γ-烯醇化酶表达，而γ-烯醇化

酶的表达可以进一步协助Que发挥神经保护作用

（Jeon et al., 2017a）。青光眼属于退行性神经疾

病，然而Que能够在体外通过改善视网膜神经节

细胞线粒体功能，抑制线粒体介导的细胞凋亡，

保护视网膜神经节细胞，维持细胞存活和基本

功能（Gao et al., 2017）。此外，Que能够通过降

低活性氧（ROS）等产生，促进超氧化物歧化酶

（SOD）、过氧化氢酶（CAT）等抗氧化酶活性

升高，修复坐骨神经损伤（Chis et al., 2017）。

4.4 抗炎作用

轻微的炎性反应有利于机体的健康，提高机

体的免疫力，但是严重的炎性反应参与了许多疾

病的发生与发展，其有慢性与急性之分，其病理

变化有炎性细胞浸润、增生等，对机体具有较大

的危害。类风湿关节炎是一种慢性自身免疫性疾

病，以关节病变、炎性细胞募集和促炎性细胞因

子水平升高为特征，而Que可以对抗关节炎症，其

机制为抑制肿瘤坏死因子α（TNF-α）、 白细胞

介素1β（IL-1β）与环氧合酶2（COX-2） 等炎

性基因的表达（Guazelli et al., 2018）。LPS是一种

内毒素，常用于建立体内外的炎症模型。Que对

LPS诱导的巨噬细胞炎性反应具有抑制作用，通过

抑制一氧化氮（NO）、白细胞介素6（IL-6）的分

泌，并降低核转录因子-κB（NF-κB）、细胞外

信号调节激酶-1/2（ERK1/2）和C-Jun N末端激酶

（JNK）等蛋白的表达，缓解炎症反应（Lee et al.,

2018）。中性粒细胞在早期炎性反应中扮演重要

的角色，对炎症的出现、发展和转归起到了关键

作用。Que处理中性粒细胞后，抑制LPS诱导下的

中性粒细胞合成和IL-6、IL-1β等炎症因子的分

泌，下调中性粒细胞黏附分子的表达，从而避免

中性粒细胞黏附于血管内皮细胞，减少炎症细胞

向病灶浸润（李昕等，2006；岳扬等，2005）。

相关研究证明，Que可通过调控NF-κB信号通路

抑制炎性因子的释放，以及调控诱导性一氧化氮

合酶（iNOS）、环氧合酶-2（COX-2）等炎症相

关基因的表达，发挥抗炎活性（Chen et al., 2017;

Chang et al., 2013; Choi et al., 2012）。

Que通过cAMP-Epac信号通路抑制炎症细胞

因子的释放，阻断中性粒细胞募集，并以剂量依

赖的方式减少白蛋白渗漏，保护LPS诱导的小鼠

急性肝损伤（Wang et al., 2018b）。Que和白藜

芦醇是两个膳食多酚化合物，两者组合可以通过

AMPKα1 / SIRT1信号通路抑制IL-6、TNF-α等

炎性因子的表达，缓解高脂饮食诱导的大鼠炎症

反应（Zhao et al., 2017）。

4.5 抗氧化作用

氧化损伤是当今的研究热点之一，氧化应激与

抗氧化应激的平衡与否关系到机体的健康状况。在

正常生理条件下，体内的氧化系统与抗氧化系统处

于动态平衡，适度的ROS自由基对机体具有积极作

用，体内的抗氧化系统也会消除过量ROS，内环境

处于稳定状态。而当机体氧化与抗氧化作用处于失

衡状态时，会导致体内ROS自由基产生过多，细胞

自身无法及时清除，进而导致动物机体的损伤（朱

若岑等, 2015）。氧化损伤过程中的一大特点就是

生物大分子损伤，生物大分子的持续损伤会导致

一些生理功能的逐渐丧失，引发多种疾病，然而

补充一些抗氧化剂显得格外重要。热量限制与Que

结合能显著提高SOD、CAT和谷胱甘肽过氧化物酶

（GSH-PX）等内源性抗氧化酶活性，降低谷胱甘

肽（GSH）含量、毒蛋白羰基含量，以及丙二醛

（MDA）、脂褐素、ROS、NO等水平，减少氧化

大分子损伤的积累（Alugoju et al., 2018）。

此外，Que还可以缓解由顺铂、黄曲霉毒素、

赭曲霉素等引起的氧化应激，并调控相关细胞凋

亡基因（Ramyaa and Padma, 2013; Almaghrabi, 2015;

El-Nekeety, 2014）。由此可见，Que对多种诱导剂

引起的氧化应激具有一定的抑制或保护作用，具有

显著的抗氧化功能。氨基葡萄糖可诱导动脉粥样硬

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化早期血管内皮损伤，而Que能通过内质网应激通

路有效抑制人脐静脉内皮细胞凋亡，以及炎性细胞

因子和内皮素-1的表达，提高细胞活力以起到保

护效果，也可以通过TLR-NF-κB信号通路调节动

脉粥样硬化（Cai et al., 2017; Bhaskar et al., 2016）。

Keap1/Nrf2是一个经典的抗氧化信号通路。在

正常情况下，细胞中Nrf2蛋白保持“休眠”状态，

一旦被其活化剂活化，就会迁移到细胞核中，影响

CAT与SOD等抗氧化酶的产生。有研究表明，Que

可以通过激活Keap1/Nrf2的抗氧化信号通路，调节

通路中Nrf2 mRNA和蛋白的表达，降低大鼠血清和

肝脏GSH含量，增强谷胱甘肽S-转移酶活性，降低

谷氨酸半胱氨酸连接酶及肝谷胱甘肽还原酶mRNA

的表达，发挥肝脏保护作用（Gao et al., 2018; Ji et

al., 2015; Tanigawa et al., 2007）。

MAPK是一类丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，包括

细胞外信号调节激酶（ERK）、c-Jun N端激酶

（JNK）和P38 MAPK，可参与细胞炎症、氧化应

激、凋亡等多种生理过程。MAPK能够将细胞外信

号转导至细胞，激活转录因子并调节基因的表达。

Que可通过P38、ERK1/2 MAPK通路调节大鼠肝GSH

代谢酶活性及 mRNA的表达（Gao et al., 2018）。

4.6 抗癌作用

关于癌症的治疗一直是研究的热点，化疗在杀

死癌细胞的同时，也会损伤正常的细胞，所以还需

要研发出更加安全的治疗手段或药物。目前。关于

中药提取物，如Que等的抗癌活性研究也越来越受到

研究者的关注。Que可诱导癌细胞凋亡，抑制癌细胞

的生长和增殖（Wang et al., 2014）。有研究报道，Que

能够通过调控包括Bax和Bcl-2等在内的细胞凋亡基

因，使细胞周期阻滞在G2/M期，抑制人胶质母细胞

瘤细胞系U251增殖和侵袭（Liu et al., 2017）。Que还可

以通过激活FoxO3a信号通路增加FasL的表达，诱导三

阴性乳腺癌细胞的细胞凋亡和细胞周期阻滞（Nguyen

et al., 2017）。Zhou et al.（2017a）通过皮下接种HepG2

细胞建立裸鼠肿瘤模型，然后腹腔注射Que，Que治

疗组小鼠肿瘤生长延迟，日常行为无明显变化，存

活率明显改善，且促进了肿瘤细胞坏死。Que与金属

离子螯合的能力较高，因此促使了一类新的具有更

广泛药理活性的分子的出现。Roy et al.（2018）的体

外和体内研究结果表明，钌-Que复合物对结肠癌有

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潜在的化疗活性，并诱导细胞凋亡。

4.7 其他作用

Que还具有抗抑郁、调节血糖血脂、保护心血

管以及免疫调节等作用（闫淑霞等，2015；许广

人等，2016）。

5 Que在畜禽养殖中应用

5.1 Que在鸡养殖中应用

动物肠道中存在大量的有害菌与益生菌，

若有害菌在肠道占据优势地位，则会导致肠道

发病。Que被鸡摄入后在体内具有降低金葡萄菌

等有害菌数量，升高有益菌的水平，使有益菌

成为肠道的优势菌，维持肠道健康（Wang et al.,

2018a）。Que对鸡的生产性能与生长性能具有正

面调节作用，改善蛋品质和蛋组分，如升提高蛋

壳强度、蛋壳厚度，降低蛋黄胆固醇，促进脂肪

分解，抑制脂质过度沉积等（李霞等, 2015; Liu et

al., 2013）。而且，饲粮中添加0.5g/kg和1g/kg的

Que能够增加饲料转化率，明显改善肌肉的氧化稳

定性，但不影响肝脏与脾脏等器官重量和肉品质

性状（Goliomytis et al., 2014）。此外，Que可修复

镉损伤的鸡颗粒细胞的功能，保护产蛋鸡的生殖

系统（贾玉东等, 2010）。可见，Que在肉鸡与蛋

鸡日粮中的应用可以提高动物健康水平，提高生

长与生产性能，增加鸡业养殖的经济盈利空间。

5.2 Que在羊养殖中应用

金属镉具有较高的生殖毒性，诱导山羊精

子和植入前胚胎发生氧化应激，影响母山羊受

孕和胚胎发育。Que能够降低山羊精子中镉离子

含量、ROS以及MDA等脂质过氧化产物，增加

SOD、CAT等抗氧化酶的活性，从而改善精子体

外保存和胚胎发育过程中的存活率、活力、膜完

整性和线粒体活性（Mao et al., 2018）。添加10

μM Que与乙酰二甲胺联用可改善山羊精子运动能

力，抑制冻融后的脂质过氧化反应，有效保护冷

冻精子（Seifi-Jamadi et al., 2017）。Que对精子等

生殖细胞或组织的保护作用，有助于提高山羊的

产仔率，减少山羊养殖的经济损失。

5.3 Que在猪养殖中应用

Que可以增加育肥猪平均日增重，提高育肥猪

的生长性能（邹轶等, 2014）。猪在运输应激状态

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下的肠道完整性、肠道氧化还原状态均会受到影

响。Que能明显降低运输应激下的ROS和MDA水

平，增加空肠绒毛高度以及紧密连接蛋白Occludin

mRNA等的表达，调节MAPK与NF-κB等信号通路

以减少炎性反应与氧化损伤（Zou et al., 2016a）。

减轻猪在运输过程中的肠道损伤，也就保证了猪

的健康和猪肉的品质。但Santini et al.（2009）在体

外研究了Que对猪卵巢颗粒细胞的影响，其结果表

明，Que以剂量依赖的方式抑制猪卵巢颗粒细胞产

生孕激素和对雌二醇17β，对猪的生殖产生不利

影响。然而该研究结果毕竟仅来源于体外细胞试

验，为明确其在体内是否也有此类效应，还需要

通过进一步的在体试验进行验证。

5.4 Que在牛养殖中应用

在养殖过程中，由于环境等因素易致细菌侵

入牛的乳腺，引发乳房炎等疾病。细菌感染后，

中性粒细胞通过先天免疫反应而转移到感染部

位，积累并引发炎症，而Que能够有效抑制中性

粒细胞中miRNAs，以及细胞因子和炎症介质的表

达（Chuammitri et al., 2017）。奶牛等反刍动物在

围产期的代谢，以及早期泌乳所需的能量太高，

不能通过采食量平衡，会导致能量负平衡，为了

补偿负能量平衡，会从脂肪组织中动员脂肪酸，

从而导致脂肪肝，引发围产期代谢紊乱，补充

Que能够降低产后血浆转氨酶和谷氨酸脱氢酶，

降低肝脏脂质的积累能力，减少肝脏脂肪含量，

减轻肝损伤（Stoldt et al., 2015; 2016）。Que也具

有显著的ROS清除和金属螯合作用，可以防止由

ROS引起的牛精子质量改变，保持雄性生殖细胞

的正常功能（Tvrdá et al., 2016）。

6 结语

关于Que研究报道逐年增加，这也为Que的开

发利用提供较为充足的依据。目前，关于Que在畜

禽养殖上的研究或应用还较少，而且现有的研究

也不够深入。从Que研究现状来看，其在畜禽养殖

上的应用具有可观的前景，但是还需要结合今后

其在靶畜禽体内的动力学、安全性评价以及适宜

剂型制备等多方面的研究结果进行判定，为畜禽

养殖业提供高效、安全、绿色的饲料添加剂。

（参考文献略）