李玉龙，杨健涛，杨志强，姚军虎，杨小军*

（1.西北农林科技大学动物科技学院，陕西杨凌 712100；2.陕西中医药大学基础医学院，陕西咸阳 712000；3.山东省饲料检验所，山东济南 250000）

黄芪作为一种非营养性饲料添加剂应用于畜牧生产具有无残留、毒副作用小、无抗药性等多方面优势，其浸提物含多糖、皂苷、黄酮、氨基酸和微量元素等较多有机化学成分，其中的主要活性物质是存在于黄芪根茎中的多糖类物质，称为黄芪多糖。黄芪多糖是由干燥的黄芪根经破碎、提取、浓缩、纯化而获得的棕色水溶性多糖，可通过其构效调节作用影响免疫系统活性和功能状态，换言之，免疫相关识别受体与黄芪多糖的互作是基于其空间结构特性的[1-2]，进而发挥免疫激活、抗炎、抗氧化、抗癌、抗病毒等生物活性作用[1,3]。

黄芪多糖是一种可在肠道中发挥作用的植物源免疫调节剂[2]，黄芪多糖被动物摄入后在肠道中可发生酸水解，降解为短链杂多糖，进而被肠道黏膜免疫系统摄取识别，调节肠道黏膜免疫系统功能。肠道是动物最重要的消化吸收器官，也具有重要的免疫调节功能，肠道健康是保证机体营养和健康的前提，而黄芪多糖的免疫反应发生于肠道黏膜，且可有效改善肠道健康。本文综述了黄芪多糖对肠道黏膜免疫系统的调控效应及其相关作用机制，为黄芪多糖的合理运用提供一定的理论参考。

1 黄芪多糖的构效调节特性

1.1 黄芪多糖的化学结构 黄芪多糖是一种具有高效免疫调节效应的功能性多糖，作为一种多支链杂多糖，其结构分析的难度较大，当前黄芪多糖结构分析主要关注其单糖组成和糖苷键连接状况，黄芪多糖糖链上的主要单糖为葡萄糖，主链为α-D-葡萄糖以1，4-糖苷键线性连接而成，支链结合点主要为α-1，2，6-葡萄糖，每9 个葡萄糖苷残基有1 个连接在C-6 位置的α-D-葡萄糖[4]，形成黄芪多糖的支链结构，构成支链的单糖种类较多，包括葡萄糖、鼠李糖、木糖、半乳糖、阿拉伯糖等[5-6]。脂多糖（LPS）的分子结构与黄芪多糖存在显著差异性，LPS 是由核心多糖、O-多糖侧链和类脂A 组成，且LPS 的免疫毒性成分主要为类脂A，这也是黄芪多糖与LPS 产生免疫调节作用差异性的主要原因。

1.2 黄芪多糖的免疫识别受体 Toll 样受体（Toll-Like Receptors，TLRs）家族是动物最重要的免疫识别受体家族，可识别多种外源和内源抗原分子，参与固有和适应性免疫过程，调控免疫活性和功能状态[7]，也是肠道黏膜免疫系统最重要的免疫识别和调控因子[8]。其中，TLR4 是一种可特异性识别多糖类抗原的细胞表面受体，可识别LPS 并活化下游炎症反应，激活TNF-α、ΙL-8等促炎细胞因子的高表达[9]。而有研究证实黄芪多糖可通过竞争性抑制作用拮抗LPS 活化的炎症反应，抑制LPS 诱致的小鼠肠道黏膜炎症反应及组织损伤[10]。细胞水平的试验也说明黄芪多糖可影响TLR4 通路活性。Wei 等[11]在RAW264.7 细胞上的研究发现黄芪多糖可剂量依赖性的激活TLR4 通路，并活化多种相关细胞因子的表达。以小鼠膀胱上皮细胞为模型的研究发现黄芪多糖可诱导TLR4 高表达，并可提高膀胱黏膜固有免疫反应活性，增强黏膜细菌感染抵抗能力[12]，这说明黄芪多糖免疫识别受体是TLR4，黄芪多糖可通过调控TLR4 通路活性影响机体免疫功能状态。

1.3 黄芪多糖的构效调节作用 黄芪多糖的构效调节作用是指黄芪多糖的生物调节活性，是源于黄芪多糖单糖组成、构象特征、分子量、官能团和分支结构特征等结构特性[13-14]，主要表现在2 个方面：其一，黄芪多糖的结构特性使之易于被肠道黏膜免疫系统摄取识别，黄芪多糖与肠黏膜表面的黏蛋白糖链具有结构类似性，这种结构相似性可促进黄芪多糖粘附于肠道黏液层，使之易于被肠道上皮和淋巴细胞表面的特异性免疫受体所识别；其二，黄芪多糖分子结构是其免疫识别的基础，TLR4/MD-2 是一种多糖免疫识别受体，主要通过其杂多糖和多支链结构特性识别黄芪多糖[13]，通过改变黄芪多糖的结构特性（如通过伽马射线处理、磺酸化修饰等）可影响其生物活性，显著提高黄芪多糖的免疫调节活性[15-16]。

2 黄芪多糖的免疫调节活性和反应类型

黄芪多糖的免疫调节活性与内毒素耐受具有较高的一致性，是一种内毒素耐受样免疫反应，一方面可有效抑制炎症反应，同时具有一定免疫活化作用。

2.1 黄芪多糖的抗炎调控效应 黄芪多糖是一种具有高效抗炎调节作用的功能性多糖。小胶质细胞上的研究发现黄芪多糖可通过抑制LPS 诱导的NO 和PGE2 合成，降低促炎细胞因子ΙL-1β和TNF-α的表达水平，从而有效抑制炎症反应[17]。Zhu 等[18]研究发现黄芪多糖可显著抑制TNF-α刺激人脐静脉内皮细胞诱导的NF-κВ、ΙCAM-1 和VCAM-1 高表达，缓解因炎症导致的内皮细胞凋亡、活性氧合成及黏附功能损伤。

在体试验的结果与此一致，黄芪多糖可显著抑制三硝基苯磺酸诱导小鼠肠道炎症模型结肠中的TNF-α、ΙL-1β和NFATc4 高表达，从而抑制肠炎发生[19]，黄芪多糖对LPS 诱导的小鼠肠道炎症同样具有显著抑制作用[10]。除了对肠道的影响，黄芪多糖还可缓解其他脏器的炎症反应，如黄芪多糖可通过下调小鼠心肌TLR4-NF-κВ p65 信号通路活性和相关促炎细胞因子的表达（ΙL-1β、ΙL-6、TNF-α等）来抑制柯萨奇病毒В3诱导的心肌炎症反应，保证心肌健康以利于维持其正常的泵血能力[20]。总之，黄芪多糖具有高效炎症抑制作用，鉴于黄芪多糖的调控效应发生于肠道，说明黄芪多糖可有效防止肠道炎症的发生，改善肠道黏膜免疫状况。

2.2 黄芪多糖的免疫激活调控效应 黄芪多糖免疫反应与内毒素耐受一致的另一功能特性为适度免疫激活作用，黄芪多糖可刺激免疫细胞（如T/В 淋巴细胞及外周血单核细胞）的增殖[21]，并显著提高相应细胞因子（ΙL-1、TNF-α等）的合成和分泌，从而激活动物的免疫系统活性[22]，而且黄芪多糖能够通过促进T 淋巴细胞增 殖，提 高 血 清ΙFN-γ、ΙL-2、ΙgG、ΙgM 水 平，有效缓解环磷酰胺诱导的免疫抑制[23]，黄芪多糖还可通过提高免疫细胞数量和ΙNF-γ、ΙL-2 细胞因子水平进而提高免疫抑制犬的细胞免疫活性[24]。小鼠上的研究发现黄芪多糖可显著促进树突状细胞的成熟，提高ΙL-4、ΙL-2、ΙFN-γ等细胞因子的表达，并减少调节性T 细胞数量，从而提高了机体免疫系统活性[25]。在鲤鱼[26]、海参[27]和罗非鱼[28]上的研究同样显示黄芪多糖具有免疫激活调控效应，可显著提高脾脏等免疫器官中TNF-α等细胞因子的表达水平，并激活免疫细胞固有免疫反应活性，从而激活其免疫系统功能。

同样基于黄芪多糖的免疫促进作用，黄芪多糖可作为一种高效佐剂提高疫苗免疫效果[6,25,29]，并可通过其免疫激活效应显著提高已感染法氏囊病肉鸡的免疫功能[30]。通过其免疫激活调控效应，黄芪多糖还可改善肠道组织形态和营养利用效率[31]，肠道上皮细胞的更新依赖于适度的免疫刺激，这就说明黄芪多糖所诱导的免疫反应在抑制炎症的同时，还具有免疫激活调控效应，与内毒素耐受反应具有高度一致性。

2.3 黄芪多糖活化的内毒素耐受样免疫反应 内毒素耐受是免疫细胞经低剂量内毒素刺激后产生的对高剂量内毒素的耐受，是由细胞因子信号通路下游负反馈激活的，具有防止炎症持续性伤害作用的免疫稳态维持机制[32]，经典的内毒素耐受是由LPS 反复刺激巨噬细胞TLR4 信号通路激活的，TLR4 下游MyD88 和TRΙF 信号通路活化的偏向性决定了免疫反应类型，其中MyD88 及其下游TRAF6可活化NF-κВ表达，从而偏向激活炎症反应[33]，而TRΙF 则可偏向性激活内毒素耐受免疫反应，在内毒素耐受状态下TLR4 下游的TRΙF 通路处于活化状态，而MyD88 通路处于静息状态[32]。而黄芪多糖对应的免疫识别受体也是TLR4，且黄芪多糖的免疫调控效应与内毒素耐受具有高度一致性。

黄芪多糖可有效抑制LPS 活化的MyD88-NF-κВ通路，并显著抑制下游的炎性细胞因子表达[34]。本课题组前期研究发现肉鸡饲粮添加0.3% 黄芪多糖可有效抑制LPS 诱导的炎症反应，腹水注射黄芪多糖和硫酸化黄芪多糖同样可抑制LPS 诱导的促炎细胞因子TNF-α和ΙL-1β高表达，并可显著提高肠道黏膜紧密连接蛋白ZO-2 和OCLN 的表达，进而改善肉鸡肠道组织形态[2,16]。本课题组进一步探索了黄芪多糖对商品代肉鸡免疫性能的父系传代调控效应，研究结果显示种公鸡饲粮添加1%黄芪多糖可传代调控商品代肉鸡肠道黏膜TLR4 通路活性状态，在此过程中，TRΙF 通路处于活化状态，其下游Ι 类干扰素激活的SOCS1 可抑制MyD88下游TRAF6 活化，导致MyD88 通路抑制，产生与内毒素耐受一致的免疫反应状态[35]。

鉴于黄芪多糖所诱导的免疫反应发生于肠道黏膜免疫系统，本课题组选取Caco2 细胞模型，就黄芪多糖对肠道上皮细胞的内毒素耐受样调控效应进行了一系列研究。Caco2 是一种结肠癌细胞，可作为肠上皮细胞模型研究肠道黏膜免疫反应的调控作用和相关机制，通过综合Caco2 细胞促炎细胞因子（TNF-α、ΙL-1、ΙL-8 等）和PGE-2 表达，结合Caco2 细胞单层通透性作为综合指标来说明Caco2 细胞炎症反应状态[36]，试验结果显示黄芪多糖可显著抑制LPS 诱导的TNF-α、ΙL-1β、ΙL-8 及TLR4 高表达[37]，并可提高Caco2 细胞ZO-2 和OCLN 的表达，电生理指标显示黄芪多糖可显著提高LPS 刺激Caco2 细胞单层的完整性，总之，黄芪多糖具有抗炎和改善上皮细胞完整性的生物作用[38]。综合动物试验和细胞试验结果，初步断定黄芪多糖的免疫调控效应与内毒素耐受基本一致，可通过调节肠道黏膜免疫活性状态，改善肠道黏膜免疫功能，并可有效拮抗肠道炎症，优化动物的肠道黏膜组织形态和健康状况，改善其饲料利用率和生长状况。

3 黄芪多糖与肠道黏膜免疫稳态

3.1 肠道黏膜免疫稳态 黏膜免疫系统是动物防御外源病原侵染的第一道防线，广泛分布于肠道、肺部、尿道及外分泌腺等的黏膜部位，是机体免疫系统的重要组成部分[39]。而定植于宿主黏膜，尤其是肠道黏膜上的共生菌与机体免疫系统持续“接触”，产生长期稳定互作，不同于对病原菌的高度 “警戒”，肠道黏膜免疫系统对共生菌更多的是被动“耐受”，以利于维持动物的免疫稳态[40]。总之，肠道黏膜免疫系统是维持肠道菌群结构稳定的关键结构和功能基础[41]。与此同时，肠道菌群也可影响肠道免疫活性，肠道微生物区系在调节肠道屏障功能、维持肠道免疫稳态、抑制肠道炎症反应中发挥重要作用，而肠道菌群失衡往往意味着病原侵染和肠道炎症问题[42-43]。

免疫系统依赖于免疫相关模式识别受体来识别侵染病原和内源性抗原分子，调节免疫反应状态[44]。肠道黏膜免疫系统包括肠道淋巴组织、免疫细胞及肠上皮细胞等，均可参与识别肠道中的病原相关分子（Pathogenassociated Molecular Pattern，PAMP），并影响肠道屏障功能、免疫稳态和宿主健康状况[45-46]。而影响肠道健康状态的因素很多，其中肠道营养组成是肠道微生物菌群和黏膜免疫调控的关键性因子[47-48]，向食物中添加益生菌和益生元可通过调控肠道菌群结构或直接影响黏膜免疫反应活性，从而影响肠道黏膜免疫功能[41]。黄芪多糖作为一种非营养性免疫调控因子，亦可通过其构效调控效应直接改善肠道黏膜免疫状态[35]，有利于肠道黏膜免疫稳态的维持。

3.2 黄芪多糖对肠道黏膜免疫的改善效应 黄芪多糖对肠道黏膜免疫的优化作用主要表现在2 个方面：第一是黄芪多糖对肠道黏膜免疫的直接优化作用；第二，黄芪多糖可通过促进肠道上皮更新改善肠道黏膜形态，改善肠道屏障功能。

3.2.1 黄芪多糖对肠道免疫的影响 黄芪多糖诱导的内毒素耐受样免疫反应具有抗炎和适度免疫激活的双重调控作用，通过其免疫调控效应，黄芪多糖经机体摄入后可影响肠道免疫功能状态。肉仔鸡饲喂试验结果显示饲粮中添加黄芪多糖可显著提高盲肠免疫球蛋白ΙgA、ΙgG、ΙgM 水平，提高其肠道体液免疫功能[49]。黄芪多糖还可通过其构象调控效应影响肠道微生物区系平衡、肠道相关淋巴组织的功能及肠道黏膜中巨噬细胞和淋巴细胞的免疫功能状态，从而优化肠道黏膜免疫功能[50-52]。这种免疫优化效应主要表现在黄芪多糖可显著缓解病原菌入侵产生的伤害作用，黄芪多糖可有效抑制嗜水气单胞菌[52]和沙门氏菌[54]感染导致的肠道炎症和菌群失衡。

3.2.2 黄芪多糖对肠道黏膜形态的优化作用 肠道上皮更新需依赖于一定免疫刺激[54]。黄芪多糖具有适度免疫激活效应，可通过促进肠道黏膜更新优化肠道黏膜组织形态[35]。Zhang 等[55]研究指出黄芪多糖可显著提高肠上皮细胞分裂和分化相关的标记分子，如细胞角蛋白18（CK18）、碱性磷酸酶（ALP）、ZO-2、蔗糖酶-异麦芽糖酶及鸟氨酸脱羧酶（ODC）等的表达水平，从而显著促进体外培养肠上皮细胞的增殖、迁移和分化；另外，黄芪多糖还可通过降低NF-κВ 活性、抑制促炎细胞因子合成[56-57]及诱导派伊尔结节Tregs 分化成熟[58]来抑制LPS 诱导的肠道炎性细胞毒性反应，防止炎症对肠道的组织损伤作用，从而改善肠道黏膜组织形态，这种肠道黏膜形态的优化有利于促进肠道物理屏障的完整性和免疫“隔离”作用。

总之，黄芪多糖可通过调节肠道黏膜免疫活性和改善肠道黏膜屏障功能优化肠道黏膜免疫系统的功能状态。

4 小 结

综上，动物摄入黄芪多糖后可通过其构效作用激活肠道黏膜免疫系统内毒素耐受样免疫反应，改善肠道黏膜免疫功能，促进肠道上皮细胞更新，进而可优化肠道黏膜组织形态和肠道健康状况。基于其对肠道健康的调节作用，黄芪多糖在畜牧生产中具有很高利用价值，尤其在当下无抗养殖的大背景下，采用黄芪多糖改善畜禽肠道免疫功能，是一种应对畜禽免疫力低下的有效策略。