地黄多糖在畜禽养殖中的应用研究进展

Research Progress on the Application of Rehmannia glutinosa Polysaccharides in Livestock and Poultry Production

摘要

地黄多糖是从中药地黄新鲜或干燥块根中提取的一类具有生物活性的天然多糖化合物，根据地黄加工工艺的不同，地黄多糖可分为生地黄多糖和熟地黄多糖，其功能活性存在一定差异。为了发展绿色健康养殖业，在当前减抗禁抗的养殖背景下，作为抗生素替代型饲料添加剂，地黄多糖凭借其多靶点、多途径的作用特点和良好的安全性，应用前景广阔。文章综述了目前地黄多糖具有免疫调节、抗炎、抗氧化、肠道健康保护和抗骨质疏松等多种生物学功能以及地黄多糖兼具绿色安全、无药物残留的显著优势，地黄多糖在生猪、家禽和水产动物养殖中的应用，并对地黄多糖未来的研究方向进行了展望。

Abstract

Rehmannia glutinosa polysaccharides(RGP) are a class of biologically active natural polysaccharides extracted from the fresh or dried tuberous roots of the traditional Chinese medicine Rehmannia glutinosa. Depending on its processing methods, RGP can be categorized into raw and processed RGP, with certain differences in their functional activities. In order to develop a green and healthy animal husbandry industry, under the current background of “antibiotic reduction and prohibition” in animal husbandry, as antibiotic-alternative feed additives, RGP have broad prospects owing to their function characteristics of multi-target, multi-pathway and excellent safety profile. In this paper, the biological functions of RGP such as immunomodulation, anti-inflammatory effects, antioxidant activity, gut health promotion, and anti-osteoporotic properties, the significant advantages of RGP such as green safety and free from drug residues, and the application of RGP in pig, poultry and aquatic animal breeding were reviewed. Also, the research direction of RGP in the future was prospected.

关键词

地黄多糖 / 畜禽养殖 / 饲料添加剂 / 替抗 / 生物学功能

Key words

Rehmannia glutinosa polysaccharides / livestock and poultry breeding / feed additives / antibiotic alternative / biological functions

地黄多糖是从玄参科植物地黄（Rehmannia glutinosa Libosch.）的块根中提取得到的生物活性成分，这种多糖物质具有多种药理作用。地黄作为河南省道地中药材，属于“四大怀药”之一，在我国临床应用历史悠久^[1]。研究表明，地黄多糖是其重要的药用成分之一，展现出多方面的生物活性^[2]。根据加工工艺的差异，地黄可分为生地黄和熟地黄2种炮制品，其成分、药理活性及临床应用存在一定差异。基于此，地黄多糖亦可依据来源区分为生地黄多糖与熟地黄多糖^[3]。生地黄药性偏寒，主要功效为清热凉血、滋阴生津；经酒制加工后称为熟地黄，其药性由寒转温，味由苦转甘，功效也从清热转为滋补，具有补血滋阴、益精填髓等作用^[3-5]。地黄的传统应用以配伍煎煮为主，其汤剂中的药效成分多为大极性水溶性物质，地黄多糖作为其中最主要的活性成分之一，具有重要的开发价值和临床应用意义^[5-6]。现代药理学研究发现，地黄多糖展现出广泛的生物活性，包括抗氧化、抗炎、延缓衰老、调节血糖、改善心脑血管功能以及促进骨骼健康、保护神经及调节免疫等作用^[7-10]。

随着减抗禁抗政策的推进和绿色养殖理念的普及，地黄及其提取物（如地黄多糖、地黄低聚糖等）因其天然、安全、无残留的特点，在畜禽养殖中的应用逐渐增多，应用形式日趋多元化。其良好的生物相容性还拓展了跨领域应用价值。例如，作为疫苗佐剂时，地黄多糖与疫苗联用不仅表现出较低的细胞毒性，还能够诱导树突状细胞和T细胞活化，增强抗原特异性免疫反应^[11-12]。WAN等^[13]通过体内和体外试验，证实熟地黄多糖能增强免疫抑制小鼠的肠道免疫功能，其机制涉及调控特定菌群，如通过增加毛螺菌科（Lachnospiraceae）和丹毒丝菌科（Erysipelotrichaceae）的丰度，同时减少乳杆菌科（Lactobacillaceae）的丰度，从而有效缓解肠道菌群失调。地黄多糖兼具促生长和免疫调节双重功能，是一种极具潜力的抗生素替代型饲料添加剂，可应用于功能性食品或药物开发。笔者综合分析了地黄多糖的生物活性及其在畜牧生产中的应用现状，着重探讨其替代抗生素作为新型饲料添加剂的可行性，旨在为健康养殖提供科学支持。

1 地黄多糖的生物学功能

中药多糖在畜牧生产中的应用研究显示，其具有多重生物效应，包括促生长、抗氧化及调节肠道微生态等作用。其在禽类、猪及反刍动物养殖中应用效果显著，可改善其生产性能与肉质，增强机体的免疫力，并对某些疾病具有防治作用^[14-16]。地黄多糖作为地黄的主要活性成分，其化学结构研究已取得重要进展。现有文献表明，已从地黄中成功分离出7种不同分子质量的多糖组分，分子质量范围在10³~10⁵ u。这些多糖由多种单糖单元构成，包括鼠李糖、葡萄糖、半乳糖、甘露糖、木糖和阿拉伯糖等^[17-18]。研究表明，地黄多糖在畜禽生产中表现出多方面的生物效应，主要包括调节机体免疫功能、抗炎、抗氧化、改善肠道菌群和抗骨质疏松，这些特性使其在动物健康养殖领域展现出良好的应用前景^[1，19-20]。笔者基于地黄多糖现有研究进展，综述其四大核心功能。

1.1 免疫调节功能

地黄多糖可通过促进免疫器官发育、刺激淋巴细胞增殖与分化、增强巨噬细胞吞噬活性以及调控细胞因子分泌等多种途径参与免疫系统调节，从而影响机体的免疫应答过程^[17，21]。赵素容等^[22]通过体外试验表明，10~200 μg/mL的地黄多糖可显著促进刀豆素A诱导的T淋巴细胞增殖；动物体内试验表明，每日200 mg/kg剂量的地黄多糖能有效提升小鼠外周血CD8⁺T细胞水平。这些结果均证实，地黄多糖可以增强动物体内细胞免疫作用。同样，KWAK等^[12]研究也发现，经鼻腔注射的地黄多糖能够有效激活小鼠的树突状细胞和T细胞，诱导辅助性T细胞1（T helper cell 1，Th1）和细胞毒性T细胞（Cytotoxic T cell 1，Tc1）免疫反应，且细胞毒性较低。

研究表明，地黄多糖可有效改善环磷酰胺（CTX）所诱导的免疫抑制状态，其作用机制涉及修复受损免疫器官功能、促进造血干细胞增殖以及调控B细胞和T细胞的分化成熟过程^[23-25]。生地黄多糖可显著改善CTX诱导的免疫抑制，通过调控T细胞亚群平衡，降低CD3⁺CD8⁺表达水平，提高CD3⁺CD4⁺/CD8⁺值，激活淋巴细胞免疫功能，抑制小鼠体内肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素-17（IL-17）表达，促进干扰素-γ（IFN-γ）、IL-4和IL-10表达，增强单核细胞吞噬功能，发挥免疫增强作用^[24]。熟地黄多糖能显著改善CTX诱导的小鼠免疫抑制，具体表现为减轻脾脏损伤、提升IFN-γ分泌和Th1细胞免疫反应、提高脾淋巴细胞增殖活性和胸腺指数^[25]。综上，地黄多糖可以作为新型饲料添加剂，通过特异性免疫调节显著提升畜禽抗病力，在实际养殖中具有突出的应用前景。

1.2 抗炎、抗氧化功能

生地黄具有清热凉血、养阴生津之功效，与现代炎症治疗理念高度契合，且相较于化学抗炎药物，更具天然、绿色、低毒副作用的独特优势。研究表明，地黄多糖可显著提高长期肢体固定大鼠骨骼肌中超氧化物歧化酶（SOD）和过氧化氢酶（CAT）的活性，同时降低丙二醛（MDA）含量，表明其具有缓解氧化应激的作用^[26]。此外，地黄多糖对脂多糖（LPS）诱导的炎症反应具有显著抑制作用，主要通过调控TLR4/NF-κB通路实现。试验数据显示，地黄多糖能明显抑制TNF-α和IL-6等炎症因子的产生，同时降低NF-κB基因表达水平，展现出良好的抗炎和抗氧化活性^[27]。众多研究表明，生地黄多糖和熟地黄多糖均可以通过调节机体炎症因子水平来发挥抗炎、抗氧化的功能。王小兰等^[24]研究发现，生地黄多糖干预能够显著调节免疫抑制小鼠的细胞因子平衡，降低TNF-α和IL-17表达水平，促进IFN-γ、IL-4和IL-10表达。吕弯弯等^[28]研究证实，生、熟地黄多糖可以缓解结肠炎小鼠肠道组织损伤，且熟地黄多糖治疗效果较好。ZHOU等^[29]经过分离纯化得到2种地黄多糖SDH-WA和SDH-0.2A，证实二者均能够下调LPS诱导下RAW264.7细胞的溶菌酶（LZM）、TNF-α、IL-6、IL-1β和一氧化氮（NO）分泌。以上研究结果均揭示，地黄多糖具有突出的抗炎与抗氧化特性，通过调节相关炎症通路和促炎因子来发挥作用，为其作为药物活性成分的开发提供了理论依据，并展现出良好的临床转化前景。

1.3 肠道健康保护功能

肠道菌群对动物机体维持正常的物质消化、营养吸收、能量代谢及整体生理功能具有关键作用^[30]。保障肠道菌群稳定是肠道健康的基础，对改善畜禽整体健康和提升生产性能具有重要意义。研究表明，地黄多糖可显著改善免疫抑制小鼠的肠道免疫功能，促进肠道IgA分泌、激活肠道相关淋巴组织中T和B淋巴细胞并增强黏膜屏障完整性，同时通过调节菌群组成和促进短链脂肪酸（SCFAs）生成，协同改善肠道代谢稳态^[23，31]。ZHANG等^[32]研究表明，腹腔注射50 mg/kg的地黄多糖显著恢复了LPS诱导的免疫超激活小鼠模型中失衡的肠道菌群，肠道菌群分析显示其能增加有益菌丰度并提升SCFAs水平。同样，YU等^[31]研究也发现，地黄多糖通过显著增加拟杆菌门（Bacteroidetes）乳杆菌属（Lactobacillus）和阿克曼菌属（Akkermansia）的相对丰度，同步提升盲肠SCFAs水平，从而改善肠道菌群多样性；进一步粪菌移植试验证实，这种菌群结构的改变可直接调节宿主的肠道免疫功能。LÜ等^[19]使用地黄多糖预处理葡聚糖硫酸钠（DSS）诱导的结肠炎小鼠，结果表明，其不仅使乳杆菌属、另枝菌属（Alistipes）和毛螺菌科NK4A136菌群（Lachnospiraceae_NK4A136）的相对丰度恢复至正常水平，还提高了SCFAs浓度，并降低了致病菌丰度。上述研究证实，地黄多糖可通过调控肠道微生物群组成、促进SCFAs生成来维持微生物稳态，并增强肠道屏障功能来保护肠道健康，是一种具有潜力的肠道健康调节剂。

1.4 抗骨质疏松功能

熟地黄具有滋阴补血、益精填髓之功效，其传统补肾填髓理论与骨代谢调控密切相关。传统中药地黄用于防治骨质疏松已有近千年历史，现代研究表明，地黄多糖可能是其关键活性成分之一。近年来，大量研究聚焦于地黄多糖在抗骨质疏松及骨修复中的作用机制，为开发新型骨病治疗策略提供了重要科学依据^[33]。中药多糖凭借其独特的生物活性和安全性优势，在健康养殖领域应用日益广泛，尤其在骨骼健康维护方面展现出重要价值^[34]。中医认为，地黄通过调节肾和肝的功能以及改善血液循环来发挥抗骨质疏松作用^[33]。研究表明，熟地黄可以通过增加成骨细胞分化和骨形态发生蛋白（BMP）的表达，来预防糖尿病性骨质疏松^[35]。研究发现，地黄多糖能够有效刺激成骨细胞生长，增强碱性磷酸酶（ALP）活性，同时促进骨形成相关基因（Runx2）表达和骨保护素（OPG）蛋白分泌，抑制破骨细胞分化及其骨吸收活性^[26，36]。在卵巢切除诱导的大鼠骨质疏松模型中，地黄多糖缓解了骨小梁密度的下降，并增加了皮质骨厚度和骨小梁形成，表现出显著的抗骨质疏松作用，具有潜在的临床应用价值。这些发现为骨质疏松等骨代谢疾病的防治提供了新的潜在治疗策略。

鉴于地黄多糖在促进骨骼修复方面具有较好的功效，ZHANG等^[37]将牛冻干骨支架（FDB）与地黄多糖联合使用制备一种新型骨修复材料。这种支架材料能有效促进骨缺损修复，与地黄多糖联合使用可进一步增强骨再生效果。结果发现，其修复松质骨和皮质骨缺损效果显著优于单独使用FDB，这种协同增效促骨生成作用可能通过激活BMP-9/GSK3β信号通路实现。综上所述，地黄多糖可开发为骨骼健康饲料添加剂应用于畜禽养殖，其促进骨形成和抑制骨吸收的双重功效也使其在骨修复材料领域展现出良好的开发前景，应用前景广阔。

2 地黄多糖在动物养殖生产中的应用

畜牧业中抗生素被广泛用于动物细菌感染性疾病的治疗及预防，滥用导致畜禽肠道滋生耐药菌，携带的抗性基因随粪便排除宿主体外，成为环境耐药性主要来源^[38]。细菌产生耐药性不仅会直接危害人类健康，还会通过环境中的耐药基因扩散造成生态污染。在减抗禁抗的养殖背景下，采用中草药、生物制品等环保型替代药物，可显著降低对环境和动物健康的潜在风险并减少抗生素使用^[39]。中药多糖作为来源广泛、安全无毒的天然活性成分，凭借其多功能特性，已成为饲料端抗生素替代策略的重要选择^[15，40-41]。地黄多糖作为地黄主要的生物活性成分，具有广泛的药理活性及低毒、低残留优势，已被广泛应用于畜禽和水产养殖，并展现出良好的应用效果。

2.1 在猪生产中的应用

2.1.1 地黄多糖对猪生产性能的提升

近年来，抗生素滥用引发的细菌耐药性问题已严重威胁猪群健康，导致其生产性能下降、氧化应激及免疫抑制。与其他畜禽相比，养猪生产中使用抗生素较多，且我国又是世界第一养猪大国，养猪业抗生素使用问题十分严峻^[42]。目前，养猪业亟需推广绿色添加剂（如植物多糖）以替代抗生素。研究表明，饲料中添加100 mg/kg地黄多糖5个月可显著提高育肥猪日增质量并降低料肉比，其作用机制可能是通过减少小肠组织氧化损伤和炎症反应，促进肠道饲料分解与营养物质消化吸收，从而改善生长性能^[43]。此外，地黄多糖通过提升母猪抗氧化防御能力和免疫调节功能，有效改善其繁殖性能，最终显著提高断奶后发情率、配种成功率和分娩率^[43]。以上研究表明，地黄多糖在生猪养殖中可作为促生长型饲料添加剂，提升育肥猪生长性能和母猪繁殖性能。

杜金凤等^[44]在低温保存猪精液中添加0.2 mg/mL地黄多糖作为抗氧化添加剂持续6 d，结果表明，能够提高猪精液中SOD、CAT活性，降低MDA含量，从而有效增强精液的抗氧化能力。这种保护作用能够减轻精子在低温环境下的氧化损伤，从而延长精子的有效保存时间。此外，有报道指出，每天服用1剂中成药六味地黄散（含地黄成分的复方制剂）可显著改善种公猪性欲下降症状，增强肾脏功能，提高性欲和精子质量，进而提升配种受孕率^[45]。这些结果表明，地黄多糖在体外能保护精液质量，而地黄复方制剂可在体内改善公猪繁殖性能，为地黄多糖及地黄在生猪健康养殖中的开发应用提供了理论支撑。

2.1.2 地黄多糖的疫苗佐剂效应与抗病毒作用

猪圆环病毒2型（PCV-2）是造成当前养猪业经济损失最严重的疫病之一。鉴于地黄多糖具有显著的免疫调节作用，HUANG等^[46]系统评估了其作为PCV-2疫苗佐剂的潜力，结果表明，地黄多糖脂质体可高效稳定地包裹PCV-2抗原，形成有效的抗原递送系统。该颗粒佐剂能诱导与油佐剂相当的特异性IgG抗体水平，且注射部位炎症反应更轻，地黄多糖通过平衡体液与细胞免疫应答，有效促进Th1和Th2细胞因子分泌，同时保护抗原稳定性、增强巨噬细胞吞噬能力并上调IFN-γ、IL-6和IL-12表达。因此，包裹PCV-2的地黄多糖脂质体有潜力发展成为更安全有效的佐剂，用于改进现有油基疫苗佐剂和研制新疫苗。此外，地黄多糖可有效抑制伪狂犬病毒XJ5株（PRV XJ5）感染，通过阻断病毒吸附与入侵、抑制病毒复制，并降低病毒诱导的活性氧（ROS）生成和脂质过氧化、同时提升猪肾细胞系PK-15细胞SOD活性来调控氧化应激，进而发挥抗病毒作用^[47]。地黄多糖的疫苗佐剂效应与抗病毒作用在养猪生产中展现出重要的应用价值，不仅可作为功能性饲料添加剂提升猪群基础免疫力，还能作为高效疫苗佐剂增强特异性免疫应答，为发展绿色健康养殖提供了新策略。

2.2 在家禽生产中的应用

中药多糖因其广泛的生物活性已成为家禽养殖领域的研究热点，其中，黄芪多糖^[48]和酵母多糖^[49]等被应用于肉鸡养殖，可显著提高肉鸡日增质量并降低料肉比。地黄多糖同样具有广泛的生物活性，在肉鸡养殖中应用效果显著。研究显示，在鸡饲料中分别添加600、900 mg/kg地黄多糖，可显著提高肉鸡日增质量并降低饲料转化率，而对35日龄肉鸡肉质性状没有显著影响^[10]。在该研究中，地黄多糖通过提升血清ALP、Ca和K水平来增强矿物质吸收，进而促进骨骼矿化，胫骨灰分含量增加，表明熟地黄多糖具有调节矿物质代谢和保护肉鸡骨骼健康的作用。刘培培等^[50]研究发现，3.0 g/kg的地黄多糖作为蛋鸡饲料添加剂饲喂63 d，对蛋品质具有显著改善作用，能有效增加鸡蛋质量，提升蛋黄色泽和蛋白品质（以哈夫单位衡量），同时呈现剂量依赖性地增强蛋壳的机械强度，这些改善效果可能与地黄多糖的抗氧化特性和营养调控作用密切相关。因此，饲料中添加地黄多糖可显著提升肉鸡生长性能和蛋鸡的蛋品质，证实其作为功能性饲料添加剂在家禽生产中的应用潜力。

2.3 在水产养殖中的应用

中草药具有提高水产动物免疫力、促进消化吸收、改善肌肉品质和防治疾病等功效，同时资源丰富、来源广泛，对水体环境无污染^[51]。我国中药资源丰富，中药作为渔用免疫增强剂的开发具备显著优势，目前已成为渔用药物开发的重要发展方向^[52]。中药有效成分及其药理活性是防治动物疾病的物质基础，其中多糖类物质作为中药的主要免疫活性成分，在鱼类养殖中展现出多重生理功能。中药多糖类饲料添加剂不仅能够促进鱼类生长、增强抗氧化能力，还可有效调节免疫应答、提升抗病力和抗应激能力，具有广阔的应用前景^[53]。目前，已有多种中药多糖被用于水产养殖，包括地黄多糖、黄芪多糖、人参多糖、牛膝多糖等^[54-57]。

研究表明，地黄多糖不仅能促进鲤鱼头肾细胞增殖和吞噬功能，诱导细胞因子与NO的释放，还能在连续灌胃7 d后显著提高鲤鱼体内的抗氧化物质水平以及LZM和ALP活性。此外，在病原菌感染过程中，地黄多糖还展现出体内抗嗜水气单胞菌（Aeromonas hydrophila）的作用^[57]。WU等^[58]在大鳞鲃（Luciobarbuscapito，俗称淡水银鳕鱼）日粮中添加0.2%熟地黄多糖60 d，研究结果表明，添加0.2%熟地黄多糖能显著提升大鳞鲃的生长性能，增强先天免疫应答，并通过上调免疫相关基因IL-1β、IL-8、TNF-α、IFN-γ和生长相关基因生长激素（GH）、胰岛素样生长因子1（IGF-1）、IGF-2的表达，从而增强对嗜水气单胞菌的抗病力。此外，研究显示，在鲤鱼饲料中添加地黄类制剂可显著促进生长、增强免疫机能并预防病原感染^[59]。上述结果表明，地黄多糖在细胞和宿主水平均具有显著的免疫调节作用，地黄多糖及地黄制剂可作为鱼类养殖中新型免疫增强剂的开发来源。

3 展望

地黄多糖作为中药地黄主要活性组分展现出多种生物学效应，在动物营养领域具有重要应用价值。该活性成分作为新型饲料补充剂，不仅能有效促进畜禽及水产动物生长，还可提升其免疫防御能力，同时具备环境友好、无公害等特点，在畜禽以及水产养殖领域应用前景广阔。然而，现有研究多集中于地黄多糖的提取纯化、结构鉴定及生物活性检测层面，且不同炮制方法所得多糖的结构与功能存在差异，目前缺乏对其精确结构特征及具体作用机制的深入研究。另外，地黄多糖缺乏标准化的提取工艺和临床给药方案，并且稳定性与靶向性不足也导致其临床应用存在局限性。鉴于多糖结构的复杂性，地黄多糖可通过化学改性或金属元素螯合等方式进行结构优化^[60]。总之，地黄多糖的化学修饰在药物研发领域展现出巨大潜力。

随着现代中药药理学和分离提纯技术的进步，中药多糖已成为当前中药研究的热点方向。随着地黄多糖在畜禽养殖领域的深入应用，其多重功效将得到进一步验证和开发，有望成为推动绿色养殖发展的关键性功能添加剂，为养殖业提质增效提供新的解决方案。

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基金资助

河南省高校科技创新人才支持计划(25HASTIT045)