抗生素具有提高畜禽饲料转化效率、预防畜禽疾病、促进畜禽健康生长等功能，但随着抗生素长期且大量使用，其副作用日益凸显。如引起病原微生物产生抗药性，畜禽肠道菌群结构失衡、机体免疫力下降，破坏生态环境，危及人类健康等。2000年，丹麦宣布只允许基于兽用处方对畜禽使用抗生素，全面禁止饲料中添加抗生素。抗生素禁用1年后，有研究针对62个生猪养殖场开展随机调研，结果显示，63%的养殖场情况基本正常，26%养殖场猪的体重出现短暂下滑，11%养殖场腹泻率升高，导致体重严重下滑[1]。2006年，欧盟制定法规宣布饲料中全面“禁抗”[2]。我国自2020年7月1日起，饲料生产中全面禁止添加抗生素[3]，也将面临肠道疾病引起的畜禽生长速度下降、发病率增加等问题。因此，寻求理想的抗生素替代产品促进畜禽肠道健康是促进畜牧业发展的有效途径。天然植物活性物质具有低残留、低耐药性、低毒副作用、低成本、高安全性等优点，在畜禽养殖业中受到广泛关注。天然植物活性物质对革兰氏阴性和阳性菌均具有广谱的抗菌活性，许多天然植物活性物质是抗病毒的潜在物质，也是抗生素的理想替代品[4]。香芹酚和百里香酚是从牛至、百里香等天然植物中提取得到的同分异构体化合物，具有促进动物生长、抗菌、抗炎、抗氧化和促进肠道健康等功能。本文综述了香芹酚和百里香酚在畜禽肠道健康调控方面的研究进展，以期为香芹酚和百里香酚在畜禽养殖中的合理应用提供参考。1肠道屏障肠道是机体重要的代谢场所，同时也是机体最大的免疫器官。肠道屏障在维持机体内环境稳定以及营养物质消化、吸收和利用等方面起重要作用，是机体健康的重要保障。肠道屏障由物理屏障、生物屏障、免疫屏障和化学屏障组成，形成一条“隔离带”使机体不受有害物质入侵[5]。肠道屏障一旦损伤，即可引起营养功能障碍、抗体损失、肠道菌群失衡、免疫力下降等，对机体健康产生不利影响。肠道屏障组成见图1。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.03.026.F001图1肠道屏障1.1机械屏障机械屏障由黏膜上皮细胞和细胞间紧密连接蛋白等构成。动物胃肠道中存在数万亿的共生微生物，而共存的先天性免疫和适应性免疫细胞需要机械屏障和调节机制保护宿主和微生物的相互作用，维持肠道组织稳态。肠上皮细胞形成的生化屏障和物理屏障保持腔内微生物群落和黏膜免疫系统间的隔离，包括共生细菌的物理分离和微生物信号的整合。因此，肠上皮细胞是肠道内建立允许共生细菌定植免疫环境稳态的重要介质[6]。1.2免疫屏障肠道菌群与肠道免疫细胞的共同配合发挥免疫屏障作用。肠道中存在大量微生物和抗原，肠道黏膜则是淋巴细胞最多的器官，对肠腔内抗原的控制则是导致炎症产生的重要原因。当肠道微生物和毒素突破肠道屏障进入肠细胞，机体启动细胞免疫和体液免疫对抗入侵的有害物质以维持肠道健康。当免疫屏障发生紊乱时会影响其他屏障的功能，引发肠道健康问题[7]。1.3化学屏障肠道是畜禽体内最大的内分泌器官，可分泌胃酸、胰液、溶菌酶、消化酶、胆汁、抗菌肽、免疫球蛋白等物质。当肠道被病原微生物入侵，肠道中的内分泌液以非特异性免疫的方式破坏微生物细胞壁结构并将其降解，维持肠道健康[8]。化学屏障中杯状细胞数量、面积、直径以及黏膜厚度、黏膜蛋白含量均可影响免疫屏障的功能，其中黏膜蛋白作为重要的组成部分，可促进肠上皮细胞分泌抗菌肽等[5]。1.4生物屏障生物屏障与肠道上皮细胞的作用是相互的。肠道微生物位于黏膜层最外层，是影响肠道上皮细胞代谢、肠道微生物增殖、定植和维持肠道屏障的重要组成部分。肠道微生物通过竞争营养物质、肠道空间、改变肠道pH值、分泌抗菌化合物和优化益生菌菌群等方式有效抑制病原微生物在肠道中增殖和定植，微生物代谢过程中产生的酶类还可参与调控肠道健康功能基因的表达[7]。2香芹酚和百里香酚对肠道健康的调节机制单胃动物的香芹酚和百里香酚主要吸收部位为胃和小肠前段[9]。血浆中香芹酚和百里香酚的浓度分别在饲喂后1.39和1.35 h达到最高；经过脂质微囊包被处理后，百里香酚仅15.50%在胃中被吸收，在空肠中段、回肠、盲肠和结肠中的释放率分别为41.85%、14.36%、14.92%、14.35%；经粪便回收检测发现，百里香酚在肠道中消化率为97.79%。因此，香芹酚和百里香酚是“替抗”的理想物。香芹酚和百里香酚通过多种机制调控并增强肠道功能完整性，包括调节肠道菌群结构，抑制有害细菌增殖，改变细胞信号转导，调节杯状细胞数量以及紧密连接蛋白、黏蛋白基因的表达，调节细胞趋化因子和补体成分及其转录因子表达，氧化损伤修复等[10]。2.1香芹酚和百里香酚对肠道菌群结构的调节作用动物肠道中共生的微生物参与肠道上皮细胞信号转导，调节黏膜上皮细胞、细胞间紧密连接蛋白相关基因的表达等。机体内一些共生的细菌和益生菌可增加紧密连接蛋白含量，并可能阻碍或逆转致病菌造成的不良影响，促进肠道功能的改善[11]。刘仲昊等[12]研究表明，断奶仔猪日粮中添加20 mg/kg的香芹酚和百里香酚（1∶2）混合物可促进肠道微生物多样性，显著提高结肠中厚壁菌门、拟杆菌门丰度，显著降低螺旋体门、变形菌门、弯曲杆菌属丰度，有效抑制仔猪肠道中有害菌群增殖，促进有益菌增殖，刺激肠道微生物合成碳水化合物、脂质、氨基酸及其他次生代谢物，降低肠道能量损耗和细胞迁移。在反刍动物的相关研究中，香芹酚和百里香酚可替代莫能菌素，并可有效降低牛瘤胃中产甲烷菌、产氨菌等革兰氏阳性菌的种群丰度；通过体外瘤胃发酵试验表明，50 mg/L的牛至油可降低甲烷产量13.3%[13]。Bauer等[14]研究发现，肉鸡饲料中加入1%牛至粉可增加鸡肠道中粪肠球菌和乳杆菌的丰度，降低链球菌丰度，增加肠道中短链脂肪酸、乙酸和丁酸含量，而丁酸已被证实对肠上皮细胞的损伤修复和增殖起重要作用。韩乾杰等[15]通过体外抑菌试验发现，16 mg/L百里香酚对大肠杆菌、沙门氏菌和产气荚膜梭菌的抑菌圈直径分别为13.61、13.81和21.43 mm，对乳酸杆菌的抑菌圈直径为0，表明百里香酚对肠道菌群结构具有调节作用。张江等[16]研究表明，香芹酚、百里香酚单体或香芹酚+百里香酚（1∶1）均可降低鸡肠道中弯曲杆菌的丰度，其中香芹酚+百里香酚的效果最佳。2.2香芹酚和百里香酚的抑菌作用天然植物活性物质可侵入细菌细胞膜，导致细菌膜流动性、通透性、渗透性、膜电位等生理功能发生改变，引起细菌胞内代谢物和离子外泄，进而杀死细菌[17]。此外，天然植物活性物质还可刺激肠道分泌黏液，并抑制病原体黏附于肠黏膜[18]。天然植物活性物质具有广泛的抑菌活性，其抑菌机制包括使细胞壁和细胞膜通透改变和去极化、抑制细菌生物膜形成、抑制肠道菌群感应系统、影响细菌细胞能量代谢等[19]。陈一中等[20]研究表明，香芹酚和百里香酚抑菌的主要机制是其分子的特殊结构对细菌生物膜具有亲脂性和敏感性，可导致脂肪酸链中细菌膜膨胀和损伤细菌膜，细菌膜流动性增强、生理功能失常和膜内物质外泄等，抑制细菌增殖。肠道中细菌种群密度通常由群体感应系统调节，当细菌群体感应信号分子达到关键阈值时可产生内毒素，危害宿主健康。香芹酚和百里香酚等植物精油可抑制细菌群体感应信号，且浓度远低于最小抑菌浓度。如香芹酚抑制空肠弯曲杆菌和出血性大肠杆菌群体感性信号浓度分别为15和150 mg/L，而最小抑菌浓度为75和1 000 mg/L，可有效抑制肠道局部感染[9]。郑建怡等[21]研究发现，日粮中添加香芹酚与百里香酚复合精油可减少回肠和盲肠中大肠杆菌的数量，还可减少盲肠中细菌总数，抑制肠道中产气荚膜杆菌的增殖，阻止坏死性肠炎发生。王晓君等[22]通过体外试验表明，香芹酚和百里香酚改变了金黄色葡萄球菌和枯草芽孢杆菌细胞膜蛋白成分、生理性能和菌内外水的比例，进而杀死细菌。Xu等[23]研究发现，香芹酚和百里香酚增加了大肠杆菌细菌膜通透性，引发细胞内钾离子外流，使膜电位失去平衡，抑制大肠杆菌增殖。Sharifi等[24]研究表明，香芹酚和百里香酚抑制肺炎链球菌LuxS和Pfs群体感应基因的表达，导致肺炎链球菌膜无法正常合成，抑制细菌增殖。郝渊鹏等[17]研究表明，香芹酚和百里香酚因酚羟基位置不同，对不同细菌的抑制活性和作用不同；香芹酚对耐甲氧西林金黄色葡萄球菌具有明显抑制作用，百里香酚对枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和耻垢分枝杆菌具有抑制作用。靳盼盼[25]研究发现，香芹酚和百里香酚对阴沟肠杆菌和粪肠球菌的最小抑菌浓度分别为256和512 μg/mL；当香芹酚和百里香酚浓度达到64 μg/mL时，阴沟肠杆菌菌体开始变长，菌膜合成速度下降，厚度降低；浓度达到128 μg/mL时，粪肠球菌胞外多糖含量显著降低；当浓度达到2 048 μg/mL时，杀死一半的阴沟肠杆菌和粪肠球菌仅需30和15 min。欧阳海燕等[26]研究指出，香芹酚和百里香酚对产气荚膜梭菌抑制效果较好，最低抑菌浓度仅为0.02%。牛至油对肠道中大肠杆菌和沙门氏菌的杀菌作用显著，并且可提高蛋鸡的生产性能和免疫性能[27]。香芹酚和百里香酚的抗菌活性[9,28-29]见表1，香芹酚和百里香酚在相同浓度下对特定细菌的抑菌圈直径[30]见表2。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.03.026.T001表1香芹酚和百里香酚的抗菌活性项目最小抑菌浓度最小杀菌浓度百里香酚香芹酚百里香酚香芹酚大肠杆菌187.5375.0375.0750.0产气荚膜梭菌375.0375.0750.0750.0鼠伤寒沙门氏菌375.0375.0750.0750.0肠炎沙门氏菌750.0187.51 500.0750.0鸡瘟沙门氏菌375.0375.0750.0750.0嗜酸乳杆菌1 500.01 500.03 000.03 000.0罗伊氏乳杆菌1 500.01 500.03 000.03 000.0唾液乳杆菌1 500.01 500.03 000.03 000.0空肠弯曲杆菌—75.0——出血性大肠杆菌—1 000.0——金黄色葡萄球菌125.0125.0——芽孢杆菌250.0250.0——注：“—”表示文献中未进行此试验。μg/mL10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.03.026.T002表2香芹酚和百里香酚在相同浓度下对特定细菌的抑菌圈直径组别金黄色葡萄球菌肺炎克雷伯菌粪肠球菌大肠埃希菌铜绿假单胞菌葡萄牙念珠菌对照组000000牛至油组39.721.237.342.317.552.3香芹酚组54.020.238.852.021.653.0百里香酚组55.027.543.751.723.558.3抗生素组34.019.66.335.122.033.3mm2.3香芹酚和百里香酚对肠道屏障的改善作用肠黏膜上皮细胞功能的完整性取决于黏液层、上皮细胞以及宿主先天和适应性免疫的协调。机体内细胞DNA损伤、衰老和死亡的主要诱因是氧化应激，而氧化应激与肠道菌群结构存在相关性。一般情况下氧化应激与益生菌数量（如乳酸菌）呈正相关，与有害菌数量（如大肠杆菌）呈负相关[17]。胡益等[31]指出，口服20 mg/kg牛至油可通过核因子E2相关因子2（Nrf2）提高肠黏膜细胞内超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽（GSH）基因的表达，减轻活性氧导致的细胞损伤。王兰等[32]研究发现，随着饲料中植物精油（主要成分为香芹酚和百里香酚）含量升高，肉鸡血清中SOD活性随之呈线性升高；当添加量为200 mg/kg时，活性比对照组提高了48.25%。李博萍等[33]研究发现，香芹酚可提高细胞内SOD活性。SOD是机体细胞中活性氧和自由基的清除剂，可有效缓解氧自由基对细胞的损伤。阮栋[34]指出，仔猪饲料中加入香芹酚和百里香酚（1∶1）混合物可有效改善仔猪断奶引起的氧化应激，增加肠道中乳酸杆菌数量，减少肠球菌属和大肠杆菌数量。杜恩存[35]研究表明，饲料中加入香芹酚和百里香酚可抑制大肠杆菌、产气荚膜梭菌和沙门氏菌增殖，也可抑制回肠TLR2和TNF-α基因表达，有效缓解肠道损伤，显著提高肠道绒隐比和禽新城疫、法氏囊抗体滴度。肠道中绒毛高度和隐窝深度是反映肠道对营养物质吸收利用的指标，香芹酚和百里香酚可提高肠道中绒毛高度，降低隐窝深度，促进肠道中各种消化液分泌[36]。王红玉等[37]研究表明，日粮添加香芹酚和百里香酚可显著提高空肠和回肠的绒毛高度、绒隐比与肠道肌层厚度。韩旭[38]研究表明，蛋鸡日粮中牛至油的最适添加量为100 mg/kg，与对照空白组相比，添加牛至油组双歧杆菌和乳酸杆菌数量分别增加10.47%和16.42%，沙门氏菌和大肠杆菌数量分别降低17.24%和11.54%；肠道中胰蛋白酶和淀粉酶活性分别提高9.97%和7.31%；此外，牛至油还可促进小肠中小肽转运载体（PepT1）、钠葡萄糖转运蛋白1（SGLT1）、葡萄糖转运蛋白2（GLUT2）等营养物质转运载体蛋白mRNA的表达。姜文等[39]研究表明，日粮中添加香芹酚和百里香酚可促进肠道绒毛上皮细胞的成熟和更新，促进消化道内皮细胞的成熟和绒毛发育以及肠道消化酶的分泌，提高养分的吸收，改善肠道屏障功能。李彬等[40]研究发现，基础日粮中添加30 mg/kg香芹酚和百里香酚复合物可显著改善生长阶段麻黄肉鸡空肠黏膜机械屏障的完整性；与对照组、促生长抗生素组相比，添加复合物提高了绒毛高度约5%，显著降低隐窝深度约15%，绒隐比提升约25%。郭竟升[41]研究发现，在犊牛日粮中添加4 mg/kg牛至油可促进B淋巴细胞的激活，显著提高犊牛血清总蛋白、IgM、IgG、IgA含量。香芹酚抗氧化活性和抑制酪氨酸酶活性[42]见表3。10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2022.03.026.T003表3香芹酚抗氧化活性和抑制酪氨酸酶活性组别香芹酚浓度/(μmol/L)清除率/%DPPH自由基80.0041.12ABTS自由基9.0937.85羟自由基8.0040.48超氧自由基16.0050.12过氧化自由基8.3343.41酪氨酸酶二酚酶3.3333.332.4香芹酚和百里香酚对炎性因子的抑制作用炎症是先天性免疫不可或缺的组成，是机体内组织稳态发生改变后的主要防御措施，也是机体对环境改变产生适应性的表现[43]。病原微生物入侵肠道免疫屏障后，被免疫细胞表面模式识别受体（如：TOLL样受体、NOD样受体等）识别，激活炎症反应途径并刺激免疫细胞产生炎性因子、趋向因子、抗菌肽和抗病毒干扰素等，通过炎症反应和吞噬作用对病原微生物造成的感染进行抵御和清除。上述环节通常对机体有益，但炎症反应超过机体承受范围时可能会损伤肠道组织[44]。香芹酚和百里香酚具有活化树突状细胞的作用，树突状细胞具有处理和呈递抗原、诱导初级免疫反应和分泌炎性细胞因子等功能，其中炎性细胞因子包括肿瘤坏死因子α（TNF-α）、干扰素-γ（IFN-γ）、白细胞介素（IL-6、IL-1β、IL-8、IL-12）、核因子κB（NF-κB）等，涉及丝裂原活化蛋白激酶（MAPKs）、蛋白激酶B（Akt）和NF-κB等信号通路[45]。饲料中加入香芹酚和百里香酚可降低炎性因子TNF-α和IL-6的表达，促进紧密连接蛋白合成，可有效减轻机体炎症反应[46]。Cheng等[47]研究发现，牛至油可有效抑制NF-κB转录因子、Akt蛋白激酶、MAPKs蛋白激酶的活性，抑制巨噬细胞产生炎性因子。Liang等[48]研究发现，百里香酚可下调Akt和NF-κB信号通路相关基因的表达，抑制细胞合成TNF-α、IL-6和NOS。李振翼等[49]研究表明，香芹酚可抑制炎症状态肠上皮细胞ROS产生，并通过下调TLR4、MyD88、NF-κB信号通路相关基因的表达，降低TNF-α、IF-1β、IL-6、IL-8等基因表达。Zou等[50]研究发现，猪日粮中添加25 mg/kg的牛至油可显著提高绒毛高度，促进闭锁蛋白Occludin和紧密连接蛋白ZO-1表达，降低空肠组织中单核细胞趋化蛋白-1（MCP-1）、TNF-α、IFN-γ、IL-6、IL-1β基因表达，同时显著降低血清内毒素含量，表明肠道功能和通透性得到完善。3结论香芹酚和百里香酚对畜禽肠道具有调节微生物区系、抑制病原微生物增殖和定植、调节肠上皮细胞黏液分泌、抑制炎症因子表达等作用。此外，香芹酚和百里香酚还具有促进动物生长、提高动物对饲料消化率等功能，是畜禽饲料中比较理想的抗生素替代品。香芹酚和百里香酚对肠道内部分益生菌也具有一定的抑制作用，在饲喂时需注意最适添加量，避免损伤肠道益生菌。目前，香芹酚和百里香酚调控动物机体各个生理功能的具体调控机制尚不清楚，在未来的研究中应进一步阐明香芹酚和百里香酚的具体作用机制。此外，随着包埋技术发展可实现肠道中香芹酚和百里香酚定点释放，以全面发挥其在肠道中的生物学功能。