穿心莲（Andrographis paniculata（Burm. f.）Nees）为爵床科一年生草本植物，主要分布于我国福建、广东、广西、云南等地区，喜阳光、高温、湿润气候。穿心莲作为传统中药材的应用历史悠久，地上部入药，其主要化合物为二萜类内酯和黄酮类化合物，可作为兽药，具有保肝护胆、抗菌消炎等功效[1-2]。研究发现，穿心莲可用于治疗胃痛、炎症、发热、消化不良、流感等疾病；作为冷性草药的穿心莲还能够缓解淋病、疥疮、皮肤病等病症。穿心莲提取物有效成分包括穿心莲内酯、新穿心莲内酯、14-去氧穿心莲内酯、穿心莲内酯甙、14-脱氧11,12-双脱氧穿心莲内酯等。穿心莲根可分离得到甲环烯醚萜类、氧杂蒽酮、曲花苷、绿原酸等有效成分，其有效成分具有保护肝脏、调节肠胃、抗肿瘤、降血糖、调节免疫力、抗炎症等功效[3]。穿心莲在动物生产中用于预防和治疗疾病的应用较为广泛。本文就穿心莲的生物学功能及其在动物生产中的应用进行综述，为穿心莲作为新型饲料添加剂的开发与利用提供参考。1穿心莲的生物学功能1.1保护肝脏Erenius等[4]研究发现，19-甲酰基异穿心莲内酯（IAN-19P）能够显著降低细胞中的甘油三酯（TG）、乳酸脱氢酶（LDH）和转氨酶的渗透量，促进脂肪酸运输和氧化。据报道，穿心莲混合药剂（BV-7310）能够降低谷草转氨酶（AST）和谷丙转氨酶（ALT）活性，减少肝脏急性炎症[5]。14-脱氧11,12-双脱氧穿心莲内酯（deAND）是穿心莲中的一种二萜类化合物，能够提高肝脏谷胱甘肽（GSH）含量及GSH还原酶活性，抑制肿瘤坏死因子-α（TNF-α）及NOD样受体蛋白3（NLRP3）水平，同时能够降低半胱氨酸蛋白酶-1（caspase-1）介导的白细胞介素-1β（IL-1β）水平，减少细胞凋亡，缓解肝损伤[6]。1.2降血糖Jaiyesimi等[7]研究发现，穿心莲多酚提取物能够调节红细胞（RBC）、血红细胞（Hb）含量，显著提高ALT、AST的活性；通过与β细胞潜在关联调节血糖及胰岛素水平，抑制IL-6和TNF-α产生，在控制血糖的同时抑制高血糖炎症。Chen等[8]研究发现，日粮中添加穿心莲提取物（APE）和deAND可以使肥胖小鼠的体重分别下降11%、17%，稳定模型胰岛素抵抗指数（HOMA-IR），阻断葡萄糖转运蛋白（GLUT4）细胞膜转位，恢复胰岛素信号通路，修复胰岛素功能。穿心莲乙醇提取物能够控制血糖水平，降低肌酐和尿素氮水平，抑制血脂异常，消除炎症[9]。APE与低剂量17β雌二醇（0.02 mg/kg）联合用药，可以有效缓解小鼠的口服葡萄糖耐受力，控制血糖水平，降低TG浓度，提升稳定血糖的能力[10]。1.3抗癌研究发现，APE具有抑制异常细胞增殖和控制肿瘤细胞凋亡的作用。APE能够抑制大鼠肺肿瘤细胞端粒酶（telomerase）超表达，阻断肿瘤细胞有丝分裂，促使细胞凋亡。APE处理后，肺肿瘤细胞棕色细胞核明显降低，端粒酶活性表达降低，caspase-3和抑癌细胞（p53）的高表达进一步促使肿瘤细胞凋亡[11]。Therasa等[12]利用APE非洲绿猴肾细胞（Vero）进行细胞毒性分析，结果表明，APE具有选择性抑制细胞功能，100 µg/mL的APE环境下，Vero的存活率为91.57%；APE浓度上升到250 µg/mL时，存活率为75.78%，呈剂量依赖性。APE对Vero具有一定程度的保护作用。Arsakhant等[13]将哌嗪（piperazine）和二硫代氨基甲酸盐联合应用于穿心莲内酯（ANP）支架中，制备合成21种C-12二硫代氨基甲酯ANP类似物，一些类似物对9种癌细胞具有比ANP和抗癌类药物更强的细胞毒性。1.4抗炎ANP能够治疗和改善小鼠的骨关节炎（OA）。ANP处理后，小鼠关节肿胀、细胞毒性、脂多糖（LPS）刺激等症状及一氧化氮水平显著减少，效果显著优于抗炎性药物地塞米松（DXMS）。ANP通过促进滑膜内膜再生、减少炎症细胞、抑制肿胀溃疡，治疗CFA诱导的小鼠OA[14]。Lee等[15]研究发现，ANP能够改善小鼠OA的负重能力，降低扭体反应，具有镇痛作用。ANP可以抑制TNF-α、IL-1β和IL-6等促炎因子的表达，基质金属蛋白酶（MMP）中，MMP-1、MMP-3、MMP-8、MMP-13的浓度对小鼠软骨恢复起到促进作用。1.5提高免疫Zhang等[16]研究发现，ANP能够改善肝炎细胞的免疫调节作用，利用肝炎外周血单个核细胞（PBMCs）检测其ANP处理后的细胞活性，结果发现，ANP处理后PBMCs中的干扰素-γ（IFN-γ）上调，IL-4、IL-10和TFN-α的表达水平显著降低，且均具有时间依赖性。这说明ANP能够促进细胞免疫活性，增强其免疫应答功能，抑制炎症，增强机体抵抗能力。ANP处理后的自身免疫性心肌炎大鼠，其存活率、心肌病理及心肌功能参数均明显改善，心肌细胞免疫系统得到有效提高，细胞中的TFN-α、IL-17和肌球蛋白抗体水平降低，磷脂酰肌醇3-激酶(PI3Ks)信号通路受到抑制，特异性脾细胞增殖显著，进一步说明了ANP能够增强机体免疫机能，提高免疫应答水平[17]。1.6调节肠道菌群Wu等[18]研究发现，ANP能够改善试验小鼠肠道微生物的多样性及丰度。通过对21个盲肠的高通量测序分析发现，f_Lachnospiraceae_Unclassified、Lachnospiraceae_NK4A136_group、Ruminococcaceae_UCG-014等相对丰度显著增加，表明ANP能够改善肠道有益菌群，增加有益菌的比例和丰度，进而优化肠道微生物群落组成和结构，促进肠胃功能。Xiong等[19]发现，脱水穿心莲内酯（DANP）能够通过诱导肠功能信号通路，增强肠道固有功能。DANP可以调节p38丝裂原活化蛋白激酶（p38MAPK）的信号通路，促进肠免疫功能蛋白上调表达，增强肠道免疫应答功能，对肠细胞无细胞毒性。2穿心莲在动物生产中的应用2.1穿心莲在鸡生产中的应用据报道，穿心莲叶（APL）复合饲料喂养肉鸡，能够改善大肠杆菌感染肉鸡后出现的腹水、肠黏膜增厚，脾脏淋巴细胞剧减等情况，缓解肉鸡的肺、肝、心、肾、十二指肠等脏器出血、变性、坏死等症状的发生；APL还可以逆转纤维素渗出、水肿、单核细胞和异嗜性细胞浸润，调节淋巴细胞水平[20]。李江北等[21]研究发现，添加100、200 mg/L的ANP能够使肉鸡存活率分别提高13.3%和17.8%；NP能够有效缓解腹泻，提高肉鸡日增重和日采食量，调节脾脏和法氏囊指数。在提高免疫、抗氧化应激、杀菌排毒和促进胃肠系统的共同作用下，治疗E. coli引起的腹泻，改善肉鸡生长性能，提高肉鸡存活率[22]。曾晓等[23]研究发现，在日粮中添加0.5%的穿心莲全草（APW）粉剂，35 d后能够显著增加高脚雏鸡的胫骨长和体重，改善高脚雏鸡的生长性能。根据排泄物的颜色、状态观察和腹泻雏鸡分析，APW处理后未出现腹泻雏鸡，同时降低了料重比。Dhenge等[24]研究发现，饲料中添加2 mg/kg的APW粉剂，能够显著增加肉鸡的重量和饲料效率，促进肉鸡生长发育。延迟型超敏反应（DTH）试验结果显示，APW可以显著增加肉鸡的皮肤厚度，辅助增强细胞介导的免疫应答，进而改善肉鸡的免疫功能。APW还可以显著降低肉鸡血清中的ALT和AST活性，改善肝功能。Arify等[25]将2 g/kg的APL与10 g/kg的大蒜添加到饲料中喂养肉仔鸡，结果显示，APL和大蒜能够促进胃肠消化吸收，显著增加肉仔鸡的体重、日增重；此外，混合饲料饲喂后，肉仔鸡的饲料消耗量无明显变化，但体重和平均日增重的增加提高了饲料转化率；肉仔鸡的免疫功能和成活率显著提高，增加了养殖经济效益，保证了肉质安全。2.2穿心莲在羊生产中的应用Yusuf等[26-28]研究发现，APL和APW能够显著提高波尔山羊的末重、平均日增重、采食量及饲料效率，显著提高热胴体重、冷胴体重、冷损耗、成活率、眼肌面积、瘦肉量，降低背膘厚度、脂肪量、净骨量。APL和APW能够显著改善波尔山羊生长性能，提高屠宰率。消化速率慢和肠道充盈有利于瘤胃充分发酵、消化吸收营养物质，提高瘦脂比，提升肉质品质及产肉量，增加养殖经济效益。APL和APW能够促进波尔山羊的瘤胃代谢，促进营养物质的消化吸收，增加瘤胃中的pH值和丙酸浓度，降低氨氮和醋酸盐浓度，促进山羊对粗蛋白、酸性洗涤纤维和中性洗涤纤维的消化吸收，其中APW作用更佳。添加APL和APW后，山羊瘤胃中的白色瘤胃球菌、黄色瘤胃球菌和产琥珀酸纤维杆菌显著升高，对山羊瘤胃内细菌总量、原生动物和产甲烷菌量无影响。因此，APL和APW可以改善瘤胃环境，促进微生物良性生长，适宜纤维物质发酵，提高饲料效率，促进粗蛋白消化吸收，改善山羊生长性能。APL和APW能够显著增加波尔山羊共轭亚麻油酸（CLA）、二十碳五烯酸（C20∶5n-3）在内的多种不饱和脂肪酸含量，降低软质酸（C16∶0）、硬脂酸（C18∶0）等饱和脂肪酸浓度。APL和APW还可以降低蒸煮损失、剪切力和硫代巴比妥酸值（TBARS），增加肉质多汁性、嫩度及肉红度，提高肉质品质和氧化稳定性。APL和APW特有的抑菌能力可以显著降低假单胞菌（Pseudomonas spp.）、E. coli和肠杆菌（Enterobacteriacea）菌量，但对乳酸菌数量无影响。据报道，APW能够提高胃肠道感染后南非矮山羊的呼吸率、直肠温度、脉搏率和耐热性系数（HTC），缓解南非矮山羊的热应激反应，促进山羊的心肺功能，增强免疫细胞活力[29]。杨仕群等[30]同样利用APL和APW饲喂山羊，结果发现，APL和APW能够显著提高山羊的末重、日增重、采食量和屠体重，APL和APW饲喂后的热胴体重、冷胴体重、冷损耗和眼肌面积明显增加。肠胃重量的增加表明APL和APW能够促进肠胃系统发育，增大吸收面积和吸收效率。皮下脂肪和脏器脂肪的降低表明，APL和APW发挥了降脂功能，促进了脂质代谢。APL能够治疗绵羊的慢性腹泻。温水服用APL粉8 d后，绵羊腹泻治愈率达96.7%，显著高于氧氟沙星的治愈率。APL用于治疗绵羊的慢性腹泻，具有安全高效、经济无毒、副作用小、无抗药性等特点[31]。2.3穿心莲在猪生产中的应用猪链球菌是一种人畜共患的传染性致病菌，其生物被膜有利于吸附宿主，提高病菌耐受力。猪链球菌能够导致急性败血症、脑膜炎等疾病的发生，对猪只养殖影响巨大。ANP被应用于猪链球菌（Streptococcus suis）生物被膜形成的试验中，结果表明，ANP对猪链球菌具有高度敏感性，其抑菌效果显著，最小抑菌浓度（MIC）和最小杀菌浓度（MBC）分别为0.25、0.5 g/L。扫描电镜显示，在亚抑菌浓度下（1/2MIC、1/4MIC、1/8MIC），猪链球菌量及生物被膜受到抑制，ANP能够影响毒力基因表达，进而抑制AI-2（autoinducer-2）信号分子，干预猪链球菌生物被膜的形成，并呈剂量依赖性。ANP可以抑制猪链球菌生物被膜的形成，控制猪链球菌的滋生与传播[32]。陈俭清等[33]选取APA等20味中药水提物对猪链球菌生物被膜抑菌效果进行研究，发现APA的MIC和MBC分别为3.13、6.25 g/L，并且对猪链球菌被膜具有抑制作用，对猪链球菌生长及杀灭作用显著。APA与ANP的抑菌效果和杀灭作用相比较弱，但APA提取方法更为便捷，其造价低廉，安全且无污染。E. coli对养猪业同样危害极大，能够导致猪只严重腹泻，产生肠炎、毒血症等疾病。利用APW等8味中药对3株猪源E. coli（TXH11-1、TXH5-2、MAZW7-3）进行体外抑菌试验，发现与其他8味中药相比较，APW对TXH5-2高度敏感，对MAZW7-3抑菌效果最好（抑菌圈直径24 mm），对3株猪源E. coli平均MIC为104.17 g/L，MBC为291.67 g/L，抑菌效果仅次于五倍子和黄连，显著高于其他5味中药[34]。2.4穿心莲在牛生产中的应用研究发现，APW注射液能够有效治疗奶牛乳房炎，其有效率和治愈率分别高达100%和92%，显著高于头孢噻呋钠和林可霉素。加州乳房炎检测法（CMT）结果分析，APW注射液抑菌效果显著优于头孢噻呋钠和林可霉素，乳汁状态和产奶量恢复到正常水平，且无副作用及药品残留[35]。奶牛乳房炎病原菌PCR结果显示，奶牛乳房炎主要病原菌为金黄色葡萄球菌、无乳链球菌（Streptococcus agalactiae）、E. coli等致病菌。相对于其他10种抗菌药物，APW注射液对金黄色葡萄球菌等53株病原菌表现为高度敏感（敏感率达62.5%~100%），对葡萄球菌敏感性显著。药敏结果表明，病原菌对头孢噻呋钠和青霉素钠抵抗性强，具有高耐药性且敏感性只有22.6%和13.2%；而APW注射液抑菌效果明显，敏感性高，且耐药性低，治疗奶牛乳房炎效果显著[36]。奶牛乳房炎致病菌的抑菌试验中显示，APW对阴沟肠杆菌极度敏感，抑菌圈直径为21 mm，对金黄色葡萄球菌和E. coli表现为高度敏感，对沙雷氏菌无敏感性[37]。冯峰等[38]利用LPS诱导奶牛乳腺细胞炎症模型，确定氟尼辛葡甲胺、亚硫酸氢钠ANP、苦木、莲胆抗炎作用，结果表明，ANP能够有效抑制TNF-α、IL-6和IL-1β炎症因子，增强免疫防御功能，缓解发炎症状；ANP抑制IL-1β分泌作用优于地塞米松，ANP可以作用抗炎类药物的有效替代品，有助于炎症后期的修复功能、降低副作用和药物残留。2.5穿心莲在鱼生产中的应用嗜水气单胞菌（Aeromonas hydrophila）是一种鱼类常见致病菌，能够导致鱼皮肤溃疡，产生败血症等疾病，传播率和致死率较高。Palanikani等[39]认为，穿心莲甲醇提取物（APM）可以增强印度鲤鱼（Labeo rohita）非特异性免疫功能，提高抗病能力，替代抗生素类药物。研究发现，APM抑菌效果显著，MIC为50 μL/mL；APM处理后鱼的Hb、RBC、白细胞WBC及吞噬指数（PI）水平显著升高，在浓度100~200 μL/mL之间呈剂量依赖性。鱼鳍、鳃片和皮肤的嗜水气胞菌受到有效抑制，其肝细胞、血管和血窦得到一定程度的改善，死亡率由非治疗时的85%降为0。APM腹腔注射同样可以提高亚洲鲶鱼（Clarias batrachus）感染嗜水气单胞菌后的免疫活性，APM能够缓解WBC的激增和RBC的骤降。注射9 d后，鱼的WBC及RBC恢复正常，其表皮病变、皮肤溃疡、腹部肿大和鱼眼、鱼鳃突出等症状均有所缓解[40]。研究发现，APA能够降低尼罗罗非鱼（Oreochromis niloticus）感染S. agalactiae的死亡率，APA对S. agalactiae MIC为31.25 μg/mL，APA对S. agalactiae具有高度敏感性，且抑菌效果能力强，添加APA的尼罗罗非鱼在饲喂过程中没有不良反应出现，在外观、行为和摄食过程反应中表现正常，鱼存活率可达100%[41]。ANP作为免疫增强剂主要在黄鳝（Monopterus albus）生产中应用，能够显著降低饲料系数、增加增重率及特定生长率，降低肝体比、脏体比和肥满度。ANP能够增加黄鳝肠道消化酶活性，提高粗蛋白比重，增强血清及肝脏中的SOD、CAT活性，降低AST、ALT活性及低密度脂蛋白（LDL）水平。ANP还能够消除黄鳝机体炎症，提高免疫系统功能，提高成活率（基础饵料+0.05%ANP+0.05%三丁酸甘油酯+0.02%牛磺酸+0.05%黄芪多糖的治愈成活率为100%）[42]。分别添加1%APW、黄芪、板蓝根、大黄4味中草药，在对异育银鲫（Carassius auratus gibelio）感染2型鲤疱疹病毒影响的研究中发现，APW能够缓解鱼的内脏、胸腹出血，控制鱼鳃、脾脏肿大；与其他3味中草药及对照组相比，APW能够显著控制病毒扩散，降低病毒滴度，相对免疫保护率达85%[43]。APW提取物可作为水产动物的非特异性免疫增强剂用于病毒防治。3结论穿心莲因其原料经济、易取、抗菌消炎效果优良等优势，成为一种较好的药用饲料添加剂。穿心莲具有提高动物的生长性能，改善免疫系统，促进胃肠功能及抗菌消炎等优势。但穿心莲在动物生长不同阶段及其添加量和添加形式、穿心莲具体的有效成分与作用机理关联还有待于进一步研究。