姜黃素是從姜科植物姜黃的干燥根莖中提取的化學(xué)成分，一般情況下所說的姜黃素是姜黃素、去甲氧基姜黃素和雙去甲氧基姜黃素的統(tǒng)稱，其中姜黃素約占80 % ( Jasim Hilo Naama 等，2010; D Sogi等，2010; 張志琴等，2011) 。姜黃素最初是一種重要的添加劑，作為色素廣泛運用于食品中，此后研究發(fā)現(xiàn)其具有強大的生物學(xué)功能，被用于化妝品和醫(yī)療等各個行業(yè)。

   文章綜述了國內(nèi)外對姜黃素的研究成果，期許其與其他植物提取物一樣，能為解決當今水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)出現(xiàn)的棘手問題提供相關(guān)理論依據(jù)。

  1· 姜黃素的生理功能研究進展

   1.1 姜黃素的抗氧化性能

   姜黃素及其衍生物的抗氧化機制研究主要集中在酚羥基和β － 二酮2 種基團在抗氧化過程中的作用。姜黃素有2 個苯丙烯?；羌?，2 個苯環(huán)上各有1 個酚羥基和1 個甲氧基，丙烯基與1 個β － 雙酮/烯醇式結(jié)構(gòu)連接。研究發(fā)現(xiàn)，姜黃素可以作為一個重要的氫給體，在抗氧化過程中主要是二酮中間的亞甲基提供質(zhì)子，因此其主要活性部位在β －二酮單元( V Slobodan 等，1999) 。酚基團對于姜黃素清除氧自由基是必要的，甲氧基的存在進一步增強其抗氧化活性( K I Priyadarsini 等，2003) 。而Miriyala 等( 2007) 認為姜黃素的抗氧化活性歸因于酚基團和甲氧基團與1，3 － 二酮結(jié)合的雙烯系統(tǒng)連接起來。姜黃素有2 個活性部位，分別是酚羥基單元和β － 二酮單元，這2 個單元都可以提供質(zhì)子阻斷自由基反應(yīng)。同時，姜黃素抗氧化活性的發(fā)生部位與反應(yīng)介質(zhì)有密切關(guān)系( 薛海鵬等，2010) 。

   自由基是生物體新陳代謝過程中所產(chǎn)生的一類具有高度氧化活性的基團。生物體新陳代謝過程中產(chǎn)生大量的活性氧自由基簇( ROS) ，主要有超氧陰離子自由基( O2－ ) 、羥自由基( OH) 及其活性衍生物，如:H2O2、RO·、ROO·和ROOH?，F(xiàn)已報道姜黃素在體內(nèi)外可以直接清除自由基( ROS 和活性氮自由基) 。

   姜黃素降低ROS 產(chǎn)生的原因是其能夠增加細胞內(nèi)谷胱甘肽水平，且與轉(zhuǎn)錄因子( Nrf2) 有關(guān)。此外，姜黃素的抗氧化活性還與其能夠抑制脂質(zhì)過氧化反應(yīng)，維持各種抗氧化酶的活性有關(guān)，如: 超氧化物歧化酶( SOD) 、過氧化氫酶( CAT) 和谷胱甘肽過氧化酶( GSH － Px) 。脂質(zhì)過氧化反應(yīng)是由自由基介導(dǎo)的鏈式反應(yīng)，造成細胞膜結(jié)構(gòu)的破壞，姜黃素抑制脂質(zhì)過氧化反應(yīng)主要是通過清除參與過氧化反應(yīng)的活性自由基( 狄建彬等，2010) 。姜黃素雖能保護生物膜免受氧化應(yīng)激的損傷，但姜黃素有時卻表現(xiàn)出促氧化作用。姜黃素能夠通過過氧化物酶－ H2O2系統(tǒng)產(chǎn)生苯氧基團，該系統(tǒng)可能是協(xié)同氧化細胞內(nèi)谷胱苷肽或還原型輔酶I( NADH) ，伴隨著通過攝入O2形成ROS。因此姜黃素在氧化應(yīng)激形式下可能不是一個徹底的抗氧化劑( GalatiG 等，2002) 。Sandur 等( 2007) 報道姜黃素這種雙向作用是由質(zhì)量濃度調(diào)控的，從而使姜黃素的效應(yīng)能在抗氧化和促氧化間相互轉(zhuǎn)換。Hatcher 等( 2008)也指出姜黃素是一個自由基清除劑和氫供體，顯示出了親氧化劑和抗氧化劑雙重活性。

   在生物系統(tǒng)的進化過程中，細胞內(nèi)形成了防御活性氧毒害的保護機制，其中起重要作用的是SOD、GSH － Px 和CAT 等。動物機體中SOD、GSH － Px和CAT 活力高低間接反映了機體清除自由基的能力。丙二醛( MDA) 為脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物( LPO) 。它們可以反映機體LPO 生成速率和強度，也間接反映組織LPO 損傷程度( 王建舜等，1999) 。機體抗氧化作用增強，可以減少自由基和LPO 對機體細胞膜完整性的破壞，從而提高機體免疫力和抗病能力。姜黃素也可通過誘導(dǎo)抗氧化酶及還原性物質(zhì)的生成和活化，如: SOD、CAT 和還原型谷胱甘肽，將多種超氧化物、過氧化物及氧化物等自由基分解或還原，從而起到抗氧化或減輕氧化應(yīng)激損傷的作用( Rajeswari A，2006; 李薇等，2009) 。

   Kalpana 等( 2007) 用尼古丁制備肺應(yīng)激損傷模型，應(yīng)用姜黃素后發(fā)現(xiàn)肺組織中的SOD 和CAT 水平大大提高，肺損傷程度明顯減弱。對甲氨蝶呤誘發(fā)肝損傷的大鼠連續(xù)5 d 每天給予100 mg /kg 姜黃素后，發(fā)現(xiàn)肝內(nèi)SOD、CAT 和GSH － Px 活性增強，而MDA水平降低( R A Hemeida 等，2008 ) 。楊奕櫻等( 2011) 研究了姜黃素對食餌性高脂血癥小鼠血脂的影響及其抗氧化性作用，結(jié)果表明: 姜黃素能提高機體總抗氧化能力作用，但需要一個最適劑量。綜上所述，在飼料中添加適量的姜黃素，能有效提高動物機體抗氧化性能，從而提高機體的免疫力和抗病能力。

   1.2 姜黃素抗感染癥和抗腫瘤作用

   姜黃素對急性、亞急性和慢性炎癥均有抑制作用，可治療肝炎、肺炎、胰腺炎和過敏性腦脊髓膜炎等多種炎癥。其作用機制可能是通過抑制白細胞介素2 ( IL － 2) 、白細胞介素4 ( IL － 4) 、白細胞介素8 ( IL － 8) 、腫瘤壞死因子α ( TNF － α) 和胰島素生長因子結(jié)合蛋白( IGFBP － 2) 等炎癥因子且上調(diào)抑炎介質(zhì)白細胞介素10 ( IL － 10) 的表達，通過降低環(huán)氧酶－ 2 ( COX － 2) 、脂肪氧合酶及誘導(dǎo)型一氧化氮合酶( iNOS) 的表達，從而實現(xiàn)抗感染作用( M T Julie Jurenka，2009; 王小玲，2011;趙承光等，2008) 。此外，過氧化物酶體增殖物激活受體－ γ ( PPAR － γ) 被推測可以負性調(diào)節(jié)核因子KB ( NF － KB) 的表達，從而減少促炎因子并增加抗感染因子的釋放，在2，4，6 － 三硝基苯磺酸( TNBS) 誘導(dǎo)的大鼠結(jié)腸炎中發(fā)揮抗感染作用，而試驗證明姜黃素可作為PPAR － γ 的配體，通過激活PPAR － γ 間接降低NF － kB 的表達( 楊彩虹等，2008) 。體外試驗發(fā)現(xiàn)，姜黃素可以顯著減少人肺上皮細胞內(nèi)抑制性kB 激酶復(fù)合體的激活性和抑制性kB 的磷酸化，進而減少NF － kB 的活化( KMoriyuki 等，2010) ，同樣的結(jié)果在大鼠急性腎損傷模型及佐劑性關(guān)節(jié)炎大鼠的體內(nèi)試驗中也被觀察到( S S Ghosh 等，2009; 蔡輝等，2008) 。姜黃素的抗感染活性在離體及體內(nèi)都得到充分的證實，且作用機制也已處于研究透徹的狀態(tài)。有試驗表明，姜黃素抗感染活性大小與構(gòu)效存在一定的聯(lián)系，對其進行改造可以增強抗感染活性，如: 四氫姜黃素和姜黃素吡唑類和異唑類似物( A Mukhopadhyay 等，1982; C Selvam 等，2005) ，原因可能是多1 個羥基或亞氨基使其成為更好的自由基受體。

   姜黃素的抗腫瘤作用體現(xiàn)在癌癥發(fā)生的起始、促進和演進各階段。研究表明，姜黃素的添加可以顯著改變小鼠或大鼠肝細胞色素P450 系統(tǒng)和谷胱甘肽－ S － 轉(zhuǎn)移酶( GST) 家族的水平，而以上2個酶群能使致癌物質(zhì)失活或代謝出體外( D P Chauhan，2002) ; 此外，DNA 損傷或突變在癌癥早期起著重要作用，抑制及減少DNA 損傷有利于腫瘤的預(yù)防，試驗表明: 姜黃素具有減少乳腺癌細胞中DNA 損傷及調(diào)節(jié)乳腺癌易感基因1 ( BRCA1) 基因表達的功能，從而預(yù)防乳腺癌的發(fā)生( Zhenyu Ji，2010) 。此外，前已述及姜黃素能阻斷自由基鏈式反應(yīng)，這對預(yù)防癌癥的發(fā)生也具有重要的意義。

   促進和演進階段，姜黃素通過影響細胞周期和調(diào)節(jié)多種細胞信號途徑來抑制腫瘤細胞的增殖; 姜黃素還可誘導(dǎo)細胞凋亡，其作用機制是裂解多聚腺苷核糖聚合酶和脫氧核糖核酸酶抑制劑，最終導(dǎo)致DNA 斷裂，細胞凋亡( J A Bush 等，2001) ; 導(dǎo)致細胞凋亡的另一可能機制是使凋亡蛋白水平表達升高，抗凋亡蛋白水平表達降低( Y Wu 等，2002) 。

   血管生成是多種腫瘤增殖、轉(zhuǎn)移和擴散的重要條件之一，其為腫瘤細胞和組織提供充足的養(yǎng)分，所以近年來眾多抗癌藥物的作用機制也跟阻止血管的生成有關(guān)。研究表明，姜黃素可在轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后水平通過調(diào)節(jié)金屬蛋白酶( MMP) 實現(xiàn)抑制血管生成的作用( E Anupama 等，2002) 。據(jù)報道，姜黃素能通過調(diào)節(jié)永生性人臍靜脈內(nèi)皮細胞ECV304 細胞周期相關(guān)基因的表達而實現(xiàn)抑制血管生成的作用( Park Myung － Jin 等，2002) 。

   綜上所述，姜黃素具有抗感染及抗腫瘤活性，與很多化療藥物一樣具有一定的效果，不同的是至今未發(fā)現(xiàn)姜黃素對人體有明顯的不良反應(yīng)，在這點上姜黃素具有巨大的優(yōu)勢，但其不溶于水及在體內(nèi)活性不高的缺點一定程度上限制了它的藥理活性，相信人們將根據(jù)其構(gòu)效關(guān)系開發(fā)出新的產(chǎn)品以彌補缺陷。

   1.3 姜黃素調(diào)節(jié)脂代謝

   高脂血癥是動脈粥樣硬化性疾病的重要危險因素，而長期高脂飲食則是導(dǎo)致該病產(chǎn)生的主要誘因。高脂血癥導(dǎo)致動脈粥樣硬化的機制主要是氧化修飾的低密度脂蛋白膽固醇( LDL － C) 損害血管內(nèi)皮，導(dǎo)致泡沫細胞產(chǎn)生及粥樣斑塊的形成，同時由于血管內(nèi)皮的受損使得血管釋放內(nèi)皮源性舒張因子明顯減少，導(dǎo)致血管內(nèi)皮依賴性的舒張功能受損，是心血管疾病的起始環(huán)節(jié)?，F(xiàn)代研究中發(fā)現(xiàn)，姜黃素對調(diào)節(jié)血脂有著顯著正面作用。

   姜黃素對動物血脂代謝影響的探討一般使用誘導(dǎo)形成高脂模型，促使動物脂代謝發(fā)生紊亂，之后用姜黃素作為治療藥物，評價其效果。對小鼠進行高脂血癥誘導(dǎo)，以不同劑量姜黃素灌服后，測定血清中血脂四項，三酰甘油( TG) 、膽固醇( TC) 、高密度脂蛋白膽固醇( HDL － C) 和( LDL － C) ，結(jié)果表明: 大劑量姜黃素( 每天200 mg /kg) 有明顯的降低血清中TG 及TC 含量的作用( 潘贊紅等，1999) 。何慶芝等推測姜黃素降脂作用的機制可能與促進微囊蛋白－ 1 ( caveolin － 1 ) 表達有關(guān)( 2010) 。此后的試驗證明，姜黃素不僅具有降高脂模型大鼠血脂的功能，還能改善高脂飲食導(dǎo)致的血管內(nèi)皮依賴性的舒張功能減退( 朱紅球等，2011) 。其脂代謝調(diào)控機制研究方面也有一定篇幅的報道。在姜黃素干預(yù)家鴨脂肪肝模型的試驗中發(fā)現(xiàn)姜黃素通過增加肝脂酶的活性來促進肝中脂肪的代謝，保護肝細胞( 任永等，2008) 。研究發(fā)現(xiàn)，姜黃素通過調(diào)節(jié)脂肪酸合成酶( FAS) 基因表達量來調(diào)控組織中脂肪的分布及影響脂肪沉積，與其他傳統(tǒng)的FAS 基因抑制劑一樣，姜黃素抑制小鼠胚胎成纖維細胞( 3T3 － L1) 的分布，最終導(dǎo)致脂肪沉積減少，同時，姜黃素降低了FAS、PPAR － γ 和脂肪酸轉(zhuǎn)位酶( CD36) 的表達量，因此，姜黃素具有減肥的潛在效果( J Zhao 等，2011) 。瘦素( Leptin)可以刺激熱休克蛋白( HSC) 表達及提高腺苷酸活化蛋白激酶( AMPK) 活性，從而誘導(dǎo)脂肪沉積相關(guān)基因的表達，增加血管內(nèi)脂肪的水平，而姜黃素則能消除這種刺激和提高作用，通過此途徑降低脂肪沉積和血脂( Y Tang 等，2010) 。

   HDL － C，高密度脂蛋白分子所攜的TC，是逆向轉(zhuǎn)運的內(nèi)源性膽固醇酯，將其運入肝，再清除出血液。一個針對人的雙盲試驗，將一批高脂血癥試驗對象分為3 個姜黃素質(zhì)量濃度梯度組，低質(zhì)量濃度組攝入姜黃素量為15 mg /d，中質(zhì)量濃度組攝入姜黃素量為30 mg /d，高質(zhì)量濃度組攝入量為60 mg /d，每天分3 次攝入，試驗周期維持1 年;試驗結(jié)果表明，姜黃素的日攝入劑量越低，HDL －C 的升高量越大，此試驗表明: 適量質(zhì)量濃度的姜黃素對患者有良好的治療作用( I Alwi 等，2008) 。綜上所述，姜黃素對血脂代謝有一定的調(diào)節(jié)作用，它可以降低血清中TC、TG 和LDL － C，而升高HDL －C 水平，從而實現(xiàn)血脂代謝向有利的方向進行。

   1.4 姜黃素在畜牧和水產(chǎn)飼料中的應(yīng)用研究進展

   姜黃素作為一種植物提取物，具有強大的生物學(xué)活性，在養(yǎng)殖業(yè)發(fā)達的今天，被用作功能性飼料添加劑具有重要的意義。姜黃素在肉雞和蛋雞飼料中應(yīng)用都有見報道，它可用于提高肉雞的生產(chǎn)性能、提高機體抗氧化能力、增強免疫力、調(diào)節(jié)脂肪代謝及提高肉品質(zhì)。系列研究發(fā)現(xiàn)在雞飼料中添加150 ～ 250 mg /kg 姜黃素對雞的攝食、生長、肉品質(zhì)和產(chǎn)蛋率等均有有益作用( 胡忠澤等，2004; 胡忠澤等，2008; 祝國強等，2006; 祝國強等，2009) 。此外，使用姜黃素還可以改善雞的顏色，提高市場價值。在水產(chǎn)飼料中，姜黃素被用于大黃魚，不僅可以促進大黃魚的生長、提高餌料利用率和成活率，還可以增強皮膚與肌肉的著色，且呈劑量效應(yīng)( 王進波等，2007) 。此外，姜黃素在草魚( 胡忠澤等，2003) 、羅非魚( 鄭清梅等，2008) 及凡納濱對蝦( 黃鎮(zhèn)佳，2008) 飼料中使用也有報道，且取得了一定的經(jīng)濟效益。

2 ·展望

   在集約化程度極高、病害不斷、抗生素產(chǎn)生抗藥性及抗生素禁令呼聲高漲的今天，植物性提取物作為無害不殘留飼料添加劑扮演著更為重要的角色，也逐漸被養(yǎng)殖戶接受。大量植物性添加劑的研究工作表明，有效性依然是使用的限制因素，而有效性受到水生生物機體生理特性的影響，如何開發(fā)出體外效果極佳而體內(nèi)效果顯現(xiàn)的綠色添加劑成為難題。植物添加劑研究的途徑可從劑量、劑型和結(jié)構(gòu)演變著手，以適應(yīng)水生動物的生理代謝特點。姜黃素作為一種極具生理活性優(yōu)勢的植物提取物，有理由相信它將為水產(chǎn)養(yǎng)殖中出現(xiàn)的脂肪肝、機體免疫下降的等問題提供一個解決的新途徑，由于其水溶性差導(dǎo)致體內(nèi)使用效率不高的缺陷是今后研究者需要重點解決的問題。