槲皮素（Quercetin）是一种多羟基黄酮类化合物,化学名为3,3',4',5,7-五羟基黄酮,在苹果、洋葱和绿茶中含量较高,是人们日常饮食中摄入最多的黄酮类化合物之一。槲皮素具有多种生物学活性,如抗氧化和清除自由基、抗炎、抗病毒及免疫调节等多种作用,对治疗细菌感染、病毒感染、高血脂和免疫系统疾病均具有十分重要的临床意义,尤其是对于氧化应激增加而导致的细胞损伤甚至线粒体功能障碍相关的疾病有潜在的治疗作用,其摄入量与心血管疾病的死亡率呈负相关。槲皮素作为在植物界广泛存在的一种类黄酮小分子化合物,有来源广泛、价格低廉、安全性高、不良反应少等优点,在医学、畜牧等领域具有广阔的应用前景。

课题组对于槲皮素的研究始于2004年,接触到我国北方种植面积较大的防风固沙灌木“沙棘”后,便开始针对沙棘叶、沙棘果及其主效成分、加工副产品在蛋鸡、肉鸡、猪养殖生产中的应用进行研究。我们发现沙棘及其主效成分和加工副产品对肉鸡和猪的显著作用主要集中在饲料营养素（蛋白质、钙、磷等）利用、抗氧化能力、免疫功能、肉和蛋品质、抗菌等方面的提高和改善,其中发挥作用的主要成分是沙棘黄酮。然而,黄酮是一类由许多具有2-苯基色原酮结构的一类化合物组成的混合物,通过检测发现沙棘黄酮中含量较高的成分是槲皮素。为了探讨槲皮素是否为沙棘黄酮活性功能的主要贡献者,我们针对槲皮素在蛋鸡、肉鸡、仔猪和母猪生产中的应用进行了系统研究。经过12年的研究发现,在蛋鸡生产中,一定剂量的槲皮素可显著提高产蛋率,尤其是产蛋后期的产蛋率;也可改善蛋品质,提高蛋黄总磷脂和卵磷脂含量,降低蛋黄和肝脏总胆固醇的含量;还可显著提高饲料蛋白质和钙的表观代谢率;同时,可显著抑制盲肠的有害菌生长,促进盲肠双歧杆菌的生长;在体内和体外均显著提高抗氧化能力。在此基础上,我们进一步研究了槲皮素提高蛋鸡的产蛋率和抗菌作用机制,结果发现,槲皮素通过抑制蛋鸡卵巢细胞凋亡来显著改善蛋鸡生殖器官的发育,从而提高产蛋率;槲皮素既可破坏细菌细胞壁,又可破坏细胞膜（图1）,从而发挥抑菌作用,且抑制肠道有害菌生长、促进有益菌生长,改善肠道微生态环境;还可通过调节蛋鸡营养物质代谢来改善蛋品质和调节机体内脂质代谢来改善蛋中营养物质的再分配。在肉鸡生产中,槲皮素可通过改善肠道微生态环境促进肉鸡对饲料蛋白质的利用;也可通过影响NF-κB信号通路提高肉鸡的机体免疫功能（图2）;还可通过影响脂肪消化吸收、甘油磷脂代谢、AMPK信号通路、脂肪酸降解和胆固醇代谢来降低肉鸡腹部脂肪沉积,从而改善鸡肉品质（图3）。此外,我们应用链脲佐菌素诱导高血糖肉鸡后饲喂槲皮素,结果显示,槲皮素可通过激活肉鸡胰腺磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B信号通路来调节葡萄糖和脂质代谢,降低血糖,最终降低腹部脂肪沉积（图4）。我们在研究槲皮素对围产期母猪繁殖和哺乳仔猪的作用时发现,槲皮素可降低围产期母猪的氧化应激和炎症,提高哺乳仔猪的均匀度和断奶重,有效缩短母猪的产程和断奶发情间隔;也可通过调节母猪、仔猪肠道菌群的多样性和丰度改善肠道微生态环境;还可通过调控哺乳仔猪肠道鞘脂代谢和氨基酸代谢,提高围产期母猪的繁殖性能,改善哺乳仔猪的生产性能。对断奶仔猪的作用结果表明,槲皮素通过调节断奶仔猪NF-κB信号通路,抑制致炎因子、促进抗炎因子的分泌和表达来调节肠道菌群平衡,促进肠道有益菌增殖,抑制有害菌生长,从而降低仔猪的腹泻率,缓解仔猪的断奶应激（图2）。

2011年课题组发表了关于槲皮素对鸡成骨细胞碱性磷酸酶活性作用机制（动物营养学报, 2011, 23, 1378-1385）,在此基础上,新的关于槲皮素的研究层出不穷,其应用也得到迅速发展,在医学、食品、化妆品、化工、畜牧生产等领域都硕果累累,屡创佳绩。由于槲皮素研究具有重要的科学意义和实用价值,来自世界不同国家和地区的学术机构和技术企业纷纷投入到植物活性成分研究领域,为槲皮素的发展注入了新的活力,取得了许多创新性成果,从Web of Science检索到的数据表明槲皮素研究的论文数和引文数量均明显提高（如图5）。仅2019年,槲皮素相关研究的论文数量和引用数量分别达670篇和22 159次,我们课题组2016年发表的论文（Quercetin, Inflammation and Immunity. Nutrients, 2016,8(3)：167）被引用次数逐年升高,截至2020年10月累计被引用196次（图6）,彰显了槲皮素研究的持续热度和在全球的影响力,越来越多的研究者关注槲皮素并融入相关研究中。国内外出版了多期槲皮素专刊（专辑）并多次召开槲皮素专题会议。

经过近20年的研究,我们发表了学术论文近百篇,关于槲皮素的研究不仅仅是创新,而且打破了常规的饲料添加剂研究思维,提出科学的见解。基于对天然植物提取物的研究,我们提出了新的研究思路,把天然植物的有效成分和信号转导通路紧密联系起来,并对天然植物成分的作用机制进行研究,研究结果已应用于生产实践,为天然植物提取物的开发利用开辟了一条新的途径,也为无抗养殖和抗生素替代带来了新的机遇。

沙棘及其主效成分和加工副产品发挥作用的机制已基本阐述清楚,目前正致力于打造沙棘的“品牌畜产品”。然而路漫漫其修远兮,沙棘主效成分槲皮素等对细胞和机体发挥保护作用的机制复杂,在不同的细胞类型中表现出不同的效应,诱导效应的分子机制也不相同,很多研究还停留在细胞和动物实验水平上。（1）槲皮素是否有望应用于与氧化应激相关的皮肤病、脑卒中、恶性肿瘤和阿尔茨海默病等治疗;（2）发挥降脂减肥效力的最佳剂量和靶向的作用位点,以及性别差异、摄入方式等对降脂的效果是否有影响;（3）槲皮素纳米制剂本身的理化性质研究及体内脱靶药物对其他正常组织等产生的毒性;（4）槲皮素糖苷衍生物种类繁多,不同槲皮素糖苷衍生物之间是否具有协同或拮抗作用。解决上述问题将是本课题组下一步的研究方向。此外,槲皮素因溶解度差（约1 mg/L）和生物利用度低,在生产应用中受到极大限制。在这些方面仍需不断挖掘和开拓新产品,与不同领域交叉结合,实现槲皮素和沙棘产品真正的实用化和产业化,引领高科技技术的进步。希望越来越多的人关注沙棘产品及槲皮素研究,涌现出更多的创新性成果,支撑国家的未来发展。