抗菌肽在養(yǎng)殖業(yè)中研究進展(轉)

微生態(tài)岳陽 · 發(fā)表于 2010-9-11 09:25:12

摘要:抗菌肽是生物機體免疫系統(tǒng)產(chǎn)生的一類抵抗外源病原體感染的小分子肽類活性物質。具有廣譜抗菌活性，能夠抗真菌、病毒、腫瘤細胞等，作用方式獨特，不易產(chǎn)生耐藥性，是抗生素的理想替代品之一。本文主要就抗菌肽制劑在養(yǎng)殖生產(chǎn)中應用作簡要介紹，并對目前存在問題加以論述。

　　關鍵詞：抗菌肽、養(yǎng)殖、應用

　　抗生素的發(fā)現(xiàn)曾是人類醫(yī)學史上的一個里程碑。然而，隨著抗生素的廣泛使用，耐藥菌株和多重耐藥菌株的不斷增加，使得病原菌的抗藥性大大提高，抗感染治療已經(jīng)陷入耐藥危機之中，傳統(tǒng)抗生素的使用正面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)。研究和應用無毒、無公害、無耐藥的新型抗菌制劑替代抗生素已成發(fā)展趨勢。抗菌肽以其獨特的抗菌方式和廣譜抗性等優(yōu)點，已廣泛應用于轉基因動植物、藥物開發(fā)、臨床治療、食品防腐與飼料添加劑、化妝品等領域，并顯示出良好的應用與發(fā)展前景。

　　1.抗菌肽定義

　　抗菌肽(Antimicruobial peptides)是生物體免疫系統(tǒng)產(chǎn)生的一類抵抗外界病原體感染的小分子肽類生物活性物質，廣泛存在與昆蟲、動植物及人體內。抗菌肽具有非特異性的抗細菌、真菌、病毒、腫瘤細胞、原蟲等作用，特別是對多重耐藥菌和腫瘤細胞有殺傷作用，且不破壞人體的正常細胞(周義文，2004)。因此，抗菌肽在醫(yī)藥、食品、農(nóng)業(yè)等領域都有很好的應用前景。

　　2.抗菌肽結構特征及作用機理

　　抗菌肽的結構與其功能密切相關，不同物種、不同來源的抗菌肽分子其結構既有相似之處又有一定差異，這就決定了它們生物學活性和功能的差異。抗菌肽分子構型中有一個共同的特性：兩親性。主要通過穿透細胞膜達到抗菌作用(Andra J et al 2003)。大量研究證明,抗菌肽具有廣譜抗菌活性,但不同的抗菌肽抗菌活性有較大差異,抗菌譜也有明顯不同。

　　2.1以天蠶素(cecropin)為代表的α-螺旋抗菌肽。天蠶素是昆蟲抗菌肽，分子中不含半胱氨酸、不能形成分子內二硫鍵。分子N末端富含親水性的堿性氨基酸殘基。帶正電荷的堿性N末端有利于抗菌肽分子與細菌細胞膜上的酸性磷脂頭負電荷間相互作用，使抗菌肽易于吸附到細菌膜上。而C末端富含疏水性氨基酸殘基，有利于抗菌肽插入細菌細胞膜的雙層磷脂膜中，形成兩性α-螺旋。這是抗菌肽破壞細菌的主要結構，當抗菌肽與細菌相互作用時，α-螺旋在細菌細胞膜上形成孔洞，導致細胞內容物外流，導致細菌死亡。

　　2.2以防御素(defensin)為代表的β-折疊抗菌肽。這類抗菌肽存在于人和牛的嗜中性粒細胞、豬小腸細胞及某些昆蟲體內。研究發(fā)現(xiàn)，這類抗菌肽在晶體狀態(tài)下，以二聚體形式存在。不對稱的兩個單體分子緊密靠近，并對二次旋轉軸對稱。每個單體有三股反平行的β-折疊片以二硫鍵相連。這類抗菌肽分子結構中有極性和非極性氨基酸排列，使得二聚體分子結構中呈現(xiàn)極性和疏水性特性，這種結構特征使β-折疊抗菌肽分子具有膜穿透功能。

　　另外還有含1～2中氨基酸的抗菌肽和具有袢狀結構的抗菌肽抗菌肽種類多樣，分類不同，作用對象也種類繁多。

3.抗菌肽在養(yǎng)殖業(yè)中應用進展

　　由于抗菌肽具有較強的廣譜的抗細菌、病毒、真菌和腫瘤細胞的功效，同時不破壞人的正常細胞特性。如能較好的開發(fā)利用，有望給臨床醫(yī)學、藥學、食品加工、動植物轉基因等領域帶來革命性的進展，開發(fā)利用前景廣闊。目前，抗菌肽制劑大多處于研究過程中，抗菌菌、抗病原體研究報道較多，實際生產(chǎn)應用研究較少。

　　抗菌肽在農(nóng)業(yè)上的應用主要有兩個方面，一是取代或部分取代目前喂養(yǎng)動物所用的抗生素，減少動物喂養(yǎng)之中對抗生素的依賴，減少抗生素通過食物鏈的傳播，減少對人類的威脅;二是通過轉基因技術將廣譜抗菌肽基因導入動植物體內，增加動植物對各種病原菌的抵抗能力。

　　3.1在家禽養(yǎng)殖中的應用

　　大量研究報道，抗菌肽促進家禽生長和發(fā)育，并對致病菌有良好的抑制作用。溫劉發(fā)(2001)通過飲水方式給粵黃雞添加抗菌肽的飼養(yǎng)試驗結果表明，抗菌肽可促進仔雞生長和減少排泄氮含量。文加才(2002)將抗菌肽酵母制劑添加到畜禽飼料中，對預防和治療雛雞白痢有良好效果，并能夠提高肉雞飼料轉化率3.6%和成活率10%。肉用仔雞飼料中添加5%的蠅蛆蛋白質飼料，能提高肉仔雞的日增重(賈生福等，2007)。豬小腸抗菌肽能提高雛雞日增重，降低料重比，可增強雞十二指腸和空場的消化吸收功能(馬衛(wèi)明等，2006)。

　　研究對雛雞體內抑菌試驗結果表明，家蠅抗菌肽對雛雞大腸桿菌病有良好的療效，死亡率明顯降低，高、中劑量與環(huán)丙沙星相當，且不影響雞只正常增重。(屈軍梅等，2006)

　　研究還發(fā)現(xiàn)，抗菌肽能夠提高肉雞腸道酶活性和機體免疫力。

　　黃永彤(2004)等發(fā)現(xiàn)，抗菌肽對肉雞有促進生長和提高免疫力的作用。與中草藥抗生素相比，在出欄率、平均體重、飼料效率等方面均無顯著性差異，且在出欄前3天停喂，抽檢無殘留。蠶抗菌肽AD-酵母制劑在雞飼糧中添加達500g/kg時，對粵黃雞小腸內容物中淀粉酶和蛋白酶活性無不良影響，對飼料營養(yǎng)價值也無不良影響，且能有效抑制飼料中細菌的繁殖(何丹林等，2004)。

　　另外，抗菌肽還能夠促進機體對營養(yǎng)物質的合成，并能夠降低糞中氮的排泄。陳曉生等(2005)在肉鴨日糧中添加液體蠶抗菌肽AD-酵母制劑發(fā)現(xiàn)，血清代謝急速的活動顯著增強。IGF-1濃度升高，營養(yǎng)物質合成加強;甲狀腺素升高、脂肪、T4降低;尿素氮濃度顯著降低，體內氮排出減少。

　　綜上所述，抗菌肽具有促進家禽機體對營養(yǎng)物質的合成和利用，提高機體免疫力，抑制致病菌繁殖，提高腸道酶活的功能。充分說明抗菌肽促進家禽的生長和發(fā)育，但具體機理尚待進一步研究。

　　3.2在養(yǎng)豬上的應用

　　抗菌肽制劑在養(yǎng)豬上的應用報道，多集中于對仔豬腹瀉和機體特異性抗體影響研究上。用抗菌肽制劑替代抗生素應用在斷奶仔豬日糧中發(fā)現(xiàn)，對仔豬腹瀉有較好的治療效果，且對仔豬增重無不良影響(溫劉發(fā)等，2001)。研究表明，用抗菌肽制劑飼喂仔豬，有效劑量0.5ml/kg 飼料，安全劑量 3ml/kg飼料。連續(xù)飼喂28天，能預防仔豬腹瀉，提高存活率，增加體重，降低料肉比的效果(溫劉發(fā)等，2007)。

　　3.3在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應用

　　王廣軍等(2005)研究了抗菌蛋白在南美白對蝦養(yǎng)殖中的應用效果，結果表明，在飼料中添加抗菌蛋白，無論是在日生長速度、相對增重率、飼料系數(shù)及成活率，還是抗病力方面均有顯著的提高。

　　3.4促進綠色養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展

　　傳統(tǒng)抗生素是通過一系列酶合成的產(chǎn)物，而抗菌肽則是某個特定基因編碼的產(chǎn)物;殺菌機理上，抗生素一般通過抑制細菌細胞壁、蛋白質合成來殺菌，細菌容易通過變異對抗生素產(chǎn)生耐藥性;而抗菌肽一般通過物理方式殺菌，所以不易產(chǎn)生耐藥病原體和交叉耐藥，為人類和動物的健康發(fā)展和疾病防治提供了新的安全、綠色途徑。

　　4.前景及存在的問題

　　抗菌肽作為一類抗菌能力強、抗菌譜廣、種類多，可供選擇范圍廣，不易產(chǎn)生抗性的功能多肽，在醫(yī)藥、化妝品、生物農(nóng)藥、生物飼料添加劑、食品防腐劑、動植物抗病基因工程方面將有廣闊的應用前景。

　　然而，抗菌肽的推廣應用還需要解決一些問題。首先是來源問題，由于抗菌肽的含量極微，化學合成和基因工程便成為獲取抗菌肽的主要手段。化學合成抗菌肽，成本高昂。基因工程表達效率低下，且活性不穩(wěn)。如何獲得高活性、高產(chǎn)量，性能穩(wěn)定的抗菌肽，是應用抗菌肽必須解決的問題。二是，抗菌肽分子小，易被蛋白酶降解。三是分離純化困難，費用高。四是，與傳統(tǒng)抗生素相比，某些抗菌肽的活性還不理想，提高其活性，需要進一步設計和提高足夠的理論支持。五是，藥動學和藥效學方面的研究較少。要使抗菌肽能夠真正在養(yǎng)殖生產(chǎn)中大量應用，必須解決產(chǎn)量、活性、穩(wěn)定性、功能性、成本、產(chǎn)工藝方法等問題。