抗菌肽在养殖业中研究进展(转)

微生态岳阳 · 发表于 2010-9-11 09:25:12

摘要:抗菌肽是生物机体免疫系统产生的一类抵抗外源病原体感染的小分子肽类活性物质。具有广谱抗菌活性，能够抗真菌、病毒、肿瘤细胞等，作用方式独特，不易产生耐药性，是抗生素的理想替代品之一。本文主要就抗菌肽制剂在养殖生产中应用作简要介绍，并对目前存在问题加以论述。

　　关键词：抗菌肽、养殖、应用

　　抗生素的发现曾是人类医学史上的一个里程碑。然而，随着抗生素的广泛使用，耐药菌株和多重耐药菌株的不断增加，使得病原菌的抗药性大大提高，抗感染治疗已经陷入耐药危机之中，传统抗生素的使用正面临着严峻的挑战。研究和应用无毒、无公害、无耐药的新型抗菌制剂替代抗生素已成发展趋势。抗菌肽以其独特的抗菌方式和广谱抗性等优点，已广泛应用于转基因动植物、药物开发、临床治疗、食品防腐与饲料添加剂、化妆品等领域，并显示出良好的应用与发展前景。

　　1.抗菌肽定义

　　抗菌肽(Antimicruobial peptides)是生物体免疫系统产生的一类抵抗外界病原体感染的小分子肽类生物活性物质，广泛存在与昆虫、动植物及人体内。抗菌肽具有非特异性的抗细菌、真菌、病毒、肿瘤细胞、原虫等作用，特别是对多重耐药菌和肿瘤细胞有杀伤作用，且不破坏人体的正常细胞(周义文，2004)。因此，抗菌肽在医药、食品、农业等领域都有很好的应用前景。

　　2.抗菌肽结构特征及作用机理

　　抗菌肽的结构与其功能密切相关，不同物种、不同来源的抗菌肽分子其结构既有相似之处又有一定差异，这就决定了它们生物学活性和功能的差异。抗菌肽分子构型中有一个共同的特性：两亲性。主要通过穿透细胞膜达到抗菌作用(Andra J et al 2003)。大量研究证明,抗菌肽具有广谱抗菌活性,但不同的抗菌肽抗菌活性有较大差异,抗菌谱也有明显不同。

　　2.1以天蚕素(cecropin)为代表的α-螺旋抗菌肽。天蚕素是昆虫抗菌肽，分子中不含半胱氨酸、不能形成分子内二硫键。分子N末端富含亲水性的碱性氨基酸残基。带正电荷的碱性N末端有利于抗菌肽分子与细菌细胞膜上的酸性磷脂头负电荷间相互作用，使抗菌肽易于吸附到细菌膜上。而C末端富含疏水性氨基酸残基，有利于抗菌肽插入细菌细胞膜的双层磷脂膜中，形成两性α-螺旋。这是抗菌肽破坏细菌的主要结构，当抗菌肽与细菌相互作用时，α-螺旋在细菌细胞膜上形成孔洞，导致细胞内容物外流，导致细菌死亡。

　　2.2以防御素(defensin)为代表的β-折叠抗菌肽。这类抗菌肽存在于人和牛的嗜中性粒细胞、猪小肠细胞及某些昆虫体内。研究发现，这类抗菌肽在晶体状态下，以二聚体形式存在。不对称的两个单体分子紧密靠近，并对二次旋转轴对称。每个单体有三股反平行的β-折叠片以二硫键相连。这类抗菌肽分子结构中有极性和非极性氨基酸排列，使得二聚体分子结构中呈现极性和疏水性特性，这种结构特征使β-折叠抗菌肽分子具有膜穿透功能。

　　另外还有含1～2中氨基酸的抗菌肽和具有袢状结构的抗菌肽抗菌肽种类多样，分类不同，作用对象也种类繁多。

3.抗菌肽在养殖业中应用进展

　　由于抗菌肽具有较强的广谱的抗细菌、病毒、真菌和肿瘤细胞的功效，同时不破坏人的正常细胞特性。如能较好的开发利用，有望给临床医学、药学、食品加工、动植物转基因等领域带来革命性的进展，开发利用前景广阔。目前，抗菌肽制剂大多处于研究过程中，抗菌菌、抗病原体研究报道较多，实际生产应用研究较少。

　　抗菌肽在农业上的应用主要有两个方面，一是取代或部分取代目前喂养动物所用的抗生素，减少动物喂养之中对抗生素的依赖，减少抗生素通过食物链的传播，减少对人类的威胁;二是通过转基因技术将广谱抗菌肽基因导入动植物体内，增加动植物对各种病原菌的抵抗能力。

　　3.1在家禽养殖中的应用

　　大量研究报道，抗菌肽促进家禽生长和发育，并对致病菌有良好的抑制作用。温刘发(2001)通过饮水方式给粤黄鸡添加抗菌肽的饲养试验结果表明，抗菌肽可促进仔鸡生长和减少排泄氮含量。文加才(2002)将抗菌肽酵母制剂添加到畜禽饲料中，对预防和治疗雏鸡白痢有良好效果，并能够提高肉鸡饲料转化率3.6%和成活率10%。肉用仔鸡饲料中添加5%的蝇蛆蛋白质饲料，能提高肉仔鸡的日增重(贾生福等，2007)。猪小肠抗菌肽能提高雏鸡日增重，降低料重比，可增强鸡十二指肠和空场的消化吸收功能(马卫明等，2006)。

　　研究对雏鸡体内抑菌试验结果表明，家蝇抗菌肽对雏鸡大肠杆菌病有良好的疗效，死亡率明显降低，高、中剂量与环丙沙星相当，且不影响鸡只正常增重。(屈军梅等，2006)

　　研究还发现，抗菌肽能够提高肉鸡肠道酶活性和机体免疫力。

　　黄永彤(2004)等发现，抗菌肽对肉鸡有促进生长和提高免疫力的作用。与中草药抗生素相比，在出栏率、平均体重、饲料效率等方面均无显著性差异，且在出栏前3天停喂，抽检无残留。蚕抗菌肽AD-酵母制剂在鸡饲粮中添加达500g/kg时，对粤黄鸡小肠内容物中淀粉酶和蛋白酶活性无不良影响，对饲料营养价值也无不良影响，且能有效抑制饲料中细菌的繁殖(何丹林等，2004)。

　　另外，抗菌肽还能够促进机体对营养物质的合成，并能够降低粪中氮的排泄。陈晓生等(2005)在肉鸭日粮中添加液体蚕抗菌肽AD-酵母制剂发现，血清代谢急速的活动显著增强。IGF-1浓度升高，营养物质合成加强;甲状腺素升高、脂肪、T4降低;尿素氮浓度显著降低，体内氮排出减少。

　　综上所述，抗菌肽具有促进家禽机体对营养物质的合成和利用，提高机体免疫力，抑制致病菌繁殖，提高肠道酶活的功能。充分说明抗菌肽促进家禽的生长和发育，但具体机理尚待进一步研究。

　　3.2在养猪上的应用

　　抗菌肽制剂在养猪上的应用报道，多集中于对仔猪腹泻和机体特异性抗体影响研究上。用抗菌肽制剂替代抗生素应用在断奶仔猪日粮中发现，对仔猪腹泻有较好的治疗效果，且对仔猪增重无不良影响(温刘发等，2001)。研究表明，用抗菌肽制剂饲喂仔猪，有效剂量0.5ml/kg 饲料，安全剂量 3ml/kg饲料。连续饲喂28天，能预防仔猪腹泻，提高存活率，增加体重，降低料肉比的效果(温刘发等，2007)。

　　3.3在水产养殖中的应用

　　王广军等(2005)研究了抗菌蛋白在南美白对虾养殖中的应用效果，结果表明，在饲料中添加抗菌蛋白，无论是在日生长速度、相对增重率、饲料系数及成活率，还是抗病力方面均有显著的提高。

　　3.4促进绿色养殖业发展

　　传统抗生素是通过一系列酶合成的产物，而抗菌肽则是某个特定基因编码的产物;杀菌机理上，抗生素一般通过抑制细菌细胞壁、蛋白质合成来杀菌，细菌容易通过变异对抗生素产生耐药性;而抗菌肽一般通过物理方式杀菌，所以不易产生耐药病原体和交叉耐药，为人类和动物的健康发展和疾病防治提供了新的安全、绿色途径。

　　4.前景及存在的问题

　　抗菌肽作为一类抗菌能力强、抗菌谱广、种类多，可供选择范围广，不易产生抗性的功能多肽，在医药、化妆品、生物农药、生物饲料添加剂、食品防腐剂、动植物抗病基因工程方面将有广阔的应用前景。

　　然而，抗菌肽的推广应用还需要解决一些问题。首先是来源问题，由于抗菌肽的含量极微，化学合成和基因工程便成为获取抗菌肽的主要手段。化学合成抗菌肽，成本高昂。基因工程表达效率低下，且活性不稳。如何获得高活性、高产量，性能稳定的抗菌肽，是应用抗菌肽必须解决的问题。二是，抗菌肽分子小，易被蛋白酶降解。三是分离纯化困难，费用高。四是，与传统抗生素相比，某些抗菌肽的活性还不理想，提高其活性，需要进一步设计和提高足够的理论支持。五是，药动学和药效学方面的研究较少。要使抗菌肽能够真正在养殖生产中大量应用，必须解决产量、活性、稳定性、功能性、成本、产工艺方法等问题。