抗菌肽在動物生產(chǎn)中的研究進(jìn)展

侯玉潔，侯小輝，周美玲，劉蘇嬌

（1.揚(yáng)州大學(xué)動物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，江蘇 揚(yáng)州 225009；2.新疆阿勒泰市畜牧獸醫(yī)站，新疆 阿勒泰 836500）

1972年瑞典科學(xué)家Boman等首次在果蠅中發(fā)現(xiàn)抗菌肽（AMPs）及其免疫功能，隨后從惜古比天蠶蛹中誘導(dǎo)分離并命名為cecropin。AMPs廣泛存在于昆蟲、鳥類、哺乳動物、植物及原核生物中，由20～60個(gè)氨基酸殘基組成，且大多數(shù)帶正電荷，等電點(diǎn)＞7?？煞譃閏ecropins（殺菌肽）、富含Pro殘基的magainins（蛙皮素）、富含Gly殘基的melittins（蜂毒素）和富含Cys殘基的defensins（防御素）。具有廣譜抗菌作用，能殺滅細(xì)菌、真菌、病毒和原蟲。抗菌肽具有無污染、無毒副作用、不產(chǎn)生耐藥性等優(yōu)點(diǎn)，本文綜述了抗菌肽在動物生產(chǎn)中的作用效果，為抗菌肽在動物生產(chǎn)中的應(yīng)用提供參考。

1 抗菌肽的抗菌機(jī)理

目前認(rèn)為抗菌肽對菌細(xì)胞的破壞過程分為兩個(gè)階段：第一階段是抗菌肽與菌細(xì)胞膜脂質(zhì)成分含量比值較低時(shí)，抗菌肽通過靜電引力和疏水作用與細(xì)菌胞膜富含脂類區(qū)域結(jié)合的階段；第二階段是募集結(jié)合的抗菌肽與菌細(xì)胞膜脂成分的含量達(dá)到一定比值時(shí)，在菌細(xì)胞膜上形成“孔道”，使菌細(xì)胞裂解破壞?？咕倪€可通過抑制細(xì)胞呼吸作用、抑制細(xì)胞壁的形成、干擾細(xì)胞內(nèi)DNA合成等作用機(jī)制發(fā)揮抗菌作用?？咕目蓞⑴c宿主天然免疫的其他反應(yīng)，例如刺激單核細(xì)胞和嗜中性白細(xì)胞的趨化作用、促進(jìn)肥大細(xì)胞組織胺的釋放、抑制組織蛋白酶以及促進(jìn)創(chuàng)傷愈合。

2 抗菌肽在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用

2.1 豬

2.1.1 提高生產(chǎn)性能

劉丁健等在保育豬基礎(chǔ)飼糧中添加阿莫西林0.3%以及抗菌肽0.1%、0.3%、0.5%，試驗(yàn)結(jié)果表明，飼糧中添加抗菌肽0.5%的飼喂效果最佳，健康水平最高，添加抗菌肽0.1%的飼喂效果和豬健康水平與阿莫西林0.3%相當(dāng)，因此，抗菌肽能夠很好地替代豬場常用的抗生素[1]。鄭德興等在試驗(yàn)組母豬日糧中添加抗菌肽制劑0.3%，試驗(yàn)組仔豬飼喂添加抗菌肽制劑1%的飼糧，結(jié)果表明，試驗(yàn)組母豬的生產(chǎn)性能和仔豬的生產(chǎn)性能與對照組相比均有顯著提高（P＜0.05），窩均產(chǎn)仔、活產(chǎn)仔、合格仔斷奶成活率和63日齡成活率都比對照組有所提高[2]。潘行正等研究了抗菌肽制劑對豬群生產(chǎn)性能與健康水平的影響，結(jié)果表明，對照組死亡率顯著高于試驗(yàn)組（P＜0.05），抗菌肽制劑能降低母豬的死產(chǎn)率，提高仔豬的成活率，并能提高豬只的生產(chǎn)性能和健康水平[3]。

羅治華等在試驗(yàn)組日糧中添加抗菌肽飼料添加劑3‰，試驗(yàn)組仔豬的平均日增重比對照組顯著提高22.2%（P＜0.05）；料肉比顯著下降18.4%（P＜0.05）；試驗(yàn)組仔豬的腹瀉率相比對照組降低約4%[4]。馬文鋒等試驗(yàn)結(jié)果表明，飼糧中添加抗菌肽0.3%替代氧化鋅0.2%對仔豬生長性能未有不良影響，且顯著降低飼料增重比（P＜0.05），提高仔豬血清的豬瘟抗體水平[5]。陳香等分別在基礎(chǔ)日糧中添加抗菌肽250、500、750mg·kg-1，對照組添加抗生素，試驗(yàn)結(jié)果顯示，3個(gè)試驗(yàn)組比抗生素對照組分別降低了18.29%、7.93%和14.02%，采食量分別比對照組降低了14.29%、7.69%和8.79%；在仔豬飼糧中添加天蠶素抗菌肽制劑250mg·kg-1可改善飼料轉(zhuǎn)化率，降低飼料成本[6]。

2.1.2 降低腹瀉率

李波等選取32頭二胎經(jīng)產(chǎn)母豬，試驗(yàn)組從母豬分娩前30 d～產(chǎn)后21 d添加天蠶素抗菌肽400mg·kg-1，對照組按豬場正常藥物保健程序進(jìn)行（母豬產(chǎn)前產(chǎn)后在飼料中添加阿莫西林400mg·kg-1和支原凈300mg·kg-1），結(jié)果表明，試驗(yàn)組活仔率高出對照組5.57%，差異極顯著（P＜0.01），試驗(yàn)組健仔率極顯著高于對照組4.00%（P＜0.01）；窩產(chǎn)仔數(shù)和總產(chǎn)仔數(shù)試驗(yàn)組與對照組間無顯著性差異（P＞0.05）；日糧中添加天蠶素抗菌肽的試驗(yàn)組仔豬初生重、21 d體重、日增重、成活率均高于對照組，但差異不顯著（P＞0.05），試驗(yàn)組腹瀉率比對照組改善46.98%（P＜0.05）[7]。黃茂俠給280頭斷奶仔豬分別飼喂基礎(chǔ)日糧+抗菌肽制劑0.2%～1%（共5組）、基礎(chǔ)日糧+阿莫西林300mg·t-1、基礎(chǔ)日糧（對照組），試驗(yàn)結(jié)果顯示，添加抗菌肽制劑0.2%時(shí)仔豬腹瀉率、腹瀉頻率、腹瀉指數(shù)最低，分別為18.42%、1.7%、0.10，均顯著低于對照組（P＜0.05）；添加抗菌肽制劑0.6%～0.8%對提高仔豬對呼吸道疾病和腹瀉的抵抗力有顯著效果，與添加阿莫西林300mg·t-1相比效果更好，在生產(chǎn)實(shí)踐可以替代抗生素[8]。

2.1.3 提高免疫力

王凱等研究表明，基礎(chǔ)日糧中添加抗菌肽使得豬T淋巴細(xì)胞百分率顯著提高，豬群整體健康水平穩(wěn)定，可有效提高豬免疫力[9]。皮燦輝等研究認(rèn)為，使用抗菌肽制劑6個(gè)月，能顯著提高母豬的豬瘟抗體水平，對母豬的生產(chǎn)性能及免疫功能有改善作用[10]?？咕倪€可以通過刺激免疫反應(yīng)，迅速使機(jī)體T、B細(xì)胞增殖，提高巨噬細(xì)胞吞噬效率，增強(qiáng)免疫應(yīng)答能力，調(diào)節(jié)免疫機(jī)能，增強(qiáng)預(yù)防接種免疫效果，提高動物健康水平。

2.1.4 減少應(yīng)激

黃木家等研究發(fā)現(xiàn)，使用抗菌肽2%替代血漿蛋白粉，斷奶仔豬日增重提高8.06%（P＞0.05），飼料轉(zhuǎn)化率改善4.38%，同時(shí)腹瀉減少47.78%，眼角分泌物減少15.18%[11]。抗菌肽制劑還能有效緩解斷奶仔豬的早期應(yīng)激綜合征問題，是血漿蛋白粉良好的替代品。張董燕等選用杜×長×大三元雜交斷奶仔豬80頭，試驗(yàn)組在基礎(chǔ)日糧中添加抗菌肽0.3%，結(jié)果顯示，試驗(yàn)組斷奶仔豬平均日增重比對照組提高了5.14%，料重比降低了14.8%；添加天蠶素抗菌肽0.3%能夠顯著降低斷奶仔豬糞中大腸桿菌數(shù)量（P＜0.05）；與對照組相比，試驗(yàn)組斷奶仔豬血清中尿素氮含量降低了20.08%，且能增加斷奶仔豬血清中干擾素γ和免疫球蛋白A（IgA）含量，降低結(jié)合珠蛋白含量[12]。

2.2 雞

盧宇等進(jìn)行了肉仔雞的飼養(yǎng)效果試驗(yàn)，分為50～300mg·kg-15個(gè)抗菌肽劑量，分別添加到顆粒料和粉料中飼喂10～35日齡肉仔雞7 d，結(jié)果表明，抗菌肽可預(yù)防肉仔雞腹水癥，肉雞的死淘率從16.5%下降至7.88%；可使肉雞平均增重11.0～16.3 g，生產(chǎn)性能增加18.6%～2.1%，試驗(yàn)證實(shí)，抗菌肽可以顯著提高雛雞成活率，促進(jìn)肉仔雞生長[13]。溫劉發(fā)等通過50 L發(fā)酵罐培養(yǎng)中間試驗(yàn)，在優(yōu)化發(fā)酵條件后，用甲醇誘導(dǎo)啟動醇氧化酶啟動子而成功表達(dá)抗菌肽基因并分泌抗菌肽到菌體外，培養(yǎng)液中抗菌肽的殺菌活力達(dá)5000 U·mL-1；進(jìn)一步改進(jìn)培養(yǎng)基配方，掌握較適宜的培養(yǎng)條件，包括pH、溫度、供氣量及攪拌速度等，發(fā)酵生產(chǎn)周期縮短到24 h，殺菌活力達(dá)5600 U·mL-1，以這些工程酵母發(fā)酵液，對粵黃雞進(jìn)行飼養(yǎng)試驗(yàn)通過飲水?dāng)z入，劑量為60 U·d-1只-1，結(jié)果表明，抗菌肽可促進(jìn)小雞生長并減少排泄物氮含量，對粵黃雞具有促生長、保健和治療疾病的功能[14]。馬衛(wèi)明等給7、14、21、28、35和42 d雛雞肌肉注射豬小腸抗菌肽0.1 mL·只-1·d-1，研究結(jié)果顯示，注射抗菌肽組雛雞日增重顯著提高，料肉比顯著降低[15]。黃永彤等研究指出，抗菌肽應(yīng)用于飼喂肉雞有促進(jìn)生長和提高免疫力作用，與中草藥抗生素組對比，在出欄率、平均體重、飼料效率等方面均無顯著性差異（P＞0.05），是可以代替抗生素的一類新型飼料添加劑[16]。

2.3 鴨

陳曉生等分別在日糧中添加抗菌肽制劑3、2、1 L·t-1，結(jié)果顯示，與對照組相比，添加量為3、2 L·t-1飼料時(shí)，全期只平均日增重、只平均日采食量分別提高6.11%、3.90%，達(dá)到顯著水平（P＜0.05）；內(nèi)臟器官比重分別降低9.69%、17.19%、8.23%，且差異顯著（P＜0.05），小鴨階段添加抗菌肽制劑對生產(chǎn)性能影響最顯著，顯著增強(qiáng)血清代謝激素活動，使IGF-Ⅰ濃度升高，營養(yǎng)物質(zhì)合成加強(qiáng)；使T3水平升高，T4水平降低；顯著降低尿素氮濃度，體內(nèi)氮排出減少。肉鴨日糧中添加抗菌肽制劑能促進(jìn)肉鴨生長并提高瘦肉率[17]。陳曉生等在肉鴨飼料中添加蠶抗菌肽-AD制劑3、2、1 L·t-1，試驗(yàn)組與對照組相比，抗菌肽對肉鴨盲腸大腸桿菌有顯著抑制作用（P＜0.05）,金霉素沒有顯著抑制作用（P＞0.05）；抗菌肽與金霉素均對乳酸桿菌有顯著抑制作用（P＜0.05）[18]。

2.4 反芻動物

劉大程在奶牛日糧中添加酵母培養(yǎng)物，結(jié)果表明，酵母培養(yǎng)物（YC）能夠較好地維持泌乳高峰，有效緩解泌乳中期奶量的下降；能改善奶牛乳品質(zhì)，提高乳蛋白和乳脂含量；顯著降低乳中體細(xì)胞數(shù)量，增強(qiáng)奶牛機(jī)體免疫力，對保護(hù)乳腺健康有良好的作用[19]。宋麗華等在奶牛飼糧中添加抗菌肽制劑0、100、50 g·d-1·頭-1，試驗(yàn)結(jié)果顯示，高劑量組共有26頭奶牛痊愈，2頭有效，痊愈率65%；低劑量組共有31頭奶牛痊愈，痊愈率77.5%；高劑量組試驗(yàn)前體細(xì)胞數(shù)為136.45萬個(gè)·mL-1，試驗(yàn)后為44.02萬個(gè)·mL-1，降低67.74%；低劑量組試驗(yàn)前體細(xì)胞數(shù)為107.50萬個(gè)·mL-1，試驗(yàn)后為32.76萬個(gè)·mL-1，降低69.53%[20]。徐名能等通過在試驗(yàn)組日糧添加抗菌肽制劑50 g·頭-1·d-1以研究其對牛奶體細(xì)胞數(shù)的影響，與對照組相比，日糧添加抗菌肽制劑能極顯著地降低牛乳體細(xì)胞數(shù)75.86%（P＜0.01），同時(shí)提高乳脂率（P＜0.05），但對乳蛋白率沒有顯著影響（P＞0.05）[21]。Kalfa等的試驗(yàn)結(jié)果表明，綿羊陰離子肽（AP）可減緩肺組織感染羊的炎癥反應(yīng)和細(xì)菌濃度[22]。Bordgen等研究了SMAP29和SMAP34對Mhaemolytica菌和包括綠膿桿菌（Pae?ruginosa）在內(nèi)的其他綿羊病原菌的作用，結(jié)果表明，兩者都具有廣譜抗菌活性,其中SMAP29的活性更高一些[23]。

2.5 水產(chǎn)動物

抗菌肽可以提高魚類的日增重和飼料轉(zhuǎn)化率。王四新等分別在草魚基礎(chǔ)日糧中添加黃霉素8mg·kg-1、抗菌肽 100mg·kg-1、抗菌肽150mg·kg-1，結(jié)果表明，3個(gè)試驗(yàn)組的草魚肥滿度差異不顯著（P＞0.05），草魚成活率為99.51%～99.55%；對照組、試驗(yàn)1組和試驗(yàn)2組的草魚餌料系數(shù)分別為1.49、1.23和1.21；抗菌肽可以顯著提高草魚的增質(zhì)速度，試驗(yàn)1組和試驗(yàn)2組的相對增重率分別達(dá)到157.6%和159.41%，效果好于黃霉素組[24]。王一娟等在河蟹日糧中添加抗菌肽0.4%，與對照組相比，試驗(yàn)組的河蟹均重增重率比對照組提高了8.27%（P＞0.05）；試驗(yàn)組血清中溶菌酶活性、一氧化氮和谷草轉(zhuǎn)氨酶含量分別增加了18.7%、13.9%、9.3%。抗菌肽對河蟹血清谷丙轉(zhuǎn)氨酶有顯著影響（P＜0.05），球蛋白的數(shù)量存在顯著差異（P＜0.05），試驗(yàn)組堿性磷酸酶的數(shù)量有所下降，但與對照組比差異不顯著（P＞0.05）；試驗(yàn)組肝臟中超氧化物歧化酶（SOD）活性提高了39.51%（P＜0.05），丙二醛（MDA）含量降低了12.46%（P＜0.05），總抗氧化力提高提高了63.35%（P＜0.05）；肌肉中SOD活性提高了26.68%（P＜0.05）,MDA含量降低了6.67%（P＜0.05），總抗氧化力增加44.72%（P＜0.05）；性腺中SOD活性有升高的趨勢，但差異不顯著（P＞0.05），MDA含量降低了29.59%（P＜0.05）,總抗氧化力增加了47.31%（P＜0.05）[25]。黃滄海等指出，抗菌肽與常用抗菌素試驗(yàn)全期不同處理組羅非魚成活率都達(dá)到100%，餌料系數(shù)、特定生長率和肥滿度均無顯著差異（P＞0.05）[26]。

3 展望

隨著抗菌肽的研究不斷深入，一些制約因素也伴隨而來，必須加強(qiáng)藥理、藥代動力學(xué)、藥效、毒理性等研究，并解決毒性、穩(wěn)定性、用量等問題。主要存在的問題包括抗菌肽的來源主要來自一些天然提取物，造成生產(chǎn)成本較高；提純困難，工藝復(fù)雜，得到產(chǎn)品量少；抗菌肽分子容易被蛋白酶水解，不易在生物體內(nèi)蓄積，而且其結(jié)構(gòu)特征使其具有獨(dú)特的殺菌機(jī)制，抗菌肽的穩(wěn)定性和免反應(yīng)等問題還有待于確切的藥理試驗(yàn)作為理論支撐；抗菌肽的活性，通過基因工程得到的抗菌肽雖然在一級結(jié)構(gòu)上與天然抗菌肽一致，卻無法保證在空間結(jié)構(gòu)上的一致，因而造成抗菌肽活性上存在差異；蛋白質(zhì)類抗菌肽在運(yùn)輸過程中不易保存。隨著對抗菌肽結(jié)構(gòu)與作用機(jī)理的不斷深入研究，加大藥理、毒理方向的研發(fā)力度，新型、高效、低毒、廣譜的抗菌肽將會在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥等領(lǐng)域煥發(fā)光彩。

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