抗菌肽的來源、功能及其在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用

鄭鄧祥

長江大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，湖北荊州 434025

抗菌肽的來源、功能及其在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用

鄭鄧祥

長江大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，湖北荊州 434025

抗菌肽又稱抗微生物肽或肽抗生素，來源于微生物的抗菌肽又稱細(xì)菌素，是機(jī)體先天防御系統(tǒng)的重要組成部分。自20世紀(jì)70年代，瑞典科學(xué)家Boman研究小組從惜古比天蠶中發(fā)現(xiàn)第一種抗菌肽“天蠶素”以來，每年都有大量新的抗菌肽被發(fā)現(xiàn)。目前發(fā)現(xiàn)的多數(shù)抗菌肽具有較寬的活性譜，可有效殺死細(xì)菌、真菌、寄生蟲甚至包膜病毒。更為重要的是，抗菌肽可以有效抑制對(duì)抗生素產(chǎn)生耐藥性的細(xì)菌，因此抗菌肽又被譽(yù)為“天然超級(jí)抗生素”[1]。本文對(duì)抗菌肽的來源、功能和在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用進(jìn)行了綜述。

1 抗菌肽的來源

1.1 昆 蟲

迄今為止，約有200種昆蟲抗菌肽被發(fā)現(xiàn)。昆蟲抗菌肽多數(shù)為陽離子肽，氨基酸殘基數(shù)一般不超過100個(gè)[2]。根據(jù)其氨基酸序列和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可將昆蟲抗菌肽分為4大類：兩性分子α-螺旋抗菌肽、分子內(nèi)形成二硫鍵的抗菌肽、富含脯氨酸的抗菌肽及富含甘氨酸的抗菌肽。另外，還有一類抗真菌的抗真菌肽和一類既抗細(xì)菌又抗真菌的抗菌肽。

1.2 植 物

thionins是第l類從植物中分離的抗菌肽，能夠抑制多種植物病原菌的生長。之后，陸續(xù)從植物的根、種子、花、莖、葉子等中發(fā)現(xiàn)許多抗菌肽，根據(jù)序列相似性和抗菌活性，將其分為幾個(gè)主要的類別：defensins家族、cyclotides家族、hevein-like proteins家族、knottins家族、impatiens家族和snakins家族。

1.3 哺乳動(dòng)物

哺乳動(dòng)物抗菌肽被發(fā)現(xiàn)存在于嗜中性粒細(xì)胞、潘氏細(xì)胞、上皮細(xì)胞或蛋白質(zhì)的降解產(chǎn)物中。這些抗菌肽包括 defensins、cathelicidins、bactenecins和indolicidins幾大家族。defensins是研究最多的哺乳動(dòng)物抗菌肽，其通過化學(xué)趨化因子受體作用于樹狀細(xì)胞和T細(xì)胞來調(diào)控宿主適應(yīng)性免疫，以應(yīng)對(duì)微生物的侵害。

1.4 兩棲動(dòng)物

迄今為止，已鑒定的兩棲動(dòng)物來源抗菌肽有600多種。這些抗菌肽一般由l0～46個(gè)氨基酸組成，對(duì)革蘭氏陽性菌、革蘭氏陰性菌、真菌、原生動(dòng)物和病毒均有抑制作用。蛙科是分布最廣泛的兩棲動(dòng)物，幾乎遍及各大洲，占據(jù)著重要的生態(tài)地位，從它們皮膚中分離到的抗菌肽無論在種類上還是數(shù)量上都極其驚人[3]。

1.5 海洋動(dòng)物

1）海洋無脊椎動(dòng)物。海洋無脊椎動(dòng)物抗菌肽根據(jù)來源分為幾大類別：一是甲殼動(dòng)物抗菌肽。報(bào)道的抗菌肽主要存在于甲殼動(dòng)物的血細(xì)胞和血漿中[4-7]。從肝、胰臟中分離到抗菌肽的甲殼動(dòng)物有美洲巨螯蝦、蜘蛛蟹、本哈寄居蟹等[5，8]。還有一類甲殼動(dòng)物抗菌肽源自血藍(lán)蛋白，包括從凡納濱對(duì)蝦血漿中和細(xì)角濱對(duì)蝦血漿中分離到的小分子抗菌肽，對(duì)真菌具有抑菌活性[9]。二是貝類抗菌肽。對(duì)此類抗菌肽研究較多的是貽貝類抗菌肽。分離自紫貽貝的抗菌肽有 defensin A、B，mytilin A、B及 mytimycin。defensin A和B具有抗細(xì)菌和真菌活性。mytimycin能夠抑制粗糙鏈孢霉的生長[10]。

2）魚類。已報(bào)道的魚類抗菌肽大多是從表皮黏液中分離到的。此外還包括從其他組織臟器（肝臟、脾臟、腎臟、鰓、血細(xì)胞、腸道等）中發(fā)現(xiàn)的hepcidins、cathelicidins、LEAP-2、chrysophsins等抗菌肽。

1.6 細(xì) 菌

細(xì)菌抗菌肽也被稱為細(xì)菌素。細(xì)菌素是由某些細(xì)菌在代謝過程中通過核糖體合成機(jī)制產(chǎn)生的一類具有抑菌活性的多肽或前體多肽。細(xì)菌素根據(jù)生物化學(xué)性質(zhì)可分為三類：Ⅰ類細(xì)菌素，被稱為硫醚抗生素；Ⅱ類細(xì)菌素，被稱為乳酸細(xì)菌素，可以作為很好的食品保藏劑；Ⅲ類細(xì)菌素，由細(xì)菌的前蛋白轉(zhuǎn)位酶分泌[11-12]。

1.7 病 毒

LLPs是由人類缺陷病毒1型（HIV-1）跨膜蛋白的C末端序列編碼的慢病毒細(xì)胞溶解肽，具有很強(qiáng)的抗微生物和細(xì)胞毒性作用。LLPs精氨酸含量高但不含賴氨酸[13]。

2 抗菌肽的功能

抗菌肽具有廣譜抗菌活性，可以快速查殺靶標(biāo)，并且其中很多是純天然的肽，使其迅速成為潛在的治療藥物?？咕牡闹委煼秶鸀椋焊锾m氏陰性菌、革蘭氏陽性菌、真菌、寄生蟲、腫瘤細(xì)胞等。

2.1 抗細(xì)菌功能

抗菌肽的抗細(xì)菌功能包括抗革蘭氏陽性細(xì)菌、革蘭氏陰性細(xì)菌等。大部分抗菌肽均具有抗革蘭氏陽性細(xì)菌的功能，但不同抗菌肽的抗菌活性有較大差異，且抗菌譜也不同。最近研究表明，在抗菌時(shí)不同的抗菌肽之間甚至抗菌肽與傳統(tǒng)的抗生素之間有協(xié)同和輔助作用，將抗菌肽和抗生素連用可以提高藥物療效，或者拓寬傳統(tǒng)抗生素的抗菌譜[14]。

2.2 抗真菌功能

許多抗菌肽除了抗細(xì)菌之外還有抗真菌的功能，其中一個(gè)重要因素就是抗菌肽與質(zhì)膜的相互作用[15]。研究證明，抗菌肽抗真菌能力與真菌的屬、種和孢子的狀態(tài)有關(guān)。

2.3 抗寄生蟲功能

有些抗菌肽可以有效地殺死寄生于人類或動(dòng)物體內(nèi)的寄生蟲。如：cecropins類似物shiva-l、蛙皮抗菌肽爪蛙素等可以殺死瘧原蟲[16]；來自蛔蟲體內(nèi)的抗菌肽可以殺死利什曼鞭毛蟲[17]；柞蠶抗菌肽cecropins D對(duì)陰道毛滴蟲有殺傷作用[18]?？咕陌心繕?biāo)是寄生蟲的質(zhì)膜，從而間接引起細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)和細(xì)胞器改變，干擾細(xì)胞正常代謝[19]。

2.4 抗病毒功能

研究表明，多種抗菌肽都具有抗病毒活性，這些病毒的共同特點(diǎn)是擁有膜結(jié)構(gòu)，如艾滋病病毒、皰疹病毒、皰疹病毒型口炎病毒等[18]?？咕目赡芡ㄟ^多種機(jī)制發(fā)揮抗病毒作用，與病毒的包膜相結(jié)合、抑制病毒的繁殖或者干擾病毒的組裝合成[20]。

2.5 抗腫瘤功能

一些陽離子抗菌肽對(duì)腫瘤細(xì)胞有廣譜殺滅活性效果，這為癌癥患者提供了一類新型的抗癌藥物。其抗腫瘤機(jī)制主要有：溶解腫瘤細(xì)胞膜、破壞細(xì)胞內(nèi)線粒體、對(duì)細(xì)胞DNA造成損傷、破壞細(xì)胞骨架、促進(jìn)機(jī)體免疫效應(yīng)、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡、抑制腫瘤血管生成等[21]。

3 抗菌肽在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用

抗菌肽普遍被應(yīng)用到畜禽生產(chǎn)中，在農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著積極的作用。在畜牧生產(chǎn)中，抗菌肽的應(yīng)用主要有3個(gè)方面。

1）抗菌肽在提高畜禽生產(chǎn)性能方面的應(yīng)用?？咕木哂写龠M(jìn)畜禽生長的作用，其原因可能與抗菌肽的臺(tái)聯(lián)結(jié)構(gòu)和功能有關(guān)。具有特殊生理活性的抗菌肽參與到機(jī)體的生理活動(dòng)，促進(jìn)了生產(chǎn)性能的提高[22]。陳曉生等[23]將蠶抗菌肽AD混入鴨料中使用，發(fā)現(xiàn)于肉鴨日糧中使用抗菌肽制劑能達(dá)到與使用金霉素相同的促生長效果，且具有提高產(chǎn)肉率、降低腹脂率的作用。

2）抗菌肽在畜禽疾病防治中的作用。抗菌肽同時(shí)作為獸用藥物用于畜禽生產(chǎn)，抗菌肽的使用可以增強(qiáng)畜禽免疫力，作為藥物使用可以減少抗生素的臨床用量。溫劉發(fā)等[24]應(yīng)用抗菌肽飼料添加于斷奶仔豬飼料中，發(fā)現(xiàn)抗菌肽可以減輕斷奶仔豬的腹瀉。屈軍梅等[25]以O(shè)1型大腸桿菌感染嶺南黃肉用雛雞，用家蠶抗菌肽及環(huán)丙沙星混飲給藥，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：抗菌肽組、環(huán)丙沙星組與感染對(duì)照組相比，死亡率顯著降低，抗菌肽的有效率、治愈率與環(huán)丙沙星組差異不顯著，表明抗菌肽可以替代抗生素治療雛雞O1型大腸桿菌感染。馬衛(wèi)明等[26]報(bào)道，豬小腸抗菌肽對(duì)雞大腸桿菌、雞白痢沙門氏菌、金黃色葡萄球菌、白色葡萄球菌、豬致病性沙門氏菌、綠膿桿菌、魚致病性嗜水氣單胞菌等細(xì)菌均有不同程度的抑制作用。

3）基因工程技術(shù)表達(dá)抗菌肽的應(yīng)用。Yams等[27]用顯微注射法將牛氣管基因轉(zhuǎn)入小鼠，在小鼠中成功地表達(dá)了牛氣管。將特異的抗菌肽基因轉(zhuǎn)入畜禽特定細(xì)胞，是細(xì)胞表達(dá)抗菌肽，從而產(chǎn)生抗病的新品種，發(fā)展抗菌肽在禽畜生產(chǎn)中應(yīng)用的一個(gè)新思路。

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2014-05-08

鄭鄧祥，男，1991年生，本科。