溶菌酶替代抗生素的研究進(jìn)展

夏宇

（沈陽工學(xué)院生命工程學(xué)院，遼寧 撫順 113122）

溶菌酶替代抗生素的研究進(jìn)展

夏宇

（沈陽工學(xué)院生命工程學(xué)院，遼寧 撫順 113122）

溶菌酶是一種天然蛋白酶，它廣泛存在于機(jī)體分泌物中，如眼淚、唾液和乳汁中。溶菌酶具有抗菌作用，它通過裂解肽聚糖中的糖苷鍵，以此使細(xì)菌細(xì)胞壁破裂，最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡。本文就溶菌酶添加在飼料中可替代抗生素，作了簡要綜述。

飼料；抗生素；溶菌酶；功能作用；家畜

抗生素應(yīng)用于畜牧養(yǎng)殖中已有幾十余載的歷史。飼料中添加抗菌劑，可以提高飼料利用率、維持腸道菌群平衡、增強(qiáng)畜群免疫力，從而提高動(dòng)物生長性能，使經(jīng)濟(jì)效益最大化。但是相關(guān)研究指出，長期使用抗生素，將導(dǎo)致畜群生產(chǎn)性能降低，同時(shí)伴有畜群體內(nèi)某些菌群會(huì)對(duì)抗生素產(chǎn)生耐藥性的現(xiàn)象。孫金福等[1]對(duì)遼寧地區(qū)禽源大腸桿菌進(jìn)行耐藥譜檢測，研究發(fā)現(xiàn)四環(huán)素和青霉素的耐藥菌株率高達(dá)100%。近年來國內(nèi)外市場要求飼料中須減少或禁止添加抗菌劑。這使得研究新的、安全高效的飼料添加劑迫在眉睫。丁亦男[2]報(bào)道在不使用任何抗生素的條件下，于飼料中添加溶菌酶，可促進(jìn)飼料中營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，提高增重和飼料報(bào)酬，減少死亡。

1 溶菌酶的來源及應(yīng)用：

Flemming[3]因發(fā)現(xiàn)鼻腔分泌物中存在一種可抑制細(xì)菌生長的成分，因其具有溶菌作用，故命名為溶菌酶。它廣泛存在于機(jī)體分泌物中，如眼淚、唾液和乳腺中都可檢測出溶菌酶。溶菌酶（1,4-β-N-乙酰胞壁質(zhì)聚糖水解酶）具有抗菌作用，它通過水解肽聚糖中N-乙酰葡萄糖胺和N-乙酰胞壁酸之間的β-1,4糖苷鍵，以此使細(xì)菌細(xì)胞壁破裂，細(xì)胞膜喪失完整性，導(dǎo)致細(xì)胞壞死[4]。此外，水解后的產(chǎn)物還可生成免疫球蛋白IgA對(duì)機(jī)體進(jìn)行局部保護(hù)、預(yù)防腸道疾病、抵抗病原菌侵襲[5]。溶菌酶是機(jī)體中重要防御機(jī)制，可調(diào)控大多數(shù)哺乳動(dòng)物的先天免疫力[6]；還是人體母乳中的重要組成成分[7]。但是，由于溶菌酶在豬乳中含量極低（＜0.065 μg），所以人們很難相信溶菌酶對(duì)仔豬疾病預(yù)防方面可發(fā)揮重要作用。

溶菌酶一直廣泛應(yīng)用于畜牧飼料添加劑中，通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)，相關(guān)人員進(jìn)行溶菌酶作用的研究。譬如將人源溶菌酶基因轉(zhuǎn)移到豬乳[8]、山羊乳[9]中用于藥物研究。Humphrey等[10]報(bào)道，仔雞飼喂轉(zhuǎn)溶菌酶基因大米后，轉(zhuǎn)溶菌酶基因大米與抗生素有類似功效。研究人員通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)，觀察發(fā)現(xiàn)，乳豬喝轉(zhuǎn)人源溶菌酶山羊乳后，其腸道菌群致病菌減少、腸道形態(tài)學(xué)[11]絨毛高度增加。不過，這些試驗(yàn)仍然無法評(píng)估溶菌酶是否可以應(yīng)用于畜牧養(yǎng)殖產(chǎn)業(yè)中。隨后Oliver和Wells等發(fā)現(xiàn)蛋清中含有溶菌酶。當(dāng)仔豬攝入有含有蛋清溶菌酶的飼料后，其生長性能得到了顯著提高，彎曲桿菌的發(fā)病率降低。此外，Nyachoti等[12]使用Ecoli K88感染斷奶仔豬，口服溶菌酶溶液后，發(fā)現(xiàn)使用溶菌酶的仔豬生長情況良好，腸黏膜上血清炎性細(xì)胞因子數(shù)量和Ecoli K88減少，表明溶菌酶能有效抑制Ecoli K88的生長,維持腸道健康[13]。

2 溶菌酶的功能作用

2.1提高飼料利用率飼料利用率也稱料肉比，即飼養(yǎng)的畜禽每增重一千克所消耗的飼料量。通過提高飼料利用率可提高動(dòng)物的生長性能。在斷奶仔豬的飼料中添加卡巴氧/硫酸銅，或添加溶菌酶，試驗(yàn)結(jié)果表明溶菌酶與抗生素功效相似，能夠提高飼料利用率，從而促進(jìn)動(dòng)物機(jī)體生長[14]。盧亞萍等[15]研究表明，在飼料中添加100 g/t溶菌酶比對(duì)照組增重7.79%，飼料報(bào)酬提高3.93%。王曉可等[16]研究表明，在斷奶仔豬日糧中添加5 g/t溶菌酶，仔豬料肉比降低12%?？墒荕aga等[9]研究發(fā)現(xiàn)仔豬飼喂轉(zhuǎn)人源溶菌酶羊奶后，溶菌酶并未能提高仔豬的生長速率。這可能是因?yàn)镸aga等[9]和Brudige等[11]在飼喂仔豬轉(zhuǎn)人源溶菌酶羊奶的同時(shí)，還飼喂仔豬含有抗生素的干顆粒的日糧，這樣可能導(dǎo)致溶菌酶與抗生素存在拮抗作用，影響了試驗(yàn)結(jié)果。

2.2調(diào)節(jié)腸道形態(tài)學(xué)腸道是動(dòng)物機(jī)體吸收營養(yǎng)物質(zhì)的主要場所。腸絨毛高度與腸道接觸營養(yǎng)物質(zhì)的面積呈正相關(guān)，腸絨毛高度增加，腸道接觸營養(yǎng)物質(zhì)的面積也隨之增加。腸道接觸面積增加，可增強(qiáng)腸道對(duì)營養(yǎng)物質(zhì)的吸收功能。隱窩深度即反映了隱窩細(xì)胞生成率。隱窩細(xì)胞從隱窩的深度向絨毛端遷移，分化，促進(jìn)具有吸收能力的絨毛細(xì)胞的形成。程時(shí)軍等[17]研究溶菌酶對(duì)肉雞腸粘膜形態(tài)的影響，研究結(jié)果表明因受溶菌酶的影響，肉雞空腸的絨毛高度顯著提高，同時(shí)伴有小腸中隱窩深度變淺的趨勢(shì)?；啬c在Ecoli K88作用下[12]，可引起形態(tài)學(xué)發(fā)生明顯變化。Nyachoti等[12]飼喂斷奶仔豬卵清溶菌酶17 d后，發(fā)現(xiàn)回腸中絨毛高度顯著增加。通過以上研究，表明溶菌酶促進(jìn)腸絨毛細(xì)胞的形成，從而調(diào)節(jié)腸道生態(tài)學(xué)，促進(jìn)豬群健康生長[12，17]。

2.3維持腸道菌群平衡腸道中存有大量的微生物群體，這些腸道菌群與機(jī)體健康息息相關(guān)。Holman和Chenier[18]發(fā)現(xiàn)飼料中添加泰樂菌素或氯四環(huán)素可以維持腸道菌群平衡，Unno等[19]發(fā)現(xiàn)飼料中添加抗生素能抑制體內(nèi)潛在致病性細(xì)菌對(duì)機(jī)體造成的影響。但是長期飼喂低劑量的抗生素或?yàn)E用抗菌劑治療動(dòng)物疾病可抑制腸道正常菌群，而使腸道菌群數(shù)量減少。同時(shí)，腸道某些細(xì)菌會(huì)對(duì)抗生素產(chǎn)生耐藥性，造成腸道菌群失調(diào)，危害動(dòng)物機(jī)體健康。而溶菌酶對(duì)細(xì)菌有選擇性作用，可以直接清除體內(nèi)致病性細(xì)菌，卻對(duì)腸道益生菌無效，可以維持腸道菌群平衡，有助于調(diào)節(jié)機(jī)體健康。同時(shí)，細(xì)菌對(duì)溶菌酶不產(chǎn)生耐藥性。Maga等[9]在小羊和仔豬飼料中添加溶菌酶，結(jié)果發(fā)現(xiàn)溶菌酶能夠調(diào)節(jié)小羊、仔豬回腸和十二指腸中的腸道菌群，十二指腸和回腸中大腸桿菌數(shù)量降低。Maga等[20]進(jìn)一步研究溶菌酶對(duì)排泄物中菌群的影響，發(fā)現(xiàn)受溶菌酶影響，豬排泄物中厚壁菌數(shù)量降低，擬桿菌數(shù)量增加，腸道菌群比例發(fā)生變化。這表明溶解酶既可以清除如分支桿菌、鏈球菌、彎曲桿菌這樣致病性細(xì)菌，還可促進(jìn)如雙歧桿菌、乳酸桿菌、益生菌的生成，從而促進(jìn)機(jī)體健康生長。

2.4增強(qiáng)免疫力機(jī)體內(nèi)免疫系統(tǒng)激活，會(huì)生成促炎細(xì)胞因子和急相蛋白，降低細(xì)菌易感性[21]。另外，有菌環(huán)境激發(fā)動(dòng)物機(jī)體長期處于免疫反應(yīng)，會(huì)導(dǎo)致動(dòng)物生產(chǎn)性能降低。而在飼料中添加溶菌酶后，發(fā)現(xiàn)溶菌酶可以作為動(dòng)物機(jī)體自身的非特異性免疫因子調(diào)控畜禽先天免疫力[22]，進(jìn)而提高動(dòng)物生產(chǎn)性能。此外，溶菌酶作為機(jī)體非特異性免疫因子之一，可改善和增強(qiáng)巨噬細(xì)胞吞噬功能，激活白細(xì)胞吞噬功能，并且改善細(xì)胞抑制劑所導(dǎo)致的白細(xì)胞減少，從而增強(qiáng)機(jī)體免疫力[23]。郭志強(qiáng)等[24]在肉兔飼料中添加溶菌酶，研究表明添加溶菌酶可提高肉兔免疫器官指數(shù)。

細(xì)胞因子在調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答時(shí)，促進(jìn)肌蛋白分解，生成急相蛋白。當(dāng)機(jī)體長期處于病原菌刺激的情況時(shí)，在飼料中添加抗生素或溶菌酶可以起到清除體內(nèi)病原菌的作用，從而抑制自身免疫應(yīng)答[16]。把四組斷奶仔豬放入無藥清潔的保育舍、不清潔的保育舍，和添加抗生素、溶菌酶的保育舍，結(jié)果發(fā)現(xiàn)斷奶仔豬的腫瘤壞死因子、結(jié)合珠蛋白、C反應(yīng)蛋白高于清潔的保育舍，并且生存在不清潔保育舍里的斷奶仔豬，其機(jī)體長期處于免疫反應(yīng)。而仔豬食用了添加抗生素或溶菌酶的飼料后，其細(xì)胞腫瘤因子、結(jié)合珠蛋白、C反應(yīng)蛋白水平均低于食用無藥飼料的斷奶仔豬。Nyachoti等[12]在病豬飼料中添加溶菌酶，發(fā)現(xiàn)食用添加溶菌酶飼料的病豬，循環(huán)腫瘤壞死因子也低于正常水平。隨后的研究表明當(dāng)病原體暴露時(shí)，食用飼料中添加溶菌酶或抗生素的豬，可通過飼料中的溶菌酶或者抗生素消除或抑制病原體，減少自身機(jī)體的免疫反應(yīng)，從而促進(jìn)機(jī)體健康生長。

3 小結(jié)

飼料中添加抗生素可降低豬對(duì)疾病的易感性，從而維持機(jī)體健康。長期在飼料中添加抗生素，豬體內(nèi)的某些菌群會(huì)對(duì)抗生素產(chǎn)生耐藥性。近年來國內(nèi)外市場要求飼料中須減少或禁止添加抗菌劑。因此研究出抗生素的替代品至關(guān)重要。溶菌酶是一種天然蛋白酶，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于食品業(yè)。將溶菌酶在畜牧飼料中應(yīng)用，可維持腸道健康，降低畜群對(duì)疾病的易感性，提高飼料利用率，進(jìn)而提高生長性能，是一種比較有前途的抗生素替代品。

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The research progress of lysozyme instead of antibiotics

Xia Yu
(College of Life Engineering in Shenyang Institute of Technology,Liaoning Fushun 113122)

Lysozyme is a naturally enzyme found in bodily secretions,such as tear,saliva and milk.It through cleaves the glycosidic linkage in the peptidoglycan to make the bacterial cell wall broken,which results the cell death.As is well-known that antibiotics has been used as a feed additive in livestock production for decades of years.Antibiotics,as a feed additive increases performance,maintains the balance of bacterial in the intestinal tract and enhances the immunity of animals.In this way,it improves the growth performance to minimize production losses of the producers.However,subsequent studies showed that if antibiotics is added in the feed for a long time,it will reduce the drove performance and cause the drug resistance among certain microfloras.As a result,overseas and domestic markets have been requiring livestock producers to decrease or prohibit antibacterial agent form their diets.Therefore,it is a critical moment to study a new,high security and efficient additive.

Fodder;Antibiotics;Lysozyme;Function;Livestock

S828.5 < class="emphasis_bold"> 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

A

1672-9692(2016)05-0051-04

2016-03-20

夏宇（1994-），女，黑龍江雞西人，本科，主要研究方向?yàn)閯?dòng)物營養(yǎng)與飼料。