抗菌肽在水產(chǎn)養(yǎng)殖綠色發(fā)展中的應(yīng)用

文/馮東岳

水生動物病害問題成為制約水產(chǎn)養(yǎng)殖綠色發(fā)展的瓶頸問題之一?？咕哪芴禺愋缘貧绮≡⑸?，不易產(chǎn)生耐藥性，越來越受到人們重視，在水產(chǎn)養(yǎng)殖綠色發(fā)展中的應(yīng)用前景越加廣闊。本文就抗菌肽的本質(zhì)特性、作用類別及其在水產(chǎn)養(yǎng)殖病害預(yù)防和防治過程中存在的問題及應(yīng)用前景等方面作了相關(guān)介紹。

近年來，我國水產(chǎn)養(yǎng)殖取得了舉世矚目的成就，養(yǎng)殖產(chǎn)量連續(xù)多年居于世界首位，養(yǎng)殖模式不斷創(chuàng)新，養(yǎng)殖品種不斷推新，養(yǎng)殖科技不斷翻新，為世界漁業(yè)發(fā)展貢獻(xiàn)了中國智慧和中國方案。但隨著高密度、工廠化、集約化養(yǎng)殖模式的建立及推廣，水生動物病害問題日趨嚴(yán)重，成為制約水產(chǎn)養(yǎng)殖綠色發(fā)展的瓶頸問題之一。為降低經(jīng)濟(jì)損失，養(yǎng)殖生產(chǎn)中大量使用抗生素等化學(xué)類藥物來防治病害，不但破壞水域生態(tài)環(huán)境，而且容易引起病原微生物產(chǎn)生耐藥性，進(jìn)而影響水產(chǎn)品質(zhì)量安全并危害人類健康。因此，尋找新類型、不易產(chǎn)生耐藥性并具有廣譜抗性的替代物質(zhì)來防治水生動物病害已成為當(dāng)前重要的研究方向之一?？咕哪芴禺愋缘貧绮≡⑸铮灰桩a(chǎn)生耐藥性，因而越來越受到人們重視，在水產(chǎn)養(yǎng)殖綠色發(fā)展中的應(yīng)用前景越加廣闊。

一、抗菌肽基本特性

（一）抗菌肽分類

抗菌肽也稱為抗微生物肽、抗生素肽，是一種具有廣譜抗微生物活性的小分子多肽，一般其相對分子質(zhì)量小于5000，氨基酸數(shù)目小于100，是生物體先天非特異性防御系統(tǒng)的重要組成部分。抗菌肽是參與抵抗病原微生物感染的一類具有陽離子微粒的生物活性肽。在動物機體的防御機制中，大部分生物可以利用其自身的抗菌肽作為抵御微生物入侵的第一道屏障。目前，已在昆蟲、鳥類、動物、植物及原核生物中發(fā)現(xiàn)多種內(nèi)源性抗菌肽?？咕目梢愿鶕?jù)其不同作用對象分為：抗細(xì)菌肽、抗真菌肽、抗病毒肽、抗腫瘤肽、抗細(xì)菌兼真菌肽、抗微生物兼腫瘤肽等；根據(jù)其來源分為昆蟲抗菌肽、水生動物抗菌肽、兩棲類抗菌肽、哺乳動物抗菌肽、植物防御素、微生物抗菌肽、人類源抗菌肽和人工合成抗菌肽等；根據(jù)其結(jié)構(gòu)特征分為α-螺旋抗菌肽和β-折疊抗菌肽等。

（二）抗菌肽結(jié)構(gòu)特點

抗菌肽具有廣譜的抗微生物活性的特點，對細(xì)菌、真菌、霉菌、原蟲和某些病毒均有作用。抗菌肽的一級結(jié)構(gòu)具有典型特征，即由多個氨基酸殘基組成的肽鏈構(gòu)成，其N端富含賴氨酸和精氨酸等陽離子型氨基酸，C端富含丙氨酸、纈氨酸和甘氨酸等非極性氨基酸，其中間部分則富含脯氨酸。這一結(jié)構(gòu)特征使抗菌肽具有表面活性劑活性。一些天然抗菌肽的C端往往是酰胺化的，可能與抗菌肽的廣譜抗菌活性有關(guān)。而抗菌肽能在一定條件下形成α-螺旋和β-折疊、環(huán)狀結(jié)構(gòu)和伸展性結(jié)構(gòu)4種二級結(jié)構(gòu)，這是決定抗菌肽破膜活性的基礎(chǔ)。例如，泥鰍抗菌肽、雜交斑紋鱸魚皮膚鰓和血液肥大細(xì)胞中的抗菌肽、大黃魚肌肉中的抗菌肽等都因具有α-螺旋而有抑菌特性。

（三）抗菌肽生物活性

1.抗菌活性

抗菌肽具有廣譜抗菌活性，對許多革蘭氏陽性菌、革蘭氏陰性菌、真菌都有活性。目前公認(rèn)的抗菌肽殺菌機理主要是抗菌肽作用于細(xì)菌和真菌的細(xì)胞膜，破壞細(xì)胞膜的完整性，并產(chǎn)生穿孔現(xiàn)象，造成細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)溢出胞外而死亡。同時，抗菌肽還可與真菌細(xì)胞內(nèi)線粒體、核酸等大分子細(xì)胞器相互作用，最終導(dǎo)致菌體死亡。研究發(fā)現(xiàn)，多數(shù)抗菌肽在很低的濃度水平就顯示出強大而廣譜的抗菌活性，如來源于點帶石斑魚（E.coioides）的抗菌肽Epinecidin-1對副溶血性弧菌、溶藻弧菌、創(chuàng)傷弧菌、巴氏德桿菌、溫和氣單胞菌、嗜水氣單胞菌和大腸桿菌等均顯示出良好的抑菌作用。

2.抗病毒活性

抗菌肽可對病毒核酸復(fù)制到顆粒包裝的全過程進(jìn)行干擾，抗病毒的作用機制主要包括以下3種：直接與病毒粒子相結(jié)合；抑制病毒的繁殖；模仿病毒的侵染過程。研究發(fā)現(xiàn)來源于羅非魚的抗菌肽Hepcidin1-5（TH1-5），隨濃度的增加能較強抑制魚感染神經(jīng)壞死病毒，表現(xiàn)出較強的殺傷作用。

3.抗寄生蟲活性

抗菌肽可有效殺滅引起人類及動物患寄生蟲?。ㄈ绡懠?、萊什曼病等）的寄生蟲。目前，發(fā)現(xiàn)一種合成的天蠶素-蜂毒素雜合肽對萊什曼原鞭毛蟲有損傷作用，發(fā)生損傷作用的位置是細(xì)胞質(zhì)膜，進(jìn)而破壞膜電勢，提高細(xì)胞膜的通透性，可達(dá)到殺死寄生蟲的目的。研究發(fā)現(xiàn)昆蟲抗菌肽對感染蚊子的瘧原蟲發(fā)育的不同時期有不同作用，主要對瘧原蟲的子孢子期造成損傷。

二、抗菌肽在水產(chǎn)養(yǎng)殖上的應(yīng)用

目前，水產(chǎn)上抗菌肽主要有魚類抗菌肽、貝類抗菌肽、甲殼動物抗菌肽和兩棲動物抗菌肽。

（一）魚類抗菌肽

魚類抗菌肽是一類分布廣泛的小分子蛋白，是魚體非特異性免疫系統(tǒng)的重要組成部分。當(dāng)魚體受到損傷或病原微生物等脅迫時，魚體能快速靈活地產(chǎn)生抗菌肽預(yù)防和殺傷病原微生物。有研究發(fā)現(xiàn)從豹鰨體上分離出一種含有33個氨基酸殘基的抗菌肽，該抗菌肽具有比蜂毒素更強的抗菌活性和更低的人紅血球溶血活性。從泥鰍體內(nèi)分離到一個含有21個氨基酸的抗菌肽Misgurin，具有較強的體外廣譜抗菌活性且沒有明顯的溶血作用。研究表明在飼料中添加適量抗菌肽或者重組抗菌肽，能顯著提高魚類的生長速度和相對增重率，同時，提高其抗病能力。

（二）貝類抗菌肽

貝類和其他無脊椎動物一樣缺乏特異性免疫系統(tǒng)，細(xì)胞免疫和體液免疫是構(gòu)成其免疫防御體系的主要部分。目前，貝類抗菌肽的研究主要集中于貽貝。貽貝抗菌肽是一類小分子陽離子抗菌肽，N末端具有信號肽，帶正電荷并且富含半胱氨酸。

（三）甲殼動物抗菌肽

甲殼動物的抗菌肽大部分屬于小分子肽，種類繁多，結(jié)構(gòu)和組成也復(fù)雜多樣，其來源主要是甲殼綱的蝦、蟹等。在養(yǎng)殖的南美白對蝦的血細(xì)胞和血漿中分離出的幾種抗菌活性因子,有的活性因子具有抗真菌、細(xì)菌活性，尤其對革蘭氏陽性菌的抗性強。

三、抗菌肽在水產(chǎn)養(yǎng)殖應(yīng)用中存在問題

目前，抗菌肽的作用主要是提高水生動物抗病能力。水生動物的非特異性免疫系統(tǒng)較發(fā)達(dá)，抗菌肽在該系統(tǒng)中占有重要地位。當(dāng)病原微生物入侵時，它們可以快速產(chǎn)生免疫分子進(jìn)行抵御，保護(hù)自身機體。將抗菌肽制劑添加到魚飼料中，不僅可以提高水生動物的免疫抗病力，而且可以緩解水產(chǎn)養(yǎng)殖中的細(xì)菌耐藥性及水產(chǎn)品抗生素污染等問題，避免因漁藥使用不當(dāng)而產(chǎn)生的藥物殘留。雖然抗菌肽具有提高水生動物免疫力、生長力的作用，但大規(guī)模使用還存在以下幾個方面的一些問題。

一是在飼料中添加抗菌肽可提高魚類的生長性能、免疫力和抗病力，但是種類不同或來源不同的抗菌肽，添加量也不相同，這方面存在研究空白。

二是天然抗菌肽的提取工藝較為復(fù)雜，提取成本相對較高，而目前應(yīng)用的抗菌肽主要以化學(xué)合成為主，難以保證其具有較高生物活性，并且合成產(chǎn)量低，難以達(dá)到產(chǎn)業(yè)化規(guī)模需要。

三是雖然可以通過基因工程技術(shù)得到某些抗菌肽，但其抗菌活性難以保證，原因在于合成抗菌肽雖然一級結(jié)構(gòu)與天然抗菌肽完全相同，但是二級、三級結(jié)構(gòu)變化多樣，不能使其完全相同，難以達(dá)到預(yù)期的抗菌效果。

四是基礎(chǔ)研究不夠深入，目前抗菌肽的毒理藥理藥效方面的研究還不多，仍需在抗菌肽使用劑量、使用方式、作用時間等方面對水生動物和人體的影響做系統(tǒng)研究。

四、抗菌肽在水產(chǎn)養(yǎng)殖綠色發(fā)展中的應(yīng)用前景

抗菌肽在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用研究已經(jīng)取得了一定成效，傳統(tǒng)的水產(chǎn)養(yǎng)殖方式經(jīng)常使用抗生素，致使大多數(shù)病原微生物產(chǎn)生不同程度耐藥性，而抗菌肽具有獨特的抗菌機制，通過修飾改造，完全有可能設(shè)計出可替代傳統(tǒng)抗生素的新型抗菌肽藥物，為漁藥開發(fā)提供了新來源和新思路。然而，由于抗菌肽在體內(nèi)的活性弱且易被降解，真正將其應(yīng)用于大規(guī)模水產(chǎn)養(yǎng)殖還需進(jìn)一步研究。今后，隨著各種抗菌肽不斷被提取出來，并明確了其結(jié)構(gòu)和功能，人們將開始集中研究反應(yīng)速率快、穩(wěn)定性強、特異性強、低毒無害的抗菌肽基因，進(jìn)而將這類抗菌肽基因通過基因工程菌表達(dá)，實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。面臨的難題在逐步得到解決的同時，抗菌肽在水產(chǎn)養(yǎng)殖綠色發(fā)展中也將發(fā)揮出應(yīng)有的作用。