抗菌肽的作用機(jī)制及在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用

盧軍霞，張 寧，王 娟，楊軍艷*

（1.石家莊工程職業(yè)學(xué)院，河北石家莊 050000；2.河北省畜牧獸醫(yī)研究所，河北保定 071000）

抗菌肽是指生物體內(nèi)經(jīng)誘導(dǎo)而產(chǎn)生的一類具有抗菌活性的堿性多肽物質(zhì)，分子量為2000 ～7000，由20 ～60 個(gè)氨基酸殘基組成。具有抗真菌、抗細(xì)菌等多種生物學(xué)活性小分子多肽的統(tǒng)稱。這類活性多肽多數(shù)由于具有強(qiáng)堿性、熱穩(wěn)定性及廣譜抗菌、部分抗寄生蟲、不易產(chǎn)生耐藥性等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)和獸醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。隨著抗生素的廣泛、大量使用，細(xì)菌耐藥性問題日益嚴(yán)重，同時(shí)食品安全問逐漸突出，因此，抗菌肽以其不易產(chǎn)生耐藥性且具有廣泛抗菌活性而被稱為“天然超級(jí)抗生素”，被廣泛應(yīng)用于動(dòng)物疾病防治和治療中（劉秀等，2016）。

1 抗菌肽的來源及分類

抗菌肽的來源較為廣泛，目前發(fā)現(xiàn)的抗菌肽有的源于無脊椎動(dòng)物，此類抗菌肽的種類較多且以昆蟲為主，已報(bào)道的昆蟲源性抗菌肽多達(dá)200多種，此抗菌肽抗菌譜廣泛；來源于脊椎動(dòng)物的抗菌肽主要分為Cathelicidins 和防御肽兩大類，此類抗菌肽抗菌活性更高、種類繁多，其中從豬體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的有30 多種；來源于植物的抗菌肽稱為植物防御肽，此類抗菌肽對(duì)植物病原菌有良好活性；來源于微生物（細(xì)菌、病毒）的抗菌肽。研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)菌肽可作用于細(xì)菌的各個(gè)生長(zhǎng)階段，如革蘭氏陽(yáng)性菌產(chǎn)生的多粘菌肽等，源于病毒的抗菌肽目前發(fā)現(xiàn)較少；源于人工合成的抗菌肽，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，采用基因工程手段對(duì)目的基因組進(jìn)行重組生產(chǎn)已成為現(xiàn)代研究的重要途徑。對(duì)于抗菌肽的分類，所選擇的參照不同分類不同，如根據(jù)其作用對(duì)象分類、根據(jù)所含氨基酸種類分類、依據(jù)抗菌肽來源分類等。依據(jù)來源可將其分為植物性抗菌肽、動(dòng)物性抗菌肽和人工合成性抗菌肽。根據(jù)作用對(duì)象可分為抗細(xì)菌抗菌肽，抗病毒抗菌肽等（王為棟等，2018）。

2 抗菌肽的生物活性

2.1 抗菌活性 致病性病原菌是危害畜禽業(yè)的重要因素，如豬大腸桿菌病、雞沙門氏菌病、牛羊巴氏桿菌病、沙門氏菌病、肉毒梭菌病等，畜禽細(xì)菌病具有一定的傳染性，不易防控，治療難度大，對(duì)養(yǎng)殖業(yè)造成巨大經(jīng)濟(jì)損失（魏媛等，2017 ；閔勇等，2017）。有研究表明，抗菌肽具有較好的抗菌活性，且抗菌譜較廣，不易產(chǎn)生耐藥性，市場(chǎng)前景好。劉小龍等采用豬源抗菌肽為試驗(yàn)藥物，對(duì)禽大腸桿菌和沙門氏菌進(jìn)行體內(nèi)外抑菌試驗(yàn)，結(jié)果表明，豬源抗菌肽可顯著抑制體內(nèi)外雞大腸桿菌、沙門氏菌，具有較好的抗菌活性（劉小龍等，2019）。楊磊等（2018）在牛脾臟分離抗菌肽，并對(duì)5 株大腸桿菌和7 株沙門沙門氏菌進(jìn)行體外抑菌試驗(yàn)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，牛源性抗菌肽對(duì)革蘭氏陰性腸道菌有明顯抑制作用。

2.2 抗病毒活性 目前對(duì)病毒病的治療采用抗病毒藥物和輔助治療，而臨床上抗病毒藥物較少，獸用抗病毒藥物更少，而獸醫(yī)臨床中病毒性疾病種類繁多，如豬瘟、豬傳染性胃腸炎、豬輪狀病毒病等，防治困難，難以根除，因此，抗病毒藥物的開發(fā)迫在眉睫。有研究發(fā)現(xiàn)，抗菌肽具有明顯的抗病毒作用，郭楠等（2016）發(fā)現(xiàn)，篩選的抗菌肽可抑制豬流行性腹瀉病毒的繁殖及病毒的釋放，為流行性腹瀉病的防控提供手段。吳橋興等（2016）用雞血抗菌肽對(duì)雞痘病毒進(jìn)行體外試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，雞血抗菌肽可降低雞痘病毒的增殖速度，表明雞血抗菌肽對(duì)雞痘病毒具有一定的對(duì)抗作用。

2.3 抗寄生蟲活性 寄生蟲病是獸醫(yī)臨床中重要的傳染病之一，不僅危害動(dòng)物健康，還危害人類公共衛(wèi)生，嚴(yán)重影響?zhàn)B殖業(yè)發(fā)展。如雞球蟲病發(fā)病率高達(dá)50% ～70%，死亡率20% ～30%，全球造成經(jīng)濟(jì)損失超過50 億（姚大偉，2019）；牛羊吸蟲病是牛羊寄生蟲病較為嚴(yán)重的疾病，發(fā)病率高、死亡率較高，給反芻動(dòng)物養(yǎng)殖帶來巨大挑戰(zhàn)。研究發(fā)現(xiàn)，抗菌肽對(duì)瘧原蟲、錐蟲、利什曼原蟲、蠕蟲等均有一定的抑制作用（Fieck A 等，2010 ；代玉華，2010），但研究機(jī)制尚不清楚（鄭文琪，2018）。

3 抗菌肽的作用機(jī)制

研究表明，抗菌肽抗菌機(jī)制可能通過破壞細(xì)菌細(xì)胞壁、細(xì)胞膜完整性抑制細(xì)菌核酸的生物合成過程，影響細(xì)菌蛋白質(zhì)的合成作用。細(xì)胞壁是位于細(xì)胞膜外的一層較厚、較堅(jiān)韌并略具彈性的結(jié)構(gòu)，其成分為黏質(zhì)復(fù)合物，有的種類在壁外還具有由多糖類物質(zhì)組成的莢膜，起保護(hù)作用，當(dāng)細(xì)菌細(xì)胞壁被破壞，滲透壓不失衡，引起細(xì)菌死亡。研究發(fā)現(xiàn)，抗菌肽可抑制革蘭氏陽(yáng)性菌細(xì)胞壁合成，破壞細(xì)胞壁（SASS V 等，2010）。細(xì)胞膜是抗菌肽的主要靶點(diǎn)，目前這些認(rèn)識(shí)和研究均來自于桶板模型、環(huán)孔模型、去垢劑模型等細(xì)胞模型，其并不能完全解釋抗菌肽對(duì)細(xì)胞膜的作用機(jī)制（LEE H等，2015）。抗菌肽還可通過與細(xì)胞內(nèi)陰離子分子結(jié)合，從而抑制核酸的生成，進(jìn)而抑制蛋白質(zhì)的生成，達(dá)到抑菌效果?？咕目辜纳x的作用機(jī)制主要為破環(huán)寄生蟲細(xì)胞膜，改變其膜電位，影響細(xì)胞膜的完整性，最終導(dǎo)致寄生蟲死亡。同時(shí)抗菌肽改變線粒體膜電位誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡及影響寄生蟲核酸（劉澤華等，2014）。抗菌肽抗病毒作用機(jī)制主要體現(xiàn)在感染病毒DNA 合成，抑制其繁殖；與病毒結(jié)合，降低病毒毒力；模仿病毒的侵入等。

4 抗菌肽在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用

抗菌肽以其廣泛的抗菌、抗病毒、抗寄生蟲活性及耐熱、耐酸、耐堿等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于畜禽生產(chǎn)中。目前畜禽生產(chǎn)面臨的最大問題是畜禽健康問題及生產(chǎn)效益問題。迄今病原微生物仍是影響畜禽健康的重要因素之一，細(xì)菌、病毒、寄生蟲等病原嚴(yán)重危害畜禽健康，如豬細(xì)菌性、病毒性腹瀉，金黃色葡萄球菌引起的奶牛乳房炎、柔嫩艾美兒球蟲引起的雞球蟲病等，給畜禽生產(chǎn)帶來巨大的損失；飼養(yǎng)管理、飼養(yǎng)環(huán)境及疾病直接影響畜禽生長(zhǎng)性能（玉蘇甫汗，2019 ；付杰，2018）。

4.1 抗菌肽在畜禽生產(chǎn)中的抗病作用 趙琴等（2010）以蚯蚓抗菌肽為治療藥物，患巴氏桿菌病兔為試驗(yàn)動(dòng)物，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，抗菌肽可促進(jìn)機(jī)體白細(xì)胞的生成，抑制血液中巴氏桿菌的繁殖，調(diào)節(jié)體內(nèi)TNF-α 和NO 含量，起到抗炎作用，進(jìn)而保護(hù)肺臟。李連彬（2018）使用菌絲霉素源抗菌肽對(duì)奶牛中分離的金黃色葡萄球菌進(jìn)行體外抑菌及體內(nèi)抗炎研究發(fā)現(xiàn)，抗菌肽能明顯抑制金黃色葡萄球菌增長(zhǎng)及促炎因子的IL-6 和TNF-α 含量，表明菌絲霉素源抗菌肽對(duì)奶牛乳房炎有較好的治療效果。溫劉發(fā)等（2009）將抗菌肽Cecropin AD添加飼料中給喂16 日齡人工感染柔嫩艾美耳球蟲的粵黃公雞，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，抗菌肽Cecropin AD 可降低球蟲病雞死亡率，改善其盲腸組織，具有一定的抗球蟲作用。

4.2 抗菌肽在畜禽生產(chǎn)中的促生長(zhǎng)作用 王建（2019）發(fā)現(xiàn)，抗菌肽Api-PR19 對(duì)多種腸道病原菌有較強(qiáng)的抑菌效果，同時(shí)可增強(qiáng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn)，改善小腸腸道組織形態(tài)，增強(qiáng)腸道免疫，進(jìn)而提高肉雞生長(zhǎng)性能和抗病力。李平等（2019）發(fā)現(xiàn)，抗菌肽組仔豬日增重顯著升高，糞便中大腸桿菌、梭菌數(shù)量明顯降低，空腸絨毛高度與隱窩深度的比值明顯增高，表明抗菌肽可提高斷奶仔豬的生長(zhǎng)性能，促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收，改善胃腸組織形態(tài)。劉靖康等（2018）將抗菌肽CC31 飼喂給早期斷奶羔羊，飼喂28d 后發(fā)現(xiàn)，日糧中添加抗菌肽的羔羊組日增重增加明顯，料重比降低明顯，同時(shí)發(fā)現(xiàn)，抗菌肽組可提高粗蛋白質(zhì)的養(yǎng)分利用率及血清中球蛋白含量，提高生長(zhǎng)性能和機(jī)體免疫功能。

5 展望

抗菌肽不易產(chǎn)生耐藥性、抗菌譜廣、較強(qiáng)的生物學(xué)活性及部分免疫效應(yīng)，使得抗菌肽在醫(yī)療醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)種植、畜牧獸醫(yī)及食品加工行業(yè)有廣闊的應(yīng)用前景。但目前抗菌肽推廣應(yīng)用仍存在一定問題，（1）抗菌肽雖然來源廣泛，但組織含量較低，提取純化方法研究不深入，化學(xué)合成成本較高，難以推廣。（2）抗菌肽的作用機(jī)制雖有一定研究，但并研究多基于模型，得出結(jié)果亦不盡相同。（3）抗菌肽的穩(wěn)定性及免疫活性等問題。但隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，將會(huì)攻破此類問題，使得抗菌肽更好的應(yīng)用于畜禽生產(chǎn)中。