飼料營養(yǎng)調控內源性抗菌肽表達的研究進展

孫 健 李 璟 喬立東

飼料營養(yǎng)調控內源性抗菌肽表達的研究進展

孫 健 李 璟 喬立東

（北京農業(yè)職業(yè)學院牧醫(yī)系 北京 102442）

抗菌肽，又名宿主防御肽，是廣泛存在于動物、植物和微生物中的一類具有廣譜的抗細菌、抗真菌、抗病毒活性的肽類物質，是脊椎動物先天免疫的重要組成部分?？咕木哂锌咕V廣、高效且極少產生耐藥性等優(yōu)勢，但因提取純化困難、產量低、合成技術要求高等問題，使抗菌肽的研究與應用受到了限制，而通過外源性因素調控機體抗菌肽的表達水平是一種經濟有效的方式，本文綜述了外源性營養(yǎng)成分調控抗菌肽表達方面的研究進展。

抗菌肽是生物為了抵抗外界微生物入侵而產生的一類防御性的多肽類物質，是生物先天免疫的重要組成部分?？咕耐ǔＳ?0~80個左右的氨基酸殘基組成，具有水脂兩親性，帶有正電荷，可與帶負電荷的靶細胞結合，插入細胞脂質雙分子層中，破壞細胞膜，殺傷病原體[1]。內源性抗菌肽具有較強的抗菌活性，還具有抗真菌、抗病毒、抗寄生蟲、激活機體免疫系統，促進血管生成和損傷修復等作用。更為重要的是，抗菌肽具有的獨特結構和作用機制，使其具有抗菌譜廣、高效而且不易產生耐藥性等優(yōu)點[2, 3]。使用抗生素是解決細菌性消化道疾病的重要手段，但隨著抗生素不當使用引發(fā)的病原菌耐藥、藥物的殘留、腸道微生態(tài)失衡和環(huán)境污染等問題而逐漸被限制使用，尤其是近年來“限抗令”，“限抗令”的頒布，尋找新的防治消化道疾病的方案已迫在眉睫。

抗菌肽在機體對抗感染及炎癥的過程中發(fā)揮了重要作用，并且具有其獨特優(yōu)勢。但抗菌肽分子小,體內提取純化存在一定的困難，化學合成法對技術和成本要求比較高，基因工程方法尚不成熟，因此，抗菌肽的應用受到了一定的限制[4]。但抗菌肽具有可以在外界刺激下誘導產生的特性，因此，通過外源性途徑促進內源性抗菌肽的表達，是一種非常經濟有效的策略[4]。有文獻表明丁酸、氨基酸、益生菌和多糖類等營養(yǎng)成分均可不同程度誘導內源性抗菌肽基因的表達[5]。

1 微量元素對抗菌肽表達的影響

汪以真等人研究了氧化鋅、硫酸鋅組、納米氧化鋅對斷奶仔豬PR-39mRNA 表達的影響，結果表明高氧化鋅組可顯著提高了PR-39基因表達，硫酸鋅組和納米氧化鋅組也分別使抗菌肽PR-39基因的表達提高了38.4%和23.91%，但統計結果差異不顯著[6]。趙燕飛等人研究不同鋅源對斷奶后不同階段仔豬PR-39mRNA表達的影響，發(fā)現在58日齡時氧化鋅(3000mg/kg)顯著提高PR-39mRNA表達，而80日齡硫酸鋅(100mg/kg)使PR-39mRNA表達顯著增加[7]。另有研究表明，小鼠飼糧添加鐵或胃腸外途徑補給鐵，均出現小鼠肝臟細胞抗菌肽Hepcidin mRNA的表達量增加[5]。

2 脂肪酸對抗菌肽表達的影響

Sunkara等研究發(fā)現脂肪酸可以誘導雞細胞抗菌肽的表達，抗菌肽的誘導表達與游離脂肪酸烴鏈長度呈負相關，短鏈脂肪酸中丁酸誘導抗菌肽表達的效果最好[8]。曾祥芳等人研究發(fā)現脂肪酸可以誘導上皮細胞、巨噬細胞和外周血單核細胞多種抗菌肽的表達，其中3-8個碳鏈長度的脂肪酸有明顯的抗菌肽誘導效果[9]。具有4個碳鏈長度的丁酸是腸道上皮細胞的能量來源、可有效改善腸道形態(tài)和屏障功能。Kida等人發(fā)現丁酸鹽(體內代謝為丁酸)能夠誘導人肺泡上皮細胞表達Cathelicidin抗菌肽[10]。

3 益生菌對抗菌肽表達的影響

益生菌調節(jié)腸道微生物平衡、干擾腸黏膜病原菌的定植、調節(jié)機體局部或全身免疫反應、增強胃腸道上皮屏障功能、誘導細胞因子等方面發(fā)揮重要作用[5]。范艷茹等人研究發(fā)現，釀酒酵母可上調綿羊瘤胃上皮細胞 BD-1 基因表達[11]。Zhang等研究發(fā)現益生菌乳酸桿菌可以誘導仔豬消化道內源性抗菌肽pBD2的表達[12]。

4 氨基酸對抗菌肽表達的影響

丙氨酸和異亮氨酸作用于小腸上皮細胞IPEC -J2，均可提高豬防御素EP2c蛋白的表達水平[13]。Sherman等人研究表明精氨酸和異亮氨酸可以提高人結腸腫瘤細胞hBD1的表達[14]。Mao等人研究發(fā)現仔豬日糧添加l%異亮氨酸增強斷奶仔豬組織和腸道上皮細胞(IPEC-J2)防御素的表達[15-16]。

5 維生素對抗菌肽表達的影響

Wu等人研究表明維生素A的代謝產物視黃酸A能夠誘導豬抗菌肽PR-39的表達[15]。陳金永等人研究發(fā)現，在仔豬飼糧中添加維生素A、維生素 D、維生素E均能提高小腸上皮細胞防御素-1、2、3基因的表達，并能促進其蛋白質的分泌[17]。另有研究表明，維生素D可誘導抗菌肽表達，有用于肺結核病的輔助治療。

6 中藥及其有效成分對抗菌肽表達的影響

傳統中藥或其有效成分具有誘導或抑制抗菌肽等免疫活性物質的誘導表達。趙燕飛等人研究發(fā)現，白術微粉以0.5%和1.0%水平添加到仔豬飼糧中，可通過激活巨噬細胞、內皮細胞和平滑肌細胞等釋放內源性免疫調控物質，促進PR-39和Protegrin-1的基因表達[18]。馬艷與滕麗花等相繼報道，黃芪能夠明顯促進正常小鼠肺組織、人肺腺上皮細胞及人腸上皮細胞中β防御素2的表達[19]。范闊海等人發(fā)現，黃芪多糖肌肉注射于豬體后，生成IL-6的T淋巴細胞和單核細胞活性增強，IL-6含量增加，從而誘導PR-39mRNA的表達[20]。周洋研究了50種中藥中發(fā)現，黨參、木香、白茅根和川楝子等提取物可以誘導抗菌肽的基因表達，緩解腸道炎癥的損傷，提高機體免疫力[19, 21]。

7 不同誘導劑之間的協同作用

（1）相關研究證明丁酸、氨基酸、益生菌和多糖類成分均可不同程度誘導內源性宿主防御肽的生成，但近年來研究發(fā)現，不同抗菌肽誘導劑之間存在一定的協同作用。Steinmann等發(fā)現苯基丁酸鹽和VD3在誘導Cathelicidin抗菌肽表達方面具有協同效應，苯基丁酸鹽和VD3聯合使用是其各自單獨使用的80倍，是對照組的100倍[15]。（2）SUNKARA等人發(fā)現，乙酸、丙酸和丁酸在雞細胞增強內源性抗菌肽基因表達方面發(fā)揮強大協同作用，與添加1種SFCA相比，將3種SFCA 混合添加更能進一步減少雞盲腸中腸炎沙門氏菌感染，增強內源性抗菌肽基因表達而不刺激促炎 IL-1β產生[8]。Lakshmi等人研究發(fā)現丁酸鈉與毛猴素合用在誘導雞β防御素-9方面具有明顯的協同作用[22]。（2）抗菌肽是宿主免疫應答體系中的關鍵效應分子，是一種極具發(fā)展前景的新型抗菌制劑，特別適合于對耐藥菌株感染的治療[23]。其發(fā)現為解決傳統抗生素帶來的耐藥性、獸藥殘留、環(huán)境污染等問題提供了新思路。但由于抗菌肽存在產量低、提取純化困難、合成技術要求高等問題，使其研究和應用受到了限制。通過外源性途徑誘導內源性抗菌肽表達，是增加機體先天性免疫防御力的一種經濟有效方式。

目前關于抗菌肽的研究較為廣泛，但有些問題尚待深入探討。如抗菌肽的構效關系是怎樣的，疾病、腸道菌群、抗菌肽三者之間存在怎樣的關系，抗菌肽在感染不同時期的表達有何規(guī)律，抗菌肽與抗生素是否存在互作效應，此外，抗菌肽藥效學、藥代動力學、毒理學等方面的內容也需要進一步研究[24]。

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（2020–03–24）

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