蝎毒素抗菌肽研究進展及其在動物養(yǎng)殖中的應(yīng)用前景

敖日格樂 包智泉 胡和珠拉 胡伊力格其

(1.內(nèi)蒙古民族大學(xué)蒙醫(yī)藥學(xué)院,通遼 028043;2.國家藥品監(jiān)督管理局中藥(蒙藥)質(zhì)量控制重點實驗室,通遼 028043;3.蒙醫(yī)藥研發(fā)工程教育部重點實驗室,通遼 028043)

使用抗生素飼料添加劑可對養(yǎng)殖業(yè)帶來經(jīng)濟效益的同時,還導(dǎo)致產(chǎn)生耐藥性細菌等日益嚴峻的問題。據(jù)報道,許多病原生物,如細菌、真菌、病毒和寄生蟲等都對多種抗生素產(chǎn)生耐藥性[1]。特別是近年來,耐甲氧西林金黃色葡萄球菌(methicillin-resistantStaphylococcusaureus,MRSA)等多重耐藥菌的出現(xiàn)給傳統(tǒng)抗生素的使用帶來了極大的挑戰(zhàn)。盡快開發(fā)或篩選出一種綠色、安全、高效的抗生素替代藥物已是刻不容緩。抗菌肽作為生物體天然免疫系統(tǒng)的重要組成部分,具有獨特的抗菌機制、毒性低且不易使病原生物產(chǎn)生耐藥性等特點,并對細菌、真菌、病毒和寄生蟲等各種病原生物具有廣譜抗菌活性[2-3]。因此,抗菌肽被認為是具有潛在的抗病原生物活性的,綠色、安全、高效的新型飼料添加劑,其廣泛應(yīng)用于畜牧業(yè)生產(chǎn)、漁業(yè)生產(chǎn)等養(yǎng)殖業(yè)中預(yù)防和治療動物疫病。

蝎(scorpions)是最古老的蛛形綱動物之一,素有“活化石”之稱。在4億多年的進化過程中,蝎為適應(yīng)生存環(huán)境,其尾部毒腺可分泌毒液,用以抵抗病原菌的侵襲。蝎毒液(scorpion venom)中富含多種生物活性物質(zhì),是新型抗菌藥物研發(fā)的重要天然資源[4]。蝎種類繁多,分布廣泛,現(xiàn)今被鑒別的種類約為17個科,233個屬,2 762個種(https://www.ntnu.no/ub/scorpion-files/)。其中,鉗蝎科是蝎目中最大的一個科,已知有99個屬,1 357個種。據(jù)報道,對人有害且具有醫(yī)學(xué)意義的蝎有近50個種,它們幾乎都屬于鉗蝎科。因此,蝎毒研究主要集中在鉗蝎科,利用蛋白質(zhì)組學(xué)分離的多肽數(shù)量在整個蝎種中占60%以上[5]。目前,蝎毒液已被證明是一個豐富的抗菌肽來源,每種蝎毒液中至少含有100多種活性多肽。其中,多數(shù)抗菌肽對細菌、真菌、病毒和寄生蟲等病原生物具有較好的抑制或殺傷作用。此外,部分抗菌肽還具有抗腫瘤細胞、免疫調(diào)節(jié)以及調(diào)控炎癥反應(yīng)等活性。本文綜述了國內(nèi)外蝎毒素抗菌肽的最新研究現(xiàn)狀、生物活性及其作用機理等,為開發(fā)綠色、安全、高效的新型飼料添加劑提供參考,并展望了其在動物養(yǎng)殖中的潛在應(yīng)用前景。

在RLSF模型中，運用不可壓縮的兩相流算法來實現(xiàn)水平集的重新初始化，保證了演化曲線的平滑特性［29］，本文算法應(yīng)用LBF模型的方法，無需重新初始化零水平集，也能保證曲線演化過程中的平滑性。在分割3D腮腺圖像時，我們在傳統(tǒng)的區(qū)域分割方法［30］基礎(chǔ)上，根據(jù)待分割圖像的局部灰度差異以及其空間結(jié)構(gòu)信息，利用FALD算法對區(qū)域生長分割結(jié)果進行矯正。圖2為3D算法的流程圖，在step1中，首先從原圖中選出種子層及對應(yīng)的種子點，完成區(qū)域生長，得到初步的分割結(jié)果，然后在step2中，將其作為三維FALD算法的初始輪廓，最后得到準確的三維分割結(jié)果。

1 抗菌肽的分類和結(jié)構(gòu)特征

截至2023年6月,抗菌肽數(shù)據(jù)庫ADP3(http://aps.unmc.edu/AP/)中收錄的抗菌肽基因序列已達3569個,其中來源于蝎毒素的抗菌肽有93個。根據(jù)氨基酸殘基數(shù)、凈電荷、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)特征和來源的不同(表1),可將抗菌肽分為陰離子型抗菌肽(anionic AMPs)、陽離子α-螺旋型抗菌肽(cationic α-helical AMPs)、陽離子β-折疊型抗菌肽(cationic β-sheet AMPs)和延伸陽離子型抗菌肽(extended cationic AMPs)4類[6-8]。

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表1 抗菌肽的分類和結(jié)構(gòu)特征Table 1 Classification and structural characteristics of AMPs[6-8]

1.1 陰離子型抗菌肽

此類抗菌肽是長度小于40個氨基酸殘基的小分子多肽,通常攜帶2～9的凈電荷,并且肽鏈C末端被酰胺化,在水溶液中是無規(guī)則的,但在一定濃度的三氟乙醇(TFE)溶液中,其分子結(jié)構(gòu)全部或部分被誘導(dǎo)形成α-螺旋結(jié)構(gòu)。此外,其疏水性氨基酸比例通常高于親水性氨基酸比例,這使得當與靶細胞相互作用時能夠形成典型的兩親性拓撲結(jié)構(gòu)。來源于蝎毒素的抗菌肽大多數(shù)不含半胱氨酸,通常帶有2～7的凈電荷,屬于兩親性α-螺旋型陽離子多肽。例如,最近從斑尾戾蝎(Tityusstigmurus)的毒素中分離得到的抗菌肽Stigmurin是一個含有2個凈電荷的、具有典型的兩親性α-螺旋結(jié)構(gòu)的抗菌肽分子。在水溶液中以無規(guī)則卷曲結(jié)構(gòu)形式存在,而模擬的膜相環(huán)境(40% TFE)中,形成70%的α-螺旋結(jié)構(gòu),親水性和疏水性氨基酸位于分子的對立面,形成較強的兩親性拓撲結(jié)構(gòu)[10]。

1.2 陽離子α-螺旋型抗菌肽

陰離子型抗菌肽除了一部分是由基因編碼的小分子多肽以外,大多數(shù)是由蛋白質(zhì)水解后產(chǎn)生的肽片段。此類抗菌肽凈電荷范圍為-1～-8,通常由5～70個氨基酸殘基組成。它們通過利用金屬離子與帶負電荷的細胞膜之間形成離子鍵,從而與微生物相互作用。例如,綿羊肺的表面活化劑中的陰離子肽(SAAP)是最早發(fā)現(xiàn)的含有5～7個天門冬氨酸和天門冬酰胺殘基的陰離子型抗菌肽,在鋅離子(Zn2+)存在下,對羊病原體溶血性曼氏桿菌(Mannheimiahaemolytica)具有較高的抗菌活性;當表面活化劑中加入0.14 mol/L的氯化鈉(NaCl)和乙二胺四乙酸(EDTA)時,其殺菌活性被抑制;而補充氯化鋅(ZnCl2)后則恢復(fù)其抗菌活性[9]。

抗菌肽可作為抗病毒藥物的替代品,用于一些病毒引起的疾病的治療,如流感、登革熱、丙型肝炎、單純皰疹和艾滋病等。研究報道,蝎毒素抗菌肽顯示出良好的抗病毒活性,且不易使病毒產(chǎn)生耐藥性。此類抗菌肽直接識別病毒,因為它們直接作用于病毒的包膜、糖蛋白和衣殼。同時,有些抗菌肽與病毒受體結(jié)合而阻止它們與病毒的相互作用或抑制其復(fù)制?？咕倪€可以激活宿主的免疫反應(yīng),從而抑制病毒生命周期的1個或多個階段。例如,來源于佩氏異距蝎(Heterometruspetersii)的毒素多肽Hp1090是第1個從蝎子中分離并鑒定為具有抗病毒活性的抗菌肽。Yan等[57]研究發(fā)現(xiàn),Hp1090直接與丙型肝炎病毒(HCV)顆粒相互作用,降低病毒的傳染性,抑制HCV的感染,其半數(shù)抑制濃度(IC50)值約為7.6 μg/mL;同時抑制HCV在Huh7.5.1細胞中的RNA擴增;它還可以通過與病毒顆粒結(jié)合擾亂病毒的結(jié)構(gòu)完整性的方式殺死HCV。El-Bitar等[58]研究發(fā)現(xiàn),闊掌蝎(Scorpiomauruspalmatus)和南方殺人蝎(Androctonusaustralis)毒液具有抗HCV活性,其IC50值分別為(6.3±1.6) μg/mL和(88.3±5.8) μg/mL。其他具有抗病毒活性的蝎毒素抗菌肽見表4。

1.3 陽離子β-折疊型抗菌肽

延伸陽離子型抗菌肽缺乏規(guī)則的二級結(jié)構(gòu),其結(jié)構(gòu)僅通過與膜脂相互作用的氫鍵和范德華力穩(wěn)定。雖然有些延伸陽離子型抗菌肽可以形成環(huán)狀結(jié)構(gòu),但本質(zhì)上結(jié)構(gòu)是線性的。此類抗菌肽的主要特點是富含脯氨酸(Pro)、精氨酸(Arg)、苯丙氨酸(Phe)、甘氨酸(Gly)和色氨酸(Trp)等氨基酸。例如,從豬小腸組織和外周血嗜中性粒細胞中分離得到的抗菌肽PR-39富含Pro(49%)和Arg(24%),從豬白細胞中分離得到的抗菌肽Prophenin-1(PF-1)富含Pro(53.2%)和Phe(19%),從牛中性粒細胞胞質(zhì)顆粒中分離得到的抗菌肽Indolicidin富含Trp(38%)和Pro(23%)等[13-15]。

1.4 延伸陽離子型抗菌肽

此類抗菌肽通常含有2～8個半胱氨酸殘基,并形成1～4對二硫鍵。這些二硫鍵在多肽分子中起著穩(wěn)定肽鏈空間結(jié)構(gòu)的作用,同時對多肽行使其生物學(xué)功能必不可少。例如,當其半胱氨酸突變?yōu)槭杷被?除丙氨酸和亮氨酸以外)時,多肽會保持生物活性;而被酸性氨基酸取代時,多肽會失活[11]。蝎毒素除了廣泛含有陽離子α-螺旋型抗菌肽之外,還含有β-折疊型結(jié)構(gòu)的毒素多肽。例如,CSαβ防御素和HAP-1是從東亞鉗蝎(Mesobuthusmartensii)中分離得到的蝎毒素β-折疊型抗菌肽。其中,HAP-1是含有19個氨基酸殘基的酸性肽,酸性氨基酸殘基占整個分子的33.3%。二級結(jié)構(gòu)預(yù)測結(jié)果表明,HAP-1包含1個β-折疊區(qū)域(第9～17氨基酸殘基)和2個末端(第1～8氨基酸殘基和第18～19氨基酸殘基),分別形成一段卷曲螺旋(coiled coil)區(qū)域[12]。

解題分析 由2f 2(x)-(2a+3)f(x)+3a=0得或f(x)=a.亦可用整體代換將表達式變得簡單一些：2x2-(2a+3)x+3a=0；由已知畫出函數(shù)f(x)的大致圖象，結(jié)合圖象不難得知，要使關(guān)于x的方程2f 2(x)-(2a+3)f(x)+3a=0有五個不同的零點，即要使函數(shù)y=f(x)的圖象與直線共有五個不同的交點，結(jié)合圖形分析不難得出，a的取值范圍是

2 蝎毒素抗菌肽研究進展

蝎毒素抗菌肽可有效抑制寄生蟲增殖,其作用機制主要為破環(huán)寄生蟲細胞膜結(jié)構(gòu),進而改變細胞膜電位,影響細胞膜的完整性,最終導(dǎo)致寄生蟲死亡。同時抗菌肽改變寄生蟲線粒體膜電位,誘導(dǎo)細胞凋亡及影響其核酸。Uzair等[68]研究發(fā)現(xiàn),蝎毒素抗菌肽Meucin-24和Meucin-25對惡性瘧原蟲(Plasmodiumfalciparum)具有選擇性抗寄生蟲活性,而對細菌和真菌沒有毒性;它們可以先黏附到紅細胞膜上后,經(jīng)親和力驅(qū)動下從紅細胞膜轉(zhuǎn)移到寄生蟲細胞膜,從而不破壞健康紅細胞的情況下選擇性抑制紅細胞內(nèi)的Plasmodiumfalciparum的生長。Borges等[69]對委內(nèi)瑞拉特有的戾蝎(Tityus)屬10個種蝎和鋸齒戾蝎(Tityusserrulatus)的毒液進行抗寄生蟲活性測定,其中,異戾蝎(Tityusdiscrepans)、岡氏戾蝎(Tityusgonzalespongai)和佩里哈戾蝎(Tityusperijanensis)的蝎毒液具有較高的抗寄生蟲活性,其致死率>80%;格紋戾蝎(Tityusclathratus)、碩螯戾蝎A(TityusfalconensisA)、東北戾蝎(Tityusnororientalis)、醫(yī)研所戾蝎(Tityusimei)和蘇利亞戾蝎(Tityuszulianus)的蝎毒液具有中等的抗寄生蟲活性,其致死率在40%～80%;碩螯戾蝎B(TityusfalconensisB)、荹氏戾蝎(Tityusbreweri)、薩納雷戾蝎(Tityussanarensis)和Tityusserrulatus的蝎毒液具有較低的抗寄生蟲活性,其致死率<40%。其他具有抗寄生蟲活性的蝎毒素抗菌肽見表5。

圖1 蝎毒液主要成分Fig.1 Main components of scorpion venom

2.1 抗細菌活性

蝎毒素抗菌肽能夠抑制有害真菌感染,具有高效、低毒、安全和廣譜抗真菌活性,且其獨特的抗真菌機制破解真菌耐藥性的難題。不同于細菌,真菌細胞結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,故對細菌的作用機理研究不能完全涵蓋對真菌的作用?？咕闹饕ㄟ^破壞真菌細胞壁,改變膜通透性,以及與核酸、蛋白質(zhì)和酶等胞內(nèi)大分子單獨作用或共同作用來達到抑制或殺死真菌的作用。據(jù)研究報道,Meucin-13、Meucin-18、HsAP、Pantinin-1、Pantinin-2和Pantinin-3等蝎毒素抗菌肽對真菌具有顯著的抗真菌活性,其中Meucin-13對粗糙脈孢菌(Neurosporacrassa)有較強的抗真菌活性,其MIC值為18.3 μmol/L[37];Meucin-18對Neurosporacrassa、白地霉(Geotrichumcandidum)、煙曲霉(Aspergillusfumigatus)和白僵菌(Beauveriaspp.)表現(xiàn)出強的抑制能力,其MIC值分別為5.2、3.5、8.3和1.9 μmol/L[37];HsAP、Pantinin-1、Pantinin-2和Pantinin-3均對熱帶假絲酵母(Candidatropicalis)有抗真菌活性,其MIC值分別為48.6、16.0、16.0和17.0 μmol/L[31,43]。其他具有抗真菌活性的蝎毒素抗菌肽見表3。

表2 蝎毒素抗菌肽的抗細菌活性Table 2 Antibacterial activities of scorpion AMPs

2.2 抗真菌活性

蝎毒素抗菌肽一般是由10～100個氨基酸殘基組成的陽離子α-螺旋型小分子無二硫鍵多肽,對革蘭氏陽性細菌、革蘭氏陰性細菌以及耐藥性細菌具有高效的抑制活性。蝎毒素抗菌肽的抗菌活性分析結(jié)果(表2)顯示,多數(shù)抗菌肽對革蘭氏陽性細菌和革蘭氏陰性細菌都具有很強的抗菌活性,并對革蘭氏陽性細菌的抗菌活性強于革蘭氏陰性細菌,這可能是因為2種細菌細胞壁的構(gòu)造和化學(xué)組成不同導(dǎo)致的。天然抗菌肽的殺菌機制不同于傳統(tǒng)抗生素,它可以與細菌質(zhì)膜上脂質(zhì)組分靶向結(jié)合,先破壞細菌細胞壁、細胞膜完整性,進而抑制細菌核酸、蛋白質(zhì)等的生物合成來達到快速有效抑菌效果,對宿主細胞無毒副作用,且不易使細菌產(chǎn)生耐藥性。Song等[18]研究發(fā)現(xiàn),蝎毒素衍生肽GK-19表現(xiàn)出很強的抗細菌活性,與其母肽AamAP1[最小抑菌濃度(MIC)值>20.0 μmol/L]相比,對革蘭氏陰性細菌大腸桿菌(Escherichiacoli)、肺炎克雷伯菌(Klebsiellapneumoniae)和銅綠假單胞菌(Pseudomonasaeruginosa)的MIC值分別為3.0、5.0和5.0 μmol/L;對革蘭氏陽性細菌糞腸球菌(Enterococcusfaecalis)和MRSA的MIC值分別為3.0和5.0 μmol/L。同時,GK-19對哺乳動物細胞幾乎無毒性、溶血活性低,并在血漿中穩(wěn)定性高。此外,在MRSA誘導(dǎo)的小鼠皮膚燙傷模型中,GK-19顯示出顯著的抗菌和愈合作用,認為它是一種很有前途的抗耐藥細菌感染的候選藥物。如表2所示,目前僅有50多種蝎毒素抗菌肽被鑒定具有抗細菌活性,然而2 700多種蝎中仍有許多蝎毒素抗菌肽未被分離和研究。

表3 蝎毒素抗菌肽的抗真菌活性Table 3 Antifungal activities of scorpion AMPs

2.3 抗病毒活性

教學(xué)中大部分學(xué)生分別獨立設(shè)計直方圖的計算算法并編寫M文件實現(xiàn)了所設(shè)計的算法，均得到了類似的圖1和圖2的原圖像、暗色圖像及亮色圖像的２種形式的直方圖．由教學(xué)實踐可知，與以往的實驗教學(xué)過程相比，思維教學(xué)的關(guān)鍵在于思維技能的訓(xùn)練，即根據(jù)直方圖的定義1和定義2分別繪制直方圖，將培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新品質(zhì)、創(chuàng)造思維作為實驗教學(xué)的主要任務(wù)．

表4 蝎毒素抗菌肽的抗病毒活性Table 4 Antiviral activities of scorpion AMPs

2.4 抗寄生蟲活性

蝎毒液是一類復(fù)雜的混合物,主要由黏蛋白類、脂類、酶類、無機鹽類、胺類和多肽類等物質(zhì)組成(圖1),其中多肽類是蝎毒液中最主要的活性物質(zhì),被稱為蝎毒素[16]。蝎毒素是新型抗菌藥物開發(fā)的重要源泉,主要包含蛋白酶抑制劑、防御肽、抗菌肽、細胞毒素和神經(jīng)毒素等,其中對神經(jīng)毒素和抗菌肽的研究最多。神經(jīng)毒素主要作用于神經(jīng)細胞離子通道,是一類研究細胞膜上離子通道結(jié)構(gòu)差異的“分子探針”?？咕氖切烊幻庖呦到y(tǒng)的重要組成部分,也是進行天然藥物篩選和開發(fā)的重要前體物質(zhì),具有廣譜抗細菌、抗真菌、抗病毒、抗腫瘤細胞和免疫調(diào)節(jié)等生物活性。此外,蝎毒素抗菌肽不僅種類多、分子質(zhì)量小、熱穩(wěn)定性好,而且還具有獨特的抗菌機制、不易使病原生物產(chǎn)生耐藥性等特點,是最理想的新型抗菌劑,具有重要的理論研究意義和應(yīng)用開發(fā)價值[17]。

第六，處理好特殊情況。在施工期間，若無法對混凝土進行連續(xù)澆筑時，應(yīng)當每隔1h對混凝土進行一次提升，避免出現(xiàn)黏結(jié)情況，對工程施工造成不良影響[5]。在采用混凝土?xí)r，混凝土避免不了出現(xiàn)裂縫，因此，澆筑混凝土前，要處理好存在的裂縫，避免工程質(zhì)量出現(xiàn)問題。

表5 蝎毒素抗菌肽的抗寄生蟲活性Table 5 Antiparasitic activities of scorpion AMPs

2.5 免疫調(diào)節(jié)活性

蝎毒素抗菌肽可作為信號傳遞分子調(diào)控細胞的免疫反應(yīng)?？咕目赏ㄟ^調(diào)節(jié)白細胞介素(IL)、腫瘤壞死因子(TNFs)、干擾素(IFNs)、趨化因子等細胞因子,以及樹突狀細胞(DCs)、單核細胞、巨噬細胞、粒細胞和淋巴細胞等免疫細胞的活性來維持免疫微環(huán)境的動態(tài)平衡。Willems等[75]研究發(fā)現(xiàn),在高濃度的條件下,蝎毒素抗菌肽Opsitoporin-1、Parabutoporin和BmKbpp作為細胞膜去穩(wěn)定劑,表現(xiàn)出強效的抗靶細胞活性;而在亞微摩爾濃度條件下,能夠改變?nèi)酥行粤＜毎幕钚?。人的粒細胞的脫粒過程由鈣離子(Ca2+)信號傳遞介導(dǎo)的,而Opsitoporin-1和Parabutoporin直接與G-蛋白相互作用誘導(dǎo)HL-60細胞內(nèi)鈣池Ca2+(G-蛋白依賴性)的釋放和Ca2+內(nèi)流[76]。此外,低濃度的Parabutoporin誘導(dǎo)中性粒細胞Rac途徑的激活由蛋白激酶C/磷脂酶C(PKC/PLC)途徑介導(dǎo),其誘導(dǎo)效應(yīng)強于傳統(tǒng)誘導(dǎo)促進因子N-甲酰甲硫氨酰-亮氨酰-苯丙氨酸(fMLP)和豆蔻酰佛波醇乙酯(PMA);也可以通過抑制粒細胞中還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶(NADPH oxidase,NOX)的活性,減少超氧化物的產(chǎn)生[77]。

2.6 抗腫瘤細胞活性

蝎毒素抗菌肽除了上述活性之外,也具有抗腫瘤細胞活性。Almaaytah等[78]研究發(fā)現(xiàn),蝎毒素抗菌肽Mauriporin能對前列腺癌細胞系PC-3、LNCaP和DU145具有抗增殖活性,其IC50值在4.4～7.8 μmol/L,但對正常的人臍靜脈內(nèi)皮細胞(HUVECs)和非洲綠猴腎細胞(Vero)都沒有抑制作用。Nguyen等[79]研究發(fā)現(xiàn),蝎毒素抗菌肽Smp24對A549細胞的抗腫瘤作用與線粒體功能障礙誘導(dǎo)細胞凋亡、減少線粒體自噬、細胞周期阻滯以及活性氧(ROS)積累有關(guān)。此外,Chlorotoxin[80]、TsAP-1[47]、TsAP-2[47]和Smp43[81]等蝎毒素抗菌肽均被證實具有抗腫瘤細胞活性。

3 抗菌肽在動物養(yǎng)殖中的應(yīng)用前景

3.1 漁業(yè)生產(chǎn)

現(xiàn)今,我國已成為世界第一漁業(yè)大國,也是世界水產(chǎn)品進出口貿(mào)易大國。水產(chǎn)養(yǎng)殖動物病害問題是制約漁業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的主要原因之一。抗菌肽作為機體天然免疫系統(tǒng)的重要組成部分,其廣譜抗菌活性、獨特的抗菌機制且不易使病原生物產(chǎn)生耐藥性等特點為水產(chǎn)養(yǎng)殖動物的抗病害問題提供了新的解決方案。房媛等[82]研究發(fā)現(xiàn),天蠶素抗菌肽(Cecropins)顯著提高南美白對蝦的生長發(fā)育速度、增重率和特定生長率,從而增強機體免疫力,提高南美白對蝦的抗病能力。董曉慶等[83]研究發(fā)現(xiàn),在鯉魚飼料中添加抗菌肽時,其生長狀態(tài)良好,能夠提高建鯉魚種肌肉中蛋白質(zhì)、脯氨酸、半胱氨酸、二十碳五烯酸(EPA)和二十二碳六烯酸(DHA)的含量,認為抗菌肽值得在漁業(yè)生產(chǎn)中推廣使用。這些研究說明抗菌肽在漁業(yè)生產(chǎn)中擁有廣泛的應(yīng)用前景。

3.2 畜牧業(yè)生產(chǎn)

在畜牧業(yè)生產(chǎn)中,霉菌、細菌以及其產(chǎn)生的毒素對飼料造成的污染和畜禽類病原菌感染等問題,給生產(chǎn)帶來極大危害。然而,傳統(tǒng)抗生素飼料添加劑具有藥物殘留和毒副作用,長期使用易使病原菌產(chǎn)生耐藥性,已不能滿足動物飼養(yǎng)的需求。天然抗菌肽以其廣譜的抗病原生物活性及不易產(chǎn)生耐藥性等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用于畜牧業(yè)生產(chǎn)中,可作為牛、羊、豬、雞、鴨和兔等的飼料添加劑,有效抑制病原菌繁殖,改善動物腸道菌群結(jié)構(gòu),提高動物生產(chǎn)性能。Park等[26]研究發(fā)現(xiàn),從腥紅似刺尾蝎(Centruroidessuffusus)毒液中分離得到的蝎毒素抗菌肽Css54對引起人畜共患疾病的病原體,如單核細胞增生李斯特菌(Listeriamonocytogenes)、豬鏈球菌(Streptococcussuis)、空腸彎曲菌(Campylobacterjejuni)和鼠傷寒沙門菌(Salmonellatyphimurium)均表現(xiàn)出良好的抗菌活性,并其細胞毒性和溶血活性低于從蜂毒中分離出的蜂毒肽(melittin),認為Css54可作為抗生素替代品用于畜牧業(yè)生產(chǎn)中。張清娟等[84]研究發(fā)現(xiàn),抗菌肽NZ2114對奶牛乳房炎源停乳鏈球菌(Streptococcusdysgalactiae)殺菌活性強,可直接作用于胞內(nèi)的基因組DNA并改變其二級結(jié)構(gòu),表明抗菌肽對奶牛乳房炎有較好的治療效果。秦龍等[85]在羔羊飼糧中添加家蠅抗菌肽(Cec Md)衍生肽,改善了腸道組織形態(tài)結(jié)構(gòu),提高了腸道菌群的豐富性和多樣性,抑制了有害菌的增殖,增強了腸道屏障,有利于羔羊的健康。梁秀麗等[86]研究認為,在仔豬飼糧中添加抗菌肽B-13,不僅可以提高仔豬的平均日增重,也可提高仔豬的生長性能,極顯著降低腹瀉。李平等[87]研究發(fā)現(xiàn),抗菌肽可提高斷奶仔豬的生長性能,促進營養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收,改善胃腸組織形態(tài)。鄭雪玥等[88]研究發(fā)現(xiàn),飼糧中添加抗菌肽可以顯著提高麻黃肉雞生長性能,降低血清D-乳酸含量,同時改善小腸形態(tài)結(jié)構(gòu)。以上研究表明,抗菌肽在畜牧業(yè)生產(chǎn)中擁有廣泛的應(yīng)用前景。

4 小結(jié)與展望

近年來,隨著對蝎毒素抗菌肽的深入研究,其廣譜抗菌活性和獨特的抗菌機制引起了高度重視。蝎是世界上最為古老的生物之一,迄今已有4億多年的歷史,有“活化石”之稱。蝎種類多,廣泛分布于世界各地。蝎毒液含有豐富的活性多肽類物質(zhì),是開發(fā)新型天然抗菌藥物的重要資源。蝎毒素抗菌肽具有熱穩(wěn)定好、水溶性好、分子質(zhì)量小、序列短、結(jié)構(gòu)簡單、易于合成等特點。此外,蝎毒素抗菌肽還具有廣譜抗菌活性、殺菌快速有效且不易使病原生物產(chǎn)生耐藥性等優(yōu)勢,有望成為替代抗生素的新型抗菌藥物。蝎毒素抗菌肽廣泛的生物學(xué)功能具有無限的應(yīng)用潛力,也必將對動物養(yǎng)殖、農(nóng)林生產(chǎn)、醫(yī)藥和食品等諸多領(lǐng)域產(chǎn)生深遠影響。隨著對于蝎毒素抗菌肽的研究的逐步加深、生物技術(shù)的不斷進步以及生物產(chǎn)業(yè)的深化與改進,蝎毒素抗菌肽的價值將會越來越多的展現(xiàn)。