抗菌肽的來源、功能及其在畜禽生產中的應用

鄭鄧祥

長江大學動物科學學院，湖北荊州 434025

抗菌肽的來源、功能及其在畜禽生產中的應用

鄭鄧祥

長江大學動物科學學院，湖北荊州 434025

抗菌肽又稱抗微生物肽或肽抗生素，來源于微生物的抗菌肽又稱細菌素，是機體先天防御系統(tǒng)的重要組成部分。自20世紀70年代，瑞典科學家Boman研究小組從惜古比天蠶中發(fā)現(xiàn)第一種抗菌肽“天蠶素”以來，每年都有大量新的抗菌肽被發(fā)現(xiàn)。目前發(fā)現(xiàn)的多數(shù)抗菌肽具有較寬的活性譜，可有效殺死細菌、真菌、寄生蟲甚至包膜病毒。更為重要的是，抗菌肽可以有效抑制對抗生素產生耐藥性的細菌，因此抗菌肽又被譽為“天然超級抗生素”[1]。本文對抗菌肽的來源、功能和在畜禽生產中的應用進行了綜述。

1 抗菌肽的來源

1.1 昆 蟲

迄今為止，約有200種昆蟲抗菌肽被發(fā)現(xiàn)。昆蟲抗菌肽多數(shù)為陽離子肽，氨基酸殘基數(shù)一般不超過100個[2]。根據(jù)其氨基酸序列和結構特點，可將昆蟲抗菌肽分為4大類：兩性分子α-螺旋抗菌肽、分子內形成二硫鍵的抗菌肽、富含脯氨酸的抗菌肽及富含甘氨酸的抗菌肽。另外，還有一類抗真菌的抗真菌肽和一類既抗細菌又抗真菌的抗菌肽。

1.2 植 物

thionins是第l類從植物中分離的抗菌肽，能夠抑制多種植物病原菌的生長。之后，陸續(xù)從植物的根、種子、花、莖、葉子等中發(fā)現(xiàn)許多抗菌肽，根據(jù)序列相似性和抗菌活性，將其分為幾個主要的類別：defensins家族、cyclotides家族、hevein-like proteins家族、knottins家族、impatiens家族和snakins家族。

1.3 哺乳動物

哺乳動物抗菌肽被發(fā)現(xiàn)存在于嗜中性粒細胞、潘氏細胞、上皮細胞或蛋白質的降解產物中。這些抗菌肽包括 defensins、cathelicidins、bactenecins和indolicidins幾大家族。defensins是研究最多的哺乳動物抗菌肽，其通過化學趨化因子受體作用于樹狀細胞和T細胞來調控宿主適應性免疫，以應對微生物的侵害。

1.4 兩棲動物

迄今為止，已鑒定的兩棲動物來源抗菌肽有600多種。這些抗菌肽一般由l0～46個氨基酸組成，對革蘭氏陽性菌、革蘭氏陰性菌、真菌、原生動物和病毒均有抑制作用。蛙科是分布最廣泛的兩棲動物，幾乎遍及各大洲，占據(jù)著重要的生態(tài)地位，從它們皮膚中分離到的抗菌肽無論在種類上還是數(shù)量上都極其驚人[3]。

1.5 海洋動物

1）海洋無脊椎動物。海洋無脊椎動物抗菌肽根據(jù)來源分為幾大類別：一是甲殼動物抗菌肽。報道的抗菌肽主要存在于甲殼動物的血細胞和血漿中[4-7]。從肝、胰臟中分離到抗菌肽的甲殼動物有美洲巨螯蝦、蜘蛛蟹、本哈寄居蟹等[5，8]。還有一類甲殼動物抗菌肽源自血藍蛋白，包括從凡納濱對蝦血漿中和細角濱對蝦血漿中分離到的小分子抗菌肽，對真菌具有抑菌活性[9]。二是貝類抗菌肽。對此類抗菌肽研究較多的是貽貝類抗菌肽。分離自紫貽貝的抗菌肽有 defensin A、B，mytilin A、B及 mytimycin。defensin A和B具有抗細菌和真菌活性。mytimycin能夠抑制粗糙鏈孢霉的生長[10]。

2）魚類。已報道的魚類抗菌肽大多是從表皮黏液中分離到的。此外還包括從其他組織臟器（肝臟、脾臟、腎臟、鰓、血細胞、腸道等）中發(fā)現(xiàn)的hepcidins、cathelicidins、LEAP-2、chrysophsins等抗菌肽。

1.6 細 菌

細菌抗菌肽也被稱為細菌素。細菌素是由某些細菌在代謝過程中通過核糖體合成機制產生的一類具有抑菌活性的多肽或前體多肽。細菌素根據(jù)生物化學性質可分為三類：Ⅰ類細菌素，被稱為硫醚抗生素；Ⅱ類細菌素，被稱為乳酸細菌素，可以作為很好的食品保藏劑；Ⅲ類細菌素，由細菌的前蛋白轉位酶分泌[11-12]。

1.7 病 毒

LLPs是由人類缺陷病毒1型（HIV-1）跨膜蛋白的C末端序列編碼的慢病毒細胞溶解肽，具有很強的抗微生物和細胞毒性作用。LLPs精氨酸含量高但不含賴氨酸[13]。

2 抗菌肽的功能

抗菌肽具有廣譜抗菌活性，可以快速查殺靶標，并且其中很多是純天然的肽，使其迅速成為潛在的治療藥物。抗菌肽的治療范圍為：革蘭氏陰性菌、革蘭氏陽性菌、真菌、寄生蟲、腫瘤細胞等。

2.1 抗細菌功能

抗菌肽的抗細菌功能包括抗革蘭氏陽性細菌、革蘭氏陰性細菌等。大部分抗菌肽均具有抗革蘭氏陽性細菌的功能，但不同抗菌肽的抗菌活性有較大差異，且抗菌譜也不同。最近研究表明，在抗菌時不同的抗菌肽之間甚至抗菌肽與傳統(tǒng)的抗生素之間有協(xié)同和輔助作用，將抗菌肽和抗生素連用可以提高藥物療效，或者拓寬傳統(tǒng)抗生素的抗菌譜[14]。

2.2 抗真菌功能

許多抗菌肽除了抗細菌之外還有抗真菌的功能，其中一個重要因素就是抗菌肽與質膜的相互作用[15]。研究證明，抗菌肽抗真菌能力與真菌的屬、種和孢子的狀態(tài)有關。

2.3 抗寄生蟲功能

有些抗菌肽可以有效地殺死寄生于人類或動物體內的寄生蟲。如：cecropins類似物shiva-l、蛙皮抗菌肽爪蛙素等可以殺死瘧原蟲[16]；來自蛔蟲體內的抗菌肽可以殺死利什曼鞭毛蟲[17]；柞蠶抗菌肽cecropins D對陰道毛滴蟲有殺傷作用[18]。抗菌肽靶目標是寄生蟲的質膜，從而間接引起細胞內部結構和細胞器改變，干擾細胞正常代謝[19]。

2.4 抗病毒功能

研究表明，多種抗菌肽都具有抗病毒活性，這些病毒的共同特點是擁有膜結構，如艾滋病病毒、皰疹病毒、皰疹病毒型口炎病毒等[18]。抗菌肽可能通過多種機制發(fā)揮抗病毒作用，與病毒的包膜相結合、抑制病毒的繁殖或者干擾病毒的組裝合成[20]。

2.5 抗腫瘤功能

一些陽離子抗菌肽對腫瘤細胞有廣譜殺滅活性效果，這為癌癥患者提供了一類新型的抗癌藥物。其抗腫瘤機制主要有：溶解腫瘤細胞膜、破壞細胞內線粒體、對細胞DNA造成損傷、破壞細胞骨架、促進機體免疫效應、誘導細胞凋亡、抑制腫瘤血管生成等[21]。

3 抗菌肽在畜禽生產中的應用

抗菌肽普遍被應用到畜禽生產中，在農牧業(yè)生產中發(fā)揮著積極的作用。在畜牧生產中，抗菌肽的應用主要有3個方面。

1）抗菌肽在提高畜禽生產性能方面的應用。抗菌肽具有促進畜禽生長的作用，其原因可能與抗菌肽的臺聯(lián)結構和功能有關。具有特殊生理活性的抗菌肽參與到機體的生理活動，促進了生產性能的提高[22]。陳曉生等[23]將蠶抗菌肽AD混入鴨料中使用，發(fā)現(xiàn)于肉鴨日糧中使用抗菌肽制劑能達到與使用金霉素相同的促生長效果，且具有提高產肉率、降低腹脂率的作用。

2）抗菌肽在畜禽疾病防治中的作用。抗菌肽同時作為獸用藥物用于畜禽生產，抗菌肽的使用可以增強畜禽免疫力，作為藥物使用可以減少抗生素的臨床用量。溫劉發(fā)等[24]應用抗菌肽飼料添加于斷奶仔豬飼料中，發(fā)現(xiàn)抗菌肽可以減輕斷奶仔豬的腹瀉。屈軍梅等[25]以O1型大腸桿菌感染嶺南黃肉用雛雞，用家蠶抗菌肽及環(huán)丙沙星混飲給藥，結果發(fā)現(xiàn)：抗菌肽組、環(huán)丙沙星組與感染對照組相比，死亡率顯著降低，抗菌肽的有效率、治愈率與環(huán)丙沙星組差異不顯著，表明抗菌肽可以替代抗生素治療雛雞O1型大腸桿菌感染。馬衛(wèi)明等[26]報道，豬小腸抗菌肽對雞大腸桿菌、雞白痢沙門氏菌、金黃色葡萄球菌、白色葡萄球菌、豬致病性沙門氏菌、綠膿桿菌、魚致病性嗜水氣單胞菌等細菌均有不同程度的抑制作用。

3）基因工程技術表達抗菌肽的應用。Yams等[27]用顯微注射法將牛氣管基因轉入小鼠，在小鼠中成功地表達了牛氣管。將特異的抗菌肽基因轉入畜禽特定細胞，是細胞表達抗菌肽，從而產生抗病的新品種，發(fā)展抗菌肽在禽畜生產中應用的一個新思路。

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2014-05-08

鄭鄧祥，男，1991年生，本科。