抗菌肽在仔豬生產中的應用研究進展

抗菌肽在仔豬生產中的應用研究進展

杜麗飛，任慧波，邱美珍，楊 俊，王 慧，周望平（湖南省畜牧獸醫研究所，湖南 長沙 410131）

欄目協辦

抗菌肽是生物防御系統產生的一類對抗外源性病原體的肽類物質，具有抗菌譜廣、抗菌活性強、不易產生耐藥性等特點，近年來，作為一種替代抗生素的新型飼料添加劑在畜牧生產中得到越來越廣泛的應用。該文主要就抗菌肽的來源、分類、作用機理及在仔豬生產中的應用研究進展進行了綜述。

抗菌肽；作用機理；仔豬；研究進展

抗菌肽（antimicrobial peptides，AMPs）最早由瑞典科學家Boman等用大腸桿菌誘導惜古比天蠶分離獲得，是生物體免疫系統產生的分子質量較小，可以抵抗外界病原體侵害的，具有廣譜殺菌活性的一類堿性多肽，也是生物體天然免疫系統的重要組成部分。抗菌肽分子量約為2 000～7 000，由20～60個氨基酸殘基組成，具有廣譜抗菌作用，能識別和殺滅侵入并定植于動物機體的細菌、真菌，甚至對病毒、原蟲及癌細胞也有一定的抑制作用，而對真核細胞沒有毒性，因此，它在動物的先天免疫或非特異性免疫過程中發揮著重要作用。目前，抗菌肽以其獨特的抗菌、促生長、保健和治療疾病等功能受到人們的廣泛關注，其作為一種替代抗生素的新型飼料添加劑在畜牧生產中也得到越來越廣泛的應用。本文對抗菌肽的作用機理及在仔豬生產中的應用研究進展作一綜述。

1 抗菌肽的來源及分類

抗菌肽來源十分廣泛，在病毒、細菌、植物、昆蟲、軟體動物、甲殼動物、兩棲動物、魚類、鳥類及哺乳動物等生物均有發現。到目前為止，已經發現的抗菌肽有1 200多種。抗菌肽的分類方法有多種：根據氨基酸組成和結構特征可分為4類，即天蠶素、防御素、蛙皮素（富含脯氨酸）和蜂毒素（富含甘氨酸）；根據其作用對象的不同，抗菌肽可以分為抗細菌肽、抗真菌肽、抗腫瘤肽，既抗細菌又抗真菌的抗菌肽，既抗腫瘤又抗微生物的抗菌肽等類型。根據其來源不同又可將抗菌肽分為哺乳動物抗菌肽、兩棲類動物抗菌肽、昆蟲抗菌肽、植物抗菌肽、細菌抗菌肽和病毒抗菌肽等。

2 抗菌肽的作用機理

抗菌肽與傳統的抗生素在抗菌機制上是不同的，抗生素一般是通過抑制細菌細胞壁、蛋白質或DNA等的合成來達到殺菌的目的，所以抗生素的抗菌一般是作用特殊的受體，細菌容易變異而產生耐藥性。而抗菌肽抗菌時一般沒有特殊的受體，一般認為是通過物理作用造成細胞膜的穿孔而達到廣譜抗菌的效果，故抗菌肽的使用不易產生耐藥菌和交叉抗性。

2.1 抗菌機理

大多數抗菌肽分子是帶正電荷的，可以與細菌胞漿磷脂分子上的負電荷通過靜電吸附而結合在脂質膜上，使脂雙層外側發生扭曲，細胞膜產生相變，產生短暫的離子通道，造成細胞膜穿孔，進而導致細菌胞質外滲死亡。謝海偉等研究發現，抗菌肽對脂多糖具有較強的親和力，可以競爭取代脂多糖上的二價陽離子，從而與帶負電荷的磷脂膜結合，導致外膜破壞，使抗菌肽順利通過外膜；當抗菌肽達到一定濃度時，便形成非正式的跨膜通道，細菌膜的完整性遭到破壞，胞質內容物外泄，細菌死亡。

2.2 抗病毒機理

目前已發現的抗菌肽有3種不同的抗病毒作用機理：1）抗菌肽通過與病毒外膜直接結合發揮作用。例如，蛙皮素類抗菌肽和人的嗜中性粒細胞防御素（HNP-1）對皰疹病毒-HSV的抗病毒作用；2）抗菌肽能抑制病毒的繁殖。如蜂毒素和天蠶素A在亞毒性濃度下通過阻遏基因表達來抑制HIV-1病毒的增殖；3）抗菌肽可模仿病毒粒子干擾其組合。在蜂毒素對煙草花葉病毒（TMV）抑制作用的研究中，發現煙草花葉病毒衣殼蛋白的部分氨基酸序列和蜂毒素序列存在相似性，而這部分序列在病毒顆粒組裝中與RNA和蛋白質結合密切相關。這樣蜂毒素蛋白分子可以偽裝成病毒包被蛋白，參與病毒合成，導致病毒顆粒無法正常組裝。

2.3 抗腫瘤機理

抗菌肽對腫瘤細胞有明顯殺傷作用，而對正常細胞無害。這可能是因為真核細胞的質膜中含有豐富的膜蛋白和膽固醇，細胞中發達的微絲、微管與質膜結合，使得細胞膜比較穩定。正因為真核細胞有如此發達的細胞骨架，才不會被抗菌肽所溶解。而某些腫瘤細胞的細胞骨架系統不發達，抗菌肽可以插入癌細胞質膜，使雙分子層發生融解，腫瘤細胞的完整性被破壞，細胞膜上形成的孔洞使內容物外泄，線粒體出現空泡化、嵴脫落、核膜破損、界限模糊不清、核染色體DNA斷裂，并抑制染色體DNA的合成。

2.4 抗寄生蟲機理

Shahabuddin等研究發現，抗菌肽可以使瘧原蟲的卵囊期、子孢子期蟲內部形成明顯的大空泡，對瘧原蟲子孢子期膜通透性進行破壞進而使其形態受損，流動性降低，進而達到抗寄生蟲的目的。Diaz-Achilrica等研究發現一種合成的抗菌肽對萊什曼原鞭毛蟲有殺傷作用，其作用模式與殺菌模式相似。

3 抗菌肽在仔豬生產中的應用

3.1 提高仔豬生產性能

日糧中添加抗菌肽能增強仔豬的抵抗力，調控腸道菌群的生長和發育，提高仔豬的消化酶活性，有助于飼料養分的消化吸收，促進仔豬生長發育，從而提高仔豬的生長性能。陳香等報道，斷奶仔豬日糧中添加250 mg/kg、500 mg/kg和750 mg/kg抗菌肽在飼料轉化率上比抗生素對照組分別降低了18．29%（P＜0．01）、7．93%（P＜0．05）和14．02%（P＜0．05），結果表明：在飼糧中添加250 mg/kg的天蠶素抗菌肽制劑在提高斷奶仔豬生長性能上效果最佳。張董燕等研究表明：日糧中添加0．3%天蠶素抗菌肽后斷奶仔豬平均日增質量比對照組顯著提高了5．14%（P＜0．05），料重比顯著降低了14．8%（P＜0．05），顯著降低了斷奶仔豬糞中大腸桿菌數量（P＜0．05），由此可見，日糧中添加0．3%天蠶素抗菌肽對于提高斷奶仔豬生產性能、改善腸道菌群等具有積極的作用。蔣桂韜等研究結果表明，添加天蠶素抗菌肽的試驗組仔豬平均日增重和料重比分別比對照組提高了4．94%（P＞0．05）和顯著降低了5．13%（P＜0．05）。劉紅健等報道，在分娩前后的母豬飼糧中添加0．3%抗菌肽制劑，可提高仔豬斷奶成活率3．3%、斷奶平均頭重提高25．1%，平均每頭豬增重1．59 kg。這說明在哺乳母豬飼料中添加抗菌肽飼料添加劑可以促進哺乳仔豬生長，增強仔豬免疫能力。

3.2 抗仔豬腹瀉

仔豬斷奶期間，易受環境和飼料的轉變而產生應激，一般都會出現較嚴重的腹瀉現象，所以在斷奶仔豬飼料中都要添加抗生素等藥物預防腹瀉。大量研究表明，抗菌肽制劑抗腹瀉作用的主要原因是其具有廣譜抗菌作用，對大腸桿菌、沙門氏菌和產氣莢膜梭菌等有害菌有抑制作用，能夠防止仔豬細菌性腹瀉，減低斷奶仔豬應激綜合征。

黃茂俠報道，仔豬基礎日糧中添加0．2%抗菌肽時可顯著降低仔豬腹瀉率、腹瀉頻率和腹瀉指數，分別是18．42%、1．7%和0．10；添加量達到0．6%和0．8%的抗菌肽制劑時可顯著降低仔豬腹瀉3．20%、12．78%，效果要優于阿莫西林組。黃木家等應用2%抗菌肽制劑替代仔豬教槽料中的血漿蛋白粉，結果發現仔豬的腹瀉率減少47．78%，緩解了仔豬的斷奶綜合征，提高了仔豬的健康水平。謝海偉等研究鱟素抗菌肽分別對豬致病性大腸桿菌、傷寒沙門菌和金黃色葡萄球菌細胞形態的影響，結果表明，鱟素抗菌肽可以致使豬致病性大腸桿菌、傷寒沙門菌細胞壁破壞而將其殺死，對金黃色葡萄球菌則是直接穿過細胞壁作用于細胞核區導致細胞死亡。

3.3 改善斷奶仔豬小腸絨毛形態

小腸絨毛形態包括十二指腸、空腸和回腸的絨毛高度、隱窩深度和絨毛高度與隱窩深度之比（VH∶CD），這些指標可以體現豬腸道的健康狀況。絨毛高度的增加可以增加小腸表面積，有利于腸道吸收更多的營養。Tang等研究顯示，在日糧中添加100 mg/ kg lactoferricin-lactoferrampin融合抗菌肽可以顯著增加空腸和回腸的絨毛高度以及VH∶CD。給斷奶仔豬飼喂90 mg/kg抗菌肽A3或400 mg/ kg cecropin AD均可顯著增加隱窩深度，絨毛高度以及VH∶CD。

3.4 提高機體免疫機能

抗菌肽不僅能殺死細菌，抑制細菌引起的感染，而且能通過趨化樹突狀細胞、單核細胞和記憶T細胞，在先天性免疫和獲得性免疫反應之間起到橋梁作用，并通過啟動獲得性免疫系統提高機體抵抗微生物感染的能力。蔣桂韜等研究結果表明，添加天蠶素抗菌肽的試驗組仔豬血清中豬瘟抗體阻斷率、陽性率和合格率分別比對照組高出117．53%（P＜0．05）、499．88%和30%，這說明在仔豬日糧中添加天蠶素抗菌肽替代抗生素能在一定程度上提高仔豬的豬瘟抗體水平。蘇愷等研究表明，日糧添加抗菌肽能顯著降低斷奶仔豬血清的丙二醛（MDA）含量，提高總抗氧化能力（T-AOC）活性和血清超氧化物歧化酶（SOD）活性，說明抗菌肽能提高斷奶仔豬的抗氧化能力，保護免疫細胞膜，促進IgG的分泌，從而改善仔豬抗感染水平。王阿榮等報道，日糧中添加天蠶素抗菌肽具有提高斷奶仔豬血清IgG水平的作用，320 g/t的添加量效果更加明顯。由此可見，抗菌肽具有改善免疫指標，提高機體抗病能力的作用。

4 展望

抗菌肽抗菌譜廣、抗菌活性強、不易產生耐藥性，可以提高仔豬生產性能、降低腹瀉率、提高機體免疫機能，是替代抗生素的新型飼料添加劑，在畜牧生產上得到了越來越廣泛的應用。盡管近年來在抗菌肽的研究中取得了一定的成果，但仍存在一些問題，在未來的研究中，需進一步深入研究抗菌肽的提純、合成工藝、最適添加量及添加時間、與其他飼料添加劑是否有協同或頡頏作用等，為開發安全、高效的抗菌肽提供理論依據，促進畜牧業的持續健康發展。

略

2016-10-06）

杜麗飛（1981-），男，碩士，助理研究員，主要從事臨床獸醫工作