抗菌肽的作用機制及在畜禽生產(chǎn)中的應用

盧軍霞，張 寧，王 娟，楊軍艷*

（1.石家莊工程職業(yè)學院，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 個氨基酸殘基組成。具有抗真菌、抗細菌等多種生物學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)生耐藥性等特點被廣泛應用于生命科學、醫(yī)學和獸醫(yī)學等領域。隨著抗生素的廣泛、大量使用，細菌耐藥性問題日益嚴重，同時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“天然超級抗生素”，被廣泛應用于動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物，此類抗菌肽的種類較多且以昆蟲為主，已報道的昆蟲源性抗菌肽多達200多種，此抗菌肽抗菌譜廣泛；來源于脊椎動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，此類抗菌肽對植物病原菌有良好活性；來源于微生物（細菌、病毒）的抗菌肽。研究發(fā)現(xiàn)，細菌肽可作用于細菌的各個生長階段，如革蘭氏陽性菌產(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，隨著科學技術的發(fā)展，采用基因工程手段對目的基因組進行重組生產(chǎn)已成為現(xiàn)代研究的重要途徑。對于抗菌肽的分類，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、動物性抗菌肽和人工合成性抗菌肽。根據(jù)作用對象可分為抗細菌抗菌肽，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，畜禽細菌病具有一定的傳染性，不易防控，治療難度大，對養(yǎng)殖業(yè)造成巨大經(jīng)濟損失（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，市場前景好。劉小龍等采用豬源抗菌肽為試驗藥物，對禽大腸桿菌和沙門氏菌進行體內(nèi)外抑菌試驗，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5 株大腸桿菌和7 株沙門沙門氏菌進行體外抑菌試驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，牛源性抗菌肽對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）用雞血抗菌肽對雞痘病毒進行體外試驗發(fā)現(xiàn)，雞血抗菌肽可降低雞痘病毒的增殖速度，表明雞血抗菌肽對雞痘病毒具有一定的對抗作用。

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，不僅危害動物健康，還危害人類公共衛(wèi)生，嚴重影響?zhàn)B殖業(yè)發(fā)展。如雞球蟲病發(fā)病率高達50% ～70%，死亡率20% ～30%，全球造成經(jīng)濟損失超過50 億（姚大偉，2019）；牛羊吸蟲病是牛羊寄生蟲病較為嚴重的疾病，發(fā)病率高、死亡率較高，給反芻動物養(yǎng)殖帶來巨大挑戰(zhàn)。研究發(fā)現(xiàn)，抗菌肽對瘧原蟲、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），但研究機制尚不清楚（鄭文琪，2018）。

3 抗菌肽的作用機制

研究表明，抗菌肽抗菌機制可能通過破壞細菌細胞壁、細胞膜完整性抑制細菌核酸的生物合成過程，影響細菌蛋白質(zhì)的合成作用。細胞壁是位于細胞膜外的一層較厚、較堅韌并略具彈性的結(jié)構(gòu)，其成分為黏質(zhì)復合物，有的種類在壁外還具有由多糖類物質(zhì)組成的莢膜，起保護作用，當細菌細胞壁被破壞，滲透壓不失衡，引起細菌死亡。研究發(fā)現(xiàn)，抗菌肽可抑制革蘭氏陽性菌細胞壁合成，破壞細胞壁（SASS V 等，2010）。細胞膜是抗菌肽的主要靶點，目前這些認識和研究均來自于桶板模型、環(huán)孔模型、去垢劑模型等細胞模型，其并不能完全解釋抗菌肽對細胞膜的作用機制（LEE H等，2015）。抗菌肽還可通過與細胞內(nèi)陰離子分子結(jié)合，從而抑制核酸的生成，進而抑制蛋白質(zhì)的生成，達到抑菌效果?？咕目辜纳x的作用機制主要為破環(huán)寄生蟲細胞膜，改變其膜電位，影響細胞膜的完整性，最終導致寄生蟲死亡。同時抗菌肽改變線粒體膜電位誘導細胞凋亡及影響寄生蟲核酸（劉澤華等，2014）?？咕目共《咀饔脵C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)點被廣泛應用于畜禽生產(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，細菌、病毒、寄生蟲等病原嚴重危害畜禽健康，如豬細菌性、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動物，研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，抗菌肽可促進機體白細胞的生成，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，進而保護肺臟。李連彬（2018）使用菌絲霉素源抗菌肽對奶牛中分離的金黃色葡萄球菌進行體外抑菌及體內(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及促炎因子的IL-6 和TNF-α 含量，表明菌絲霉素源抗菌肽對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)中的促生長作用 王建（2019）發(fā)現(xiàn)，抗菌肽Api-PR19 對多種腸道病原菌有較強的抑菌效果，同時可增強營養(yǎng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)運，改善小腸腸道組織形態(tài)，增強腸道免疫，進而提高肉雞生長性能和抗病力。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性能，促進營養(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，提高生長性能和機體免疫功能。

5 展望

抗菌肽不易產(chǎn)生耐藥性、抗菌譜廣、較強的生物學活性及部分免疫效應，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)有廣闊的應用前景。但目前抗菌肽推廣應用仍存在一定問題，（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，化學合成成本較高，難以推廣。（2）抗菌肽的作用機制雖有一定研究，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。但隨著科學技術的發(fā)展，將會攻破此類問題，使得抗菌肽更好的應用于畜禽生產(chǎn)中。