抗菌肽在水產養殖中的應用

孫田革

隨著水產養殖業高密度和集約化養殖模式的迅速發展，對水產養殖動物的疾病防治要求也隨之升高。由于抗生素使用泛濫引起的耐藥性、藥物殘留以及環境破壞問題日益嚴重，對全球水產養殖業造成了嚴重影響，甚至嚴重危害水產養殖業安全、有效發展，所以國內外一直在研究安全高效、無殘留、不易產生耐藥性、不破壞水體生態系統的抗生素替代品。抗菌肽作為高效、安全的抗菌藥物，不僅可以抗細菌、抗真菌、抗病毒、殺傷腫瘤細胞等，還具有無毒副作用、不易產生耐藥性、無殘留和無污染等優點，符合水產品安全生產的需要。

抗菌肽是由生物體經一定誘導后所產生的一類具有抗菌活性的多肽物質，其可在機體受到病毒侵害時起到有效作用，同時是生物體免疫防御系統重要的組成部分。目前已在人類、細菌、動植物中發現該類物質。抗菌體具有廣譜殺菌作用，其中大多數對革蘭氏陽性菌有消滅作用，還有一部分對革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌都起到消滅作用。

2.1 細菌抗菌肽

細菌抗菌肽可由革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌分泌，其包括中性肽和陽離子鈦。在細菌中已發現4種類型的抗菌肽，分別是多黏菌素E、短桿菌肽S、乳鏈菌肽和桿菌肽。

2.2 昆蟲抗菌肽

昆蟲面對細菌感染后會做出反應，同時形成一種高效、快速、短暫的合成抗菌肽。將其抗菌肽分泌到血淋巴中，會有效抵抗革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌，并大多帶有正電荷。因為昆蟲抗菌肽的結構和序列不同，可分為4類，昆蟲防御素、富含甘氨酸殘基的抗菌肽、富含脯氨酸殘基的抗菌肽及天蠶素類。

2.3 水生動物抗菌肽

2.3.1 魚類抗菌肽 魚類抗菌肽是魚體非特異性免疫系統的重要組成部分，并且是一類分布廣泛，數量和種類龐大的小分子蛋白。在魚體受到傷害或者病原微生物威脅時，可快速產生抗菌肽同時消滅病原微生物。不同的魚類抗菌肽其作用機理和分子結構也不同，就算是同一種魚類，其組織不同抗菌肽的表達也不同。根據氨基酸序列及結構特征，抗菌肽可分為4種類型，含多個半胱氨酸的α折疊抗菌肽，不含半胱氨酸的α螺旋抗菌肽，經酰胺化、糖基化修飾的抗菌肽以及與組蛋白高度相似的組蛋白樣蛋白抗菌肽。

2.3.2 貝類抗菌肽 體液免疫和細胞免疫構成貝類免疫防御系統，并且和其他無脊椎動物一樣都缺少特異性免疫系統。目前貽貝抗菌肽是一類小分子陽離子抗菌肽，是貝類抗菌肽主要研究方向，其特征主要是N-末端具有信號肽，帶正電荷等，這類抗菌肽是貽貝體液免疫分子中的重要組成部分。

3.1 抗菌肽的抗病原微生物活性

抗菌肽可與細胞內細胞器等多種微生物發生反應，通過影響細胞的正常代謝活動或者損壞細胞膜的完整性，進而致使細菌死亡。在大多數情況下，抗菌肽無法直接消滅細菌，需要在一定條件下通過間接機制對抗細菌。抗菌肽可抑制魚類病原微生物體內細菌的生長，并具有一定的殺傷力。抗菌肽可直接與病毒外膜結合并發揮抗病毒作用，抑制病毒生長、發育、繁殖。

3.2 抗菌肽的免疫功能

在機體免疫系統中抗菌肽作為主要組成部分有著重要的作用，不僅自身就有一定的免疫功能可用來對抗病原菌，而且還可以作為免疫效應分子調節宿主免疫防御系統，進而達到最佳的免疫效果。在機體受到病原菌侵害時，遭受侵害部位的細胞會第一時間分泌免疫趨化因子，同時激活免疫細胞并產生抗菌肽，產生的抗菌肽可直接充當單核細胞、中性粒細胞等趨化因子，快速地聚集到遭受感染的部位，從而發揮作用。同時，抗菌肽還可以促進細胞增殖、分化和肥大細胞活化及傷口愈合、提高腸道黏膜免疫功能等作用。

4.1 鯉魚

董曉慶在研究鯉魚免疫功能中發現，基礎飼料中添加200～377毫克/公斤的抗菌肽，可有效提高鯉魚整體的抗氧化能力，增加肝臟組織中IL-1β的表達量，促進細胞因子IL-1β和IgM的分泌，從而提高鯉魚的免疫功能。劉翠玲等在基礎飼料中添加3000毫克/公斤的抗菌肽復合物后發現，該劑量的抗菌肽復合物可有效改善鯉魚成魚免疫指標；Zhou等研究如何提高鯉魚抵抗力時發現，在鯉魚基礎飼料中分別添加20和35毫克/公斤的昆蟲抗菌肽，可有效增加鯉魚血清中溶菌酶的活力，進而提高鯉魚的抵抗力。林鑫等通過錦鯉試驗發現，對照組和添加75毫克/公斤試驗組，其血清過氧化氫酶、堿性磷酸酶和總超氧化物歧化酶活性明顯低于150毫克/公斤和225毫克/公斤的抗菌肽試驗組，由此結果可證明添加150毫克/公斤和225毫克/公斤的抗菌肽，可有效提高錦鯉自身的抗病力和免疫功能。

4.2 羅非魚

李曉穎等在研究抗菌肽對羅非魚生長發育的影響中發現，在羅非魚飼料中使用含抗菌肽的豆粕替代傳統魚粉，結果發現，羅非魚的存活率、增重率都有所增加。黃滄海等通過抗菌肽與抗生素添加劑的對照實驗發現，添加125毫克/公斤的抗菌肽組，其體重增長明顯高于抗生素組，并在肥美程度上優勢明細。姜珊等通過研究發現，將8毫克/公斤的抗菌肽添加至羅非魚的基礎飼料中，可有效提高羅非魚的過氧化氫酶活性。

4.3 石斑魚

孫秀文等研究發現，將抗菌肽添加至斜帶石斑魚基礎飼料中，可有效改善斜帶石斑魚生長情況及肝臟健康狀況。蔡云川等通過實驗發現，在飼料蛋白水平為51%時添加0.02%的抗菌肽，可有效提高赤點石斑魚生長性能，增強消化酶活性及抗氧化能力，降低飼料系數。

4.4 鯽魚

王自蕊等通過研究發現，在鯽魚的基礎飼料中添加天蠶素抗菌肽，可有效提高鯽魚溶酶菌的活性，添加225毫克/公斤和275毫克/公斤抗菌肽可提高血清中超氧化物歧化酶的活性。何義進等研究發現，在異育銀鯽飼料中添加0.2%以上抗菌肽，可有效提高異育銀鯽血清中超氧化物歧化酶的活性，并可以有效改善機體免疫能力。

4.5 鱉

翟少偉等研究發現，在中華鱉稚鱉中添加抗菌肽可有效提高中華鱉稚鱉的增重率及成活率，還可改善血液生化指標。該研究人員還發現，在中華鱉稚鱉飼料中添加抗菌脂肽可顯著提高中華鱉稚鱉的生長性能和腸道消化酶活性。

4.6 對蝦

覃志彪等通過研究發現，在餌料中添加抗菌肽，可有效提高凡納濱對蝦蝦苗的成活率及增重率。陳冰等發現在對蝦基礎飼料中添加2900毫克/公斤的家蠅抗菌肽，可顯著提高凡納濱對蝦成活率及特定生長率。

（1）抗菌肽的抗菌機制表達不明確。目前，抗菌肽種類極多，抗菌機制不同，所以出現的爭議較多。有的研究人員認為是細胞內部損傷機理，即抗菌肽穿過細胞膜，在細胞內部進行DNA復制、翻譯、轉錄等過程；還有的研究人員認為是細胞膜損傷機理，其主要原理是通過抗菌肽和細菌在細胞膜上特異性結合，改變了細胞內外的滲透壓，最后造成內容物外流，細胞死亡。不管研究結果如何，我們都應該準確了解抗菌肽功能與結構之間的關系，挑選出適宜不同物種的抗菌肽。（2）生產抗菌肽成本過高、提取工藝復雜。目前，天然抗菌肽含量較低、提取工藝較為復雜，并且合成手段主要以化學手段為主，難以保證其具有較高的生物活性，無法進入產業化階段。在真核表達、原核表達和桿狀病毒表達的這3個系統中，根據不同類型抗菌肽的特點，選擇出適宜表達的系統至關重要。（3）抗菌肽利用方面少。目前在水產養殖方面，抗菌肽的主要研究方向是飼料添加劑，該研究方式主要是通過改變動物攝取食物的途徑發揮免疫防御作用。但是關于其他方面的研究甚少，例如在水產養殖業中有很多名貴的魚苗在卵和仔魚期間容易感染病毒性疾病，導致大量死亡，進而造成經濟嚴重損失；魚卵及破膜魚苗等不具備攝食能力的仔魚如何高效利用抗菌肽等方面的報道幾乎沒有，所以未來可以作為重點研究方向。

在水產養殖方面，抗菌肽已取得了一定的成效，傳統的水產養殖方式經常使用抗生素，導致絕大部分病原微生物產生了自身耐藥性，想要減少抗生素的使用，就必須研制一種新型藥物，這時抗菌肽的出現，更好的解決該問題，因自身具有獨特的抗菌機制，經過不斷研究升級抗菌肽完全可能替代抗生素在水產動物養殖中的應用。