抗菌肽在动物生产中的应用研究进展

青岛农业大学动物科技学院 胡 静 林英庭＊

抗菌肽又称抗菌生物肽，是生物体产生的一种具有强抗菌作用的阳离子多肽，相对分子质量为2000～7000，由20～60个氨基酸残基组成。这类活性多肽具有分子质量小、热稳定性好、水溶性好、抗菌谱广等特点，是动物宿主先天性非特异防御体系的一个重要组成部分。抗菌肽不仅对多重耐药菌具有杀伤作用，还能抑杀真菌、寄生虫、病毒以及肿瘤细胞，且对正常细胞毒性较小。本文就抗菌肽的分类、作用机理、结构特点及在动物生产中的应用作一综述。

1 抗菌肽的分类

抗菌肽可以根据其来源、结构特征、组成等进行分类。根据来源可分为昆虫抗菌肽，如天蚕素（cecropins）、昆虫防御素（insect defensins）等；水产动物抗菌肽，如贻贝素（mytilins）、贻贝肽（myticins）等；两栖类抗菌肽，如蛙肽、爪蛙肽等；哺乳动物防御素，如牛β防御素（BND）等；植物抗菌肽，如硫素（thionin）、脂转移蛋白（lipid transfer proteins）等；微生物抗菌肽，如杆菌肽（bacitracin）类等；人类源抗菌肽，如人源防御素LL-37等；人工合成抗菌肽等。根据其组成不同可分为富含半胱氨酸残基的防御素（defensin）、富含脯氨酸残基的蛙皮素（magainin）、富含甘氨酸残基的蜂毒素（melittin）、杀菌肽（cecropin）等。 根据结构可分为带有α螺旋结构的线性肽，如cecropin；β-折叠抗菌肽，如植物防御素γ-2-purothionin；具有环形结构的肽，如subtilosin A；带有一个或多个占主导地位氨基酸的线性肽。根据作用功能不同可分为抗细菌肽、抗真菌肽、抗肿瘤肽、抗细菌兼抗真菌肽、抗微生物兼抗肿瘤肽 （梁永利，2006；Lai等，2002；AHolak 等，1988；Steinerh 等，1981）。

2 抗菌肽的结构特点

迄今为止，已经研究报道的抗菌肽超过1500种，其一级结构有很大差别，其来源、结构、抗菌谱等也都不尽相同，但大多数抗菌肽均是由30多个氨基酸残基组成的碱性小分子，具有α-螺旋或β-折叠。另外，多数抗菌肽的氨基酸N端富含赖氨酸和精氨酸等阳离子型氨基酸以及大于30%的疏水性氨基酸，并带有2～7个的正电荷，等电点大于7。大多数抗菌肽在特定位置均有一些较保守的氨基酸残基，这些高度保守的氨基酸残基保证了抗菌肽分子的抗菌活性。此外，部分抗菌肽还具有抵抗胰蛋白酶或胃蛋白酶水解的能力 （黎观红等，2011；王典等，2010；侯晓姝等，2009；于健等，2004）。

3 抗菌肽的作用机理

自从抗菌肽被发现以来，学者们对其作用机理进行了大量研究，其中胞膜攻击机理论得到较多认可。该理论可能的作用机制为抗菌肽分子上的正电荷与细菌质膜磷脂分子上的负电荷发生静电反应，同时抗菌肽的疏水端和两亲性α-螺旋结构破坏了脂质双层原有的有序结构，最后多个抗菌肽分子间通过相互位移而聚合形成跨膜离子通道，引起细胞内容物大量溢出，细菌不能维持正常渗透压而死亡（刘莉如和王晓霞，2012；刘诚等，2011）。

抗菌肽只对原核生物细胞和真核生物病变细胞有抗菌作用，对正常的真核生物细胞无影响，其原因是真核细胞膜中大量的胆固醇可以与抗菌肽相结合，降低抗菌肽活性，使膜结构趋于稳定。此外，高等动物高度发达的细胞骨架系统，也可对抗菌肽起到一定的抵御作用。而癌细胞的细胞骨架系统与正常细胞相比不发达，这也是抗菌肽可以抑制肿瘤的原因之一。

4 抗菌肽在动物生产中的应用

4.1 防治畜禽疫病 抗菌肽作为饲料添加剂对细菌具有强烈的抑制作用，在饲料中添加抗菌肽，不仅不会使细菌产生耐药性，而且还无毒无残留。卢宇等（2010）研究表明，在10～35日龄肉仔鸡日粮中添加抗菌肽S807后，雏鸡成活率提高8.62%，生产性能提高 18.6% ～22.1%，同时对防治肉仔鸡腹水症也起到一定作用。马卫明等（2005）采用琼脂糖弥散试验和活菌计数试验检测猪小肠抗菌肽对鸡白痢沙门氏菌C79-13株、鸡致病性大肠杆菌自然分离株等11株细菌的作用，结果发现，猪小肠抗菌肽对11株细菌均有不同程度地抑制作用，且杀菌率可达59.5%～98.5%。王秀青等（2011）将120只1日龄雏鸡分6个组，注射致死剂量大肠杆菌24 h后，再通过口服和肌肉注射不同剂量重组抗菌肽Cecropin B，结果表明，重组抗菌肽Cecropin B对大肠杆菌病有较好的治疗效果，其中高剂量（0.75 mL）口服组的效果最佳。都海明等（2011）研究报道，在断奶仔猪基础日粮中添加抗菌肽后，可明显抑制仔猪因断奶应激造成的腹泻，肠道内大肠杆菌数量也显著降低，但其对乳酸菌也有一定的抑制作用，原因可能是乳酸菌细胞膜带有一定量的负电荷，导致抗菌肽对其具有一定敏感性。

4.2 提高动物生产性能 在饲料中添加外源性抗菌肽，可提高饲料利用率，促进畜禽生长。张董燕等（2011）在体重为（16.57±0.23）kg 的断奶仔猪基础日粮中添加0.3%的天蚕素抗菌肽，结果显示，日粮中添加0.3%天蚕素抗菌肽后断奶仔猪平均日增重比对照组提高5.14%，料重比降低14.8%。王万云等（2011）将鸡小肠抗菌肽粗制品按比例添加到肉鸡基础日粮中，结果显示，该抗菌肽可显著增加肉鸡重量，并能提高饲料转化率，其中，0.10%添加量效果最好。李波等（2011）在母猪分娩前30 d到产后21 d饲料中添加400 kg/mg天蚕素抗菌肽，结果显示，对照组的活仔率、健仔率均极显著低于试验组（P＜0.01）；试验组的腹泻率显著低于对照组（P＜0.05）；试验组初生重、21 d体重和日增重均高于对照组，但差异不显著（P＞0.05）。雷岷等（2012）通过给35日龄断奶的新西兰肉兔饲喂天蚕素抗菌肽发现，天蚕素抗菌肽可一定程度提高肉兔的日增重，显著降低料重比（P＜0.05），并对肉兔的采食量无显著影响 （P＞0.05）。由此可见，在肉兔饲粮中添加天蚕素抗菌肽可提高肉兔生产性能。马倩等（2012）研究指出，在芦花鸡日粮中添加0.1 g/kg抗菌肽可极显著提高芦花鸡末质量和平均日增重，极显著降低平均料肉比。

4.3 改善畜禽免疫能力 刘莉如等（2012）研究指出，在海兰褐蛋用仔公鸡饲料中添加天蚕素抗菌肽后，试验组胸腺指数、脾脏指数均显著高于空白对照组及抗生素组 （P＜0.05）。吕尊周等（2011）研究饲喂不同水平抗菌肽对蛋鸡血清免疫指标及脾脏白细胞介素2 mRNA表达量的影响，结果表明，饲料中添加 200、400、600 mg/kg 抗菌肽后，与对照组相比，血清免疫球蛋白A含量分别提高 7.69%（P ＞ 0.05）、19.40%（P ＞0.05）和14.38%（P＞0.05），血清免疫球蛋白G含量分别提高 12.69%（P ＞ 0.05）、21.24%（P ＜ 0.05）和9.10%（P＞0.05），而抗菌肽对血清免疫球蛋白M、补体3和补体4含量影响均不显著 （P＞0.05）。由此可见，抗菌肽能提高蛋鸡的免疫功能，且饲粮中添加400 mg/kg抗菌肽效果最佳。陈冰等（2012）研究指出，在凡纳对虾饲料中添加2000～3000 mg/kg家蝇幼虫抗菌肽提取物，凡纳对虾血清中酚氧化酶、过氧化物酶、碱性磷酸酶、溶菌酶的活性和总抗氧化能力均维持在一个较高的水平，且显著高于空白对照组。由此可知，抗菌肽可提高对虾的免疫相关指标。杨玉荣等（2009）研究表明，在饮水中添加非洲鸵鸟皮肤抗菌肽可以促进雏鸡免疫器官发育，增强机体的细胞免疫功能。

4.4 改善动物产品品质 吕尊周等（2012）研究指出，日粮中添加200 mg/kg抗菌肽粗提物能显著提高蛋鸡的蛋黄相对重（P＜0.05）；添加400 mg/kg抗菌肽粗提物后蛋鸡的产蛋率和蛋黄相对重均有显著提高 （P＜0.05）。郭丽君等（2012）分别向1日龄健康芦花鸡基础日粮中添加抗菌肽及抗菌肽+酵母菌制剂，结果表明，抗菌肽及抗菌肽+酵母菌制剂均可显著提高胸肌肌纤维密度、胸肌硒含量及胸肌锰含量。但必需氨基酸含量和游离氨基酸总量与空白对照组无显著差异（P ＞0.05）。徐名能等（2011）向奶牛日粮中添加抗菌肽制剂50 g/d·头，结果发现，与对照组相比，日粮添加抗菌肽制剂能极显著降低牛乳体细胞数75.86%（P＜0.01）， 同时乳脂显著率提高 （P＜0.05），但对乳蛋白率无显著影响（P＞0.05）。这在保证乳品质的基础上也从一定程度上预防了隐性乳房炎的发生。

5 前景展望

上述可见，抗菌肽具有提高动物生产性能，改善畜禽免疫力，改善动物产品品质等作用，因此有望成为新型抑菌促生长剂和免疫调节剂应用于畜牧生产。然而随着抗菌肽研究不断深入，一些制约因素也接踵而来，因此必须加强药理、药代动力学、毒理性等研究，并解决潜在毒性、稳定性等问题。目前研究已表明抗菌肽作用众多，但对其作用机制尚不十分清楚，仍需进一步研究。

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