溶菌酶替代抗生素的研究进展

夏宇

（沈阳工学院生命工程学院，辽宁 抚顺 113122）

溶菌酶替代抗生素的研究进展

夏宇

（沈阳工学院生命工程学院，辽宁 抚顺 113122）

溶菌酶是一种天然蛋白酶，它广泛存在于机体分泌物中，如眼泪、唾液和乳汁中。溶菌酶具有抗菌作用，它通过裂解肽聚糖中的糖苷键，以此使细菌细胞壁破裂，最终导致细胞死亡。本文就溶菌酶添加在饲料中可替代抗生素，作了简要综述。

饲料；抗生素；溶菌酶；功能作用；家畜

抗生素应用于畜牧养殖中已有几十余载的历史。饲料中添加抗菌剂，可以提高饲料利用率、维持肠道菌群平衡、增强畜群免疫力，从而提高动物生长性能，使经济效益最大化。但是相关研究指出，长期使用抗生素，将导致畜群生产性能降低，同时伴有畜群体内某些菌群会对抗生素产生耐药性的现象。孙金福等[1]对辽宁地区禽源大肠杆菌进行耐药谱检测，研究发现四环素和青霉素的耐药菌株率高达100%。近年来国内外市场要求饲料中须减少或禁止添加抗菌剂。这使得研究新的、安全高效的饲料添加剂迫在眉睫。丁亦男[2]报道在不使用任何抗生素的条件下，于饲料中添加溶菌酶，可促进饲料中营养物质的吸收，提高增重和饲料报酬，减少死亡。

1 溶菌酶的来源及应用：

Flemming[3]因发现鼻腔分泌物中存在一种可抑制细菌生长的成分，因其具有溶菌作用，故命名为溶菌酶。它广泛存在于机体分泌物中，如眼泪、唾液和乳腺中都可检测出溶菌酶。溶菌酶（1,4-β-N-乙酰胞壁质聚糖水解酶）具有抗菌作用，它通过水解肽聚糖中N-乙酰葡萄糖胺和N-乙酰胞壁酸之间的β-1,4糖苷键，以此使细菌细胞壁破裂，细胞膜丧失完整性，导致细胞坏死[4]。此外，水解后的产物还可生成免疫球蛋白IgA对机体进行局部保护、预防肠道疾病、抵抗病原菌侵袭[5]。溶菌酶是机体中重要防御机制，可调控大多数哺乳动物的先天免疫力[6]；还是人体母乳中的重要组成成分[7]。但是，由于溶菌酶在猪乳中含量极低（＜0.065 μg），所以人们很难相信溶菌酶对仔猪疾病预防方面可发挥重要作用。

溶菌酶一直广泛应用于畜牧饲料添加剂中，通过转基因技术，相关人员进行溶菌酶作用的研究。譬如将人源溶菌酶基因转移到猪乳[8]、山羊乳[9]中用于药物研究。Humphrey等[10]报道，仔鸡饲喂转溶菌酶基因大米后，转溶菌酶基因大米与抗生素有类似功效。研究人员通过转基因技术，观察发现，乳猪喝转人源溶菌酶山羊乳后，其肠道菌群致病菌减少、肠道形态学[11]绒毛高度增加。不过，这些试验仍然无法评估溶菌酶是否可以应用于畜牧养殖产业中。随后Oliver和Wells等发现蛋清中含有溶菌酶。当仔猪摄入有含有蛋清溶菌酶的饲料后，其生长性能得到了显著提高，弯曲杆菌的发病率降低。此外，Nyachoti等[12]使用Ecoli K88感染断奶仔猪，口服溶菌酶溶液后，发现使用溶菌酶的仔猪生长情况良好，肠黏膜上血清炎性细胞因子数量和Ecoli K88减少，表明溶菌酶能有效抑制Ecoli K88的生长,维持肠道健康[13]。

2 溶菌酶的功能作用

2.1提高饲料利用率饲料利用率也称料肉比，即饲养的畜禽每增重一千克所消耗的饲料量。通过提高饲料利用率可提高动物的生长性能。在断奶仔猪的饲料中添加卡巴氧/硫酸铜，或添加溶菌酶，试验结果表明溶菌酶与抗生素功效相似，能够提高饲料利用率，从而促进动物机体生长[14]。卢亚萍等[15]研究表明，在饲料中添加100 g/t溶菌酶比对照组增重7.79%，饲料报酬提高3.93%。王晓可等[16]研究表明，在断奶仔猪日粮中添加5 g/t溶菌酶，仔猪料肉比降低12%。可是Maga等[9]研究发现仔猪饲喂转人源溶菌酶羊奶后，溶菌酶并未能提高仔猪的生长速率。这可能是因为Maga等[9]和Brudige等[11]在饲喂仔猪转人源溶菌酶羊奶的同时，还饲喂仔猪含有抗生素的干颗粒的日粮，这样可能导致溶菌酶与抗生素存在拮抗作用，影响了试验结果。

2.2调节肠道形态学肠道是动物机体吸收营养物质的主要场所。肠绒毛高度与肠道接触营养物质的面积呈正相关，肠绒毛高度增加，肠道接触营养物质的面积也随之增加。肠道接触面积增加，可增强肠道对营养物质的吸收功能。隐窝深度即反映了隐窝细胞生成率。隐窝细胞从隐窝的深度向绒毛端迁移，分化，促进具有吸收能力的绒毛细胞的形成。程时军等[17]研究溶菌酶对肉鸡肠粘膜形态的影响，研究结果表明因受溶菌酶的影响，肉鸡空肠的绒毛高度显著提高，同时伴有小肠中隐窝深度变浅的趋势。回肠在Ecoli K88作用下[12]，可引起形态学发生明显变化。Nyachoti等[12]饲喂断奶仔猪卵清溶菌酶17 d后，发现回肠中绒毛高度显著增加。通过以上研究，表明溶菌酶促进肠绒毛细胞的形成，从而调节肠道生态学，促进猪群健康生长[12，17]。

2.3维持肠道菌群平衡肠道中存有大量的微生物群体，这些肠道菌群与机体健康息息相关。Holman和Chenier[18]发现饲料中添加泰乐菌素或氯四环素可以维持肠道菌群平衡，Unno等[19]发现饲料中添加抗生素能抑制体内潜在致病性细菌对机体造成的影响。但是长期饲喂低剂量的抗生素或滥用抗菌剂治疗动物疾病可抑制肠道正常菌群，而使肠道菌群数量减少。同时，肠道某些细菌会对抗生素产生耐药性，造成肠道菌群失调，危害动物机体健康。而溶菌酶对细菌有选择性作用，可以直接清除体内致病性细菌，却对肠道益生菌无效，可以维持肠道菌群平衡，有助于调节机体健康。同时，细菌对溶菌酶不产生耐药性。Maga等[9]在小羊和仔猪饲料中添加溶菌酶，结果发现溶菌酶能够调节小羊、仔猪回肠和十二指肠中的肠道菌群，十二指肠和回肠中大肠杆菌数量降低。Maga等[20]进一步研究溶菌酶对排泄物中菌群的影响，发现受溶菌酶影响，猪排泄物中厚壁菌数量降低，拟杆菌数量增加，肠道菌群比例发生变化。这表明溶解酶既可以清除如分支杆菌、链球菌、弯曲杆菌这样致病性细菌，还可促进如双歧杆菌、乳酸杆菌、益生菌的生成，从而促进机体健康生长。

2.4增强免疫力机体内免疫系统激活，会生成促炎细胞因子和急相蛋白，降低细菌易感性[21]。另外，有菌环境激发动物机体长期处于免疫反应，会导致动物生产性能降低。而在饲料中添加溶菌酶后，发现溶菌酶可以作为动物机体自身的非特异性免疫因子调控畜禽先天免疫力[22]，进而提高动物生产性能。此外，溶菌酶作为机体非特异性免疫因子之一，可改善和增强巨噬细胞吞噬功能，激活白细胞吞噬功能，并且改善细胞抑制剂所导致的白细胞减少，从而增强机体免疫力[23]。郭志强等[24]在肉兔饲料中添加溶菌酶，研究表明添加溶菌酶可提高肉兔免疫器官指数。

细胞因子在调节免疫应答时，促进肌蛋白分解，生成急相蛋白。当机体长期处于病原菌刺激的情况时，在饲料中添加抗生素或溶菌酶可以起到清除体内病原菌的作用，从而抑制自身免疫应答[16]。把四组断奶仔猪放入无药清洁的保育舍、不清洁的保育舍，和添加抗生素、溶菌酶的保育舍，结果发现断奶仔猪的肿瘤坏死因子、结合珠蛋白、C反应蛋白高于清洁的保育舍，并且生存在不清洁保育舍里的断奶仔猪，其机体长期处于免疫反应。而仔猪食用了添加抗生素或溶菌酶的饲料后，其细胞肿瘤因子、结合珠蛋白、C反应蛋白水平均低于食用无药饲料的断奶仔猪。Nyachoti等[12]在病猪饲料中添加溶菌酶，发现食用添加溶菌酶饲料的病猪，循环肿瘤坏死因子也低于正常水平。随后的研究表明当病原体暴露时，食用饲料中添加溶菌酶或抗生素的猪，可通过饲料中的溶菌酶或者抗生素消除或抑制病原体，减少自身机体的免疫反应，从而促进机体健康生长。

3 小结

饲料中添加抗生素可降低猪对疾病的易感性，从而维持机体健康。长期在饲料中添加抗生素，猪体内的某些菌群会对抗生素产生耐药性。近年来国内外市场要求饲料中须减少或禁止添加抗菌剂。因此研究出抗生素的替代品至关重要。溶菌酶是一种天然蛋白酶，现已广泛应用于食品业。将溶菌酶在畜牧饲料中应用，可维持肠道健康，降低畜群对疾病的易感性，提高饲料利用率，进而提高生长性能，是一种比较有前途的抗生素替代品。

[1]孙金福，何利昆，耿莉卫，等.禽大肠埃希菌耐药谱及氨基糖苷耐药基因分子流行病学调查[J].中国兽医杂志，2009,45（6）:6-8.

[2]丁亦男.人重组溶菌酶对肉鸡生产性能及免疫功能的影响[D].长春：吉林农业大学，2008.

[3]Fleming A.On a remarkable bacteriolytic element found in tissues and secretions[J]. Proc R Soc,1922,93:306-317.

[4]许红，徐奇友，刁新平.绿色添加剂溶菌酶及其应用[J].饲料工业，2005，2：10-14.

[5]李旋亮，张伟，芦刚，等.发酵饲料对断奶仔猪血液部分免疫指标的影响[J].现代畜牧兽医，2015，7：1-7.

[6]Varahan S,Iyer VS,Moore WT,et al.Eep confers lysozyme resistance to enterococcus faecalis via the activation of the extracytoplasmic function sigma factor SigV[J].J Bacteriol,2013,195:3125-3134.

[7]Lonnerdal B.Nutritional and physiologic significance of human milk proteins[J]. Am J Clin Nutr,2003,77:1537S-1543.

[8]Tong J,Wei H,Liu X,et al.Production of recombinant human lysozyme in the milk of transgenic pigs[J]. Transgenic Res, 2011, 20:417-419.

[9]Maga EA,Walker RL,Anderson GB,et al.Consumptionofmilkfromtransgenicgoatsexpressing human lysozyme in the mammary gland results in the modulation of intestinal microflora[J]. Transgenic Res, 2006, 15: 515-519.

[10]Humphrey BD,Huang N,Klasing KC.Rice expressing lactoferrin and lysozyme has antibiotic-like properties when fed to chicks [J].J Nutr,2002,132:1214-1218.

[11]Brundige DR,Maga EA,Klasing KC,et al.Lysozyme transgenic goats' milk influences gastrointestinal morphology in young pigs [J].J Nutr,2008,138:921-926.

[12]Nyachoti CM,Kiarie E,Bhandari SK,et al. Weaned pig responses to Escherichia coli K88(ETEC)oral challenge when receiving a lysozyme-supplement[J]. J Anim Sci, 2012, 90:252-260.

[13]张鹏，江明锋，王永.动物源溶菌酶研究进展[J].中国生物工程杂志，2012，8：87-93.

[14]本刊编辑.溶菌酶可替代抗生素应用于养猪生产[J].猪业科学，2014，7：28.

[15]卢亚萍，陈张红，潘宏涛.溶菌酶对肉仔鸡生长性能及免疫功能的影响[J].饲料研究，2009，8：50-52．

[16]王晓可，王晓硕，王根彦，等.溶菌酶对断奶仔猪生产性能的影响[J].河南畜牧兽医，2008，29（9）：7-8.

[17]程时军，马立保，张伟.溶菌酶对肉鸡肠粘膜形态、微生物数量及血氨浓度的影响[J].饲料工业，2009，20：13-16.

[18]Holman DB,Chenier MR.Temporal changes and the effect of subtherapeutic concentrations of antibiotics in the gut microbiota of swine[J].Microb Ecol,2014,90:599-608.

[19]Unno T,Kim J,Guevarra RB,et al.Effects of antibiotic growth promoter and characterization of ecological succession in swine gut microbiota[J]. J Microbiol Biotechnol, 2015,25(4):431-438.

[20]Maga EA,Desai PT,Weimer BC,et al.Consumption of lysozyme-rich milk can alter microbial fecal populations[J]. Appl Environ Microbiol,2012,78:6153-6160.

[21]Cook ME.Triennial Growth Symposium:A review of science leading to host-targeted antibody strategies for preventing growth depressiondue tomicrobial colonization[J]. J Anim Sci,2011,89:1981-1990.

[22]卢亚萍，潘宏涛.溶菌酶对仔猪生长性能及免疫的影响[J].饲料与畜牧，2008，5：59-60.

[23]俞伟辉，陈新风，郭荣富，等.溶菌酶及其在动物生产中的应用前景[J].江西饲料，2007，1：1-4.

[24]郭志强，宋代军，谢晓红，等.溶菌酶对2～3月龄肉兔生产性能 免疫及屠宰性能的影响[J].中国畜牧杂志，2011，47(7）:63-65．

The research progress of lysozyme instead of antibiotics

Xia Yu
(College of Life Engineering in Shenyang Institute of Technology,Liaoning Fushun 113122)

Lysozyme is a naturally enzyme found in bodily secretions,such as tear,saliva and milk.It through cleaves the glycosidic linkage in the peptidoglycan to make the bacterial cell wall broken,which results the cell death.As is well-known that antibiotics has been used as a feed additive in livestock production for decades of years.Antibiotics,as a feed additive increases performance,maintains the balance of bacterial in the intestinal tract and enhances the immunity of animals.In this way,it improves the growth performance to minimize production losses of the producers.However,subsequent studies showed that if antibiotics is added in the feed for a long time,it will reduce the drove performance and cause the drug resistance among certain microfloras.As a result,overseas and domestic markets have been requiring livestock producers to decrease or prohibit antibacterial agent form their diets.Therefore,it is a critical moment to study a new,high security and efficient additive.

Fodder;Antibiotics;Lysozyme;Function;Livestock

S828.5 < class="emphasis_bold"> 文献标识码：A

A

1672-9692(2016)05-0051-04

2016-03-20

夏宇（1994-），女，黑龙江鸡西人，本科，主要研究方向为动物营养与饲料。