文/王玉堂
鱼类免疫增强剂的种类及研究进展(二)
文/王玉堂
(上接2017年,第11期)
2.乳铁蛋白
乳铁蛋白是一种广泛分布于家畜乳液中的铁结合糖蛋白,它是一种抗氧化剂,可调节铁吸收和吞噬细胞生长。乳铁蛋白通过竞争铁而抑制细菌生长,对大肠杆菌、链球菌、肺炎杆菌、桔草杆菌、金黄色匍萄球菌等均为抑制作用。
3.大豆异黄酮
大豆异黄酮是常见于植物中的一种天然抗氧化成分,能促进动物体内养分重新分配、提高蛋白质合成效率、提高动物的繁殖能力和增强动物免疫力。
4.甘草提取物
甘草粗提物能增强鲫对嗜水气单胞菌的吞噬和杀灭活性,并且其血清溶菌酶活性、杀菌活性、血液淋巴细胞计数等免疫参数都有所提高,表明鲫鱼免疫力在一定程度上得到增强,其作用机理可能是甘草粗提物中的多糖和甙类化合物刺激了鲫的非特异性免疫功能。甘草在养殖鱼类的应用,可以避免化学药物、抗生素等引发的病原抗药性和药物残留超标问题。
5.鱼肝油
鱼肝油具有增强动物体质、促进生长发育、增强抵抗低温应激的作用。欧阳玉珍(1999)报道,试验表明,在气温6℃~7℃条件下,在鲤鱼和罗非鱼饲料中添加鱼肝油,试验组鱼的成活率高达99.5%,增重8.1%;而对照组鱼的成活率为89.7%,增重率为2.9%。说明鱼肝油有较强的抗寒应激作用。
6.核苷酸
核苷酸已被证实为一种免疫增强剂,可减轻对虾应激反应。据Koppel(1998)报道,以始重6.67g的对虾为试验对象,通过经常改变水体的盐度为应激因素,试验结果表明,投喂含核苷酸的对虾试验组存活率达93.4%,而对照组最低为53.5%。蔡明娃(1999)试验,用白斑病毒(WSSA)感染对虾后,投喂含0.2%核苷酸的饲料组成活率为90%,投喂含0.1%核苷酸的试验组存活率为60%,而对照组为27%。
核苷酸(Nucleotide.NT)是细胞的主要组成成分,是构成DNA和RNA的单体,具有调节生物体内物质能量代谢、参与遗传信息编码等重要作用和生理特殊功能。Cosgrove(1998)指出,由于动物机体本身能自身合成各种核苷酸,在养殖生产上并未发现养殖动物有特异性的缺乏症,人们也一直将核苷酸视为动物非必需性的营养素。但近年来的研究表明,动物体内从头合成的苷酸并不能完全满足其各种代谢的组织和细胞核的需求。如某些与营养代谢吸收有关的,如肠细胞和白细胞、参与免疫应答过程的淋巴细胞、红细胞和白细胞等,都无法从头合成核苷酸,必须依靠外源性的核苷酸来维持正常的细胞分裂和生长(Gil,2002)。有研究发现,日粮中缺乏核苷酸时,会削弱肝脏、心脏、肠道和免疫系统的功能(Grimble等,2000)。此外,当动物处于某种特殊应激状态,如育苗期、饥饿、肝损伤、免疫注射等时,动物组织内源合成的核苷酸不能完全满足机体需要,也必须依靠外源性核苷酸的补充生长或者修复组织的核苷酸,以减少疾病的发生。由于核苷酸的这种特殊作用,所以,又被称为是动物机体的一种半必需营养素。
核苷酸在常规饲料原料中的含量普遍偏低,但研究发现,酵母中的核苷酸含量却较高,几种核苷酸的含量达到1500mg/kg,是乳清核苷酸含量的近5倍,是鱼粉核苷酸含量的20倍。因此,关于酵母核苷酸的研究已成为近年来的研究热点。
研究表明,在配方饲料中添加一定量的核苷酸对水产生物苗种的生长、胃肠道的发育、肝脏功能和免疫水平的提高都有一定效果。王广军等(2006)采用浓度梯度实验研究酵母核苷酸对南美白对虾的生长、免疫和抗应激的影响,结果发现,酵母核苷酸的添加量在172mg/kg~516mg/kg时,能够促进对虾的生长,降低饲料系数;当酵母核苷酸的添加量在344mg/kg和516mg/kg时,都能显著提高对虾的生长速度,降低饲料系数和提高综合免疫能力,由此提出适宜的添加量为344mg/kg。魏文志等(2007)在异育银鲫上也获得相同结果,推荐的酵母核苷酸适宜添加量亦为344mg/kg。周兴华等(2009)在锦鲤幼鱼上的研究再次支持了上述研究结果,通过对锦鲤幼鱼的增重率、特定生长率、饲料与机体组成等指标的观测,认为锦鲤幼鱼饲料中适宜添加酵母苷酸的量为387mg/kg。
7.大蒜
大蒜属温性和类似抗生素的饲料添加剂。大蒜含有大蒜素、钙、铁、镁、硒、锗等营养物质,在鱼、虾饲料中添加1%~2%的大蒜粉,可增强鱼、虾抗寒应激能力,而且可以提高鱼、虾的肉质,预防多种疾病发生。
8.腐质酸
腐质酸是天然的“绿色”动物饲料添加剂。其在动物体内具有增强免疫功能,促进动物生长、抗炎、抗溃疡、促进肠道微生态平衡、抗环境污染、抗感染的应激功能。中国科学院海洋研究所(1997),在对虾育苗水体中添加10g/m3的腐质酸,可解除重金属(Cn、Zn)对对虾的毒害,从而提高对虾受精卵孵化率50.3%和幼虾成活率64.1%。张长舒等(1999)在气温38℃环境中,给草鱼精饲料中添加1.5%腐质酸,结果表明,试验组鱼成活率比对照组提高了27.5%,而且鱼的肠炎、烂鳃病发病率分别降低了90.4%和89.7%。
9.海带
海带中富碘和海藻多糖,具有免疫增强和抗应激作用,能提高动物对环境的适应能力。周世朗(1998)报道,海带可以提高鱼、虾的抗热应激能力和抗低溶氧能力等,从而提高鱼、虾的成活率以及生长性能。
10.螺旋藻(Spirulima)
据伯良(1999)报道,在对虾苗的饲料中添加0.5%~3.0%的螺旋藻粉,可有效提高虾苗的增重率,降低对常见病的易感性,提高成活率;亲虾饲料中添加螺旋藻粉,可明显提高受精卵的孵化率和抗热应激能力;海水网箱养殖的真鲷、灰斑鱼等,病害常常难以控制,鱼因受疾病的应激,成活率往往较低,如果在鱼的饲料中添加螺旋藻粉,不但会大大提高鱼对疾病的应激抵抗能力,提高成活率,而且有利于鱼体体色改善,提高商品鱼的品质。
11.甜菜碱
甜菜碱又名甘氨酸三甲基内酯,是目前研究和应用范围较广的一种生物碱。一些研究表明,甜菜碱有调节淡水鱼、虾类体内渗透压的作用,可抵抗水中盐水浓度对渗透压的应激;此外,一些研究表明,甜菜碱还有诱食和促生长作用,甜菜碱作为甲基的供体,不但可以促进脂肪代谢,还表现出稳定维生素、提高饲料利用率的作用。
螺旋藻
其机理是,当组织细胞渗透压发生明显变化时,甜菜碱能被细胞吸收,防止细胞的水分流失及盐类的进入,并提高细胞膜IV2-K泵功能,维持组织细胞正常渗透压,以调节细胞渗透压的平衡。它稳定了蛋白质和细胞膜,并且通过增加关键与细胞膜的温度和离子耐侵性来提高细胞浆的渗透压。NelisoRJ(1991)提出甜菜碱对鱼类在10℃以下具有抗冷应激作用,这为解决某些水生动物越冬问题提供了新思路。
甜菜碱作为饲料添加剂的应用不断发展,已有试验证明,甜菜碱是水产养殖动物理想的诱食剂,对许多鱼类和甲壳动物的嗅觉和味觉均有强烈的诱惑效果,同时,甜菜碱还有明显的代谢活力,能提高幼鱼放养成活率和适应性。郑荣恭报道,虹鳟鱼饲喂虹鳟甜菜碱增重率可提高23.5%,饲料系数降低14.1%;而大麻哈增重率可提高31.9%,饲料系数降低20.8%。闫有利等在2龄鲤鱼配合饲料中添加0.3%~0.4%的甜菜碱,饲料系数降低了14%~24%,而日增重率提高了41%~49%。李咏梅等的试验也表明,饲料中添加0.3%的甜菜碱纯品或复合品时,能明显促进罗非鱼的生长,并降低饲料系数。同时,试验观察,甜菜碱对鲤鱼、野鲮有明显的诱食作用。
12.黄霉素
黄霉素商品名“富乐旺”,作为饲料添加剂具有类似抗生素促进剂的作用,是国家认定的动物“绿色”饲料添加剂。其理化性质稳定,使用安全而无副作用,抗菌作用强,促进养殖动物生长,提高生产性能,并能增强养殖动物抗各种应激能力。在鲤鱼饲料中添加3×10-6mg/kg、4×10-6mg/kg和5×10-6mg/kg的黄霉素,可分别提高鲤鱼的生长速度46.3%、6.65%和5.97%,并经过500km长途运输的耐受力试验,没有发现负面影响。
13.小肽与抗菌肽
小肽是蛋白代谢的主要产物,由两个或两个以上氨基酸组成的蛋白质片断,是良好的饲料添加剂。小肽具有参与水生动物机体免疫系统的调节作用,提高鱼的抗应激能力;具有抗菌活性的小肽,能抑制和杀灭动物体内的病原菌,减少或消除疾病对鱼体的应激反应,提高鱼的健康水平,提高成活率。
抗菌肽(A n t i b a c t e r i a l peptides,ABP)是生物体内产生的一类具有强抗菌作用或生物活性小分子多肽的总称,是生物体天然免疫防御系统的重要组成部分。其对细菌、病毒、寄生虫以及肿瘤细胞均有抑制或杀灭作用,同时能增强机体免疫力。目前已发现抗菌肽或类似抗菌肽的小分子肽类广泛存在于生物界,包括细菌、动植物和人类。这种内源性的抗菌肽经诱导而合成,在机体抵抗病原的入侵方面起着重要作用,更被认为是缺乏特异性免疫功能生物的重要防御成分。抗菌肽具有广谱杀菌作用,大多数抗菌肽对革兰氏阳性菌有较强的杀灭作用,有些抗菌肽则对革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌均有杀灭作用,还具有抗真菌、病毒、原虫及抗肿瘤的活性。
抗菌肽的作用机理与其分子结构密切相关。不同物种、不同来源的抗菌肽分子其结构既有相似之处,又有一定的差异,这就决定了它们生物学活性和功能的差异。抗菌肽分子构造型中有一个共同的特性:两亲性。抗菌肽主要就是利用分子的两亲性穿透细胞膜从而达到抗菌作用。抗菌肽具有不同于抗生素的抗菌机制,抗菌肽的作用机制与酶或受体等蛋白因子无关,主要作用于微生物细胞膜,通过物理化学等机制使膜的通透性增大,破坏其屏障而达到杀伤细胞的作用,因此不会诱导抗菌株的产生。同时,作为非特异性免疫增强剂,抗菌肽更能提高动物机体免疫机能,调动、开发其自身的防御潜能,起到良好的疾病预防效果。因此,抗菌肽作为新一代绿色抗菌剂具有广阔的开发应用前景,是开展水产健康养殖、实现无抗生素水产养殖,促进水产养殖业健康可持续发展的重要战略发展方向之一。
抗菌肽作为鱼、虾、贝等水生动物免疫增强剂的重要组成部分,在抵抗细菌、病毒、真菌等病原菌入侵时具有非常重要的作用。抗菌肽作为功能性渔用饲料添加剂,一直广泛地应用于养殖业中,迄今已开发出几十种鱼类抗菌肽,并且多个抗菌肽基因已被克隆。但如果使用单一种类的抗菌肽,它的活性是有限的。目前市场上出现的肠杆菌肽和天蚕抗菌肽在水产养殖业已有一定的应用量,并产生较好效果。肠杆菌肽是利用蛋白工程技术在植物乳杆菌中高效生产的一种抗菌肽,对弧菌、爱德华氏菌等革兰氏阴性菌都有强力杀灭作用。肠杆菌性质稳定、对高温、酸、碱、胃蛋白酶有良好的抵抗力。天蚕素抗菌肽是利用微生物发酵方式生产的多肽,对增强水生动物的非特异性免疫力效果显著,主要是增强水生动物的巨噬细胞功能。
随着我国水产养殖业的快速发展和高密度集约化程度的提高,养殖水域环境加剧,各类水产养殖动物疾病频发,使得抗生素类药物的滥用情况严重,耐药菌株不断出现,不仅无法有效控制细菌性疾病的发生,更在极大程度上影响了养殖水产品的质量安全,给我国水产养殖业造成较大经济损失。因此,全新的抗菌肽类物质开发应用便成为医药学家、微生物学家等的主攻目标,而具有广谱抗菌效果及全新的抗菌机制的抗菌肽在此方面就具有明显的优势。
由于抗菌肽替代抗生素作为饲料添加剂的研究时间较短,至今仅几十年时间,虽然取得了一些进展,但还处于发展阶段,一些重要问题还有待于进一步研究。如:各种来源的抗菌肽种类繁多,并且存在“种”的特异性,哪些种类作为饲料添加剂具有较高的性价比,不同种类的抗体菌肽组合间存在什么样的关系?
抗菌肽属于机体非特异性免疫物质,在动物体内本身含量少,提纯困难;化学合成的生产成本又极高,目前还无法进入产业化阶段,如何利用基因工程技术而实现规模化生产还需要进一步研究。抗菌肽的临床应用效果、毒理、药理以及如何解决毒性、稳定性、用量等问题也需要进一步研究。因抗菌肽在体内容易被蛋白酶水解,需要通过各种制剂化手段对其进行修饰,因此,在大规模生产上也受到一定限制等等。
14.虾青素
虾青素是一种理想的着色剂和抗氧化剂,具有明显的抗应激和抗癌作用。在水产养殖中应用,还抗盐碱和调节渗透压的作用。Darachi等(1999)用天然虾青素、合成虾青素、不含虾青素及天然饵料的4种食物,对不同生长阶段的对虾幼体的抗盐胁迫能力的影响试验,发现投喂天然虾青素的对虾幼体最能忍受低盐胁迫;测试虾体中类胡萝卜素含量,发现食用天然虾青素组要高于投喂含合成虾青素组和无虾青素组。Ako等(1999)在鱼虾饲料中添加0.05%~0.1%的虾青素,对抗高温应激明显,鱼虾成活率有所提高,生长速度稳定。
15.内源酶
据松岛一郎(2000)研究表明,养殖水生动物特别是幼龄动物处于高温、寒冷、转群、运输、疾病等应激状态下,动物体分泌酶的能力减弱,或出现消化机能紊乱,内源酶分泌减少,动物表现出多种应激反应,如果在应激状态下,在动物饲料中添加淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶等内源性消化酶,可大大减少动物应激反应。
16.柠檬苦素类似物
柠檬苦素类似物是从废弃的果核、果皮及柑桔类果皮中加工提取的活性物质,是目前发现的新型、绿色饲料添加剂。用于水产养殖业,有促进动物生长、提高动物生产性能、驱虫保健、抑菌杀菌、解毒、防止饲料霉变、提高动物免疫力以及抗多种动物应激反应的作用。据许多文献表明,柠檬苦素类似物用于水产养殖业,可缓解鱼虾的长途运输、高温、水质污染、某些疾病等应激作用,可提高鱼虾在应激状态下的成活率和维持正常生长的作用。
17.糖萜素
糖萜素是从山茶科植物中提取的天然生物活性物质,具有提高养殖动物有免疫、抗氧化能力,可提高水生动物的养殖生产性能,改善动物产品品质和动物抗应激等功效。据詹勇等(2003)报道,在水产养殖动物饲料中添加糖萜素,可减轻应激反应对机体的危害,解除动物因应激反应而产生的免疫作用。徐进辉(1999)在罗非鱼饲料中添加20mg/kg的糖萜素,在气温39℃环境中试验,试验鱼因高温应激反应引起的死亡率比对照组降低85.2%。华祥试验表明,在受工业废水污染的水体中养鱼,如果在鱼的饲料中添加糖萜素300mg/kg和适量的VC,可提高鱼的成活率73.3%;鱼肉测定结果显示,饲喂糖萜素和VC饲料的鱼肉中所含镉、铅、铜等重金属明显低于对照组,且试验鱼的鱼肉中脂肪酸和蛋白质中苏氨酸的含量明显高于对照组,从而较好地改善了鱼肉品质。
18.生姜
生姜为温性饲料添加剂,有增进食欲、驱寒等作用。据严华平(2000)报道,鲤鱼在越冬期间,在饲料中添加0.5%的生姜粉或1.5%鲜生姜碎块,可提高鲤鱼抗寒冷应激反应,提高成活率。
(未完待续)