抗菌肽的作用机制及在畜禽生产中的应用

卢军霞，张 宁，王 娟，杨军艳*

（1.石家庄工程职业学院，河北石家庄 050000；2.河北省畜牧兽医研究所，河北保定 071000）

抗菌肽是指生物体内经诱导而产生的一类具有抗菌活性的碱性多肽物质，分子量为2000 ～7000，由20 ～60 个氨基酸残基组成。具有抗真菌、抗细菌等多种生物学活性小分子多肽的统称。这类活性多肽多数由于具有强碱性、热稳定性及广谱抗菌、部分抗寄生虫、不易产生耐药性等特点被广泛应用于生命科学、医学和兽医学等领域。随着抗生素的广泛、大量使用，细菌耐药性问题日益严重，同时食品安全问逐渐突出，因此，抗菌肽以其不易产生耐药性且具有广泛抗菌活性而被称为“天然超级抗生素”，被广泛应用于动物疾病防治和治疗中（刘秀等，2016）。

1 抗菌肽的来源及分类

抗菌肽的来源较为广泛，目前发现的抗菌肽有的源于无脊椎动物，此类抗菌肽的种类较多且以昆虫为主，已报道的昆虫源性抗菌肽多达200多种，此抗菌肽抗菌谱广泛；来源于脊椎动物的抗菌肽主要分为Cathelicidins 和防御肽两大类，此类抗菌肽抗菌活性更高、种类繁多，其中从猪体内发现的有30 多种；来源于植物的抗菌肽称为植物防御肽，此类抗菌肽对植物病原菌有良好活性；来源于微生物（细菌、病毒）的抗菌肽。研究发现，细菌肽可作用于细菌的各个生长阶段，如革兰氏阳性菌产生的多粘菌肽等，源于病毒的抗菌肽目前发现较少；源于人工合成的抗菌肽，随着科学技术的发展，采用基因工程手段对目的基因组进行重组生产已成为现代研究的重要途径。对于抗菌肽的分类，所选择的参照不同分类不同，如根据其作用对象分类、根据所含氨基酸种类分类、依据抗菌肽来源分类等。依据来源可将其分为植物性抗菌肽、动物性抗菌肽和人工合成性抗菌肽。根据作用对象可分为抗细菌抗菌肽，抗病毒抗菌肽等（王为栋等，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业的重要因素，如猪大肠杆菌病、鸡沙门氏菌病、牛羊巴氏杆菌病、沙门氏菌病、肉毒梭菌病等，畜禽细菌病具有一定的传染性，不易防控，治疗难度大，对养殖业造成巨大经济损失（魏媛等，2017 ；闵勇等，2017）。有研究表明，抗菌肽具有较好的抗菌活性，且抗菌谱较广，不易产生耐药性，市场前景好。刘小龙等采用猪源抗菌肽为试验药物，对禽大肠杆菌和沙门氏菌进行体内外抑菌试验，结果表明，猪源抗菌肽可显著抑制体内外鸡大肠杆菌、沙门氏菌，具有较好的抗菌活性（刘小龙等，2019）。杨磊等（2018）在牛脾脏分离抗菌肽，并对5 株大肠杆菌和7 株沙门沙门氏菌进行体外抑菌试验，结果发现，牛源性抗菌肽对革兰氏阴性肠道菌有明显抑制作用。

2.2 抗病毒活性 目前对病毒病的治疗采用抗病毒药物和辅助治疗，而临床上抗病毒药物较少，兽用抗病毒药物更少，而兽医临床中病毒性疾病种类繁多，如猪瘟、猪传染性胃肠炎、猪轮状病毒病等，防治困难，难以根除，因此，抗病毒药物的开发迫在眉睫。有研究发现，抗菌肽具有明显的抗病毒作用，郭楠等（2016）发现，筛选的抗菌肽可抑制猪流行性腹泻病毒的繁殖及病毒的释放，为流行性腹泻病的防控提供手段。吴桥兴等（2016）用鸡血抗菌肽对鸡痘病毒进行体外试验发现，鸡血抗菌肽可降低鸡痘病毒的增殖速度，表明鸡血抗菌肽对鸡痘病毒具有一定的对抗作用。

2.3 抗寄生虫活性 寄生虫病是兽医临床中重要的传染病之一，不仅危害动物健康，还危害人类公共卫生，严重影响养殖业发展。如鸡球虫病发病率高达50% ～70%，死亡率20% ～30%，全球造成经济损失超过50 亿（姚大伟，2019）；牛羊吸虫病是牛羊寄生虫病较为严重的疾病，发病率高、死亡率较高，给反刍动物养殖带来巨大挑战。研究发现，抗菌肽对疟原虫、锥虫、利什曼原虫、蠕虫等均有一定的抑制作用（Fieck A 等，2010 ；代玉华，2010），但研究机制尚不清楚（郑文琪，2018）。

3 抗菌肽的作用机制

研究表明，抗菌肽抗菌机制可能通过破坏细菌细胞壁、细胞膜完整性抑制细菌核酸的生物合成过程，影响细菌蛋白质的合成作用。细胞壁是位于细胞膜外的一层较厚、较坚韧并略具弹性的结构，其成分为黏质复合物，有的种类在壁外还具有由多糖类物质组成的荚膜，起保护作用，当细菌细胞壁被破坏，渗透压不失衡，引起细菌死亡。研究发现，抗菌肽可抑制革兰氏阳性菌细胞壁合成，破坏细胞壁（SASS V 等，2010）。细胞膜是抗菌肽的主要靶点，目前这些认识和研究均来自于桶板模型、环孔模型、去垢剂模型等细胞模型，其并不能完全解释抗菌肽对细胞膜的作用机制（LEE H等，2015）。抗菌肽还可通过与细胞内阴离子分子结合，从而抑制核酸的生成，进而抑制蛋白质的生成，达到抑菌效果。抗菌肽抗寄生虫的作用机制主要为破环寄生虫细胞膜，改变其膜电位，影响细胞膜的完整性，最终导致寄生虫死亡。同时抗菌肽改变线粒体膜电位诱导细胞凋亡及影响寄生虫核酸（刘泽华等，2014）。抗菌肽抗病毒作用机制主要体现在感染病毒DNA 合成，抑制其繁殖；与病毒结合，降低病毒毒力；模仿病毒的侵入等。

4 抗菌肽在畜禽生产中的应用

抗菌肽以其广泛的抗菌、抗病毒、抗寄生虫活性及耐热、耐酸、耐碱等优点被广泛应用于畜禽生产中。目前畜禽生产面临的最大问题是畜禽健康问题及生产效益问题。迄今病原微生物仍是影响畜禽健康的重要因素之一，细菌、病毒、寄生虫等病原严重危害畜禽健康，如猪细菌性、病毒性腹泻，金黄色葡萄球菌引起的奶牛乳房炎、柔嫩艾美儿球虫引起的鸡球虫病等，给畜禽生产带来巨大的损失；饲养管理、饲养环境及疾病直接影响畜禽生长性能（玉苏甫汗，2019 ；付杰，2018）。

4.1 抗菌肽在畜禽生产中的抗病作用 赵琴等（2010）以蚯蚓抗菌肽为治疗药物，患巴氏杆菌病兔为试验动物，研究结果发现，抗菌肽可促进机体白细胞的生成，抑制血液中巴氏杆菌的繁殖，调节体内TNF-α 和NO 含量，起到抗炎作用，进而保护肺脏。李连彬（2018）使用菌丝霉素源抗菌肽对奶牛中分离的金黄色葡萄球菌进行体外抑菌及体内抗炎研究发现，抗菌肽能明显抑制金黄色葡萄球菌增长及促炎因子的IL-6 和TNF-α 含量，表明菌丝霉素源抗菌肽对奶牛乳房炎有较好的治疗效果。温刘发等（2009）将抗菌肽Cecropin AD添加饲料中给喂16 日龄人工感染柔嫩艾美耳球虫的粤黄公鸡，结果发现，抗菌肽Cecropin AD 可降低球虫病鸡死亡率，改善其盲肠组织，具有一定的抗球虫作用。

4.2 抗菌肽在畜禽生产中的促生长作用 王建（2019）发现，抗菌肽Api-PR19 对多种肠道病原菌有较强的抑菌效果，同时可增强营养物质的转运，改善小肠肠道组织形态，增强肠道免疫，进而提高肉鸡生长性能和抗病力。李平等（2019）发现，抗菌肽组仔猪日增重显著升高，粪便中大肠杆菌、梭菌数量明显降低，空肠绒毛高度与隐窝深度的比值明显增高，表明抗菌肽可提高断奶仔猪的生长性能，促进营养物质的消化吸收，改善胃肠组织形态。刘靖康等（2018）将抗菌肽CC31 饲喂给早期断奶羔羊，饲喂28d 后发现，日粮中添加抗菌肽的羔羊组日增重增加明显，料重比降低明显，同时发现，抗菌肽组可提高粗蛋白质的养分利用率及血清中球蛋白含量，提高生长性能和机体免疫功能。

5 展望

抗菌肽不易产生耐药性、抗菌谱广、较强的生物学活性及部分免疫效应，使得抗菌肽在医疗医药、农业种植、畜牧兽医及食品加工行业有广阔的应用前景。但目前抗菌肽推广应用仍存在一定问题，（1）抗菌肽虽然来源广泛，但组织含量较低，提取纯化方法研究不深入，化学合成成本较高，难以推广。（2）抗菌肽的作用机制虽有一定研究，但并研究多基于模型，得出结果亦不尽相同。（3）抗菌肽的稳定性及免疫活性等问题。但随着科学技术的发展，将会攻破此类问题，使得抗菌肽更好的应用于畜禽生产中。