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    抗菌肽的作用機(jī)制及在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用

    2020-01-15 10:03:38盧軍霞楊軍艷
    中國(guó)飼料 2020年4期
    關(guān)鍵詞:抗菌肽寄生蟲抗病毒

    盧軍霞,張 寧,王 娟,楊軍艷*

    (1.石家莊工程職業(yè)學(xué)院,河北石家莊 050000;2.河北省畜牧獸醫(yī)研究所,河北保定 071000)

    抗菌肽是指生物體內(nèi)經(jīng)誘導(dǎo)而產(chǎn)生的一類具有抗菌活性的堿性多肽物質(zhì),分子量為2000 ~7000,由20 ~60 個(gè)氨基酸殘基組成。具有抗真菌、抗細(xì)菌等多種生物學(xué)活性小分子多肽的統(tǒng)稱。這類活性多肽多數(shù)由于具有強(qiáng)堿性、熱穩(wěn)定性及廣譜抗菌、部分抗寄生蟲、不易產(chǎn)生耐藥性等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)和獸醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。隨著抗生素的廣泛、大量使用,細(xì)菌耐藥性問題日益嚴(yán)重,同時(shí)食品安全問逐漸突出,因此,抗菌肽以其不易產(chǎn)生耐藥性且具有廣泛抗菌活性而被稱為“天然超級(jí)抗生素”,被廣泛應(yīng)用于動(dòng)物疾病防治和治療中(劉秀等,2016)。

    1 抗菌肽的來源及分類

    抗菌肽的來源較為廣泛,目前發(fā)現(xiàn)的抗菌肽有的源于無脊椎動(dòng)物,此類抗菌肽的種類較多且以昆蟲為主,已報(bào)道的昆蟲源性抗菌肽多達(dá)200多種,此抗菌肽抗菌譜廣泛;來源于脊椎動(dòng)物的抗菌肽主要分為Cathelicidins 和防御肽兩大類,此類抗菌肽抗菌活性更高、種類繁多,其中從豬體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的有30 多種;來源于植物的抗菌肽稱為植物防御肽,此類抗菌肽對(duì)植物病原菌有良好活性;來源于微生物(細(xì)菌、病毒)的抗菌肽。研究發(fā)現(xiàn),細(xì)菌肽可作用于細(xì)菌的各個(gè)生長(zhǎng)階段,如革蘭氏陽(yáng)性菌產(chǎn)生的多粘菌肽等,源于病毒的抗菌肽目前發(fā)現(xiàn)較少;源于人工合成的抗菌肽,隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,采用基因工程手段對(duì)目的基因組進(jìn)行重組生產(chǎn)已成為現(xiàn)代研究的重要途徑。對(duì)于抗菌肽的分類,所選擇的參照不同分類不同,如根據(jù)其作用對(duì)象分類、根據(jù)所含氨基酸種類分類、依據(jù)抗菌肽來源分類等。依據(jù)來源可將其分為植物性抗菌肽、動(dòng)物性抗菌肽和人工合成性抗菌肽。根據(jù)作用對(duì)象可分為抗細(xì)菌抗菌肽,抗病毒抗菌肽等(王為棟等,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業(yè)的重要因素,如豬大腸桿菌病、雞沙門氏菌病、牛羊巴氏桿菌病、沙門氏菌病、肉毒梭菌病等,畜禽細(xì)菌病具有一定的傳染性,不易防控,治療難度大,對(duì)養(yǎng)殖業(yè)造成巨大經(jīng)濟(jì)損失(魏媛等,2017 ;閔勇等,2017)。有研究表明,抗菌肽具有較好的抗菌活性,且抗菌譜較廣,不易產(chǎn)生耐藥性,市場(chǎng)前景好。劉小龍等采用豬源抗菌肽為試驗(yàn)藥物,對(duì)禽大腸桿菌和沙門氏菌進(jìn)行體內(nèi)外抑菌試驗(yàn),結(jié)果表明,豬源抗菌肽可顯著抑制體內(nèi)外雞大腸桿菌、沙門氏菌,具有較好的抗菌活性(劉小龍等,2019)。楊磊等(2018)在牛脾臟分離抗菌肽,并對(duì)5 株大腸桿菌和7 株沙門沙門氏菌進(jìn)行體外抑菌試驗(yàn),結(jié)果發(fā)現(xiàn),牛源性抗菌肽對(duì)革蘭氏陰性腸道菌有明顯抑制作用。

    2.2 抗病毒活性 目前對(duì)病毒病的治療采用抗病毒藥物和輔助治療,而臨床上抗病毒藥物較少,獸用抗病毒藥物更少,而獸醫(yī)臨床中病毒性疾病種類繁多,如豬瘟、豬傳染性胃腸炎、豬輪狀病毒病等,防治困難,難以根除,因此,抗病毒藥物的開發(fā)迫在眉睫。有研究發(fā)現(xiàn),抗菌肽具有明顯的抗病毒作用,郭楠等(2016)發(fā)現(xiàn),篩選的抗菌肽可抑制豬流行性腹瀉病毒的繁殖及病毒的釋放,為流行性腹瀉病的防控提供手段。吳橋興等(2016)用雞血抗菌肽對(duì)雞痘病毒進(jìn)行體外試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),雞血抗菌肽可降低雞痘病毒的增殖速度,表明雞血抗菌肽對(duì)雞痘病毒具有一定的對(duì)抗作用。

    2.3 抗寄生蟲活性 寄生蟲病是獸醫(yī)臨床中重要的傳染病之一,不僅危害動(dòng)物健康,還危害人類公共衛(wèi)生,嚴(yán)重影響?zhàn)B殖業(yè)發(fā)展。如雞球蟲病發(fā)病率高達(dá)50% ~70%,死亡率20% ~30%,全球造成經(jīng)濟(jì)損失超過50 億(姚大偉,2019);牛羊吸蟲病是牛羊寄生蟲病較為嚴(yán)重的疾病,發(fā)病率高、死亡率較高,給反芻動(dòng)物養(yǎng)殖帶來巨大挑戰(zhàn)。研究發(fā)現(xiàn),抗菌肽對(duì)瘧原蟲、錐蟲、利什曼原蟲、蠕蟲等均有一定的抑制作用(Fieck A 等,2010 ;代玉華,2010),但研究機(jī)制尚不清楚(鄭文琪,2018)。

    3 抗菌肽的作用機(jī)制

    研究表明,抗菌肽抗菌機(jī)制可能通過破壞細(xì)菌細(xì)胞壁、細(xì)胞膜完整性抑制細(xì)菌核酸的生物合成過程,影響細(xì)菌蛋白質(zhì)的合成作用。細(xì)胞壁是位于細(xì)胞膜外的一層較厚、較堅(jiān)韌并略具彈性的結(jié)構(gòu),其成分為黏質(zhì)復(fù)合物,有的種類在壁外還具有由多糖類物質(zhì)組成的莢膜,起保護(hù)作用,當(dāng)細(xì)菌細(xì)胞壁被破壞,滲透壓不失衡,引起細(xì)菌死亡。研究發(fā)現(xiàn),抗菌肽可抑制革蘭氏陽(yáng)性菌細(xì)胞壁合成,破壞細(xì)胞壁(SASS V 等,2010)。細(xì)胞膜是抗菌肽的主要靶點(diǎn),目前這些認(rèn)識(shí)和研究均來自于桶板模型、環(huán)孔模型、去垢劑模型等細(xì)胞模型,其并不能完全解釋抗菌肽對(duì)細(xì)胞膜的作用機(jī)制(LEE H等,2015)。抗菌肽還可通過與細(xì)胞內(nèi)陰離子分子結(jié)合,從而抑制核酸的生成,進(jìn)而抑制蛋白質(zhì)的生成,達(dá)到抑菌效果??咕目辜纳x的作用機(jī)制主要為破環(huán)寄生蟲細(xì)胞膜,改變其膜電位,影響細(xì)胞膜的完整性,最終導(dǎo)致寄生蟲死亡。同時(shí)抗菌肽改變線粒體膜電位誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡及影響寄生蟲核酸(劉澤華等,2014)。抗菌肽抗病毒作用機(jī)制主要體現(xiàn)在感染病毒DNA 合成,抑制其繁殖;與病毒結(jié)合,降低病毒毒力;模仿病毒的侵入等。

    4 抗菌肽在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用

    抗菌肽以其廣泛的抗菌、抗病毒、抗寄生蟲活性及耐熱、耐酸、耐堿等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于畜禽生產(chǎn)中。目前畜禽生產(chǎn)面臨的最大問題是畜禽健康問題及生產(chǎn)效益問題。迄今病原微生物仍是影響畜禽健康的重要因素之一,細(xì)菌、病毒、寄生蟲等病原嚴(yán)重危害畜禽健康,如豬細(xì)菌性、病毒性腹瀉,金黃色葡萄球菌引起的奶牛乳房炎、柔嫩艾美兒球蟲引起的雞球蟲病等,給畜禽生產(chǎn)帶來巨大的損失;飼養(yǎng)管理、飼養(yǎng)環(huán)境及疾病直接影響畜禽生長(zhǎng)性能(玉蘇甫汗,2019 ;付杰,2018)。

    4.1 抗菌肽在畜禽生產(chǎn)中的抗病作用 趙琴等(2010)以蚯蚓抗菌肽為治療藥物,患巴氏桿菌病兔為試驗(yàn)動(dòng)物,研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),抗菌肽可促進(jìn)機(jī)體白細(xì)胞的生成,抑制血液中巴氏桿菌的繁殖,調(diào)節(jié)體內(nèi)TNF-α 和NO 含量,起到抗炎作用,進(jìn)而保護(hù)肺臟。李連彬(2018)使用菌絲霉素源抗菌肽對(duì)奶牛中分離的金黃色葡萄球菌進(jìn)行體外抑菌及體內(nèi)抗炎研究發(fā)現(xiàn),抗菌肽能明顯抑制金黃色葡萄球菌增長(zhǎng)及促炎因子的IL-6 和TNF-α 含量,表明菌絲霉素源抗菌肽對(duì)奶牛乳房炎有較好的治療效果。溫劉發(fā)等(2009)將抗菌肽Cecropin AD添加飼料中給喂16 日齡人工感染柔嫩艾美耳球蟲的粵黃公雞,結(jié)果發(fā)現(xiàn),抗菌肽Cecropin AD 可降低球蟲病雞死亡率,改善其盲腸組織,具有一定的抗球蟲作用。

    4.2 抗菌肽在畜禽生產(chǎn)中的促生長(zhǎng)作用 王建(2019)發(fā)現(xiàn),抗菌肽Api-PR19 對(duì)多種腸道病原菌有較強(qiáng)的抑菌效果,同時(shí)可增強(qiáng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的轉(zhuǎn)運(yùn),改善小腸腸道組織形態(tài),增強(qiáng)腸道免疫,進(jìn)而提高肉雞生長(zhǎng)性能和抗病力。李平等(2019)發(fā)現(xiàn),抗菌肽組仔豬日增重顯著升高,糞便中大腸桿菌、梭菌數(shù)量明顯降低,空腸絨毛高度與隱窩深度的比值明顯增高,表明抗菌肽可提高斷奶仔豬的生長(zhǎng)性能,促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的消化吸收,改善胃腸組織形態(tài)。劉靖康等(2018)將抗菌肽CC31 飼喂給早期斷奶羔羊,飼喂28d 后發(fā)現(xiàn),日糧中添加抗菌肽的羔羊組日增重增加明顯,料重比降低明顯,同時(shí)發(fā)現(xiàn),抗菌肽組可提高粗蛋白質(zhì)的養(yǎng)分利用率及血清中球蛋白含量,提高生長(zhǎng)性能和機(jī)體免疫功能。

    5 展望

    抗菌肽不易產(chǎn)生耐藥性、抗菌譜廣、較強(qiáng)的生物學(xué)活性及部分免疫效應(yīng),使得抗菌肽在醫(yī)療醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)種植、畜牧獸醫(yī)及食品加工行業(yè)有廣闊的應(yīng)用前景。但目前抗菌肽推廣應(yīng)用仍存在一定問題,(1)抗菌肽雖然來源廣泛,但組織含量較低,提取純化方法研究不深入,化學(xué)合成成本較高,難以推廣。(2)抗菌肽的作用機(jī)制雖有一定研究,但并研究多基于模型,得出結(jié)果亦不盡相同。(3)抗菌肽的穩(wěn)定性及免疫活性等問題。但隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,將會(huì)攻破此類問題,使得抗菌肽更好的應(yīng)用于畜禽生產(chǎn)中。

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