畜牧人 › 首頁(yè) ›飼料› 飼料配制› 添加劑應(yīng)用 › 查看內(nèi)容

綠色飼料添加劑抗菌肽的研究進(jìn)展

nety 2007-7-1 18:34

876

　　摘要:抗菌肽是哺乳動(dòng)物防御體系的一個(gè)重要組成部分,具有分子量小,熱穩(wěn)定性好,無(wú)免疫原性,抗菌譜廣等特點(diǎn)。對(duì)畜禽具促生長(zhǎng)、保健和治療疾病的功能，且無(wú)毒副作用、無(wú)殘留、無(wú)致細(xì)菌耐藥性。本文就抗菌肽的分類、抗菌機(jī)理、應(yīng)用效果及作為飼料添加劑的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)等方面進(jìn)行了綜述。
　　　　
　　關(guān)鍵詞:抗菌肽; 飼料添加劑;作用機(jī)理;應(yīng)用效果　　
　　　　
　　隨著抗生素的大量廣泛用于飼料中和人們對(duì)食品和環(huán)境質(zhì)量的要求越來(lái)越高，人們對(duì)抗生素的副作用認(rèn)識(shí)日益加深，抗生素在飼料業(yè)中的應(yīng)用，已面臨著淘汰或禁用的局面。應(yīng)用無(wú)毒無(wú)公害的新型抗菌劑代替抗生素作飼料添加劑，已成為當(dāng)前國(guó)內(nèi)外飼料學(xué)科的一項(xiàng)重要內(nèi)容。隨著我國(guó)進(jìn)入WTO，抗生素作飼料添加劑必將嚴(yán)重影響畜產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)力，應(yīng)用生物技術(shù)研究與開(kāi)發(fā)新型抗菌劑是我國(guó)飼料科學(xué)界一項(xiàng)緊迫的任務(wù)。
　　　　
　　抗菌肽具廣譜抗菌作用，對(duì)畜禽具促生長(zhǎng)、保健和治療疾病的功能，屬無(wú)毒副作用、無(wú)殘留、無(wú)致細(xì)菌耐藥性的一類環(huán)保型制劑?？蓱?yīng)用生物工程的技術(shù)方法生產(chǎn)抗病菌的轉(zhuǎn)基因動(dòng)植物產(chǎn)品,同時(shí)可以通過(guò)基因工程的技術(shù)方法大量的表達(dá)抗菌肽,使之成為新一代肽類抗菌藥的來(lái)源，具有出廣闊的應(yīng)用前景。
　　　　
　　1　抗菌肽的分類
　　　　
　　1 .1　哺乳動(dòng)物抗菌肽哺乳動(dòng)物抗菌肽廣泛存在于嗜中性白細(xì)胞、粘膜和皮膚等。例如,在豬腸中存在富含pro-arg,相對(duì)分子質(zhì)量為471 9ku的PR-39肽、Cecropin P1、有78個(gè)氨基酸殘基的NK-lysin、在豬白細(xì)胞中分離出 5個(gè)小分子抗菌肽,它們僅含16～18個(gè)氨基酸殘基;在綿羊中至少已發(fā)現(xiàn)10種抗菌肽基因;牛中至少已發(fā)現(xiàn)30種抗菌肽;另外,牛奶中也分離到3種抗菌肽,它們具有抑制腸毒性大腸桿菌,單核細(xì)胞增多性李氏桿菌的生長(zhǎng)。
　　　　
　　防御素是哺乳動(dòng)物中研究最多的抗菌肽,包括兩大類:α-防御素和β-防御素。主要存在于哺乳動(dòng)物的白細(xì)胞、吞噬細(xì)胞或小腸的潘氏細(xì)胞中,特別是在嗜中性白細(xì)胞中。防御素通常由2 7～54個(gè)氨基酸殘基組成,通過(guò)保守半胱氨酸構(gòu)成3個(gè)穩(wěn)定的鏈內(nèi)二硫鍵使肽環(huán)合形成穩(wěn)定的反向平行的β片狀結(jié)構(gòu)。哺乳動(dòng)物防御素具有保守的6個(gè)半胱氨酸, 能形成3個(gè)穩(wěn)定的鏈內(nèi)二硫鍵,這也是區(qū)別其他抗菌肽的主要特征之一。防御素抗微生物譜比較廣泛,包括革蘭氏陽(yáng)性菌和陰性菌、分枝桿菌、螺旋體、真菌和一些被膜病毒,此外,對(duì)惡性細(xì)胞也具有毒殺作用。
　　　　
　　1.2昆蟲(chóng)抗菌肽從天蠶的免疫血淋巴中分離得到的高效抗菌肽Cecropins是最早發(fā)現(xiàn)的抗菌肽。此后在許多昆蟲(chóng)中也鑒定出有Cecropins或類似分子。Lee等在豬的腸中也發(fā)現(xiàn)了一個(gè)Cecropin,這可能暗示Cecropins廣泛存在于動(dòng)物中。
　　　　
　　Cecropins 對(duì)各種大腸桿菌和其他革蘭氏陰性細(xì)菌,如沙門(mén)氏菌,具有很強(qiáng)活性,且對(duì)某些革蘭氏陽(yáng)性菌也具有殺傷活性,但對(duì)霉菌和其他真核細(xì)菌無(wú)細(xì)胞毒性作用。 Cecropins為一線性陽(yáng)離子肽家庭,鏈長(zhǎng)35～40個(gè)氨基酸殘基,而Ｃ-末端最后一個(gè)殘基的羧基酰胺化。Cecropins的ｃDNA序列分析顯示其前體分子含62～64個(gè)氨基酸殘基,而Ｃ-末端最后一個(gè)殘基的羧基酰胺化。Cecropins的ｃDNA序列分析顯示其前體分子含62～64個(gè)氨基酸殘基,具有保守的信號(hào)序列和前導(dǎo)序列。該基因在蠶中有3個(gè);果蠅中有4個(gè)。損傷和感染時(shí)誘導(dǎo)該基因表達(dá)。如注射細(xì)菌碎片或LPS后幾小時(shí)內(nèi)昆蟲(chóng)脂肪細(xì)胞中特異性ｍRNA大量增加,24ｈ內(nèi)即可在血淋巴液中檢測(cè)出Cecropins。天然免疫細(xì)胞膜受體識(shí)別微生物成分后,通過(guò)Toll通路而激活NF-KB樣子。
　　　　
　　蜂毒溶血肽是蜜蜂毒液中的一種多肽,由26個(gè)氨基酸殘基組成,其分子量為2480Ｄ。蜂毒溶血肽可直接與紅細(xì)胞的膜脂作用具有較強(qiáng)的溶血作用。Apila是從蜜蜂體液中提取的一種短肽,由18個(gè)氨基酸組成,具有高效廣譜的抗菌作用而對(duì)真核細(xì)胞無(wú)毒性。
　　　　
　　1.3 蛙類抗菌肽 Zaslff在非洲爪蟾皮膚中發(fā)現(xiàn)了小分子抗菌肽,稱為Magainins。此后相繼發(fā)現(xiàn)了多種蛙類抗菌肽,如在非洲爪蟾中就有十多種抗菌肽,不僅在皮膚顆粒腺表達(dá),也有存在于胃粘膜和小腸道細(xì)胞。蛙類抗菌肽具有協(xié)同效應(yīng),但不同的蛙類抗菌肽很少具有同源性。
　　　　
　　1.4植物抗菌肽 Thionins是最早從植物中分離的抗菌肽。它們對(duì)革蘭氏陽(yáng)性菌、陰性菌、真菌、酵母及哺乳動(dòng)物細(xì)胞均有毒性。其他一些結(jié)構(gòu)上與昆蟲(chóng)、哺乳動(dòng)物防御素結(jié)構(gòu)相似的植物抗菌肽,稱為植物防御素。
　　　　
　　1.5細(xì)菌抗菌肽細(xì)菌抗菌肽包括陽(yáng)離子肽和中性肽,革蘭氏陽(yáng)性菌和革蘭氏陰性菌均有分泌。例如乳酸鏈球菌肽是由乳球菌產(chǎn)生的含3～4個(gè)氨基酸殘基的短肽,它是一種耐酸性物質(zhì),即使在胃這樣低ｐＨ環(huán)境中穩(wěn)定性也很高,能抑制革蘭氏陽(yáng)性菌如梭狀芽孢桿菌和李氏桿菌。
　　　　
　　2 抗菌肽的抗菌機(jī)理抗菌肽具有廣譜殺菌作用,抗菌作用主要是由于在兩親性的α螺旋結(jié)構(gòu)作用下,使原核細(xì)胞質(zhì)膜上形成離子通道,這種通道的直徑經(jīng)推算大約為 4nm,離子通道的形成改變了細(xì)胞內(nèi)外的滲透壓,使細(xì)胞內(nèi)物質(zhì)大量外滲,起到殺菌作用。姜明等通過(guò)電鏡觀察了柞蠶抗菌肽對(duì)大腸桿菌的作用,發(fā)現(xiàn)經(jīng)一定時(shí)間的作用后,在細(xì)菌外壁形成了喇叭狀缺口,這說(shuō)明抗菌肽分子是以一端插入細(xì)菌細(xì)胞膜,通過(guò)“打孔”形成一個(gè)通道,使細(xì)菌細(xì)胞膜破裂,原生質(zhì)“泄漏”而死亡。從這點(diǎn)看,抗菌肽的正電荷與細(xì)菌胞膜的磷脂頭負(fù)電荷間的作用至關(guān)重要,在肽分子中N端α螺旋的雙親性是裂解細(xì)菌的主要部分,C末端的酰胺化與廣譜抗菌有關(guān)。從而可看出抗菌肽的抗菌機(jī)理與通過(guò)阻斷大分子的生物合成來(lái)發(fā)揮作用的抗菌素的抗菌機(jī)理完全不同,且病原菌不易對(duì)其產(chǎn)生耐藥性,因此該物質(zhì)將成為新抗菌藥的來(lái)源.。
　　　　
　　3 抗菌肽的應(yīng)用研究
　　　　
　　3.1在畜牧業(yè)上的應(yīng)用仔豬腹瀉、奶牛乳房炎及各種病毒性疾病如豬瘟、雞新城疫等一直是棘手的疾病,不利于畜牧業(yè)的發(fā)展。借鑒已成功的昆蟲(chóng)抗菌肽轉(zhuǎn)基因工程,如轉(zhuǎn)基因蚊子、轉(zhuǎn)基因馬鈴薯、轉(zhuǎn)基因水稻等,把特異的抗菌肽基因轉(zhuǎn)入畜禽特定細(xì)胞讓其表達(dá),從而產(chǎn)生抗病新品種。據(jù)美國(guó)學(xué)者報(bào)道，抗菌肽可以作為飼料防霉劑。另有報(bào)道，柞蠶抗菌肽應(yīng)用于預(yù)防及治療雞的白痢效果明顯。應(yīng)用含抗菌肽的柞蠶免疫血淋巴粉添加于斷奶仔豬料，飼喂試驗(yàn)結(jié)果表明，蠶抗菌肽可減輕斷奶仔豬的腹瀉。
　　　　
　　溫劉發(fā)等(2001)報(bào)道,通過(guò)50 L發(fā)酵罐培養(yǎng)中間試驗(yàn)，在優(yōu)化發(fā)酵條件后，用甲醇誘導(dǎo)啟動(dòng)醇氧化酶啟動(dòng)子而成功表達(dá)抗菌肽基因并分泌抗菌肽到菌體外，培養(yǎng)液中抗菌肽的殺菌活力達(dá)5000 單位／ml。進(jìn)一步改進(jìn)培養(yǎng)基配方，掌握較適宜的培養(yǎng)條件，包括PH、溫度、供氣量及攪拌速度等，發(fā)酵生產(chǎn)周期可縮短到24h，殺菌活力達(dá)5600單位／ml。以這些工程酵母發(fā)酵液作試驗(yàn)，通過(guò)飲水?dāng)z入劑量為60u／只?d的粵黃雞飼養(yǎng)試驗(yàn)結(jié)果表明，抗菌肽可促進(jìn)小雞生長(zhǎng)和減少排泄物氮含量,對(duì)粵黃雞具有促生長(zhǎng)、保健和治療疾病的功能。蠶抗菌肽酵母制劑作飼料添加劑的應(yīng)用效果顯著。
　　　　
　　3.2藥用隨著傳統(tǒng)抗生素的廣泛及長(zhǎng)期的應(yīng)用,許多病源菌對(duì)它們產(chǎn)生了耐藥性,而具有廣譜抗菌且有獨(dú)特的抗菌機(jī)制的抗菌肽顯然在這方面的應(yīng)用研究中具明顯優(yōu)勢(shì)。隨著對(duì)抗菌肽結(jié)構(gòu)與活性的關(guān)系、抗菌肽作用機(jī)制及其基因表達(dá)調(diào)控機(jī)制認(rèn)識(shí)的不斷深化,一種高效的、有利于人類健康的抗菌肽作抗生素替代品成為現(xiàn)實(shí)。蠶抗菌肽在醫(yī)學(xué)上已被開(kāi)發(fā)利用，如已用于治療腎炎的“腎肝寧”及批準(zhǔn)作西藥Ⅱ類進(jìn)行臨床觀察的乙型肝炎新藥，而以抗菌肽作為消洗劑、治療胃十二指腸潰瘍及消化道炎癥的新藥正在進(jìn)行。蛙皮膚上有許多腺體，能產(chǎn)生許多種類的生物活性肽，其中Magainin抗菌肽已經(jīng)基因工程的方法合成Magainin (馬蓋寧)新藥。
　　　　
　　3.3蠶抗菌肽的基因工程研究抗菌肽具廣譜抗菌活性，但在正常動(dòng)物體中含量少，給其應(yīng)用帶來(lái)了困難。至今研制和應(yīng)用的抗菌肽，均是從免疫蠶蛹中提取的，而柞蠶蛹免疫血清中抗菌肽的含量很低，提取價(jià)格昂貴。為能降低抗菌肽的生產(chǎn)成本，進(jìn)行大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)，已人工設(shè)計(jì)合成抗菌肽D、BD及AD基因，并成功將其導(dǎo)入釀酒酵母及畢赤酵母中進(jìn)行表達(dá)。
　　　　
　　4抗菌肽作飼料添加劑應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)
　　　　
　　抗菌肽能耐受飼料制粒時(shí)的高溫。規(guī)模化發(fā)酵生產(chǎn)抗菌肽時(shí)經(jīng)高溫濃縮工序，可充分殺滅酵母菌體而不導(dǎo)致抗菌肽失活，產(chǎn)品在推廣應(yīng)用后不會(huì)出現(xiàn)工程菌的擴(kuò)散而導(dǎo)致環(huán)境生態(tài)問(wèn)題?？咕臍⒕鷻C(jī)理獨(dú)特，病原菌不易對(duì)抗菌肽產(chǎn)生耐藥性，以工程菌工業(yè)化發(fā)酵生產(chǎn)抗菌肽，可大規(guī)模生產(chǎn)，生產(chǎn)周期短，生產(chǎn)成本低且不受季節(jié)和氣候變化等外在環(huán)境的影響。再者，抗菌肽產(chǎn)品具廣譜抗菌作用，對(duì)畜禽具促生長(zhǎng)、保健和治療疾病的功能，屬無(wú)毒副作用、無(wú)殘留、無(wú)致細(xì)菌耐藥性的一類環(huán)保型制劑。
　　　　
　　總之，抗菌肽有著獨(dú)特的不同于抗生素的抗菌機(jī)理,它廣泛存在于多種生物體內(nèi),是生物體對(duì)外界病原物侵染而產(chǎn)生的一系列免疫反應(yīng)的產(chǎn)物，具有較強(qiáng)的廣譜抗菌能力。尋找各種動(dòng)物內(nèi)源性抗菌物質(zhì)，以現(xiàn)代生物技術(shù)方法工業(yè)化生產(chǎn)這些在抗病原菌上具有動(dòng)物“種”專一性或特異性的系列產(chǎn)品，必將成為替代抗生素的新型飼料添加劑。

版權(quán)聲明：本文內(nèi)容來(lái)源互聯(lián)網(wǎng)，僅供畜牧人網(wǎng)友學(xué)習(xí)，文章及圖片版權(quán)歸原作者所有，如果有侵犯到您的權(quán)利，請(qǐng)及時(shí)聯(lián)系我們刪除（010-82893169-805）。