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抗菌肽應用研究進展

時間：2021-11-04 瀏覽：4138次

詳細說明

抗菌肽具有多種生物學活性，如抑菌、殺菌、抗病毒、抗炎、提高免疫力、維持腸道菌群平衡、提高腸道有益菌含量，抗菌肽在促進動物生長和生產(chǎn)性能等方面也起到積極的作用。但是，目前對抗菌肽的了解和研究還比較少。本文通過對抗菌肽的應用研究進行總結(jié)簡述，以期促進抗菌肽在醫(yī)療和畜牧生產(chǎn)等方面的應用研究。

關(guān)鍵詞

抗菌肽;抑菌；免疫力；抗病毒；促生長

抗菌肽（AMPs）知多少

抗菌肽(Antimicrobial Peptides，AMPs) 又稱宿主防御肽，廣泛地存在于生物界，是機體先天免疫系統(tǒng)的重要組成成分，構(gòu)成宿主防御病原微生物入侵的第一道屏障。這類活性多肽多數(shù)具有強耐酸堿性、熱穩(wěn)定性以及廣譜抗菌等特點。1980年，瑞典科學家G.Boman等人發(fā)現(xiàn)了世界上第一個抗菌肽，定名為Cecropins。自從抗生素被發(fā)現(xiàn)以來，其對人類及動物的健康起到了重要的作用，對動物的生產(chǎn)及生長起到了重要的促進作用，但是，由于其耐藥性、殘留等問題越來越突出，越來越多的國家和地區(qū)都逐步實現(xiàn)了在動物飼料中禁止添加抗生素，同時不斷規(guī)范臨床抗生素的使用。近些年來，新的醫(yī)用藥物以及動物飼料中替代抗生素物質(zhì)的研究成為人們關(guān)注和研究的熱點，抗菌肽在醫(yī)藥、動物生產(chǎn)中的應用研究也越來越多。

Part.1

抗菌肽對有害菌的抗菌抑菌活性

一些學者研究表明，腸桿菌肽對革蘭氏陰性菌具有良好的抑制作用。通過體外抑菌試驗發(fā)現(xiàn)，腸桿菌肽對大腸桿菌和沙門氏菌具有良好的抑制作用，其MIC分別均為64μg/ml，且對大腸桿菌和沙門氏菌的抑制作用優(yōu)于土霉素鈣。在仔豬日糧中添加腸桿菌肽，仔豬腹瀉率顯著下降，糞便中大腸桿菌和沙門氏菌含量均顯著降低，這充分說明腸桿菌肽具有良好的抑菌殺菌作用。Lopez等通過體內(nèi)和體外試驗發(fā)現(xiàn)，腸桿菌肽能有效抑制沙門氏菌?？咕?/span>ET12 是一個小分子肽，由12個氨基酸殘基組成，其對革蘭氏陽性菌，特別是表皮葡萄球菌具有良好的抑制作用，其MIC值在16μg/mL 以下。田卓等通過對抗菌肽(I1WL5W)的研究發(fā)現(xiàn)，I1WL5W可以與創(chuàng)傷弧菌膜結(jié)合，具有膜去極化活性，從而快速、高效誘導其死亡。斑馬魚和石斑魚感染弧菌后，用epinecidin-1進行治療，能顯著提高這兩種魚的存活率。用抗菌肽Hepcidin治療感染弧菌的小鼠，能顯著提高小鼠的存活率。在肉雞日糧中添加抗菌肽Sublancin，能顯著降低肉雞盲腸中大腸桿菌數(shù)量。仔豬日糧中添加腸桿菌肽，能顯著降低腸道中大腸桿菌的數(shù)量。通過基因重組，乳酸乳球菌能在胞外表達PinF抗菌肽，通過篩選，測序鑒定后，用離心的上清液對金黃色葡萄球菌進行體外抑菌試驗，結(jié)果表明，PinF抗菌肽對金黃色葡萄球菌具有良好的抑制作用。用維氏氣單胞菌對錦鯉進行攻毒，分別飼喂含抗菌肽和不含抗菌肽日糧，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，飼喂抗菌肽的錦鯉累積死亡率顯著低于不飼喂抗菌肽的錦鯉。

值得一提的是，抗菌肽對細菌的生物被膜的抑制作用近年得到關(guān)注。生物被膜（Biofilm）是很多種的細菌在繁殖中形成的一種膜樣保護性結(jié)構(gòu)，既可增強細菌對環(huán)境的耐受性，更重要的是增加了細菌對藥物的耐受性。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)，很多耐藥性的產(chǎn)生和生物被膜有直接的關(guān)系。因抗菌肽的主要作用機制是作用于膜結(jié)構(gòu)，因此人們將抗生物被膜作為抗菌肽的作用之一。鏈球菌（SS2）是常見的一種致病菌，對動物生產(chǎn)造成嚴重的影響，研究表明，抗菌肽能通過降低SS2生物被膜的代謝活性，抑制其生物被膜合成胞外多糖，降低其生物被膜基因的轉(zhuǎn)錄水平，從而抑制SS2以及抑制炎性因子的釋放。無乳鏈球菌是一種革蘭氏陽性菌，該菌能導致動物敗血癥及腦膜炎，具有較高的致死率。通過體外試驗發(fā)現(xiàn)，抗菌肽NZ2114能使無乳鏈球菌的生物膜厚度顯著變薄，導致其皺縮及破裂，從而高效殺滅無乳鏈球菌。

Part.2 抗菌肽對動物的促生長作用

大量的研究表明，抗菌肽在動物生長方面起到明顯的促進作用，能達到甚至超過抗生素對動物的促生長作用。在肉雞日糧中添加抗菌肽Sublancin，飼料轉(zhuǎn)化率及日增重均有明顯提高，粗蛋白表觀代謝率及氮沉積率明顯升高，并且與抗生素的促生長作用無顯著差異。劉又銘等在仔豬日糧中添加抗菌肽CJH，結(jié)果表明，抗菌肽CJH能緩解脂多糖對仔豬消化道的不利影響，提高粗脂肪和粗蛋白的利用率。徐帆等研究表明，與對照組相比，在仔豬日糧中添加抗菌肽能顯著提高仔豬日增重，降低料重比。熊海濤等在仔豬日糧中添加腸桿菌肽，結(jié)果發(fā)現(xiàn)仔豬平均日增重顯著提高，料重比顯著降低。仔豬日糧中添加天蠶素也對仔豬的平均日增重起到顯著提高的作用，料重比顯著下降。陳香等在仔豬日糧中添加天蠶素，仔豬生長性能顯著提高，且效果優(yōu)于抗生素。蛋雞日糧中添加抗菌肽能顯著提高產(chǎn)蛋率，提高蛋殼強度，促進氮的消化利用率，與周芬等研究抗菌肽對蛋雞產(chǎn)蛋性能及相關(guān)指標的影響結(jié)果一致。

Part.3 抗菌肽對機體免疫作用的影響

抗菌肽對機體的免疫功能起到促進作用。通過在仔豬日糧中添加抗菌肽，仔豬胸腺和脾臟指數(shù)得到顯著提高。袁威等研究表明，在仔豬日糧中添加復合抗菌肽能提高斷奶仔豬血清中IL-2、IL-4、IL-6、IFN-γ和TNF-α的含量，且效果優(yōu)于黃芪多糖。張曉雅等通過對小鼠灌服抗菌肽Sublancin來研究抗菌肽Sublancin對小鼠免疫功能的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，抗菌肽Sublancin可以誘導Th1和Th2產(chǎn)生免疫反應，從而增強細胞和體液免疫功能。黃芪多糖具有良好的提高機體免疫力的作用，通過研究發(fā)現(xiàn)，抗菌肽Sublancin 在緩解環(huán)磷酰胺誘導的小鼠的免疫抑制方面優(yōu)于黃芪多糖。研究還發(fā)現(xiàn)，人工合成抗菌肽KLKLLLLLKLK可以提高OVA抗原遞呈到單核-巨噬細胞系P388D 1。在飼料中添加天蠶素能提高血清中免疫球蛋白的含量，從而提高雜交鱘的非特異性免疫能力，王自蕊等研究也發(fā)現(xiàn)，在飼料中添加天蠶素能提高湘云鯽的非特異性免疫能力。在蛋雞日糧中添加天蠶素研究發(fā)現(xiàn)，天蠶素能顯著提高十二指腸、空腸及回腸杯狀細胞數(shù)量，顯著改善小腸粘膜上皮細胞形態(tài)?？咕?span style="margin: 0px; padding: 0px; outline: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !important; font-family: Calibri;">hepcidin 能夠提高炎性細胞因子NF-κB的活性。肉雞日糧中添加抗菌肽，血清中IgA 和IgG均顯著提高。仔豬日糧中添加腸桿菌肽，能顯著提高血清中球蛋GLB和IgG的含量，且效果優(yōu)于硫酸黏菌素。在山羊日糧中添加復合抗菌肽，山羊血清中免疫球蛋白、細胞因子及補體含量均顯著提高，外周血淋巴細胞及紅細胞免疫粘附功能也顯著提高。

Part.4 抗菌肽對有益菌的生長和維持作用

抗菌肽對有害菌能起到抑制和殺滅作用，但是研究發(fā)現(xiàn)，抗菌肽對機體內(nèi)的有益菌卻能起到促進作用。在青腳麻雞日糧中添加抗菌肽，腸道內(nèi)乳酸桿菌含量顯著提高。翟少偉等研究表明，飼料中添加抗菌肽Surfacin能顯著提高羅非魚腸道乳酸桿菌的數(shù)量。天蠶素在抑制大腸桿菌與沙門氏菌等有害菌的同時，能顯著提高乳酸菌的數(shù)量，改善腸道粘膜形態(tài)。在仔豬日糧中添加復合抗菌肽，腸道中大腸桿菌數(shù)量顯著降低，然而乳酸桿菌的數(shù)量極顯著提高，且抗菌肽效果優(yōu)于黃芪多糖。

Part.5 抗菌肽的抗病毒作用

抗菌肽對防治病毒病也具有明顯的作用。在仔豬日糧中添加天蠶素，仔豬血清中豬瘟抗體阻斷率、陽性率及合格率均顯著提高，分別高于對照117.53%、499.88%和30%。通過體外試驗發(fā)現(xiàn)，家蠅抗菌肽MAF-1A能直接破壞甲型流感病毒（IAV）結(jié)構(gòu)，且能通過與血凝素HA1亞基結(jié)合，抑制神經(jīng)氨酸酶的活性，從而阻止IAV的感染。通過白斑綜合征病毒攻毒試驗發(fā)現(xiàn)，在日糧中添加家蠅抗菌肽，凡納濱對蝦成活率顯著高于對照組，結(jié)果表明家蠅抗菌肽能顯著提高凡納濱對蝦對白斑綜合征病毒的抵抗能力。

Part.6 抗菌肽在抗癌、抗腫瘤中的作用

癌癥目前仍然是威脅人類健康最重要的因素之一，隨著抗菌肽在醫(yī)藥上的研究越來越深入，發(fā)現(xiàn)很多抗菌肽對腫瘤細胞具有明顯的抑制作用。

抗菌肽LL-37是人體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的一種Cathelicidin類抗菌肽，擁有雙親性α螺旋結(jié)構(gòu)，具有殺滅細菌、提高機體免疫、抗癌等作用。歐宏宇等研究發(fā)現(xiàn)，抗菌肽LL-37通過激活P53信號通路誘導胃癌AGS細胞凋亡，抑制胃癌AGS細胞增殖，提高了癌細胞的凋亡率。利用抗菌肽LL-37對模型結(jié)腸癌小鼠進行治療，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，腫瘤質(zhì)量和體積均顯著降低，抑瘤率顯著提高。韓艷非等研究發(fā)現(xiàn)，抗菌肽LL-37能通過上調(diào)促凋亡因子Bax、下調(diào)抗凋亡因子Bcl-2誘導腫瘤細胞凋亡，從而抑制乳腺癌MCF-7的增殖。隨著抗菌肽LL-37濃度的增加，口腔鱗癌細胞凋亡率逐漸增加，細胞侵襲能力明顯減弱并且能抑制其分泌TNF-a、IL-6、IL-8。通過體外培養(yǎng)的方法研究發(fā)現(xiàn)，天蠶素A-爪蟾素2雜合肽可以使人類乳腺癌細胞的細胞膜發(fā)生去極化現(xiàn)象，細胞膜通透性發(fā)生改變，從而導致細胞死亡。

Part.7 展望

抗菌肽是最具有潛力的替代抗生素的物質(zhì)。而且，抗菌肽在抗病毒、抗癌、促進動物生長、保健等領(lǐng)域也已展現(xiàn)出明顯的效果，但是，目前，人們對抗菌肽的研究和了解還比較少，隨著對抗菌肽研究的深入，在不遠的將來，抗菌肽一定會在推動醫(yī)藥、食品、畜牧業(yè)等領(lǐng)域的發(fā)展起到重要的積極的作用。

撰稿人：文開新

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抗菌肽應用研究進展