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抗菌肽应用研究进展

时间:2021-11-04 浏览:52次
详细说明

抗菌肽具有多种生物学活性,如抑菌、杀菌、抗病毒、抗炎、提高免疫力、维持肠道菌群平衡、提高肠道有益菌含量,抗菌肽在促进动物生长和生产性能等方面也起到积极的作用。但是,目前对抗菌肽的了解和研究还比较少。本文通过对抗菌肽的应用研究进行总结简述,以期促进抗菌肽在医疗和畜牧生产等方面的应用研究。

关键词
抗菌肽;抑菌;免疫力;抗病毒;促生长       
抗菌肽(AMPs)知多少
抗菌肽(Antimicrobial Peptides,AMPs) 又称宿主防御肽,广泛地存在于生物界,是机体先天免疫系统的重要组成成分,构成宿主防御病原微生物入侵的第一道屏。这类活性多肽多数具有强耐酸碱性、热稳定性以及广谱抗菌等特点。1980年,瑞典科学家G.Boman等人发现了世界上第一个抗菌肽,定名为Cecropins。自从抗生素被发现以来,其对人类及动物的健康起到了重要的作用,对动物的生产及生长起到了重要的促进作用,但是,由于其耐药性、残留等问题越来越突出,越来越多的国家和地区都逐步实现了在动物饲料中禁止添加抗生素,同时不断规范临床抗生素的使用。近些年来,新的医用药物以及动物饲料中替代抗生素物质的研究成为人们关注和研究的热点,抗菌肽在医药、动物生产中的应用研究也越来越多。

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Part.1
抗菌肽对有害菌的抗菌抑菌活性

一些学者研究表明,肠杆菌肽对革兰氏阴性菌具有良好的抑制作用。通过体外抑菌试验发现,肠杆菌肽对大肠杆菌和沙门氏菌具有良好的抑制作用,其MIC分别均为64μg/ml,且对大肠杆菌和沙门氏菌的抑制作用优于土霉素钙在仔猪日粮中添加肠杆菌肽,仔猪腹泻率显著下降,粪便中大肠杆菌和沙门氏菌含量均显著降低,这充分说明肠杆菌肽具有良好的抑菌杀菌作用。Lopez等通过体内和体外试验发现,肠杆菌肽能有效抑制沙门氏菌。抗菌肽ET12 是一个小分子肽,由12个氨基酸残基组成,其对革兰氏阳性菌,特别是表皮葡萄球菌具有良好的抑制作用,其MIC值在16μg/mL 以下。田卓等通过对抗菌肽(I1WL5W)的研究发现,I1WL5W可以与创伤弧菌膜结合,具有膜去极化活性,从而快速、高效诱导其死亡。斑马鱼和石斑鱼感染弧菌后,用epinecidin-1进行治疗,能显著提高这两种鱼的存活率。用抗菌肽Hepcidin治疗感染弧菌的小鼠能显著提高小鼠的存活率。在肉鸡日粮中添加抗菌肽Sublancin,能显著降低肉鸡盲肠中大肠杆菌数量仔猪日粮中添加肠杆菌肽,能显著降低肠道中大肠杆菌的数量通过基因重组,乳酸乳球菌能在胞外表达PinF抗菌肽,通过筛选,测序鉴定后,用离心的上清液对金黄色葡萄球菌进行体外抑菌试验,结果表明,PinF抗菌肽对金黄色葡萄球菌具有良好的抑制作用。用维氏气单胞菌对锦鲤进行攻毒,分别饲喂含抗菌肽和不含抗菌肽日粮,结果发现,饲喂抗菌肽的锦鲤累积死亡率显著低于不饲喂抗菌肽的锦鲤。

值得一提的是,抗菌肽对细菌的生物被膜的抑制作用近年得到关注。生物被膜(Biofilm)是很多种的细菌在繁殖中形成的一种膜样保护性结构,既可增强细菌对环境的耐受性,更重要的是增加了细菌对药物的耐受性。现已发现,很多耐药性的产生和生物被膜有直接的关系。因抗菌肽的主要作用机制是作用于膜结构,因此人们将抗生物被膜作为抗菌肽的作用之一。链球菌(SS2)是常见的一种致病菌,对动物生产造成严重的影响,研究表明,抗菌肽能通过降低SS2生物被膜的代谢活性,抑制其生物被膜合成胞外多糖,降低其生物被膜基因的转录水平,从而抑制SS2以及抑制炎性因子的释放。无乳链球菌是一种革兰氏阳性菌,该菌能导致动物败血症及脑膜炎,具有较高的致死率。通过体外试验发现,抗菌肽NZ2114能使无乳链球菌的生物膜厚度显著变薄,导致其皱缩及破裂,从而高效杀灭无乳链球菌。


Part.2  抗菌肽对动物的促生长作用

大量的研究表明,抗菌肽在动物生长方面起到明显的促进作用,能达到甚至超过抗生素对动物的促生长作用。在肉鸡日粮中添加抗菌肽Sublancin,饲料转化率及日增重均有明显提高,粗蛋白表观代谢率及氮沉积率明显升高,并且与抗生素的促生长作用无显著差异。刘又铭等在仔猪日粮中添加抗菌肽CJH,结果表明,抗菌肽CJH能缓解脂多糖对仔猪消化道的不利影响,提高粗脂肪和粗蛋白的利用率。徐帆等研究表明,与对照组相比,在仔猪日粮中添加抗菌肽能显著提高仔猪日增重,降低料重比。熊海涛等在仔猪日粮中添加肠杆菌肽,结果发现仔猪平均日增重显著提高,料重比显著降低 仔猪日粮中添加天蚕素也对仔猪的平均日增重起到显著提高的作用料重比显著下降。陈香等在仔猪日粮中添加天蚕素,仔猪生长性能显著提高,且效果优于抗生素。蛋鸡日粮中添加抗菌肽能显著提高产蛋率,提高蛋壳强度,促进氮的消化利用率,与周芬等研究抗菌肽对蛋鸡产蛋性能及相关指标的影响结果一致
Part.3  抗菌肽对机体免疫作用的影响

抗菌肽对机体的免疫功能起到促进作用通过在仔猪日粮中添加抗菌肽,仔猪胸腺和脾脏指数得到显著提高。袁威等研究表明,在仔猪日粮中添加复合抗菌肽能提高断奶仔猪血清中IL-2IL-4IL-6IFN-γTNF-α的含量,且效果优于黄芪多糖张晓雅等通过对小鼠灌服抗菌肽Sublancin来研究抗菌肽Sublancin对小鼠免疫功能的影响。结果发现,抗菌肽Sublancin可以诱导Th1Th2产生免疫反应,从而增强细胞和体液免疫功能。黄芪多糖具有良好的提高机体免疫力的作用,通过研究发现,抗菌肽Sublancin 在缓解环磷酰胺诱导的小鼠的免疫抑制方面优于黄芪多糖。研究还发现,人工合成抗菌肽KLKLLLLLKLK可以提高OVA抗原递呈到单核-巨噬细胞系P388D 1。在饲料中添加天蚕素能提高血清中免疫球蛋白的含量,从而提高杂交鲟的非特异性免疫能力,王自蕊等研究也发现,在饲料中添加天蚕素能提高湘云鲫的非特异性免疫能力。在蛋鸡日粮中添加天蚕素研究发现,天蚕素能显著提高十二指肠、空肠及回肠杯状细胞数量,显著改善小肠粘膜上皮细胞形态。抗菌肽hepcidin 能够提高炎性细胞因子NF-κB的活性。肉鸡日粮中添加抗菌肽,血清中IgA IgG均显著提高。仔猪日粮中添加肠杆菌肽,能显著提高血清中球蛋GLBIgG的含量,且效果优于硫酸黏菌素在山羊日粮中添加复合抗菌肽山羊血清中免疫球蛋白细胞因子及补体含量均显著提高外周血淋巴细胞及红细胞免疫粘附功能也显著提高
Part.4  抗菌肽对有益菌的生长和维持作用

抗菌肽对有害菌能起到抑制和杀灭作用,但是研究发现,抗菌肽对机体内的有益菌却能起到促进作用。在青脚麻鸡日粮中添加抗菌肽,肠道内乳酸杆菌含量显著提高。翟少伟等研究表明,饲料中添加抗菌肽Surfacin能显著提高罗非鱼肠道乳酸杆菌的数量。天蚕素在抑制大肠杆菌与沙门氏菌等有害菌的同时,能显著提高乳酸菌的数量,改善肠道粘膜形态。在仔猪日粮中添加复合抗菌肽,肠道中大肠杆菌数量显著降低,然而乳酸杆菌的数量极显著提高,且抗菌肽效果优于黄芪多糖
Part.5 抗菌肽的抗病毒作用

抗菌肽对防治病毒病也具有明显的作用。在仔猪日粮中添加天蚕素,仔猪血清中猪瘟抗体阻断率、阳性率及合格率均显著提高,分别高于对照117.53%499.88%30%。通过体外试验发现,家蝇抗菌肽MAF-1A能直接破坏甲型流感病毒(IAV)结构,且能通过与血凝素HA1亚基结合,抑制神经氨酸酶的活性,从而阻止IAV的感染。通过白斑综合征病毒攻毒试验发现,在日粮中添加家蝇抗菌肽,凡纳滨对虾成活率显著高于对照组,结果表明家蝇抗菌肽能显著提高凡纳滨对虾对白斑综合征病毒的抵抗能力
Part.6  抗菌肽在抗癌、抗肿瘤中的作用

癌症目前仍然是威胁人类健康最重要的因素之一,随着抗菌肽在医药上的研究越来越深入,发现很多抗菌肽对肿瘤细胞具有明显的抑制作用。
抗菌肽LL-37是人体内发现的一种Cathelicidin类抗菌肽,拥有双亲性α螺旋结构,具有杀灭细菌、提高机体免疫、抗癌等作用。欧宏宇等研究发现,抗菌肽LL-37通过激活P53信号通路诱导胃癌AGS细胞凋亡,抑制胃癌AGS细胞增殖,提高了癌细胞的凋亡率。利用抗菌肽LL-37对模型结肠癌小鼠进行治疗,结果发现,肿瘤质量和体积均显著降低,抑瘤率显著提高。韩艳非等研究发现,抗菌肽LL-37能通过上调促凋亡因子Bax、下调抗凋亡因子Bcl-2诱导肿瘤细胞凋亡,从而抑制乳腺癌MCF-7的增殖。随着抗菌肽LL-37浓度的增加,口腔鳞癌细胞凋亡率逐渐增加,细胞侵袭能力明显减弱并且能抑制其分泌TNF-aIL-6IL-8。通过体外培养的方法研究发现,天蚕素A-爪蟾素2杂合肽可以使人类乳腺癌细胞的细胞膜发生去极化现象,细胞膜通透性发生改变,从而导致细胞死亡
Part.7  展望
抗菌肽是最具有潜力的替代抗生素的物质。而且,抗菌肽在抗病毒、抗癌、促进动物生长、保健等领域也已展现出明显的效果,但是,目前,人们对抗菌肽的研究和了解还比较少,随着对抗菌肽研究的深入,在不远的将来,抗菌肽一定会在推动医药、食品、畜牧业等领域的发展起到重要的积极的作用。
撰稿人:文开新  


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