抗菌肽与绿色无公害养殖.ppt

后抗生素时代 抗菌肽与家禽新型养殖革命 华中农业大学农业微生物国家重点实验室 湖北武汉 李永涛博士 有机食品与绿色食品 无公害农产品 目标定位 无公害农产品 规范农业生产 保障基本安全 满足大众消费 绿色食品 提高生产水平 满足更高需求 增强市场竞争力 有机食品 保持良好生态环境 人与自然的和谐共生 质量水平 无公害农产品 中国普通农产品质量水平 绿色食品 达到发达国家普通食品质量水平 有机食品 达到生产国或销售国普通农产品质量水平 有机食品与绿色食品具体要求 有机食品 在明确畜禽养殖场所处地区的流行病学规律 且病患不能用其它管理技术加以控制的前提下 才考虑使用疫苗接种 禁止使用活病毒疫苗 一旦畜禽生病或受伤 应立即隔离和治疗 应优先选择生物治疗方法和物理性治疗方法 然后才是药物治疗 绿色食品 作为绿色食品饲料添加剂 只能添加的少量或微量 除满足一般畜禽饲料添加剂需求外 特别要求强调无毒害 禁止使用对人体健康有影响的化学合成添加剂 影响家禽食品质量的主要障碍 抗生素被批准用作饲料添加剂后 为畜牧业发展起了巨大推动作用 但随着饲用抗生素的普及应用 其副作用也逐渐突出 一是动物疫病 病毒病和细菌病多发 混合感染严重 二是有害物质残留 如抗生素 黄曲霉毒素 铅 砷 汞等重金属元素 随着人们保健意识的增强 追求肉 蛋食品的安全 优质 无残留 无疫病观念 已被人们普遍接受及欢迎 绿色家禽产品的推广 适应了当今人们消费需求 可以预见 绿色产品必将成为人们的消费主流 而发展绿色养殖业 将保证养殖业得以持续发展 细数抗生素 三罪状 破坏畜禽的胃肠道微生态平衡 干扰畜禽免疫系统 降低畜禽对疾病的抵抗力 影响畜禽健康 严重威胁畜牧业的可持续发展 细菌病多发 在肉 蛋 奶等畜产品中残留 直接威胁人的健康 食品安全 通过细菌抗生素耐药性的出现 增加了临床用药的剂量 产生超级细菌 间接威胁人的健康 公共健康 表1我国某地区22个规模化鸡场2006 2007年分离的主要病原菌 表222个规模化鸡场的6种主要病原菌对20种抗菌药物的耐药率 1992年瑞士禁止使用饲用抗生素 欧盟1999年1月起通过立法禁止抗生素作促生长剂使用 今后的发展趋势是尽量不使用抗生素 20世纪80年代以来 全世界都在不遗余力地研究开发其替代产品 面对来自细菌性疾病新的挑战 针对当前所出现的这一系列新问题 如何去面对和解决 值得我国行业主管部门和每一个畜牧兽医工作者尽快思考对策和付诸行动 抗生素替代品 后抗生素时代安全 高效的抗生素替代品的研究与应用 可以减少传统抗生素的使用 为健康养殖提供了良好的技术基础 是既能够防控细菌性疾病 又能解决抗生素残留和危害的一条较为理想途径 近年来 饲用抗生素替代品的研究主要有微生物制剂 寡糖 抗菌肽 中草药 糖萜素 酶制剂和酸化剂等 一类具有抗菌活性的阳离子短肽的总称 也是生物体先天免疫系统的一个重要组分 目前已有将其基因转化酵母进行高效表达 再经发酵优化生产出抗菌肽酵母制剂 代替抗生素预防和治疗鸡白痢等 其主要作用特点有 1 对多种病原体 细菌 病毒 真菌 寄生虫 和癌细胞具有杀伤或抑制作用 而对真核细胞不具细胞毒作用 2 生物学活性稳定 在高离子强度和酸碱环境中或100 加热10分钟时仍具有杀 抑菌作用 3 能与宿主体内某些阳离子蛋白 溶菌酶或抗生素协同作用 增强其抗菌效应 4 具有与抗生素不同的杀菌机制 菌细胞膜穿孔 不易产生抗菌肽耐药菌株 5 能与细胞脂多糖 LPS 结合 即具有中和内毒素的作用 因此对革兰氏阴性菌败血症和内毒素中毒性休克具有很好的防治作用 6 调节细胞因子表达 如采用转录基因阵列试验发现 某些抗菌肽 如LL 37具有免疫调节作用 可招募并增强吞噬细胞的杀菌作用 而降低由前炎症细胞因子引发的炎症反应 抗菌肽 植物提取物植物提取物具有天然性 低毒副作用 无抗药性 多功能等特点 我国传统的中药最可利用 其含有的多糖 生物碱 甙类 脂类 植物色素等生物活性物质以及营养物质 具有抗病毒 抗细菌 抗应激 调节并提高机体免疫力 促生长等作用 目前 已有应用的如大蒜素 小檗碱 鱼腥草素等 继续了解有效成分 降低生产成本 植物提取物作为替代品的应用前景比较广阔 微生态制剂 益生菌 根据微生态学原理 利用正常菌群制成的 用于调整动物机体微生态平衡的 活的生物制剂 在动物肠道中 与致病菌进行竞争抑制 维持肠道菌群平衡 维护肠道功能 增强机体免疫力 目前 已有应用的如乳酸杆菌 双歧杆菌 粪链球菌 枯草芽孢杆菌 酵母菌等 多呈复合制剂 使用比较广泛 缺点是保存 运输和使用过程中损失较大 噬菌体制剂具有独特优势在于治疗效果随着宿主菌的增殖而增强 另外 不存在耐药性 无残留问题 毒副作用小 制备相对容易 成本也较低 有机酸研究表明 一些短链脂肪酸及其盐类在畜禽日粮中的作用与促生长抗生素相似 能杀灭某些肠道内的致病菌如沙门氏菌 降低胃内容物pH值 提高动物生产性能 目前 柠檬酸 延胡索酸等已常用作酸化剂 低聚糖也称功能性低聚糖或寡糖 是2 10个单糖以糖苷键连接的小聚合物总称 这类糖经口服进入动物机体肠道后 能促进有益菌增殖而抑制有害菌生长 通过结合 吸收外源性致病菌 充当免疫刺激的辅助因子 改善饲料转化率等提高机体的抵抗力和免疫力 目前 已用作饲料添加剂的有 低聚果糖 低聚乳糖 低聚木糖 低聚半乳糖 低聚异麦芽糖 甘露低聚糖 大豆低聚糖等 酶制剂目前 主要有两种 一种是饲料用酶制剂 提高饲料消化 吸收率 减少致病菌在胃肠道中获得营养的机会 并降低麦类等滞留对肠道产生的不利影响 如大麦酶 另一类是是来自噬菌体的专一水解酶 mureinhydrolase 可溶解特定的致病菌株 如噬菌体f3626水解酶 2020 3 16 15 可编辑 抗菌肽的发现 金陵晚报 南京专家破解昆虫无病秘密 你可能不知道 和人不太一样 昆虫基本上不生病 因为它们体内有一种被科学家们称之为 抗菌肽 的物质 这种物质被科学家寄予厚望 他们认为未来解决 抗生素 耐药性危机的希望就寄托在小昆虫的身上 南京师范大学生命科学学院张双全所长20多年一直 沉醉 于探索昆虫无病的秘密 他们不仅从天蚕身上成功提取了抗菌肽 而且还在分子水平上破解了其基因作用的秘密 虽然现在从天蚕身上提取出来的 抗菌肽 成本远高于黄金 而且在医学应用上仍处于动物试验阶段 他们正尝试用基因改造的方式来生产抗菌肽产品 希望为解决束手无策的抗药性现象带来一丝希望 生物谷新闻 2011 4 14 昆明动物所在抗菌肽研究方面取得重要进展 大量的抗菌肽已经从两栖动物的皮肤中发现 但从动物脑中很少报道 中国科学院昆明动物研究所赖仞研究员领导的课题组采用蛋白质组学结合基因组学的手段 从两种两栖动物 大蹼铃蟾和微蹼铃蟾 脑中识别了59种新抗菌肽分子 该研究表明两栖动物脑是重要的抗菌肽分子资源库 当科学家研究受伤的青蛙和蟾蜍为什么在恶劣的环境下不受感染的原因时 发现了滑瓜蟾素 magainins 滑瓜蟾素和昆虫多肽如抗菌肽都由受伤后诱导产生 可以假定 这种诱导反应与生物体产生的免疫反应相似 抗菌肽是生物体内诱导产生的一种具有强抗菌作用的多肽类物质 它广泛存在于多种生物体内 是生物体对外界病原物侵染而产生的一系列免疫反应的产物 其分子量小 性能稳定 具有较强的广谱抗菌能力 对革兰氏阳性菌及阴性菌均有杀伤作用 对原虫 肿瘤也有作用 世界上发现的第一种抗菌肽是天蚕素 1980年由瑞典科学家Boman等用阴沟通杆菌及大肠杆菌诱导惜古比天蚕蛹产生出有抗菌活性的多肽物质 定名为天蚕素 随后又在其他生物体内陆续发现了多种抗菌肽 如蛙皮素 magainins 蜂毒素 melittins 防御素 defensins 等 目前世界上已知的抗菌肽共有1200多种 什么是抗菌肽 抗菌肽数据库 http aps unmc edu AP main php 抗菌肽简介 对动物来源的抗菌肽的研究发现它们中的大多数是生物预防微生物感染的天然防卫系统的重要组成 在人和其它哺乳类中 这些多肽如防御素 defensins 是中性白细胞构成中的主要蛋白类物质 总共为10 18 中性白细胞是对微生物侵袭和急性感染起着直接防卫作用的最重要的细胞 在受伤的黏膜表面包括舌 气管 肠等发现有高浓度的多肽 这可能是一种重要的黏膜保护成分 抗菌肽的抗菌和杀菌活性研究 徐进署等 2001 研究发现 极低浓度的蟾种类的特异性抗菌肽 蛙皮肽 magainin 就能杀死革兰氏阳性菌和阴性菌 真菌以及原生动物 马卫明等 2005 检测了猪小肠抗菌肽对鸡大肠杆菌 鸡白痢沙门氏菌 猪致病性大肠杆菌自然分离株 鸡致病性大肠杆菌 白色葡萄球菌 金黄色葡萄球菌 猪致病性沙门氏菌 绿脓杆菌 鱼致病性嗜水气单胞菌等的抑制作用 结果发现 猪小肠抗菌肽对以上细菌均有不同程度的抑制作用 杀菌率59 5 98 5 不等 此外 研究亦发现PR 39能明显抑制大肠杆菌 鼠伤寒沙门氏菌等革兰氏阴性菌 对巨大芽孢杆菌和化脓链球菌也能产生抑菌效果 Agerberth等 1991 抗菌肽的抗病毒活性研究 动物抗菌肽的抗病毒活性研究主要集中在人类HIV上 研究表明 防御素 1可通过抑制蛋白酶C的磷酸化 从而影响吸毒者的感染 而 防御素 2在PBMCs中可直接结合病毒或下调HIV 1的核心受体CXCR4的表达从而阻止病毒复制 Wachinger 1992 Marotta 2003 此外 研究亦表明防御素能使单疱疹病毒 HSV 水泡性口膜炎病毒 VSV 流感病毒 IV 失活 达到抗病毒目的 赵喜红等 2007 抗菌肽对养殖业关键病原的防治效果正在试验中 天蚕素对肉鸡 断奶仔猪和母猪性能的影响 一 饲粮中添加天蚕素抗菌肽对肉鸡生长性能的影响 存活率 进鸡总数 死亡鸡数 进鸡总数 100 日增重 总增重 鸡总数 日龄日采重量 总耗材 鸡总数 日龄料肉比 总采食量 总增重每只鸡毛利 每千克鸡肉售价 总重量 总耗料价钱 售鸡只数 二 天蚕素抗菌肽对断奶仔猪生长性能的影响 三 天蚕素抗菌肽对母猪繁殖性能的影响 未来展望 抗菌肽有着独特的不同于抗生素的抗菌机理 抗菌肽的作用机制与酶或受体等蛋白因子无关 抗菌肽作用于微生物膜 细胞膜外膜 主要是作用于膜脂质的基质 通过物理化学机制使膜钓通透性增大 破坏其屏障而达到杀伤细胞的效果 抗菌肽具有 传统抗生素 无法比拟的优越性 不会诱导抗药菌株的产生 有希望成为新一代抗菌剂 抗菌肽的高效广谱抗菌性已被药物学家 生物学家所重视 在研究了它的一级结构的基础上 采用分子生物学和基因工程技术方法可以生产抗菌的转基因动植物 同时可以通过基因工程的技术方法大量的表达抗菌肽 使之成为新一代肽类抗菌药的来源 显示出广阔的应用前景 由于抗菌肽分子量小 分离提纯困难 天然资源有限 化学合成与基因