[农业畜牧行业分析]抗菌肽在畜牧业上的应用前景

1、 （农业畜牧行业）抗菌肽在 畜牧业上的应用前景 20XX年XX月 抗菌肽于畜牧业上的应用前景 抗菌肽又称抗微生物肽(antimicrobialpeptide )或肽抗生素 (peptideantibiotics ),于动植物体内分布广泛，是天然免疫防 御系统的壹部分。抗菌肽不仅有广谱抗细菌能力，而且对真菌、病 毒及癌细胞也有作用。近年来，由于药物的滥用，药物残留和细菌 耐药性等问题日渐严重，从而引发了人们对食品和环境的关注，越 来越多的国家开始呼吁禁用抗生素，而抗菌肽因其独特的生物活性 以及不同于传统抗生素的特殊作用机理，已引起人们极大的研究兴 趣，成为分子生物学和生物化学研究领域的热点之壹。

2、抗菌肽首先 由瑞典科学家BomanG等人经注射阴沟杆菌及大肠杆菌诱导惜古 比天蚕蛹产生的具有抗菌活性的多肽，即Cecropinso此后科学家 们于昆虫、被囊动物(tunicate )、俩栖动物、乌类、鱼类、哺乳 动物、植物乃至人类等多种生物体中发现且分离获得了 300余种内 源性抗菌肽。近来，对昆虫抗菌肽己进行了较为系统的理论和应用 研究,有了基因工程肽供试验生产使用。 1抗菌肽的结构和特性 天然抗菌肽通常是由30多个氨基酸残基组成的碱性小分子多肽, 水溶性好,分子量大约为4kDao大部分抗菌肽具有热稳定性,于 100C下加热10 15min仍能保持其活性。多数抗菌肽的等电点 大于7 ,表现出

3、较强的阳离子特征。氨基酸N端富含赖氨酸和精氨 酸等阳离子型氨基酸，其C端富含丙氨酸、绷氨酸、甘氨酸等非极 性氨基酸。于许多特定位置均有壹些较保守的氨基酸残基，这些高 度保守的氨基酸残基是壹些抗菌肽分子具有抗菌活性所不可缺少 的，另外壹些天然抗菌肽的C端往往是酰胺化的，这和抗菌肽的广 谱抗菌活性有关。抗菌肽于壹定条件下形成a螺旋和卜折叠结构。 2抗菌肽的抗菌机理和特点 21抗菌肽的作用机理 研究表明，抗菌肽分子通过膜内分子间的位移而相互聚集于壹起, 从而于膜上形成离子通道，使膜蛋白凝集，使细菌因不能保持正常 的渗透压而死亡。也有人提出是通过影响细胞膜上的能量转运和代 谢，从而损伤细胞呼吸链的功能

4、而杀死细菌。抗菌肽仍能够断裂癌 细胞的核DNA ,通过抑制DNA的合成而杀死癌细胞。总而言之, 抗菌肽作用机理的关键于于通过物理方式和细胞膜发生作用，不同 类别的抗菌肽其作用机理可能不同。 22抗菌肽作用机理的特点 221作用部位的有效性 传统抗生素作用是通过消除微生物生长或生存必需的功能实现的， 如阻挠细菌蛋白质的合成或者改变酶的活性来达到杀菌目的,而细 菌通过改变壹种基因就足以对付抗生素的这种进攻。抗菌肽则作用 于细菌细胞膜，导致膜的通透性增大，以此穿透、杀灭细菌。细菌 必须改变膜的结构，即改变相当部分的基因才能防御抗菌肽的进 攻,而这几乎是不可能的。因此,抗菌肽极大地减少了产生耐药性 的

5、可能。 222作用对象的选择性 抗菌肽只对原核生物细胞和真核生物病变细胞有抗菌作用,对正常 的真核生物细胞不起作用。原因于于原核生物和正常真核生物的细 胞膜结构不同,正常真核细胞膜中含有大量的胆固醇，而胆固醇的 存于使膜结构趋于稳定。此外高等动物存于高度发达的细胞骨架系 统，其存于也抵抗了抗菌肽的作用。癌细胞的细胞骨架系统和正常 细胞相比不发达，这是抗菌肽对其产生抑制作用的原因之壹。 3抗菌肽的生物学特性 3 . 1广谱抗微生物 当前畜禽疾病多为混合感染，传统的抗生素抗菌谱壹般均较窄，且 只对细菌有效。而大多数抗菌肽对革兰氏阴阳性菌均有效，有些仍 对真菌、病毒、寄生虫、原生动物有抑制或杀灭作用

6、。实验证明抗 菌肽能够杀死草履虫、变形虫、四膜虫。柞蚕抗菌肽D对阴道毛滴 虫有杀伤作用。 很多硏究表明，某些类型的抗菌肽有抗DNA、RNA病毒的作用。 Melittins （蜂毒素）和Cecropins于亚毒性浓度下通过阻遏基因 表达来抑制HIV1病毒的增殖。Magainin2及合成肽Modelin-1 和Moderin5对疱疹病毒HSV1和HSV2有壹定的抑制效 果。WachingerM等报道天蚕素能抑制艾滋病病毒。华南农业大 学研制的蚕抗菌肽AD对鸭乙型肝炎DNA增殖有抑制作用。 32作用快速、安全、无残留 由于分子较小，于机体受到侵犯时,几分钟内就能产生，且扩展扩 散速度比体内免疫细胞更

7、快更灵活。抗菌肽独特的抗菌机理更形成 了不耐药的特性，这就超越了抗生素的局限，是新壹代的高效抗菌 剂。动物食品安全有赖于生产过程的各个环节，使用无污染、于动 物体内无残留、无毒副作用的添加剂是解决问题的壹个关键。抗菌 肽是动物体成分之壹，参和生命过程，是小分子短肽，具有安全无 毒副作用的生物学特性。 33刺激免疫反应 抗菌肽可参和宿主天然免疫的其它反应，比如刺激单核细胞和嗜中性 白细胞的趋化作用、促进肥大细胞组织胺的释放、抑制组织蛋白酶以 及促进创伤愈合。 34和其它抗菌物质的联合作用 研究发现，抗菌肽和传统抗生素联用，可提高药效且拓宽传统抗生素 的抗菌谱。和溶菌酶也有协同作用。至今未见有关抗

8、菌肽和其它药物 相拮抗的报道，这就显示出抗菌肽比微生态制剂等绿色添加剂更有优 势。 35对环境有较强的抗性，适合做添加剂 抗菌肽于100C加热lOmin条件下仍能保持活力对pH值有较强适 应性、水溶性好。部分抗菌肽尚具备抵抗胰蛋白酶或胃蛋白酶水解的 能力，进入动物消化道，能很好地发挥抗菌功效。这弥补了其它添加 剂如酶制剂、微生态制剂等易受影响的缺陷，更便于于生产中应用。 4抗菌肽的应用研究 41抗菌肽的生产 当下硏究得最多的是昆虫类抗菌肽。虽然可从机体内提取，但含量极 微，给其应用带来了极大的困难。至今研究应用的抗菌肽，均是从免 疫蚕蛹中提取的，而柞蚕蛹免疫血清中抗菌肽的含量很低，提取价格 昂

9、贵。为了能降低抗菌肽的生产成本，进行大规模工业化生产，现已 人工设计合成了抗菌肽D、BD及AD基因，且且成功地将其导入酿 酒酵母及毕赤酵母中进行表达。因为抗菌肽对细菌具有很强的杀伤作 用，不易于原核系统中直接表达，必须通过酵母来表达。于酵母中获 得表达的有：蚌皮素（陈海旭等，2002 ）、抗菌肽AD （黄亚东等, 2002 ）、抗菌肽Apila （韩万江等，1998 ）、抗菌肽ABP3 （沈俊清 等,1999 ）。 42于畜牧业上的应用 仔猪腹泻、奶牛乳房炎及各种病毒性疾病如猪瘟、鸡新城疫等壹直是 棘手的疾病，不利于畜牧业的发展。借鉴已成功的昆虫抗菌肽转基因工 程，如转基因蚊子、转基因马铃薯、

10、转基因水稻等，把特异的抗菌肽基 因转入畜禽特定细胞上让其表达，从而产生抗病新品种。 温刘发等应用华南农业大学已开发的抗菌肽添加于断奶仔猪料中，饲 喂试验结果表明,蚕抗菌肽可减轻断奶仔猪的腹泻。陈晓生等方案于 饲粮中添加抗菌肽对肉鸭有促生长作用。另有报道,柞蚕抗菌肽应用 于预防及治疗鸡的白痢效果明显。黄永彤等用蚕抗菌肽AD酵母制 剂和5种抗生素及3种中草药进行肉鸡饲喂效果比较试验纟吉果表明， 饲料转化率、平均体重、料肉比、成活率均无差异，可见抗菌肽对于 改善畜产品品质、保障畜禽产品生产效率是大有可为的。 温刘发等以工程酵母发酵液作试验,通过饮水摄入壹定剂量的抗菌肽 的粵黄鸡饲养试验结果表明，抗菌

11、肽可促进小鸡生长和减少排泄物氮 含量，对粤黄鸡具有促生长、保健和治疗疾病的功能。蚕抗菌肽酵母制 剂作饲料添加剂的应用效果显著。国内养鸡大王郭欣欣用人工饲养的 蝇蛆养鸡，蛋黄大，胆固醇含量低，鸡极少生病，经济效益好，已于 全国多个地方建立了连锁养殖基地。这样天然地利用昆虫中的抗菌肽 物质的办法值得硏究和大力推广。南开大学、天津大学和大港油田联 手攻关，成功地从苍蝇体内分离出抑制多种病源菌和病毒的抗菌肽, 目前多种抑菌试验已经完成，科研人员正于着手进壹步纯化从苍蝇幼 虫体内提取出的抗菌肽。由此可见,抗菌肽及关联产业将于畜牧业中 担当重要角色。 此外，据美国学者报道，抗菌肽仍能够作为饲料防霉剂。 5

12、应用前景 51抗生素的理想替代品 目前，所有的常规抗生素均出现了相应的抗药性致病株系，致病菌的 抗药性问题已经日益严重地威胁着人们的健康。寻找全新类型的抗生 素是解决抗药性问题的壹条有效途径。抗菌肽因为抗菌活性高,抗菌 谱广，种类多，可供选择的范围广，靶菌株不易产生抗性突变等原因， 而被认为将会有广阔的应用前景。更为重要的是，肽于序列和结构上 具有多样性，为新药设计提供了很大的想象和发挥空间，能生产出性 能稳定的产品。 52开发和应用潜力巨大 目前昆虫和植物抗菌肽基因工程，于国内外已有不少成功的报道，但 畜禽抗菌肽基因工程尚未见报道。因此，运用基因工程技术，通过对 畜禽及水产动物抗菌肽的硏究，来提高畜禽及水产养殖动物的抗病能 力，将对减少甚至替代抗生素的使用起到积极的促进作用。随着分子 生物学技术的发展，抗菌肽于动物生产中的应用前景将十分广阔。寻 找各种饲养动物内源性抗菌物质,以现代生物技术方法工业化生产这 些于抗病原菌上具有动物特异性的系列产品，无疑将是抗菌肽的另壹 个出路。 6存于的问题 6 .1抗菌肽的天然资源有限，化学合成和基因工程便成为获取抗菌肽 的主要手段。化学合成肽类，成本较高。而通过基因工程，于微生物 中直接表达抗菌肽