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抗菌肽应用研究进展

时间:2021-11-04 浏览:348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(yi)力;抗病毒;促(cu)生(sheng)长       
抗菌肽(AMPs)知多少
抗(kang)菌肽(Antimicrobial Peptides,AMPs) 又称(cheng)宿主防御(yu)肽,广(guang)泛地存在(zai)于(yu)生物界,是(shi)机体先(xian)天免疫系统的(de)重要组成成分(fen),构成宿主防御(yu)病(bing)原微生物入侵的(de)第一道屏。这(zhei)类活性多肽多数具有(you)强耐(nai)酸碱性、热稳定性以及广谱抗菌等(deng)特点(dian)。1980年,瑞典科(ke)学家G.Boman等人发现了(le)世界上第一个抗(kang)菌肽(tai),定名为Cecropins。自从抗(kang)生(sheng)素(su)被发现以来(lai)(lai),其对人类及动(dong)物(wu)的(de)(de)健康起到了(le)重要(yao)的(de)(de)作用,对动(dong)物(wu)的(de)(de)生(sheng)产(chan)及生(sheng)长起到了(le)重要(yao)的(de)(de)促进(jin)作用,但是,由于其耐药(yao)性、残(can)留等问题(ti)越(yue)来(lai)(lai)越(yue)突出,越(yue)来(lai)(lai)越(yue)多(duo)的(de)(de)国家和(he)地区都(dou)逐步(bu)实(shi)现了(le)在动(dong)物(wu)饲料(liao)中(zhong)禁(jin)止(zhi)添(tian)加抗(kang)生(sheng)素(su),同时不断规(gui)范临床抗(kang)生(sheng)素(su)的(de)(de)使(shi)用。近些年来(lai)(lai),新的(de)(de)医用药(yao)物(wu)以及动(dong)物(wu)饲料(liao)中(zhong)替(ti)代抗(kang)生(sheng)素(su)物(wu)质的(de)(de)研究(jiu)成为人们(men)关注和(he)研究(jiu)的(de)(de)热点,抗(kang)菌肽在医药(yao)、动(dong)物(wu)生(sheng)产(chan)中(zhong)的(de)(de)应(ying)用研究(jiu)也越(yue)来(lai)(lai)越(yue)多(duo)。

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Part.1
抗菌(jun)肽对有害菌(jun)的抗菌(jun)抑菌(jun)活(huo)性

一(yi)些学(xue)者研究(jiu)表(biao)明,肠杆菌肽(tai)对革兰氏阴(yin)性菌具有良(liang)好(hao)的抑制作用。通(tong)过(guo)体(ti)外(wai)抑菌试验发现,肠(chang)杆(gan)菌肽对大肠(chang)杆(gan)菌和沙门氏菌具有良好的抑制(zhi)作用(yong),其MIC分别均为64μg/ml,且(qie)对大肠(chang)杆(gan)菌(jun)和沙门氏(shi)菌(jun)的抑制作用优于(yu)土霉素钙在仔猪日粮中添加肠(chang)杆(gan)菌(jun)肽,仔猪腹泻率(lv)显(xian)著下(xia)降,粪便(bian)中大肠(chang)杆(gan)菌(jun)和沙门氏菌(jun)含量(liang)均(jun)显(xian)著降低,这充分说明肠杆菌(jun)肽具(ju)有良好的(de)抑菌(jun)杀菌(jun)作用。Lopez等通过体内和体外试验发现,肠(chang)杆菌肽能有(you)效抑制沙(sha)门氏菌。抗菌(jun)肽ET12 是一个小分子(zi)肽,由12个氨基(ji)(ji)酸残基(ji)(ji)组成(cheng),其对革(ge)兰氏(shi)阳性菌(jun),特(te)别(bie)是表皮葡萄球(qiu)菌(jun)具有良(liang)好的抑制作用,其MIC值在16μg/mL 以下。田卓(zhuo)等通(tong)过对抗菌肽(I1WL5W)的研究发现,I1WL5W可以(yi)与创(chuang)伤弧菌膜结合,具有膜去极(ji)化(hua)活性(xing),从而快(kuai)速、高效诱导其(qi)死亡。斑马鱼和石(shi)斑鱼感染弧菌后(hou),用epinecidin-1进行治疗(liao),能显著提(ti)高这两种鱼的存活率。用抗菌(jun)肽Hepcidin治疗(liao)感染弧菌的小鼠能显(xian)著提高小鼠的存活率。在(zai)肉(rou)鸡日粮中添加抗(kang)菌肽Sublancin,能显著降低肉(rou)鸡(ji)盲肠中(zhong)大肠杆菌(jun)数(shu)量(liang)仔猪日粮中(zhong)添加(jia)肠杆菌肽,能显著降低(di)肠道中(zhong)大肠杆菌的数量通(tong)过基因重组,乳酸(suan)乳球(qiu)(qiu)菌(jun)(jun)能在胞(bao)外表(biao)达PinF抗(kang)菌(jun)(jun)肽(tai),通(tong)过筛(shai)选,测序鉴定后,用离心的(de)上(shang)清液对金(jin)黄(huang)色(se)(se)葡萄球(qiu)(qiu)菌(jun)(jun)进行(xing)体外抑菌(jun)(jun)试验,结果表(biao)明,PinF抗(kang)菌(jun)(jun)肽(tai)对金(jin)黄(huang)色(se)(se)葡萄球(qiu)(qiu)菌(jun)(jun)具有良好的(de)抑制作用。用维(wei)氏气单胞(bao)菌(jun)(jun)对锦鲤(li)进行(xing)攻毒,分别饲喂(wei)含抗(kang)菌(jun)(jun)肽(tai)和不含抗(kang)菌(jun)(jun)肽(tai)日粮,结果发现,饲喂(wei)抗(kang)菌(jun)(jun)肽(tai)的(de)锦鲤(li)累(lei)积死亡率显著低于不饲喂(wei)抗(kang)菌(jun)(jun)肽(tai)的(de)锦鲤(li)。

值得一提的(de)是(shi),抗菌(jun)(jun)肽对细(xi)(xi)菌(jun)(jun)的(de)生(sheng)物(wu)(wu)被(bei)膜的(de)抑制作用近年得到关注。生(sheng)物(wu)(wu)被(bei)膜(Biofilm)是(shi)很多(duo)种的(de)细(xi)(xi)菌(jun)(jun)在繁殖中形成(cheng)的(de)一种膜样(yang)保(bao)护性(xing)结构,既可增(zeng)强细(xi)(xi)菌(jun)(jun)对环境的(de)耐(nai)受(shou)性(xing),更重要的(de)是(shi)增(zeng)加(jia)了(le)细(xi)(xi)菌(jun)(jun)对药物(wu)(wu)的(de)耐(nai)受(shou)性(xing)。现已发现,很多(duo)耐(nai)药性(xing)的(de)产(chan)生(sheng)和生(sheng)物(wu)(wu)被(bei)膜有直(zhi)接(jie)的(de)关系。因抗(kang)菌(jun)(jun)(jun)肽(tai)(tai)的(de)(de)(de)主要作用(yong)机制是作用(yong)于膜结构,因此人们将抗(kang)生物(wu)(wu)(wu)被(bei)膜作为抗(kang)菌(jun)(jun)(jun)肽(tai)(tai)的(de)(de)(de)作用(yong)之一。链(lian)(lian)球(qiu)菌(jun)(jun)(jun)(SS2)是常见的(de)(de)(de)一种(zhong)致(zhi)病菌(jun)(jun)(jun),对动物(wu)(wu)(wu)生产造(zao)成严重的(de)(de)(de)影响,研究表明,抗(kang)菌(jun)(jun)(jun)肽(tai)(tai)能(neng)(neng)通过(guo)降低SS2生物(wu)(wu)(wu)被(bei)膜的(de)(de)(de)代(dai)谢活性,抑(yi)制其生物(wu)(wu)(wu)被(bei)膜合(he)成胞(bao)外多糖,降低其生物(wu)(wu)(wu)被(bei)膜基因的(de)(de)(de)转录(lu)水平,从(cong)而抑(yi)制SS2以(yi)及(ji)抑(yi)制炎(yan)性因子的(de)(de)(de)释放。无(wu)乳(ru)链(lian)(lian)球(qiu)菌(jun)(jun)(jun)是一种(zhong)革兰氏(shi)阳性菌(jun)(jun)(jun),该菌(jun)(jun)(jun)能(neng)(neng)导致(zhi)动物(wu)(wu)(wu)败血症及(ji)脑(nao)膜炎(yan),具(ju)有较高的(de)(de)(de)致(zhi)死率。通过(guo)体(ti)外试验发现,抗(kang)菌(jun)(jun)(jun)肽(tai)(tai)NZ2114能(neng)(neng)使无(wu)乳(ru)链(lian)(lian)球(qiu)菌(jun)(jun)(jun)的(de)(de)(de)生物(wu)(wu)(wu)膜厚度显(xian)著变薄,导致(zhi)其皱缩及(ji)破裂(lie),从(cong)而高效杀(sha)灭(mie)无(wu)乳(ru)链(lian)(lian)球(qiu)菌(jun)(jun)(jun)。


Part.2  抗菌(jun)肽对动物的促(cu)生长作用

大量的研究表明(ming),抗(kang)菌(jun)肽(tai)在动(dong)(dong)物生长(zhang)方面起到(dao)明(ming)显的促(cu)进(jin)作用,能达到(dao)甚至超过抗(kang)生素对动(dong)(dong)物的促(cu)生长(zhang)作用。在肉(rou)鸡日粮(liang)中(zhong)添加抗(kang)菌(jun)肽(tai)Sublancin,饲料转(zhuan)化率(lv)及日增重均有(you)明(ming)显(xian)提高,粗蛋白表(biao)观(guan)代谢率(lv)及氮(dan)沉积率(lv)明(ming)显(xian)升高,并且与抗生素的促生长作(zuo)用(yong)无显(xian)著(zhu)差异。刘(liu)又铭等(deng)在(zai)仔猪日粮中(zhong)添加抗菌肽CJH,结果(guo)表明,抗菌肽(tai)CJH能缓解脂多糖(tang)对仔猪消化道的不利影响,提高粗(cu)脂肪和粗(cu)蛋白的利用率(lv)。徐(xu)帆等研究表(biao)明,与对照组相比(bi),在仔猪(zhu)日粮中(zhong)添加抗菌肽能显著提高仔猪(zhu)日增重,降(jiang)低料重比(bi)。熊海涛等(deng)在仔猪日(ri)粮中添加(jia)肠杆菌(jun)肽(tai),结果发现仔猪平均日(ri)增重(zhong)(zhong)显著提高,料重(zhong)(zhong)比(bi)显著降低 仔猪日粮中添加天蚕素(su)也对仔猪的平(ping)均日增重起(qi)到(dao)显(xian)著提高的作用(yong)料重比显著下降。陈香等在仔猪日粮中添加天(tian)蚕素,仔猪生长性能(neng)显著提高(gao),且效果优于抗(kang)生素。蛋(dan)鸡日(ri)粮中添加(jia)抗菌肽能显著提(ti)高(gao)产蛋(dan)率,提(ti)高(gao)蛋(dan)壳强度(du),促进氮的消(xiao)化(hua)利用率,与周芬(fen)等研究抗菌肽对蛋(dan)鸡产蛋(dan)性(xing)能及(ji)相关指标的(de)影(ying)响结果一致(zhi)
Part.3  抗菌肽对机体免疫(yi)作用的影响

抗(kang)菌肽对(dui)机体的免(mian)疫功能起到促进作用通过在仔猪日粮中添(tian)加抗菌肽(tai),仔猪(zhu)胸腺(xian)和(he)脾脏指数(shu)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(liang)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(tian)加天蚕素能(neng)提(ti)高(gao)血清中免疫球(qiu)蛋(dan)白的含量,从(cong)而提(ti)高(gao)杂交(jiao)鲟的非特(te)异性免疫能(neng)力,王自蕊等研究也发现,在饲料中添(tian)加天蚕素能提高湘(xiang)云鲫的非特异性(xing)免疫能力。在蛋鸡日(ri)粮中添加天蚕素(su)研(yan)究发现(xian),天蚕素(su)能显著提高十二指(zhi)肠(chang)、空肠(chang)及(ji)回肠(chang)杯状(zhuang)细(xi)胞数量,显著改(gai)善小肠(chang)粘膜(mo)上皮细(xi)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(shan)羊日粮(liang)中添加复合抗菌(jun)肽山羊(yang)血清中(zhong)免疫球蛋(dan)白细胞因(yin)子(zi)及补体(ti)含量均(jun)显著(zhu)提高外周血淋巴细(xi)胞(bao)及红细(xi)胞(bao)免疫粘附(fu)功能也显著提高
Part.4  抗菌肽对有益菌的(de)生长和维持作用(yong)

抗(kang)菌肽(tai)对有害菌能起(qi)到(dao)抑制(zhi)和(he)杀灭作(zuo)用,但是研究发现,抗(kang)菌肽(tai)对机体(ti)内的有益菌却能起(qi)到(dao)促进作(zuo)用。在青脚麻(ma)鸡日(ri)粮中添加抗(kang)菌肽(tai),肠道内乳酸杆菌含(han)量显著提高。翟少(shao)伟(wei)等研究表(biao)明,饲料中添加抗菌肽Surfacin能显(xian)著提高(gao)罗非鱼肠道(dao)乳(ru)酸杆菌的数量。天蚕素(su)在(zai)抑制大(da)肠杆(gan)(gan)菌(jun)(jun)与沙门氏菌(jun)(jun)等有害菌(jun)(jun)的(de)同时(shi),能显(xian)(xian)(xian)著(zhu)提高(gao)乳(ru)酸菌(jun)(jun)的(de)数量(liang),改善肠道粘膜形态(tai)。在(zai)仔猪日(ri)粮(liang)中添加复合抗菌(jun)(jun)肽,肠道中大(da)肠杆(gan)(gan)菌(jun)(jun)数量(liang)显(xian)(xian)(xian)著(zhu)降低,然而(er)乳(ru)酸杆(gan)(gan)菌(jun)(jun)的(de)数量(liang)极显(xian)(xian)(xian)著(zhu)提高(gao),且(qie)抗菌(jun)(jun)肽效(xiao)果优于黄(huang)芪多糖
Part.5 抗菌肽(tai)的(de)抗病毒作用(yong)

抗菌(jun)肽对防治病毒病也具有明显的作(zuo)用。在仔猪日粮中添加天蚕素,仔猪血清中猪瘟(wen)抗体阻断率(lv)(lv)、阳(yang)性率(lv)(lv)及(ji)合格(ge)率(lv)(lv)均显著提高,分别(bie)高于(yu)对照117.53%499.88%和(he)30%。通过体外试验发现,家蝇抗菌肽MAF-1A能直(zhi)接破坏甲型流感病(bing)毒(IAV)结构(gou),且能通(tong)过与血凝素HA1亚基结(jie)合,抑制神经氨酸酶(mei)的活性,从而阻(zu)止IAV的感染。通(tong)过(guo)白斑综(zong)合征病毒攻毒试验(yan)发现,在日粮中添(tian)加家蝇抗菌肽,凡(fan)纳(na)(na)滨(bin)对(dui)虾成活率(lv)显著高于对(dui)照组,结(jie)果表明家蝇抗菌肽能显著提高凡(fan)纳(na)(na)滨(bin)对(dui)虾对(dui)白斑综合征病毒的抵抗能力
Part.6  抗(kang)菌肽在抗(kang)癌、抗(kang)肿瘤(liu)中(zhong)的作用

癌症目(mu)前仍然是威胁人(ren)类健康(kang)最重要(yao)的因(yin)素(su)之(zhi)一,随着抗菌肽在医药上的研究越来越深(shen)入,发现很多抗菌肽对肿瘤细胞(bao)具有明(ming)显(xian)的抑制作(zuo)用。
抗菌肽(tai)LL-37是人体(ti)内发现的一种Cathelicidin类抗菌肽(tai),拥有双(shuang)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(hong)宇等研究发现,抗菌肽LL-37通过(guo)激(ji)活P53信号通路诱导(dao)胃(wei)癌(ai)AGS细胞凋亡,抑制(zhi)胃癌AGS细胞增殖(zhi),提高(gao)了癌细胞的凋亡(wang)率(lv)。利用抗菌(jun)肽LL-37对模型(xing)结肠癌小鼠进(jin)行治疗,结果发现(xian),肿瘤质量和体(ti)(ti)积(ji)均显著降低(di),抑瘤率(lv)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(kang)菌肽(tai)是(shi)最具有潜力的(de)(de)(de)替代抗(kang)生素的(de)(de)(de)物(wu)质。而且,抗(kang)菌肽(tai)在(zai)(zai)抗(kang)病(bing)毒(du)、抗(kang)癌(ai)、促进动物(wu)生长、保健等(deng)领域也已展现出明显(xian)的(de)(de)(de)效(xiao)果,但是(shi),目(mu)前,人们对(dui)抗(kang)菌肽(tai)的(de)(de)(de)研究(jiu)和了解还比较(jiao)少(shao),随着对(dui)抗(kang)菌肽(tai)研究(jiu)的(de)(de)(de)深入,在(zai)(zai)不远的(de)(de)(de)将来,抗(kang)菌肽(tai)一定会在(zai)(zai)推动医药、食(shi)品、畜(chu)牧业(ye)等(deng)领域的(de)(de)(de)发展起到(dao)重(zhong)要的(de)(de)(de)积极(ji)的(de)(de)(de)作用。
撰稿人:文开新  


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