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抗菌肽應(yīng)用研究進(jìn)展

時(shí)間:2021-11-04 瀏覽:4318次
詳細(xì)說(shuō)明

抗菌肽具有多種生物學(xué)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(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)和生產(chǎn)性能等方面也起到積極的作用。但是,目前對(duì)抗菌肽的了解和研究還比較少。本文通過(guò)對(duì)抗菌肽的應(yīng)用研究進(jìn)行總結(jié)簡(jiǎn)述,以期促進(jìn)抗菌肽在醫(yī)療和畜牧生產(chǎn)等方面的應(yīng)用研究。

關(guān)鍵詞
抗菌肽;抑菌;免疫力;抗病毒;促生長(zhǎng)       
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(jī)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。這類活性多肽多數(shù)具有強(qiáng)耐酸堿性、熱穩(wěn)定性以及廣譜抗菌等特點(diǎn)。1980年,瑞典科學(xué)家G.Boman等人發(fā)現(xiàn)了世界上第一個(gè)抗菌肽,定名為Cecropins。自從抗生素被發(fā)現(xiàn)以來(lái),其對(duì)人類及動(dòng)物的健康起到了重要的作用,對(duì)動(dòng)物的生產(chǎn)及生長(zhǎng)起到了重要的促進(jìn)作用,但是,由于其耐藥性、殘留等問(wèn)題越來(lái)越突出,越來(lái)越多的國(guó)家和地區(qū)都逐步實(shí)現(xiàn)了在動(dòng)物飼料中禁止添加抗生素,同時(shí)不斷規(guī)范臨床抗生素的使用。近些年來(lái),新的醫(yī)用藥物以及動(dòng)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(diǎn),抗菌肽在醫(yī)藥、動(dòng)物生產(chǎn)中的應(yīng)用研究也越來(lái)越多。

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Part.1
抗菌肽對(duì)有害菌的抗菌抑菌活性

一些學(xué)者研究表明,腸桿菌肽對(duì)革蘭氏陰性菌具有良好的抑制作用。通過(guò)體外抑菌試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),腸桿菌肽對(duì)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(duì)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(shuō)明腸桿菌肽具有良好的抑菌殺菌作用。Lopez等通過(guò)體內(nèi)和體外試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),腸桿菌肽能有效抑制沙門氏菌。抗菌肽ET12 是一個(gè)小分子肽,由12個(gè)氨基酸殘基組成,其對(duì)革蘭氏陽(yáng)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(guò)對(duì)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(dǎo)其死亡。斑馬魚和石斑魚感染弧菌后,用epinecidin-1進(jìn)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(guò)基因重組,乳酸乳球菌能在胞外表達(dá)PinF抗菌肽,通過(guò)篩選,測(cè)序鑒定后,用離心的上清液對(duì)金黃色葡萄球菌進(jìn)行體外抑菌試驗(yàn),結(jié)果表明,PinF抗菌肽對(duì)金黃色葡萄球菌具有良好的抑制作用。用維氏氣單胞菌對(duì)錦鯉進(jìn)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(duì)細(xì)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(xì)菌在繁殖中形成的一種膜樣保護(hù)性結(jié)構(gòu),既可增強(qiáng)細(xì)菌對(duì)環(huán)境的耐受性,更重要的是增加了細(xì)菌對(duì)藥物的耐受性?,F(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(jī)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(jiàn)的一種致病菌,對(duì)動(dòng)物生產(chǎn)造成嚴(yán)重的影響,研究表明,抗菌肽能通過(guò)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(wú)乳鏈球菌是一種革蘭氏陽(yáng)性菌,該菌能導(dǎo)致動(dòng)物敗血癥及腦膜炎,具有較高的致死率。通過(guò)體外試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),抗菌肽NZ2114能使無(wú)乳鏈球菌的生物膜厚度顯著變薄,導(dǎo)致其皺縮及破裂,從而高效殺滅無(wú)乳鏈球菌。


Part.2  抗菌肽對(duì)動(dòng)物的促生長(zhǎng)作用

大量的研究表明,抗菌肽在動(dòng)物生長(zhǎng)方面起到明顯的促進(jìn)作用,能達(dá)到甚至超過(guò)抗生素對(duì)動(dòng)物的促生長(zhǎng)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(zhǎng)作用無(wú)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(duì)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(duì)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(duì)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(zhǎng)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(qiáng)度,促進(jìn)氮的消化利用率,與周芬等研究抗菌肽對(duì)蛋雞產(chǎn)蛋性能及相關(guān)指標(biāo)的影響結(jié)果一致。
Part.3  抗菌肽對(duì)機(jī)體免疫作用的影響

抗菌肽對(duì)機(jī)體的免疫功能起到促進(jìn)作用。通過(guò)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(fù)合抗菌肽能提高斷奶仔豬血清中IL-2、IL-4、IL-6IFN-γTNF-α的含量,且效果優(yōu)于黃芪多糖張曉雅等通過(guò)對(duì)小鼠灌服抗菌肽Sublancin來(lái)研究抗菌肽Sublancin對(duì)小鼠免疫功能的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn),抗菌肽Sublancin可以誘導(dǎo)Th1Th2產(chǎn)生免疫反應(yīng),從而增強(qiáng)細(xì)胞和體液免疫功能。黃芪多糖具有良好的提高機(jī)體免疫力的作用,通過(guò)研究發(fā)現(xiàn),抗菌肽Sublancin 在緩解環(huán)磷酰胺誘導(dǎo)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(xì)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(xì)胞數(shù)量,顯著改善小腸粘膜上皮細(xì)胞形態(tài)。抗菌肽hepcidin 能夠提高炎性細(xì)胞因子NF-κB的活性。肉雞日糧中添加抗菌肽,血清中IgA 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GLBIgG的含量,且效果優(yōu)于硫酸黏菌素在山羊日糧中添加復(fù)合抗菌肽,山羊血清中免疫球蛋白、細(xì)胞因子及補(bǔ)體含量均顯著提高,外周血淋巴細(xì)胞及紅細(xì)胞免疫粘附功能也顯著提高
Part.4  抗菌肽對(duì)有益菌的生長(zhǎng)和維持作用

抗菌肽對(duì)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(duì)機(jī)體內(nèi)的有益菌卻能起到促進(jìn)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(shí),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(fù)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(duì)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(yáng)性率及合格率均顯著提高,分別高于對(duì)照117.53%、499.88%30%。通過(guò)體外試驗(yàn)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(guò)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(guò)白斑綜合征病毒攻毒試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),在日糧中添加家蠅抗菌肽,凡納濱對(duì)蝦成活率顯著高于對(duì)照組,結(jié)果表明家蠅抗菌肽能顯著提高凡納濱對(duì)蝦對(duì)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(lái)越深入,發(fā)現(xiàn)很多抗菌肽對(duì)腫瘤細(xì)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(xì)菌、提高機(jī)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(guò)激活P53信號(hào)通路誘導(dǎo)胃癌AGS細(xì)胞凋亡,抑制胃癌AGS細(xì)胞增殖,提高了癌細(xì)胞的凋亡率。利用抗菌肽LL-37對(duì)模型結(jié)腸癌小鼠進(jìn)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(guò)上調(diào)促凋亡因子Bax、下調(diào)抗凋亡因子Bcl-2誘導(dǎo)腫瘤細(xì)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(xì)胞凋亡率逐漸增加,細(xì)胞侵襲能力明顯減弱并且能抑制其分泌TNF-aIL-6、IL-8。通過(guò)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(xì)胞的細(xì)胞膜發(fā)生去極化現(xiàn)象,細(xì)胞膜通透性發(fā)生改變,從而導(dǎo)致細(xì)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(jìn)動(dòng)物生長(zhǎng)、保健等領(lǐng)域也已展現(xiàn)出明顯的效果,但是,目前,人們對(duì)抗菌肽的研究和了解還比較少,隨著對(duì)抗菌肽研究的深入,在不遠(yuǎn)的將來(lái),抗菌肽一定會(huì)在推動(dòng)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(kāi)新  


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