核心提示

抗菌肽（antimicrobial，AMPs）是一類由動植物體產(chǎn)生的生物活性肽，是一種新型理想的抗生素類藥物替代品，憑借其來源廣泛、種類豐富，同時具有優(yōu)異的廣譜抗菌及抗病毒等作用，被畜牧業(yè)應(yīng)用于動物生產(chǎn)中以提高生產(chǎn)效益、保障食品安全。抗菌肽具有良好的穩(wěn)定性且無耐藥性，可以通過調(diào)節(jié)機體免疫來實現(xiàn)提高動物生長性能的目的。文章綜述了抗菌肽的來源、分類及生物學(xué)功能，以期為抗菌肽作為飼料添加劑應(yīng)用于生豬實際生產(chǎn)及其作用機制提供參考。

我國是世界上最大的生豬生產(chǎn)國，我國的豬肉產(chǎn)量占全球近半數(shù)。隨著人民生活水平的不斷提高，消費理念的改變，人們越來越重視健康養(yǎng)殖與綠色食物的供應(yīng)。飼用抗生素憑借其高效抗病、價格低廉等特點被廣泛應(yīng)用在生豬養(yǎng)殖業(yè)當(dāng)中，但由于抗生素長期、頻繁和缺乏管理地使用，常導(dǎo)致動物體產(chǎn)生耐藥性，并在動物源食物中產(chǎn)生了藥品殘留。

因此“禁抗令”的頒布和實施對于我國生豬養(yǎng)殖業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展有著重要的推動作用。在濫用抗生素和疫病反彈的背景之下，尋找一種綠色、高效的替抗類添加劑是生豬養(yǎng)殖行業(yè)健康發(fā)展的有效途徑之一?？咕氖且活愑蓜游?、植物或微生物中產(chǎn)生的堿性多肽物質(zhì)，具有抗菌、抗病毒及抗真菌等多種生物活性，在提高生豬的生產(chǎn)性能方面具有巨大潛力。相關(guān)研究表明，抗菌肽能通過抑制病原菌的生長與增殖降低豬只感染疾病的風(fēng)險。此外，抗菌肽還對豬的腸道健康、營養(yǎng)物質(zhì)吸收等也具有一定影響。

抗菌肽也稱宿主防御肽，是一種堿性多肽，廣泛存在于自然界中，相對分子質(zhì)量為2000~7000，含20~60個氨基酸殘基，具有強堿性、熱穩(wěn)定性好、抑菌范圍廣等特點，且在生物體內(nèi)起著重要的免疫調(diào)節(jié)作用。瑞典科學(xué)家Boman等在1972年對果蠅的相關(guān)研究首次發(fā)現(xiàn)并報道了一組具有抑菌作用的多肽。

后來，相關(guān)科學(xué)家從經(jīng)大腸桿菌刺激的惜古比天蠶中獲得第1種真正意義上的抗菌肽——天蠶素。從20世紀(jì)70年代開始，人們陸續(xù)在一些生物體（昆蟲、甲殼動物、軟體動物、兩棲動物、哺乳動物、人類、植物等）中發(fā)現(xiàn)了相似的抗菌性多肽，至今已經(jīng)有3000多種抗菌肽被檢測出來。

由于抗菌肽具有廣譜抗菌等生物學(xué)特性，所以抗菌肽被看作是一種綠色高效的替抗類添加劑，在動物養(yǎng)殖中的應(yīng)用前景廣闊。自然界中絕大多數(shù)生物體，包括脊椎動物、真菌等，均能分泌抗菌肽，且分泌的抗菌肽參與宿主的免疫防御?，F(xiàn)階段，工業(yè)生產(chǎn)中主要以化學(xué)合成及DNA重組技術(shù)來生產(chǎn)抗菌肽。根據(jù)其結(jié)構(gòu)和功能的不同，抗菌肽可以被分為多個不同類別。其中，最常見的包括陽離子抗菌肽、兩親性抗菌肽和短鏈抗菌肽等。抗菌肽的產(chǎn)生機制主要涉及基因的表達(dá)和調(diào)控，以及蛋白質(zhì)的合成和折疊等過程。

抗菌肽的結(jié)構(gòu)分類

不同種類的抗菌肽其氨基酸序列差異較大?？咕牡慕Y(jié)構(gòu)分類主要是按其二級結(jié)構(gòu)進(jìn)行區(qū)分。第1類為α-螺旋形抗菌肽，主要特征是其分子呈螺旋結(jié)構(gòu)，在植物、微生物及脊柱和無脊柱生物和動物體內(nèi)廣泛存在。這類抗菌肽是分布最廣且具有兩親性的，也是目前學(xué)者最關(guān)注的抗菌肽之一。第2類為β-折疊型抗菌肽，通過兩個或兩個以上二硫鍵形成穩(wěn)定的β-折疊結(jié)構(gòu)。β-折疊型抗菌肽二級結(jié)構(gòu)中還會存在一些螺旋片段結(jié)構(gòu)，如植物防御素、昆蟲防御素等。第3類為環(huán)鏈狀結(jié)構(gòu)抗菌肽，是在C端末尾的分子內(nèi)二硫鍵成環(huán)而形成，從青蛙皮膚分離出的抗菌肽就屬于這類抗菌肽。第4類呈線性結(jié)構(gòu)，是富含多個氨基酸殘基的可伸展抗菌肽，一般不會在溶液中出現(xiàn)，并且含有豐富的脯氨酸和甘氨酸。

抗菌肽的來源分類

目前，在抗菌肽數(shù)據(jù)庫中收錄了已知的編碼抗菌肽的基因序列達(dá)3425個，其中動物源抗菌肽2489個，植物源抗菌肽368個，細(xì)菌源抗菌肽385個。

動物來源的抗菌肽。動物來源的抗菌肽包括哺乳動物抗菌肽、兩棲動物抗菌肽等。哺乳動物抗菌肽包括在呼吸道、胃腸道、生殖道、淋巴器官、皮膚中的抗菌肽和防御素（在兔肺巨噬細(xì)胞中、牛氣管黏膜上皮細(xì)胞中的抗菌肽）兩大類?？咕脑谡Ｇ闆r下不展示其活性，但當(dāng)機體受到病原體侵襲時，其前體物質(zhì)在嗜中性粒細(xì)胞作用下結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，形成具有活性的抗菌肽。兩棲動物表皮分泌的活性多肽種類繁多，大部分都有抑菌作用，是一種很古老且效果顯著的天然防衛(wèi)物質(zhì)，往往被歸為抗菌肽。兩棲動物抗菌肽最主要的來源是青蛙。

昆蟲來源的抗菌肽?？咕淖钤缭诶ハx體內(nèi)被發(fā)現(xiàn)，至今在昆蟲體內(nèi)檢測出的抗菌肽已經(jīng)達(dá)到200多種。昆蟲是地球上數(shù)量最多、分布最廣的生物，所以昆蟲來源的抗菌肽的數(shù)量非常龐大，可分類為天蠶素、昆蟲防御素、富含甘氨酸的多肽、脯氨酸多肽、溶菌酶等。

植物來源的抗菌肽。植物來源的抗菌肽也被稱為植物防御素。大部分的植物來源抗菌肽與昆蟲、哺乳動物來源的抗菌肽在結(jié)構(gòu)上有一定的相似之處。目前，已被純化、鑒定和表征的植物源抗菌肽包括防御素、蛻皮素、puroindoline蛋白、富含甘氨酸的蛋白質(zhì)、天然環(huán)肽、hevein型蛋白、硫素、knottins蛋白和脂質(zhì)轉(zhuǎn)移蛋白。

微生物來源的抗菌肽。在病毒和細(xì)菌等微生物中有多種抗菌肽，由乳酸菌分泌的抗菌肽在細(xì)菌中最為普遍。最普通的菌素有乳酸鏈球菌肽（nisin）、桿菌肽（bacitracin，BAC）、乳酸菌蛋白（Lactobacilluslactinin）。目前，nisin已被批準(zhǔn)用于治療牛乳腺炎。革蘭氏陽性和陰性兩種細(xì)菌均能分泌抗菌肽。

廣譜抗菌功能

不同種類的抗菌肽對細(xì)菌的破壞方式有所不同，大多數(shù)抗菌肽滅菌方式是與細(xì)菌的細(xì)胞膜發(fā)生靜電吸附作用后產(chǎn)生穿透作用，從而使細(xì)胞內(nèi)容物滲透到胞外，使細(xì)菌失去活性從而達(dá)到滅菌的目的?？咕脑诩棺祫游矬w內(nèi)能夠參與免疫系統(tǒng)生理代謝，其抗菌作用機理主要是通過滲透和破壞細(xì)菌細(xì)胞膜來殺死細(xì)菌，與抗生素不同的是，抗菌肽滅菌幾乎不使細(xì)菌產(chǎn)生耐藥性，主要是由于抗菌肽的滅菌機理與抗生素不同?？咕膶δ繕?biāo)細(xì)菌的胞膜具有多個低親和力的作用靶點，這有利于減緩耐藥性的產(chǎn)生。

抗真菌功能

許多抗菌肽對真菌也有一定的殺傷效果，目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的真菌有7萬多種，大多數(shù)致病性都很強，傳統(tǒng)的抗真菌藥物對動物或人的毒副作用很大，長時間使用容易造成機體損害，而且真菌的耐受力也容易大大增強。例如，黃曲霉毒素是黃曲霉（Fusarium）、曲霉（Aspergillussp.）、寄生曲霉（Aspergillussp.）等的次級代謝產(chǎn)物，具有很強的致癌性，嚴(yán)重威脅畜牧業(yè)和食品安全。已有研究發(fā)現(xiàn)，部分抗菌肽對黃曲霉菌具有明顯的抑制作用。目前研究發(fā)現(xiàn)，37個抗菌肽分子能顯著抑制鮮玉米胚黃曲霉產(chǎn)孢。此外，海洋蝸牛類抗菌肽對真菌（如酵母、絲狀真菌）具有良好的抑制作用，而不會對哺乳動物產(chǎn)生任何副作用。

抗病毒功能

在傳統(tǒng)抗病毒藥物的應(yīng)用中，人們發(fā)現(xiàn)其毒副作用很大且病毒的耐藥性也不斷增強，尋找良好的替代傳統(tǒng)抗病毒藥物的物質(zhì)一直是人們密切關(guān)注的領(lǐng)域。而抗菌肽具有抗病毒的生物學(xué)功能，具有抗病毒功能的抗菌肽被稱為抗病毒肽。一些抗病毒肽能將病毒嵌入病毒囊膜或細(xì)胞膜，從而打破病毒膜的穩(wěn)定性，發(fā)揮抗病毒作用。抗病毒肽還能與一種病毒的糖蛋白相結(jié)合，這樣就阻止了病毒與宿主細(xì)胞的表面相結(jié)合。然而，其他的多肽會與宿主細(xì)胞的受體相結(jié)合，從而防止病毒與其靶受體的結(jié)合，最后使其失活。

對于抗菌肽在生豬養(yǎng)殖方面的應(yīng)用，徐博成等針對抗菌肽對仔豬的作用進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)不同抗菌肽對豬的免疫調(diào)節(jié)、腸道健康、胴體品質(zhì)等具有較好的調(diào)控效果，但其最優(yōu)添加量受抗菌肽性質(zhì)、生產(chǎn)方式及添加方式的影響，尚未形成明確的一致性。

抗菌肽對免疫調(diào)節(jié)的影響

抗菌肽能有效地提高斷奶仔豬的免疫力，增強其抗病能力。抗菌肽可以通過刺激免疫系統(tǒng)中的巨噬細(xì)胞、T細(xì)胞等免疫細(xì)胞的活性，增強機體的非特異性免疫和特異性免疫應(yīng)答?？咕倪€能有效調(diào)節(jié)免疫活性，促進(jìn)輔助性T細(xì)胞的趨化功能，增強B細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的活性。

此外，有研究表明，cathelicidin家族的抗菌肽可以刺激巨噬細(xì)胞產(chǎn)生趨化因子CCL2、CCL5。在感染大腸桿菌的斷奶仔豬飼糧中添加天蠶素AD進(jìn)行飼喂，可以明顯增加斷奶仔豬血清中白細(xì)胞介素-1β（IL-1β）和白細(xì)胞介素-6（IL-6）的含量，進(jìn)而提高機體免疫功能。Ren等在研究發(fā)現(xiàn)，用抗菌肽飼喂仔豬，其3種免疫球蛋白（IgA、IgG和IgM）水平明顯增加，且與抗菌肽的添加量成正相關(guān)，這與Yuan等的研究結(jié)果相同。目前使用抗菌肽治療動物免疫系統(tǒng)疾病或進(jìn)行免疫調(diào)節(jié)已經(jīng)成為常用的治療手段。

抗菌肽對腸道健康的影響

抗菌肽可以促進(jìn)腸道菌群的平衡，有效提高豬腸道健康水平。早期斷奶是仔豬養(yǎng)殖的重要手段，但斷奶后仔豬攝取不到來自母乳的抗體和營養(yǎng)物質(zhì)，且仔豬腸-胃腸道的消化和免疫機能不健全，極易引發(fā)腹瀉，產(chǎn)生斷奶應(yīng)激，容易受外部環(huán)境及病菌的侵染，引發(fā)多種炎癥，導(dǎo)致仔豬的生長速率下降。所以維持仔豬的腸道健康是目前生豬養(yǎng)殖中最重要的方面。

胡兆瑩等研究發(fā)現(xiàn)，生物活性肽可通過改善動物腸道形態(tài)和黏膜功能、增強腸道免疫功能和抗氧化功能、調(diào)節(jié)腸道菌群及代謝產(chǎn)物等途徑改善動物腸道健康。日糧中添加一定水平的抗菌肽對仔豬小腸的發(fā)育有明顯的促進(jìn)作用，對腸道微生態(tài)環(huán)境進(jìn)行調(diào)控，從而改善仔豬的生長性能，顯著降低腹瀉率，減輕豬傳染性胃腸炎對仔豬的各種不良影響。已有研究顯示，抗菌肽可通過調(diào)控腸道微生態(tài)，降低糞便中大腸桿菌數(shù)量，增加乳桿菌、雙歧桿菌數(shù)量，從而改善腸道健康。Yoon等研究發(fā)現(xiàn)，人工合成的抗菌肽-P5與阿泊拉霉素均能降低仔豬糞便中的有害微生物數(shù)量，如大腸埃希菌、盲腸梭菌等。李登云等在育肥豬基礎(chǔ)日糧中添加一定水平的蛙皮素抗菌肽（dermaseptin-M），發(fā)現(xiàn)dermaseptin-M組與對照組相比，十二指腸中大腸桿菌數(shù)量顯著降低，乳酸菌數(shù)量顯著提高。

抗菌肽對胴體品質(zhì)的影響

通過在日糧中長期添加抗菌肽，可以增加豬體內(nèi)抗氧化物質(zhì)的含量，從而改善豬的胴體品質(zhì)。研究表明，飼糧中添加0.5%的抗菌肽可以提高育肥豬的胴體重、屠宰率、體長、體斜長、背膘厚、皮厚及眼肌面積等指標(biāo)，對蹄重率、背最長肌系水力、肉色評分影響較大，對胴體率、瘦肉率、眼肌面積等影響不大。

抗菌肽對抗病能力的影響

豬在養(yǎng)殖生產(chǎn)過程中，極易被各種病原微生物及寄生蟲所侵?jǐn)_，對豬的健康構(gòu)成極大的威脅，養(yǎng)殖戶的經(jīng)濟(jì)效益也容易受到影響，所以如何提高豬的抗病能力，一直是人們的重點研究方向?？咕木哂袕V譜的抗菌、抗病毒作用，所以對豬常見的細(xì)菌、病毒及寄生蟲感染等所產(chǎn)生的疾病具有很好的防控效果。研究表明，豬源抗菌肽PR39對大腸桿菌、霍亂沙門氏菌等革蘭氏陰性致病菌均表現(xiàn)出顯著的抑制作用，并可與阿莫西林、土霉素和慶大霉素等其他常用的抗菌藥物產(chǎn)生增效作用。

豬的寄生蟲病如豬蛔蟲病、豬球蟲病、豬絳蟲病等，都是養(yǎng)殖生產(chǎn)過程中的常見病，嚴(yán)重影響豬的生長速度，降低飼料轉(zhuǎn)換化率，大大影響育肥效果。當(dāng)豬只發(fā)生寄生蟲感染時，人們往往會反復(fù)地盲目地使用驅(qū)蟲劑，致使許多寄生蟲產(chǎn)生耐藥現(xiàn)象，并且部分驅(qū)蟲藥物的毒副作用很大，而抗菌肽在寄生蟲病防治方面具有良好的優(yōu)勢和前景?？咕脑诳刂萍纳x感染上也有良好的作用，可以擾亂寄生蟲細(xì)胞的質(zhì)膜電位，打破胞質(zhì)結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到控制寄生蟲感染的目的，并且不容易出現(xiàn)耐藥性。

抗菌肽對豬繁殖能力的影響

抗菌肽對繁育母豬的繁殖力有一定的影響。張宏剛等研究表明，在初產(chǎn)母豬產(chǎn)前7天的日糧中添加抗菌肽后能夠顯著提升其繁殖性能，具體表現(xiàn)為初產(chǎn)母豬的總產(chǎn)仔數(shù)、產(chǎn)健仔數(shù)、初生窩重和初生個體重有顯著提升，斷配間隔縮短，大幅度降低妊娠母豬的腹瀉率。在初產(chǎn)母豬日糧中添加抗菌肽制劑，死胎率僅為5.77%，較對照組顯著降低。表明在日糧中添加抗菌肽能提升母豬的產(chǎn)仔數(shù)、仔豬的成活率、仔豬初生重，降低死胎率等，從而提升母豬的繁殖性能。其次，抗菌肽對繁育母豬的繁育能力改善還表現(xiàn)為抗菌肽能有效預(yù)防和控制母豬繁殖方面的疾病。陳益等用抗菌肽控制母豬子宮內(nèi)膜炎的研究發(fā)現(xiàn)，在母豬基礎(chǔ)日糧中添加一定水平的抗菌肽制劑后，對母豬急、慢性子宮內(nèi)膜炎感染和發(fā)病情況均有良好的控制，其中急性子宮內(nèi)膜炎發(fā)病率和慢性子宮內(nèi)膜炎發(fā)病率均顯著下降，從而極大地提高了繁育母豬的健康水平。何靜等重點闡述了抗菌肽通過膜靶向和非膜靶向機制抑制病原體的作用機理，為抗菌肽作為抗生素替代品治療奶牛乳腺炎提供理論依據(jù)。柳婷婷等研究表明，美洲大蠊抗菌肽對沙門氏菌和金黃色葡萄球菌具有一定的抑菌效果。

抗菌肽作為一種替抗類飼料添加劑，具有廣譜抗菌、抗病毒及抗真菌等作用，對豬腸道微生物的平衡、免疫調(diào)節(jié)、豬的存活率和免疫力、胴體品質(zhì)，甚至繁育母豬的繁殖力等均有一定的改善作用，其具有廣闊的應(yīng)用前景。然而，長期研究發(fā)現(xiàn)，自然提取的抗菌肽有很多缺點，如部分抗菌肽的生物活性弱、穩(wěn)定性較低等。近年來，對抗菌肽結(jié)構(gòu)功能關(guān)系的研究為抗菌肽的理化性質(zhì)、生物活性及立體結(jié)構(gòu)的調(diào)控提供了新的思路，這使未來完美改進(jìn)抗菌肽成為可能。

抗菌肽應(yīng)用在豬生產(chǎn)中可能會引起腸道炎癥等反應(yīng)，從而影響豬的消化吸收功能。因此，抗菌肽對豬的影響并非總是積極的。如何合理使用抗菌肽以達(dá)到提高豬生產(chǎn)性能的目的，是當(dāng)前研究的重要課題。未來的研究需要進(jìn)一步探討抗菌肽的具體作用機制及如何改進(jìn)天然抗菌肽品質(zhì)，以及如何通過合理地使用抗菌肽來提高養(yǎng)豬的經(jīng)濟(jì)效益。

（作者:劉顯軍　劉宏宇　陳靜　李玟　喬富博   單位：沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)與醫(yī)學(xué)學(xué)院）