核心提示

抗菌肽（antimicrobial，AMPs）是一類(lèi)由動(dòng)植物體產(chǎn)生的生物活性肽，是一種新型理想的抗生素類(lèi)藥物替代品，憑借其來(lái)源廣泛、種類(lèi)豐富，同時(shí)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(dòng)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(wú)耐藥性，可以通過(guò)調(diào)節(jié)機(jī)體免疫來(lái)實(shí)現(xiàn)提高動(dòng)物生長(zhǎng)性能的目的。文章綜述了抗菌肽的來(lái)源、分類(lèi)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(shí)際生產(chǎn)及其作用機(jī)制提供參考。

我國(guó)是世界上最大的生豬生產(chǎn)國(guó)，我國(guó)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(fèi)理念的改變，人們?cè)絹?lái)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(jià)格低廉等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用在生豬養(yǎng)殖業(yè)當(dāng)中，但由于抗生素長(zhǎng)期、頻繁和缺乏管理地使用，常導(dǎo)致動(dòng)物體產(chǎn)生耐藥性，并在動(dòng)物源食物中產(chǎn)生了藥品殘留。

因此“禁抗令”的頒布和實(shí)施對(duì)于我國(guó)生豬養(yǎng)殖業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展有著重要的推動(dòng)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(lèi)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?lèi)由動(dòng)物、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(guò)抑制病原菌的生長(zhǎng)與增殖降低豬只感染疾病的風(fēng)險(xiǎn)。此外，抗菌肽還對(duì)豬的腸道健康、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收等也具有一定影響。

抗菌肽也稱(chēng)宿主防御肽，是一種堿性多肽，廣泛存在于自然界中，相對(duì)分子質(zhì)量為2000~7000，含20~60個(gè)氨基酸殘基，具有強(qiáng)堿性、熱穩(wěn)定性好、抑菌范圍廣等特點(diǎn)，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(duì)果蠅的相關(guān)研究首次發(fā)現(xiàn)并報(bào)道了一組具有抑菌作用的多肽。

后來(lái)，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(kāi)始，人們陸續(xù)在一些生物體（昆蟲(chóng)、甲殼動(dòng)物、軟體動(dòng)物、兩棲動(dòng)物、哺乳動(dòng)物、人類(lèi)、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(cè)出來(lái)。

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(lèi)添加劑，在動(dòng)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(dòng)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(lái)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(gè)不同類(lèi)別。其中，最常見(jiàn)的包括陽(yáng)離子抗菌肽、兩親性抗菌肽和短鏈抗菌肽等?？咕牡漠a(chǎn)生機(jī)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(guò)程。

抗菌肽的結(jié)構(gòu)分類(lèi)

不同種類(lèi)的抗菌肽其氨基酸序列差異較大?？咕牡慕Y(jié)構(gòu)分類(lèi)主要是按其二級(jí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行區(qū)分。第1類(lèi)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(wú)脊柱生物和動(dòng)物體內(nèi)廣泛存在。這類(lèi)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(lèi)為β-折疊型抗菌肽，通過(guò)兩個(gè)或兩個(gè)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(jí)結(jié)構(gòu)中還會(huì)存在一些螺旋片段結(jié)構(gòu)，如植物防御素、昆蟲(chóng)防御素等。第3類(lèi)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(lèi)抗菌肽。第4類(lèi)呈線(xiàn)性結(jié)構(gòu)，是富含多個(gè)氨基酸殘基的可伸展抗菌肽，一般不會(huì)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(lái)源分類(lèi)

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

動(dòng)物來(lái)源的抗菌肽。動(dòng)物來(lái)源的抗菌肽包括哺乳動(dòng)物抗菌肽、兩棲動(dòng)物抗菌肽等。哺乳動(dòng)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(lèi)。抗菌肽在正常情況下不展示其活性，但當(dāng)機(jī)體受到病原體侵襲時(shí)，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(dòng)物表皮分泌的活性多肽種類(lèi)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(dòng)物抗菌肽最主要的來(lái)源是青蛙。

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

植物來(lái)源的抗菌肽。植物來(lái)源的抗菌肽也被稱(chēng)為植物防御素。大部分的植物來(lái)源抗菌肽與昆蟲(chóng)、哺乳動(dòng)物來(lái)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(lái)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(yáng)性和陰性?xún)煞N細(xì)菌均能分泌抗菌肽。

廣譜抗菌功能

不同種類(lèi)的抗菌肽對(duì)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?dòng)物體內(nèi)能夠參與免疫系統(tǒng)生理代謝，其抗菌作用機(jī)理主要是通過(guò)滲透和破壞細(xì)菌細(xì)胞膜來(lái)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(jī)理與抗生素不同。抗菌肽對(duì)目標(biāo)細(xì)菌的胞膜具有多個(gè)低親和力的作用靶點(diǎn)，這有利于減緩耐藥性的產(chǎn)生。

抗真菌功能

許多抗菌肽對(duì)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(wàn)多種，大多數(shù)致病性都很強(qiáng)，傳統(tǒng)的抗真菌藥物對(duì)動(dòng)物或人的毒副作用很大，長(zhǎng)時(shí)間使用容易造成機(jī)體損害，而且真菌的耐受力也容易大大增強(qiáng)。例如，黃曲霉毒素是黃曲霉（Fusarium）、曲霉（Aspergillussp.）、寄生曲霉（Aspergillussp.）等的次級(jí)代謝產(chǎn)物，具有很強(qiáng)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(duì)黃曲霉菌具有明顯的抑制作用。目前研究發(fā)現(xiàn)，37個(gè)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(lèi)抗菌肽對(duì)真菌（如酵母、絲狀真菌）具有良好的抑制作用，而不會(huì)對(duì)哺乳動(dòng)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(qiáng)，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(chēng)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?？共《倦倪€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(huì)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(duì)于抗菌肽在生豬養(yǎng)殖方面的應(yīng)用，徐博成等針對(duì)抗菌肽對(duì)仔豬的作用進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)不同抗菌肽對(duì)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(duì)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(qiáng)其抗病能力?？咕目梢酝ㄟ^(guò)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(qiáng)機(jī)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(qiáng)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(jī)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(dòng)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(duì)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(lái)自母乳的抗體和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，且仔豬腸-胃腸道的消化和免疫機(jī)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(zhǎng)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(guò)改善動(dòng)物腸道形態(tài)和黏膜功能、增強(qiáng)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(dòng)物腸道健康。日糧中添加一定水平的抗菌肽對(duì)仔豬小腸的發(fā)育有明顯的促進(jìn)作用，對(duì)腸道微生態(tài)環(huán)境進(jìn)行調(diào)控，從而改善仔豬的生長(zhǎng)性能，顯著降低腹瀉率，減輕豬傳染性胃腸炎對(duì)仔豬的各種不良影響。已有研究顯示，抗菌肽可通過(guò)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(duì)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(duì)胴體品質(zhì)的影響

通過(guò)在日糧中長(zhǎng)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(zhǎng)、體斜長(zhǎng)、背膘厚、皮厚及眼肌面積等指標(biāo)，對(duì)蹄重率、背最長(zhǎng)肌系水力、肉色評(píng)分影響較大，對(duì)胴體率、瘦肉率、眼肌面積等影響不大。

抗菌肽對(duì)抗病能力的影響

豬在養(yǎng)殖生產(chǎn)過(guò)程中，極易被各種病原微生物及寄生蟲(chóng)所侵?jǐn)_，對(duì)豬的健康構(gòu)成極大的威脅，養(yǎng)殖戶(hù)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(diǎn)研究方向?？咕木哂袕V譜的抗菌、抗病毒作用，所以對(duì)豬常見(jiàn)的細(xì)菌、病毒及寄生蟲(chóng)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(duì)大腸桿菌、霍亂沙門(mén)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(chóng)病如豬蛔蟲(chóng)病、豬球蟲(chóng)病、豬絳蟲(chóng)病等，都是養(yǎng)殖生產(chǎn)過(guò)程中的常見(jiàn)病，嚴(yán)重影響豬的生長(zhǎng)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(chóng)感染時(shí)，人們往往會(huì)反復(fù)地盲目地使用驅(qū)蟲(chóng)劑，致使許多寄生蟲(chóng)產(chǎn)生耐藥現(xiàn)象，并且部分驅(qū)蟲(chóng)藥物的毒副作用很大，而抗菌肽在寄生蟲(chóng)病防治方面具有良好的優(yōu)勢(shì)和前景。抗菌肽在控制寄生蟲(chóng)感染上也有良好的作用，可以擾亂寄生蟲(chóng)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(chóng)感染的目的，并且不容易出現(xiàn)耐藥性。

抗菌肽對(duì)豬繁殖能力的影響

抗菌肽對(duì)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(gè)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(duì)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(duì)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(duì)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(diǎn)闡述了抗菌肽通過(guò)膜靶向和非膜靶向機(jī)制抑制病原體的作用機(jī)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(duì)沙門(mén)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(lèi)飼料添加劑，具有廣譜抗菌、抗病毒及抗真菌等作用，對(duì)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(zhǎng)期研究發(fā)現(xiàn)，自然提取的抗菌肽有很多缺點(diǎn)，如部分抗菌肽的生物活性弱、穩(wěn)定性較低等。近年來(lái)，對(duì)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(lái)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(huì)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(duì)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(lái)的研究需要進(jìn)一步探討抗菌肽的具體作用機(jī)制及如何改進(jìn)天然抗菌肽品質(zhì)，以及如何通過(guò)合理地使用抗菌肽來(lái)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(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)與醫(yī)學(xué)學(xué)院）