抗菌肽的免疫調節活性及其在動物生產中的應用

李 波 ，韓文瑜 ，宋智娟 ，李 希 ，關靜姝 ，陳 勇

（1.吉林大學動物醫學院，吉林長春 130012；2.北京中農穎泰生物技術有限公司，北京海淀 100193；3.中農穎泰林州生物科園有限公司，河南林州 456550）

抗菌肽（ABPs）又稱抗微生物肽（AMPs）或宿主防御肽（HDPs），是生物體經誘導產生的具有廣譜抗菌活性和免疫調節活性的一類小分子多肽，屬于機體非特異性防御系統的固有組成部分，幾乎存在于所有生命形式中（趙東紅等，1999）?？咕耐ǔＳ?2～50個氨基酸組成，相對分子質量一般在4 ku左右。研究發現，抗菌肽具有快速殺菌和廣譜抗菌活性，包括抗革蘭氏陽性菌、革蘭氏陰性菌、多重耐藥細菌、真菌、寄生蟲、包膜病毒和腫瘤細胞（Hancock 和 Scott，2000），并且能通過趨化樹突狀細胞、單核細胞和記憶T細胞，在先天性免疫和獲得性免疫反應之間起到橋梁作用，并通過啟動獲得性免疫系統提高機體抵抗微生物感染的能力（Oyston 等，2009；Zasloff，2004）。

1 抗菌肽的免疫調節作用

免疫調節是指免疫系統中的免疫細胞和免疫分子之間，以及與其他系統如神經內分泌系統之間的相互作用，使得免疫應答以最恰當的形式維持在最適當的水平。這種調節作用對維護機體免疫功能的穩定和動態平衡十分重要。

1.1 促進免疫細胞增殖 免疫細胞是白細胞的俗稱，包括淋巴細胞和各種吞噬細胞等，也特指能識別抗原、產生特異性免疫應答的淋巴細胞等。淋巴細胞是白細胞的一種，由淋巴器官產生。淋巴細胞是機體內重要的免疫細胞，其增殖和分化是機體免疫應答過程的一個重要階段。因此，通過對淋巴細胞的檢測可以間接地反映動物機體的免疫水平。

Tani等（2000）報道，體外培養的小鼠脾細胞用人的α-防御素刺激后能增殖并可促進細胞因子干擾素 γ（IFN-γ）和白細胞介素 4（IL-4）的分泌。在對人類防御素的研究中發現，人抗菌肽LL-37能通過受體依賴機制刺激先天性免疫細胞釋放細胞因子白細胞介素 1β （IL-1β）（Wan等，2011）。 另有 Risso等（1998）研究報道，Nisin 可誘導CD4和CD8細胞的產生，增強細胞免疫功能和T細胞的輔助功能。

1.2 提高宿主抗感染力 抗菌肽是非專一性免疫應答產物，當宿主感染病原菌時，體內抗菌肽的表達量會相應增加（胡云龍等，1997）。大量的轉基因動物試驗和早期的臨床研究均表明，在由細菌和真菌引起的局部或系統感染中，抗菌肽起重要的保護作用。特異表達小肽Shiva-1a的轉基因小鼠可以抵抗流產布魯氏菌的感染；在大鼠呼吸道中大量表達源于人的cathelicidin基因，可以使其抗感染能力增強，并且有試驗表明，被敲除掉cathelicidin基因的小鼠比野生型小鼠對由甲類鏈球菌引起的傷口感染更為敏感；在培養的細胞中大量表達防御素同樣可以提高細胞抵抗細菌和病毒感染的能力 （Menendez 和 Finlay，2007；Nizet等，2001）。雖然抗菌肽的產生沒有抗體那么精致的特異性機制，但是有機體也可以對不同的病原菌表達出相應的抗菌肽，例如，當果蠅受昆蟲病原真菌自然感染時，體內只產生抗真菌肽。

陽離子抗菌肽在宿主天然免疫中起著非常重要的作用。在果蠅的調節基因或信號基因發生變異時可以影響許多肽類的表達，從而導致對細菌和真菌易感性的增加。Wilson等（1995）從小鼠體內分離到基質分解素，可將腸道防御素前體轉化為有活性的防御素。剔除該酶基因可以阻斷腸道防御素前體轉化為有活性的防御素，導致小鼠對微生物的易感性提高10倍?；加刑禺愋灶w粒缺乏綜合征病人缺乏α-defensins，會經常發生嚴重細菌感染?？梢?，抗菌肽在宿主抗感染方面起著很重要的作用。

1.3 調節免疫因子活性 當宿主感染外源病菌或受到創傷時，抗菌肽可促使肥大細胞的脫?；?，促使組胺的釋放，導致隨后的血管舒張，以釋放血液中的相關免疫細胞，促使巨噬細胞及激活的淋巴細胞的凋亡，也就是指具有潛在消滅感染細胞的功能；或者通過誘導細胞釋放氮氧化物合成酶來提高殺菌速度。傷口感染病菌時，抗菌肽可以通過激活纖維蛋白溶解酶原來抑制纖維蛋白凝塊的溶解，從而阻止病原菌的進一步擴散，同時促進纖維原細胞的趨化、生長和淋巴細胞、血管內皮細胞的增殖，促進組織和傷口的愈合 （Hiemstra等，2004；Hancock 和 Diamond，2000）。 研究發現 αdefensins可促使大鼠腹腔肥大細胞脫粒，作為單核細胞的趨化因子（HNP1和HNP2），抑制糖皮質激素合成（HNP4）以及促進上皮細胞的有絲分裂（Oppenheim 等，2003）。 Scott等（2000）報道，抗菌肽在宿主免疫反應不同階段表現出多種作用，能促進輔助性T細胞趨化因子的產生及輔助性T細胞的增殖。 Yang等（1999）報道，人 α-defensins在很低的濃度下對單核細胞、未分化的樹突狀細胞和T細胞有趨化性，而β-defensins則通過細胞因子受體對記憶T細胞和未分化的樹突狀細胞有趨化性。楊星劍等（2005）報道，有些防御素還具有促進未成熟樹突狀細胞以及T細胞的趨化的功能。

Lfcin能與人多行核白細胞作用，促進對中性粒細胞具激活作用的干擾素-8釋放，增強細胞免疫反應。人的cathelicidin LL-37通過G-蛋白偶聯受體對單核細胞和某些T細胞有趨化作用（Gilliet和Lande，2008）?？咕倪€可以上調某些生長因子和生長因子受體的表達，具有潛在的調節免疫系統中枝狀細胞分化的功能。微量測定試驗證明，抗菌肽可以選擇性地正調節30多種基因的表達。

1.4 抑制過度炎癥反應 抗菌肽可以中和革蘭氏陰性菌脂多糖、革蘭氏陽性菌脂磷壁酸和細菌未甲基化CpG-DNA等細菌信號分子。這些信號分子可以與宿主細胞表面Toll樣受體結合，啟動信號級聯放大和細胞因子（如TNF-α、IL-6等）正調節（Rtnaldt等，2001）。低濃度細菌信號分子可引發機體有益的炎癥反應和發熱，但是如果反應劇烈或持續時間延長，可以導致全身循環障礙、器官衰竭，甚至死亡?？咕目梢种浦嗵桥c血清脂多糖結合蛋白因子結合，減少促炎細胞因子的產生，從而有效地控制由細菌產物引起的內毒素休克，防止因炎癥反應過強而引起的機體損傷（Finlay 和 Hancock，2004；Hancock 和 Scott，2000a）。

抗菌肽還可抑制某些對傷口愈合有抑制作用的酶的活性（如組織蛋白酶、弗林蛋白酶），防止傷口惡化，如源于人的α-defensins、HNP-1-3。由B.anthracis產生的致命毒素（LT）是一個致病因子，具有鋅依賴的金屬酶活性，作用于宿主細胞中特定的MAPK蛋白激酶。HNP-1-3能在體外和體內范圍內消除毒素并保護由毒素引起的死亡（Kim等，2005）。此外，抗菌肽還能阻止一些毒性物質的釋放以免引起過多的組織損傷和炎癥反應。

1.5 激活特異性免疫反應 抗菌肽不但是先天性免疫的效應分子，還是細胞介導的獲得性免疫的效應成分，越來越多的試驗證明抗菌肽可以激活、征集免疫細胞，從而在獲得性免疫反應中發揮作用，若先天性免疫不足以消除感染，抗菌肽則通過信號傳遞途徑，啟動并擴大宿主的特異性免疫反應，充當先天免疫和特異性免疫之間信號傳導的橋梁。例如，動物體內的defensins和cathelicidin通過與指突狀樹突細胞肉瘤（iDCs）和淋巴細胞受體的相互作用，從而激活特異性免疫反應（Davidson 等，2004）。

抗菌肽可以直接充當中性粒細胞、單核細胞、肥大細胞和T輔助細胞的趨化因子或刺激宿主中性粒細胞和單核細胞趨化因子的釋放，使它們能快速聚集在炎癥反應部位，發揮各自相應的功能并消除炎癥，如源于動物的α-defensins、β-defensins和LL-37 等（Yang等，2002；Sharma 等，2000）。

2 抗菌肽在動物生產中的應用

2.1 對豬免疫功能的影響 王阿榮等 （2011）在仔豬日糧中添加天蠶素抗菌肽，研究發現，天蠶素抗菌肽能增加血清免疫球蛋白的含量，提高機體的免疫功能。張董燕等（2011）在斷奶仔豬日糧中添加天蠶素抗菌肽，結果增加了干擾素γ和免疫球蛋白A（IgA）的含量。Wu等（2012）研究日糧中添加天蠶素抗菌肽對斷奶仔豬大腸桿菌攻毒條件下免疫功能的影響，研究結果表明，日糧中添加100 mg/kg吉他霉素、800 mg/kg 10%硫酸粘桿菌素的抗生素組和添加400 mg/kg天蠶素抗菌肽組促炎性因子IL-1β和IL-6均極顯著高于空白對照組（P＜0.01），而抗菌肽組免疫球蛋白A和免疫球蛋白G顯著高于抗生素組和空白對照組（P＜0.05）。宋青龍等（2012）在斷奶仔豬日糧中添加抗菌肽，結果顯示，抗菌肽組豬瘟抗體水平顯著高于對照組 （P＜0.05），與 100 mg/kg吉他霉素（50%）添加組水平相當。蔣桂韜（2013）試驗結果顯示，添加天蠶素抗菌肽的試驗組豬瘟抗體陽性率和合格率均由對照組的16.67%上升到83.33%，阻斷率也由28.86%提高到43.08%，這說明在仔豬日糧中添加天蠶素抗菌肽替代抗生素能在一定程度上提高仔豬的豬瘟抗體水平。

中國農業科學院蘭州獸醫研究所國家口蹄疫參考實驗室（2012）對飼喂添加天蠶素抗菌肽的2月齡健康試驗豬進行O型口蹄疫病毒攻毒試驗，結果表明，不同劑量天蠶素抗菌肽拌料飼喂試驗豬，均可誘導試驗豬產生非特異性的T細胞免疫應答。

白光明等（2012）將融合抗菌肽MAPWA和PGBD-2與Marc-145細胞和豬繁殖與呼吸綜合征病毒（PRRSV）共培養，以實時定量RT-PCR技術檢測Marc-145細胞中及培養液的PRRSV含量。結果發現：PRRSV感染Marc-145細胞96 h，試驗組的RT-PCR檢測數量均≤1.7，而陽性對照組的RT-PCR檢測數量達到3.38，試驗組數值顯著低于陽性對照組。說明融合抗菌肽MAPWA和PGBD-2能夠顯著減少PRRSV在Marc-145細胞中的復制量，證明融合抗菌肽MAPWA和PGBD-2具有明顯的抗病毒效應，能顯著地抑制病毒復制，減少其在靶細胞中的含量。

2.2 對家禽免疫功能的影響 李麗（2010）試驗表明，日糧中添加抗菌肽Abaecin對肉雞免疫器官指數大小影響不明顯，表明抗菌肽對肉雞免疫器官指數無不良影響。添加抗菌肽Abaecin 21 d時，添加300 mg/kg抗菌肽能使肉雞外周血T淋巴細胞轉化率升高11.11%，表明有促進體細胞免疫和增強特異性免疫應答的功能?？咕奶砑咏M肉雞血清補體C3、C4水平高于對照組。21 d添加抗菌肽的肉雞血清IgG含量較空白對照組水平高，表明抗菌肽能夠提高機體免疫力。

呂尊周（2011）研究抗菌肽對蛋雞血清免疫指標及脾臟白細胞介素2 mRNA表達量的影響，結果表明：飼糧中添加不同水平抗菌肽可不同程度地提高脾臟系數。與對照組相比，添加抗菌肽的試驗組血清免疫球蛋白A、血清免疫球蛋白G含量均有不同程度的提高，而抗菌肽對血清免疫球蛋白M、C3和C4含量影響不顯著?？咕慕M脾臟IL-2 mRNA的表達量顯著高于對照組。由此可見，抗菌肽能提高蛋雞的免疫功能。

陳紅羽（2012）研究大腸桿菌攻毒狀態下，日糧中添加抗菌肽對肉雞血漿IL-6的影響，結果發現，飼喂空白日糧的肉雞在攻毒狀況下，IL-6的分泌量顯著高于添加天蠶素抗菌肽組，但對免疫器官發育無顯著影響。試驗還發現，大腸桿菌攻毒條件下直接灌服天蠶素抗菌肽能顯著降低血漿IL-6水平，脾臟組織中通過反轉-PCR未檢測到TLR 2A和TLR2B，發現TLR 4有表達，且抗菌肽可能會減少TLR 4的表達量，減輕炎性反應程度。

劉莉如等（2012）研究表明，在海蘭褐蛋用仔公雞日糧中添加天蠶素抗菌肽能顯著提高胸腺、法氏囊和脾臟指數（P＜0.05），并能顯著降低IL-6、TNF-α和INF-γ基因mRNA的相對表達水平（P＜0.05），還能顯著提高IgA和IgG含量 （P＜0.05），顯著提高補體 C3和溶菌酶含量 （P＜0.05）。劉莉如等（2013a、b）研究天蠶素對海蘭褐仔公雞小腸上皮內淋巴細胞數量的影響，結果表明，天蠶素抗菌肽可以增加蛋用仔公雞十二指腸上皮內淋巴細胞數量。

2.3 對水產動物免疫功能的影響 宋理平等（2010）在凡納濱對蝦的基礎飼料中添加抗菌肽，凡納濱對蝦的免疫保護率得到顯著提高。柴仙琦等（2012）在凡納濱對蝦日糧中添加抗菌肽，結果顯示，添加抗菌肽組的血清堿性磷酸酶（AKP）、超氧化物歧化酶（T-SOD）、谷丙轉氨酶、谷草轉氨酶及溶菌酶（LZM）活性均顯著高于對照組，說明添加抗菌肽對血清非特異性免疫指標有提高作用。夏耘等（2012）研究飼料中添加抗菌肽對花鱸非特異性免疫功能的影響，試驗結果表明，抗菌肽可提高花鱸機體血清溶菌酶活性水平，還對花鱸血清一氧化氮合成酶系統具有誘導調節作用。

林鑫等（2013）在錦鯉日糧中添加天蠶素抗菌肽，結果顯示抗菌肽組錦鯉的血清過氧化氫酶（CAT）、總超氧化物歧化酶和堿性磷酸酶活性顯著高于對照組，各組錦鯉的血清溶菌酶活性無顯著差異（P＞0.05）。用維氏氣單胞菌攻毒后，各抗菌肽添加組錦鯉的累積死亡率顯著低于對照組（P＜0.05）。結果表明，飼料中添加抗菌肽可以增強錦鯉的非特異性免疫力和抗病力。

3 展望

抗菌肽是生物體應對外界病原物質侵染而產生的一系列免疫應答的反應產物，它的出現為人們尋找理想的抗菌藥物提供了新的領域。隨著基因工程技術的發展，通過抗菌肽基因的人工合成與表達而大量生產抗菌肽已成為現實。相信抗菌肽以其獨特的作用機理及不易產生耐藥性的特性必將在動物健生產中發揮重要作用。

注：因版面所限僅提供部分參考文獻，如有需要，可來函索取。電子郵箱：znytlb@126.com

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