抗菌肽作為飼料添加劑的研究

檀磊

（三門峽職業技術學院，河南三門峽 472000）

濫用抗生素以及耐藥性問題在近些年來呈現日益加劇的趨勢，所以有效防治細菌性疾病是當前畜牧和水產行業發展過程中的首要難題。近些年來，我國公共衛生隱患不斷加劇，其根本原因是動物源性食品藥物殘留問題，由此可見研發高效且安全的新型飼料對傳統添加抗生素進行替代具有重要意義。廣譜抗菌性較高、種類較多、抗菌活性較高、無污染及無使用殘留是抗菌肽的顯著優勢，與現階段社會發展中畜禽食品質量安全的要求相符，是當前階段對抗生素進行替代的新型綠色飼料添加劑。抗菌肽因其眾多優勢成為現階段專家學者研究的重要課題和方向，已經被應用于畜牧業的生產領域，下面本文展開詳細論述。

1 抗菌肽的分類和功能

1.1 分類

抗菌肽分類的方法相對較多，本文通過結構特征、氨基酸組成和抗菌肽來源進行的兩種分類。按照結構特征可以具體分為伸展性螺旋結構類抗菌肽、含有α-螺旋結構的抗菌肽、β-折疊型抗菌肽、具有環鏈結構的抗菌肽四個種類；氨基酸組成和抗菌肽來源進行劃分主要包含細菌抗菌肽、植物抗菌肽、兩棲動物抗菌肽、昆蟲抗菌肽以及哺乳動物抗菌肽等。

1.2 功能

有眾多因素都會直接影響抗菌肽的活性，比如電荷量、序列數、疏水程度、雙親性、分子大小、結構及構象等。將其生物功能簡單整理如下：

第一，殺傷細菌。眾多研究已經證實了抗菌肽的抗菌活性，其具有殺菌速度快、抗菌廣譜等特點。國內外相關報道內容顯示抗菌肽可至少殺滅113種不同類型的細菌。

第二，殺傷真菌。將采用分離手段從蛙皮膚中獲取的一種小分子肽稱之為蛙皮素，其在預防和治療革蘭氏陽性菌與革蘭氏陰性菌方面具有顯著優勢。有實踐表明應用于真菌治療中可發揮較強的作用[1]。蛙皮素屬于細胞內源性殺菌多肽種類范圍內，分離動物體內的吞噬細胞可對其進行獲取，其延續所有抗菌肽抗菌性廣譜的特征，應用于革蘭氏陽性菌的治療中也顯著殺傷作用，因此可廣泛應用部分真核細胞和真菌的治療中。

第三，殺傷原蟲與寄生蟲。原蟲蛙皮素具有非常強的殺傷作用，可將變形蟲、四膜蟲以及草履蟲直接殺死。

第四，殺傷病毒。處于亞毒性濃度環境下時，風毒素與天蠶素可通過對病毒基因的有效遏制，達成良好抑制HIV-1病毒的增殖的目的。應用于皰疹病毒HSV-1和HSV-2的預防和治療中，在爪蟾中提取的抗菌肽與它類抗菌肽相比作用更加顯著，并且可直接作用至病毒被膜。

第五，殺傷癌細胞。有眾多醫學研究結果證實，抗菌肽在對癌癥細胞株進行殺滅的過程中具有選擇性，不僅可達成有效殺傷癌細胞的目的，而且不會影響正常哺乳動物細胞或者昆蟲細胞。有專家認為，其此種選擇性特征受細胞骨架的直接影響。目前有研究結果證實抗菌肽殺傷癌細胞的作用和使用劑量存在直接關系[2]。

2 抗菌肽作用機理

目前抗菌肽的研究已經趨于成熟，眾多研究結果都表明因抗菌肽種類的不同其抑菌機制存在一定差異，當前階段尚不具有可對抗菌肽作用機理進行完整解釋的理論。但是絕大部分專家學者都認為質膜發生作用和物理方式是抗菌肽發揮作用的核心。

2.1 細胞膜電勢依賴性通道的形成

研究結果顯示[2]兩親性α-螺旋結構是大部分抗菌肽分子的結構共性，而且會攜帶一定量的正電荷，進而有效保障抗菌肽抑菌、殺菌作用。抗菌肽分子結構中的正電荷可利用靜電吸引，并通過靜電吸引使細菌質膜磷脂分子上的負電荷越發接近，膜內分子會隨著兩親α-螺旋的插入進行位移，離子通道由此形成，嚴重影響細菌滲透壓的平衡環境，造成細菌的死亡。

2.2 抑制細胞壁的形成

Sarcotoxin對細菌細胞壁的形成有積極的抑制作用，并且由姚朔影與劉先凱等人的研究結果進行證實。在抗菌肽的作用下細菌的正常形態無法維持，其生長也會受到較大阻礙，但是其無法作用已經形成的細胞壁。

2.3 對細胞呼吸的抑制作用

開展40μmol/L的Thanatin進行細菌處理的實驗，抗菌肽作用短時間可降低細菌的呼吸作用，抗菌肽作用發揮超過6h后會細菌呼吸作用完全停止[3]。實驗結果證實Thanatin有效抑制、有效殺菌的目的通過對細菌細胞呼吸作用的抑制達成。

2.4 分析抑制細胞外膜蛋白合成的作用

現階段已經有研究對Attacins可有效干擾大腸桿菌細胞外模蛋白基因轉路的理論進行證實，在Attacins的作用下有效降低了蛋白合成量并切實提高了細胞膜的通透率，以此發揮其對細菌生長的有效抑制作用。

2.5 影響病原體與腫瘤細胞染色體

研究表明，抗菌肽于腫瘤細胞染色體DNA和病原體都有斷裂作用。抗菌其作用于體外培養的癌細胞時，可使其細胞膜上形成空洞，其內容物會發生外滲的情況，線粒體空泡化的現象發生[4]。此外，抗菌肽還具有對機體免疫機能有效調節的作用，由體液免疫方面對機體抵御疾病的能力進行提升。

3 抗菌肽在畜禽養殖產業的具體應用

3.1 應用于動物疾病預防

抗菌肽因自身特性和眾多優勢成為現階段臨床中代替抗生素使用的一種新型物質，可有效降低抗生素在臨床中的使用率。馬衛明等[5]人的研究結果表明豬小腸抗菌肽可抑制多種致病菌，但是其抑制作用存在一定差異。鴨盲腸微生物菌落數受到蠶抗菌肽-AD制劑的各類影響由陳曉生等人[6]進行了系統對比和分析，分析結果證實抗菌作用單一是金霉素的一大弊端，只能相對顯著的抑制乳酸菌；對于抗菌肽而言而可顯著抑制兩種菌，所以，雛鴨腸道微生物菌群可利用抗菌肽達成平衡能力有效調節的目的。

3.2 提升動物生產性能

抗菌肽是一種新型高效的綠色飼料添加劑，當前階段應用在畜牧生產業領域得到相對廣泛的應用[7]。大量實踐數據表明，飼料中添加抗菌肽，可在發揮抗菌作用的同時不對細菌的耐藥性產生影響。此外，動物服用添加抗菌肽的飼料并不會產生殘留，對畜禽身生產性能和畜禽產品品質的有效提升有十分積極的意義。溫劉發[8]等人就粵黃雞進行了相應的飼養實驗，將抗菌肽添加在小雞的飲用水中，不僅有利于推進小雞的生長，而且可達成有效降低排泄物中氮含量的目的。汪以真等[9]研究證實（豬乳鐵蛋白）抗菌肽可在調節微生態平衡的基礎上推進有益菌的生長于動物的健康生長有十分積極的作用。此外，將抗菌肽對比抗生素，對比結果顯示抗菌肽不僅可使得生產成本較大程度降低，而且于動物的生長有十分積極的意義，推動經濟效益和社會效益的提升，我國畜牧和水產行業得以進一步發展。

4 抗菌肽作為添加劑的使用前景

畜牧業領域和水產業領域內疾病種類的增多，一定程度提升了抗生素濫用的概率，多種治病細菌耐藥性增加的情況由此發生，甚至存在部分超級細菌抗生素治療無效的現象。畜禽飼養過程中病原體變異情況存在一定的可能性，一旦病原體發生變異，會使得原本十分典型的臨床癥狀變得不明顯、不突出，原本已經得到良好控制的疾病在此大范圍流行起來，新的病源也持續出現，會對經濟發展造成非常嚴重的影響。

良好的抑菌和殺菌作用是抗菌肽的顯著優勢，將其作為飼料添加劑使用還可有效抑制飼料霉變的情況。畜禽對含有抗菌肽的飼料采食之后，不僅可調節其體內微生態的平衡狀態，還可做到對其腸道內病菌的有效抑制，并且殘留情況基本可以忽略不計，細菌的耐藥性也不會因此增加。實踐證實將抗菌肽添加在動物日糧中，不僅有利于動物生長性能的提升，而且可對其腸道功能進行改善，大幅度提升動物的抵抗能力，所以可將抗菌肽稱之為目前可添加于飼料中的一種高效、優質抗生素替代品。抗菌肽飼料添加劑已經被國內外眾多企業研發成功，并在畜牧生產行業進行實踐應用，由此可見抗菌肽是具有較大應用潛能的一種綠色飼料添加劑。

此外，抗菌肽于生物醫藥領域中的應用前景也十分廣闊，生產活動的革命性變革會由抗菌肽的應用引發，但是抗菌肽市場化的全面應用具有較大挑戰。第一，生產成本高昂。通常情況下，動物機體內僅僅含有極少量的天然抗菌肽分子量，對其進行分離純化的難度非常大；應用化學合成技術合成抗菌肽會大幅度提升生產成本，對于商品化需求，當前的技術水平無法進行充分滿足。因此，需要致力于抗菌肽成本的降低和生產技術的提升。第二，抗菌肽安全性以及活性問題。目前，抗菌肽臨床實踐應用處于初始階段，雖然基因工程抗菌肽和天然抗菌肽一級結構大致統一，但其空間對比的差異性非常大，目前還無法對其活性與天然產物完全一致的理念進行證實。此外，需要通過大量生物安全評估檢測方法對抗菌肽的安全隱患進行測定，證實不具有安全隱患后才可大量投入生產和應用。實驗結果表明在長期協同化作用下，部分病源微生物有進化出獨特有效抗性機制的可能，雖然相比抗生素此種可能性要更小一些，但是對抗菌肽進行應用時還是需要嚴格把控計量，以達成對耐藥性出現有效杜絕的目的[10]。近些年來，各國專家學者持續開展深入的抗菌肽研究，上述各項問題解決方法的找出只是時間問題，但是抗菌肽作為一種新型綠色飼料添加劑，在畜禽生產行業會有廣泛的應用空間。

5 結語

食品藥物殘留是影響我國畜禽行業進一步發展的首要因素，所以必須對其進行解決。抗菌肽以其廣譜抗菌性較高、抗菌活性較高、種類較多等眾多優勢受到眾多專家學者的關注和重視，并將其用作飼料添加劑。由現階段的實踐應用效果來看，飼料中添加抗菌肽可顯著提升動物抵抗細菌侵害的能力，對其健康生長有十分積極的作用。但是，抗菌肽在作為飼料添加劑應用的過程中還具有較多挑戰，專家學者需要持續致力于其抑菌、殺菌機理的研究，抗菌肽的優勢和作用。