抗菌肽在猪生产中的应用.docx

抗菌肽在猪饲粮中的应用进展冯波 S20163723 动物营养与饲料科学 2016年 12 月 29 日 摘要：抗菌肽因其具有广谱高效的抗菌活性而作为饲料添加剂被广泛使用于动物 日粮中，用作抗生素替代的选择之一国内猪日粮中的添加抗菌肽研究较多，国 外只有数 10 篇本文综述了抗菌肽的作用机制以及其在仔猪和母猪日粮中的应 用现状，以期对生产实践有一定的指导作用关键词：抗菌肽 母猪 仔猪 生长性能 繁殖性能1 前言抗菌肽最早由瑞典科学家Boman (1972)等用大肠杆菌诱导古比天蚕分离获 得，是一类由基因编码或者经大分子蛋白水解产生的小分子肽抗菌肽来源于多 种生物，如哺乳动物、无脊椎动物、植物、真菌、细菌等Hale，2007)抗菌肽 数据库(APD3, http://aps.unmc.edu/AP/)记录的天然抗菌肽已有2619种(Wang， 2016)大量研究证明抗菌肽具有广谱高效的抗菌活性(Broden, 2005；刘倚帆， 2010)，不仅对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌有抑制作用，还对真菌、病毒具有 杀灭作用(Koczulla, 2003)如今，随着抗生素的广泛使用甚至滥用，抗生素在 畜禽产品中的残留、细菌耐药性、过敏反应和环境污染等问题日益严重，现在无 抗的呼声日益高涨，迫使人们寻找新的抗菌剂。

天然生物抗菌肽抗菌谱广，特别 是对多重耐药菌具有杀伤作用，而且抗菌肽热稳定性和水溶性好，对高等动物的 正常细胞几乎无毒害作用因此，抗菌肽成为国内外研究和开发的热点，天然生 物抗菌肽的开发利用有望成为人类摆脱“耐药菌危机”的又一新途径，因此有着广 阔的开发应用前景2 抗菌肽的作用机制抗菌肽的确切作用机制目前还不完全清楚研究者提出多种理论假说解释抗 菌肽抑制或杀灭微生物的作用进程，但不同的假说针对特定种类的抗菌肽，目前 尚没有一个涵盖所有种类抗菌肽作用机理的理论假说，且不清楚哪种假说更接近 实际情况2.1 形成膜通道阳离子抗菌肽是以物理的方式作用于细菌的细胞膜，使细胞膜穿孔，并破坏 细胞膜的完整性，导致细胞质外溢而达到杀菌的目的(Chan, 2006)由于抗菌 肽均具有疏水和亲水的两亲性特征，带正电荷的抗菌肽分子与G+菌细胞膜上的磷 壁酸)、脂磷壁酸、赖氨酰磷脂酰甘油结合或与G菌细胞膜上LPS的负电荷通过静 电吸引而结合在细胞的磷脂膜上，随后抗菌肽分子的疏水端插入细菌细胞膜的脂 质膜中，进而牵引整个分子进入质膜，扰乱质膜上蛋白质和脂质原有的排列秩序， 再通过抗菌肽分子间的相互位移而聚合形成跨膜离子通道，使细胞内容物外泄， 细胞内离子大量丢失，细菌不能维持正常生命活动所需的胞内渗透压而死亡。

目 前“木桶板”、“环形孔”和“地毯”模式受到广泛关注，且能较好地解释膜通道形成 机制(Brogden, 2005)然而，其他作用模型，如分子电穿孔和“筏沉没”模型对 解释抗菌肽的抗菌机制也很重要(Chan，2006)2.2 胞内杀菌机制尽管大部分抗菌肽通过破坏靶细胞膜的完整性而杀灭微生物，但在某些情况 下，微生物可能在产生了膜渗漏的情况下仍能长期生存，这说明膜的破坏并不是 靶细胞死亡的全部机制近来越来越多的证据表明抗菌肽还有细胞内作用靶标， 有些抗菌肽能够穿透细胞膜进入细胞质，抑制细胞内部的生化进程来源于蛙的 抗菌肽buforin II并不引起大肠杆菌细胞质膜渗漏，而是穿透细胞膜在细胞质中积 聚并与DNA和RNA结合，最终导致细菌死亡闭(Park，1999)抗菌肽indolicidin (100 yg/mL、能够完全抑制大肠杆菌DNA和RNA的合成，对蛋白质的合成无影 响，然而在150-200 yg/mL的浓度下，indolicidin显著抑制蛋白质的合成 (Subbalakshmi, 1998)同样地，抗菌肽PR-39、HNP-1/-2也能抑制大肠杆菌DNA、 RNA和蛋白质的合成。

另外有的抗菌肽如死亡素(thanatin)通过抑制细菌的呼吸 作用杀死细菌抗菌肽可以通过干扰细菌基因的转录使细菌的生长受到抑制，如 攻击素(attacin、能够干扰大肠杆菌细胞外膜蛋白Omp C、Omp F、Omp A以及 LamB基因的转录，使这些蛋白质含量减少，细菌的生长受到抑制麻蝇素-II(sarcotoxins II)能够抑制细菌细胞壁的形成，使细菌不能维持正常的细胞形态 而生长受阻此外，研究发现，人唾液抗菌蛋白富组蛋白(histatin)除了具有破 坏白色念珠菌(Candida albicans)细胞膜的作用外，还能与白色念珠菌细胞膜上 的受体结合进入细胞质，且特异性地定位于线粒体上的靶位点，并诱导非溶菌性 的ATP损失，进而抑制真菌呼吸作用，破坏真菌细胞周期，产生活性氧自由基， 最终导致真菌死亡（Andreu， 1998）3 抗菌肽在仔猪中的运用3.1 提高断奶仔猪生长性能日粮中添加抗菌肽能增强仔猪机体抵抗力，调控肠道菌群生长和发育，提高 仔猪的消化酶活性，有助于饲料养分的消化吸收，促进仔猪生长发育，从而提高 仔猪的生长性能Xiong等（2014）在5个商业猪场中使用乳铁蛋白、杀菌肽、防 御素和真菌毒素组成的抗菌肽制品，与对照组相比添加2 g/kg抗菌肽制品可以显 著提高仔猪的平均日增重（ADG）、平均日采食量（ADFI）和饲料转化率（G： F）,极显著降低仔猪腹泻率，极显著提高仔猪成活率。

Jin等（2008）给断奶仔 猪日粮中添加0.5%〜0.75%的马铃薯蛋白提取物可以线性显著改善仔猪的ADG， 明显改善ADFI和G： F,而且在断奶后第14〜28天时可线性改善仔猪的干物质消 化率在日粮中添加100 mg/kg Lactoferricin-lactoferrampin融合抗菌肽可以提高断 奶仔猪日增重达21%，在大肠杆菌攻毒试验中可以增加仔猪腹泻的康复率（Tang， 2009）在日粮中添加90 mg/kg抗菌肽A3或60 mg/kg抗菌肽P5均可线性提高断奶 仔猪的生长性能、干物质和粗蛋白以及总能量的肠道表观消化率系数（CTTAD）（Yoon， 2012， 2013）在断奶仔猪日粮中添加400 mg/kg抗菌肽cecmpin AD， 可以增强仔猪对大肠杆菌K88攻毒的抵御能力，预防K88攻毒对仔猪生长性能的 影响（Wu, 2012）研究认为，抗菌肽可能是通过增强仔猪免疫水平，提高氮及 能量存留率，降低肠道病原菌来提高断奶仔猪的生长性能（Wu，2012）王菊芳（2012）报道，仔猪日粮中添加1%水平的抗菌肽，试验组较对照组断 奶仔猪的日增重提高13.66%、料重比下降7.18%。

卢俊鑫等（2014）研究表明饲 粮中添加天蚕素和猪源性PR39抗菌肽显著提高仔猪平均日增重和料重比（PV 0.05），以及显著降低腹泻率（PV0.05）刘显军等（2012）研究发现，在仔猪 日粮中添加5 g/kg抗菌肽可以提高仔猪日增重5.6%，降低料重比4.76%罗治华等 （2009）报道，仔猪日粮中添加3%抗菌肽饲料添加剂，研究抗菌肽饲料添加剂 对仔猪生产性能的影响结果抗菌肽饲料添加剂可以有效提高仔猪日增重22.2%， 降低料重比18.4%和腹泻率66.77%3.2 降低腹泻率温刘发等（2001）在断奶仔猪饲料中用抗菌肽代替抗生素对仔猪的腹泻作了 比较，研究结果表明，抗菌肽在仔猪断奶应激期间抗腹泻效果不比抗生素差，不 同生长阶段仔猪的抗腹泻能力与抗菌肽制剂的添加量有关，适量的抗菌肽添加量 比抗生素促生长的效果要好李永新等（2010）在仔猪日粮中添加抗菌肽研究表 明，在腹泻率方面试验组比对照组平均降低了幅度超过9%王素珍等（2010）研 究发现，日粮中添加抗菌肽制剂平均腹泻率比对照组平均腹泻率降低17.5%，且 差异显著（P<0.05） o黄木家等应用抗菌肽2%制剂代替仔猪教槽料中的血浆蛋白 粉，结果发现仔猪的腹泻率减少47．78%，缓解了仔猪的断奶综合征，提高了仔 猪的健康水平。

谢海伟等（2008）研究鲎素抗菌肽分别对猪致病性大肠杆菌、伤 寒沙门菌和金黄色葡萄球菌细胞形态的影响结果表明，鲎素抗菌肽可以致使猪 致病性大肠杆菌、伤寒沙门菌细胞壁破坏而将其杀死，对金黄色葡萄球菌则是直 接穿过细胞壁作用于细胞核区导致细胞死亡汪以真等（2004）研究抗菌肽与抗 生素在体外对大肠杆菌K88、大肠杆菌ATCC 25922、猪霍乱沙门氏菌ATCC500、 鼠伤寒沙门氏菌和金黄色葡萄球菌ATCC25923的效果比较，结果表明，抗菌肽抗 大肠杆菌的效果较抗生素要好的多，但抗金黄色葡萄球菌的效果要略差一些3.3 改善肠道菌群结构增强肠道抵御病原茵的能力断奶是仔猪摄食由母乳改变为颗粒饲料的过程营养来源的变化和断奶应激 反应会影响仔猪肠道免疫和肠道微生物菌群的构成（Konstantinov，2004），进而 造成仔猪食欲降低、消化功能紊乱、腹泻、生长停滞，甚至死亡，对生猪养殖的 健康管理和经济效益均会造成严重影响断奶阶段，由于食物、环境和仔猪自身 健康状况的影响，肠道微生物群落结构的组成和数量都发生了巨大变化Su等 （2008a, b）用DGGE和Real-time PCR技术研究发现仔猪断奶前后胃肠道菌群结 构发生了明显变化。

仔猪断奶后，DGGE图谱上乳杆菌相关条带消失，并被疑似 病原菌条带替换断奶前仔猪胃、空肠和回肠内容物中没有或只有低量猪链球菌 检出，但断奶后胃、空肠和回肠每克内容物中有107个猪链球菌被检出（Su, 2008b） 为了促进仔猪生长和抑制肠道微生物的活性，抗菌物质或发酵食物在仔猪断奶后 添加入饲料中，用以改善仔猪肠道菌群结构，增强仔猪健康状况（Konstantinov， 2003）前人研究发现，在日粮中添加 100 mg/kg融合抗菌肽Lactoferricin- lactoferrampin 0.5%-0.75%马铃薯蛋白提取物、90 mg/kg抗菌肽A3、60 mg/kg抗菌 肽P5以及400 mg/kg cecmpin AD均能降低仔猪肠道和粪便中好氧菌的数量，增加 厌氧菌的数量这些抗菌肽还可以增加肠道和粪便中双歧杆菌和乳酸杆菌的数量 减少产气荚膜梭菌和引起仔猪腹泻和水肿的致病性大肠杆菌等致病菌的数量(Tang，2009； Jin, 2008； Yoon，2012, 2013； Wu, 2012, Stahl，2004； Cutler， 2007)3.4 提高仔猪机体免疫机能抗菌肽不仅能杀死细菌，抑制细菌引起的感染，而且还能激活机体自身免疫 系统,抵御外界感染。

抗菌肽可以通过刺激免疫反应，迅速使机体T、B细胞增殖， 提高巨噬细胞吞噬效率，增强免疫应答能力，调节免疫机能，增强预防接种免疫 效果，提高仔猪健康水平合成抗菌肽CAP不仅能提高仔猪的饲料效率，还能促 进血液循环，修复器官损伤，促进小肠上皮细胞增殖，改善肠道绒毛形态，降低 呕吐毒素对仔猪的毒害作用( Xiao， 2013a， b) 100 mg/kg 融合抗菌肽 Lactoferricin-lactoferrampin可以显著增强断奶仔猪血清谷胱甘肽过氧化物酶、过 氧化物酶、总抗氧化物质、血清谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)、过氧化物酶(POD)、 超氧化物歧化酶、总抗氧化剂含量(T-AOC)、Fe、总铁结合能力，以及IgA、 IgG和IgM水平(Tang, 2009)与对照组相比，饲喂400 mg/kg蝇抗菌肽cecropin AD可以增加空肠中分泌性IgA的浓度，并且显著增加血清中IgA、IgG、interleukin- 1和nterleukin-6的水平(Wu, 2012)但是饲喂抗菌肽A3不能增加断奶仔猪血清 中免疫球蛋白的数量(Yoon, 2012)由此可见，抗菌肽具有改善免疫指标，提 高机体抗病能力的作用。

王阿荣等(2011)研究报道，在仔猪日粮中添加320 g/t 的天蚕素抗菌肽可以提高断奶仔猪血液中。