水產養殖動物抗菌肽研究

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［摘要］抗菌肽是一種由少量氨基酸殘基組成且具有抗菌活性的堿性生物短肽。在水產養殖中，抗菌肽是水產動物非特異性免疫系統的重要組成部分，對水產養殖有著極為重要的作用。基于此，本文概述抗菌肽的分類、作用機理、抗菌肽在水產養殖中的作用，并對抗菌肽的應用前景進行展望。

［關鍵詞］抗菌肽；水產養殖；作用機理

抗菌肽是具有抗菌活性的一類多肽，瑞典科學家G.Boman等在1980年發現世界上第一例抗菌肽，并定名為Cecropinss。如今在水產養殖中，工廠化養殖越來越普遍，但隨著養殖密度的增大，水產動物的患病率隨之上升。傳統情況下，養殖者會使用漁藥或其他抗生素緩解問題，但隨著抗生素的大量使用，各種弊端逐漸顯露出來，如病菌抗藥性增強、對環境的污染嚴重、對人體健康有害等。抗菌肽的應用可以避免出現這些問題，并且相比于抗生素，抗菌肽具有廣譜抗菌活性，可以快速殺死病原體，包括革蘭氏陰性菌、革蘭氏陽性菌、細菌、寄生蟲等，而且其副作用小，有不錯的穩定性和溶解性，可以說是抗生素的最合適的替代物，在水產養殖中有不錯的應用前景。

1抗菌肽的分類

按照來源，抗菌肽可分為六大類，即昆蟲抗菌肽，哺乳動物抗菌肽，兩棲動物抗菌肽，魚類、軟體動物、甲殼動物抗菌肽，植物抗菌肽，細菌抗菌肽。昆蟲抗菌肽是在昆蟲血淋巴中產生的短肽，如果昆蟲受到病原體的刺激，就會產生大量的抗菌肽［1］，而且大多數都帶正電。兩棲動物抗菌肽主要是從其皮膚腺體中分泌而來［2］。就貝類抗菌肽而言，目前研究較為透徹的是鮑和貽貝抗菌肽。鮑抗菌肽的活性隨著病原體誘導時間的增長而加強；于貽貝抗菌肽最為主要的特點是Cys殘基含量高，可以形成的二硫鍵個數較多［3］。魚類抗菌肽是比較龐大的一部分，雖然對魚類抗菌肽的研究有些晚，但其重要性還是不可小覷的。魚類抗菌肽的種類是很多的，不同魚類含有的抗菌肽也不盡相同。魚類抗菌肽不僅種類多，其含量也比較大，從魚類的器官、黏液、血液或組織中都可以提取抗菌肽。Conlon等［4］提取的富含精氨酸和半胱氨酸的抗菌肽來源于海七鰓鰻的皮膚，并發現其氨基酸排列序列與兔分泌的抗菌肽氨基酸排列順序相近。Huang等［5］研究表明炎癥和右旋糖酐鐵能夠影響某些魚抗菌肽的分泌。除了根據來源分類之外，還可以根據其一級結構和二級結構來進行分類，可分為富含脯氨酸的抗菌肽、有分子內二硫鍵的抗菌肽、富含甘氨酸的抗菌肽及含兩性分子α-螺旋的抗菌肽［6］。

2抗菌肽的作用機制

截至目前，關于抗菌肽的作用機理還是一個比較有爭議的話題。大致分為2種觀點，分別是抗菌肽對細胞膜的作用機理與抗菌肽對細胞內部的直接傷害，即抗菌肽的胞膜滲透作用和作用于細胞內靶點［7］。2.1膜滲透作用關于其膜滲透作用主要是靜電力影響，革蘭氏陰性菌和革蘭氏陽性菌細胞表面帶負電荷，抗菌肽表面帶正電，兩者相互靠近時，兩者相互吸引抗菌肽會替換細菌表面的Mg2+或Ca2+，之后相互結合改變細胞膜的通透性，導致細菌細胞膜不完整進而死亡。但是，有時單單改變細胞膜的通透性不能殺死細菌，抗菌素還會通過其他方式來殺死病菌。比如，通過影響細菌的呼吸作用殺死細菌，通過抑制細菌細胞內大分子化合物的形成（幾丁質等）來抑制細菌生長，再者就是誘導細菌細胞發生凋亡作用殺死細胞［8］。總的來說，抗菌肽的膜作用機制可以概括為3種模式：桶板模式［9］、地毯模式［10］、環孔模式［11］。2.2作用于內靶點作用于細胞內靶點，可以保證細菌細胞膜完整的情況下殺死細菌［12］。但抗菌肽作用于細胞內的前提同樣是需要先和細菌細胞膜進行結合，形成能使抗菌肽進入細胞的路徑之后，抗菌肽才能發揮其相關作用。并且一般通過這種機制發揮作用的抗菌肽通常含有脯氨酸或精氨酸［13］。研究表明，抗菌肽除了作用于細胞之外，對病毒也有很好的抑制作用。抗菌肽通過影響病菌對細胞的吸附入侵來抑制其傳播，或者作用于病毒包膜對病毒造成直接影響［14］。

3抗菌肽在水產養殖中的應用

第一，作為飼料添加劑添加到飼料中，以此來提高水產動物的抗病能力。為保證水產動物的正常生長，抗菌肽的添加量應控制在10～8000mg/kg。當然不同抗菌肽的理化性質不同，其添加量也不同；不同水產動物的生理狀態不同，抗菌肽的添加量也不同［15］。凡納濱對蝦飼料中加入適當的家蠅抗菌肽，不僅可以增強對蝦的免疫活性，并且有利于對蝦的生長［16］。對蝦白斑病一直是一個嚴重的問題，厚殼貽貝抗菌肽（mytilin）是由人工合成的，對對蝦白斑病的控制有不錯的效果［17］。宋理平等［18］在對蝦的飼料中加入微量的抗菌肽，對蝦的相對生長率有較大的提高。第二，制備能夠預防水產病害的抗菌肽生物制劑，但關于這方面的研究進展比較緩慢，相關技術還不夠成熟。但是，畢竟關于抗菌肽的藥用價值有很好的理論基礎，其相對于普通抗生素具有廣譜性、不會產生抗藥性等特點，因而抗菌肽在此方面會得到廣泛的研究。第三，利用基因工程技術獲得轉抗菌肽基因的新品種來提高水產動物的質量。關于利用抗菌肽基因培育新品種方面，在植物領域的研究要深于在動物領域的研究。RexAD等［19］通過將昆蟲抗菌肽的相關基因導入到斑點叉尾鮰，得到免疫活性較高的后代子魚。

4抗菌肽在水產方面的應用前景

隨著水產養殖業的快速發展，其相關技術也會有得到相應的發展。在當今可持續發展的大環境影響下，健康、環保、高效的發展方式越來越得到重視。傳統抗生素的使用不僅會導致病原體產生抗藥性，而且過量使用抗生素對水體也是一種傷害。因抗菌肽相對于傳統抗生素有穩定、廣譜抗菌作用、低污染、不會產生抗藥性等特點，注定將來會替代傳統的抗生素。并且在基因工程方面培養轉抗生素基因動物或利用微生物通過基因重組技術大量生產抗菌肽等會有很大的發展，因此，對抗菌肽的研究注定會是一個比較重要的方向，對水產養殖業的發展必定會帶來積極作用。但是，需要解決的最大問題就是抗菌肽的生產成本過高。另外，抗菌肽從動物體中提取的數量有限，主要靠基因工程大量獲取抗菌肽，提高其純度。因此，需要對抗菌肽的性質進行深入的了解，才能使其在今后的水產養殖業中發揮重要作用。

作者:徐睿航 張敬燕 張國庚 單位:河北農業大學