抗菌肽在水產養殖中的應用

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摘要：抗菌肽一般是由7~100個氨基酸組成的小分子多肽，具有廣譜抗菌、抗真菌、抗病毒、抗寄生蟲、抗原蟲、抑殺腫瘤細胞和調節免疫等多種生物學活性，在水產健康養殖中具有廣闊的應用前景。文章綜述了抗菌肽的生物學活性以及在水產養殖中的應用，闡述了國內外的研究進展。

關鍵詞：抗菌肽；生物學活性；水產養殖

抗菌肽（AntibacterialPeptide，AMPs）又叫宿主防御肽（HostDefencePeptide，HDPs），通常是由7~100個氨基酸組成的小分子多肽[1]，是生物體天然免疫防御系統的一個重要組成部分[2]，也是各種生物抵御入侵病原體的第一道防線[3]?？咕木哂袕V譜抗細菌[4]、抗真菌[5]、抗病毒[6]、抗寄生蟲[7]、抑殺腫瘤細胞[8]和免疫調節[9]等生物學活性?？咕膹V泛存在于哺乳動物、兩棲動物、魚、植物、昆蟲、棘皮動物、甲殼類動物、真菌和細菌中[10]。據APD抗菌肽數據庫報道（截至2019年11月），已經有3056種天然抗菌肽被鑒定、分離出來，其中來自細菌344種、古細菌5種、原蟲8種、真菌20種、植物352種、動物2327種[11]?？咕呐c抗生素相比，具有不易產生耐藥性、對宿主毒性最小、廣譜活性、快速殺滅等優點[12-13]。這些特性使抗菌肽被認為是克服抗生素耐藥性的最佳替代者[10]，是戰勝細菌的新武器[1]。近年來，抗菌肽及其應用研究已成為醫學、農業、食品領域的研究熱點之一。在水產養殖中應用各種抗菌肽，可以提高水產動物的生產性能、消化酶活性、抗氧化和免疫功能。

1抗菌肽的生物學活性

研究表明，天然AMPs對革蘭氏陰性和革蘭氏陽性細菌、真菌、病毒和真核寄生蟲具有廣譜活性[14-16]。1.1抗細菌活性。目前，關于抗菌肽的抗菌活性研究最多[17]。多數抗菌肽通過攻擊細胞膜而殺死細菌[18]，而一些抗菌肽則通過抑制細胞內途徑如DNA復制和蛋白質合成等來殺死細[19]。例如Mutacin-1140為一種由變形鏈球菌（Streptococcusmutans）產生的22個氨基酸肽，他抑制肽聚糖（PGN）的合成。Mutacin-1140具有廣譜抗菌活性，包括萬古霉素耐藥腸球菌（Enterococcus）和金黃色葡萄球菌（S.aureus）[20-21]。另外，乳酸乳球菌（Lactococcuslactis）產生的乳酸鏈球菌肽（Nisin），是由34個氨基酸和一些不常見的氨基酸組成，其與細菌膜相互作用并破壞其完整性[22]。李榮榮等[23]研究表明，雞源Fowlicidin-3抗菌肽對致病性大腸桿菌K99、雞白痢沙門氏菌和金黃色葡萄球菌均具有抑殺作用。王煒等[24]研究發現，天蠶素成熟肽可有效抑制大腸埃希菌株（Escherichiacoli）及多重耐藥菌株的生長，其抑菌效果優于多種抗生素。Wang等[25]研究發現，從蛙類皮膚中提取的抗菌肽Limnochariin-1，對15個菌株，其中革蘭陽性菌4株，革蘭陰性菌11株細菌都具有很好的抗菌活性。1.2抗真菌活性料研究。抗菌肽不僅具有廣譜抗細菌活性，同時具有較強的抗真菌活性。DeLucca等[26]最初提出了抗菌肽對真菌的作用機制，包括真菌細胞溶解和對真菌細胞壁合成的干擾。天冬氨酸肽（Cathelicidin）類，如SMAP-29、BMAP-27、BMAP-28等通過膜通透性和膜損傷迅速破壞白色念珠菌（Candidaalbicans）和新生隱球菌（Cryptococcusneoformans）細胞[27]。但也有證據表明，AMPs還通過其他的作用方式如干擾細胞內發揮其作用[28]。Vylkova等[29]研究發現，人β-防御素2和人β-防御素3對白色念珠菌的破壞，并不引起細胞膜紊亂或溶解，而具有能量依賴性和鹽敏感性。幾丁質是真菌細胞壁的主要組成部分，已被證明能選擇性地結合抗菌肽[30]。Rautenbach等[31]報道，幾種植物衍生AMPs包括Pp-AMP1/2、Tu-AMP1/2和Ac-AFP1/2具有凝集素樣活性，與真菌幾丁質結合強烈，導致細胞內肌動蛋白骨架發生改變。這種幾丁質的分解已被證明危害真菌細胞形態和膜完整性。Wang等[25]研究發現，從蛙類皮膚中提取的抗菌肽Limnochariin-1，不僅對細菌，對3種真菌也具有抗菌活性。1.3抗寄生蟲和原蟲活性?？辜纳x肽的分子量相對較小[28]。雖然寄生蟲通常是多細胞的生物，但抗寄生蟲肽的作用機制是通過破壞細胞膜的完整性來殺死細胞。Jenssen等[15]報道，抗寄生蟲肽對抗各種寄生蟲，包括利什曼原蟲（Leishmania）和布氏錐蟲（Trypanosomabrucei）都具有殺滅活性的作用。1.4抗病毒活性。抗病毒肽已被證明能抑制各種包膜RNA和DNA病毒的病毒感染[15]?？咕牡目共《净钚允峭ㄟ^直接破壞病毒包膜或間接干擾病毒與目標宿主細胞的結合來介導[28]。硫酸乙酰肝素和在宿主細胞表面帶負電荷的糖胺聚糖分子對單純皰疹病毒（HSV）的黏附起著關鍵作用。如抗病毒的a-螺旋肽乳鐵蛋白通過與肝素分子結合和阻止病毒-受體相互作用來干擾HSV的侵入[32]。哺乳動物α-和β-防御素，它們對包膜病毒和非包膜病毒都有抗病毒作用[33]。1.5抗癌活性。由于抗菌肽對細菌和癌細胞的作用機制相似，一些兩親性a螺旋AMPs具有抗癌特性。Lu等[34]研究發現，從果蠅中分離的抗菌肽SK84可以特異性地抑制人多種癌細胞系（白血病THP-1、肝癌HepG2和乳腺癌MCF-7細胞）的增殖，而無溶血活性。抗菌肽通過與特定細胞表面糖蛋白的親和力而對癌細胞具有選擇性的殺傷作用[35]。研究表明，Sapecin作為一種含有KLK基序的陽離子抗菌肽，與宿主細胞膜上帶負電荷的唾液酸殘基發生相互作用[36]。Deslouches等[37]研究發現，MAGIIN-2及其類似物對造血細胞和實體腫瘤細胞顯示出快速和選擇性的細胞毒性活性（12mg/mL）。相反，其對正常淋巴細胞的細胞毒性活性不明顯，即使在高達200mg/mL。抗菌肽的抗菌、抗癌活性的相關因素及其分子機制之間的確切關系尚不清楚[38]。1.6免疫調節活性。越來越多的證據表明，抗菌肽通過與其抗菌活性無關的機制保護宿主免受細菌的侵害?？咕氖窍忍煨院瓦m應性免疫的效應分子，具有促炎和抗炎反應、趨化活性和對適應性免疫的直接作用[39-41]。Shan等[42]報道乳鐵蛋白促進外周血和脾淋巴細胞增殖，有效提高斷奶仔豬血清IgG、IgA、IgM和IL-2水平。Ren等[43]發現，斷奶仔豬日糧中添加由豬防御素和蒼蠅抗菌肽組成的復合抗菌肽，可顯著增加T細胞數量、增強外周血T細胞增殖、降低脾細胞凋亡率，表明抗菌肽能明顯改善斷奶仔豬細胞免疫功能。在肉雞中，兔圓小囊抗菌肽和豬源抗菌肽分別顯著改善腸黏膜免疫[44-45]。此外，豬源抗菌肽還可顯著增加特定無病原雞腸道分泌性IgA的表達。這有力支持了豬抗菌肽可增強腸黏膜免疫的假設[46]。

2抗菌肽在水產養殖中的應用

2.1常規魚。2.1.1羅非魚。史慶超等[47]研究表明，飼料中添加抗菌脂肽顯著提高吉富羅非魚的生長性能和腸道消化酶活性。翟少偉等[48]研究發現，不同抗菌脂肽均可顯著提高吉富羅非魚特定增長率、血清白蛋白水平、溶菌酶活性、免疫球蛋白M和補體C3水平，顯著降低血中尿素氮、總膽固醇、甘油三酯和低密度脂蛋白水平。陳奕彬[49]試驗表明，抗菌肽C和抗菌肽P組合能顯著提高吉富羅非魚的抗氧化能力和非特異性免疫能力，增強免疫相關基因（TNF-α、IL-1β、IFN-γ和HSP70）的表達。2.1.2鯉魚。賈滔等[50]報道，抗菌肽可顯著提高鯉魚的成活率、增重率，降低餌料系數(P<0.05)。林鑫等[51]研究發現，飼料中添加抗菌肽可以顯著增強錦鯉的非特異性免疫力和抗病力。董曉慶等[52]試驗表明，在建鯉魚種飼料中添加抗菌肽顯著提高生長性能，促進肌肉中蛋白質和鈣磷的沉積。Dong等[53]報道，在鯉魚飼料中添加抗菌肽可顯著降低鯉魚血清甘油三酯水平、增強抗氧化能力、提高免疫力。2.1.3其他。王自蕊等[54]研究發現，在湘云鯽飼料中添加天蠶素抗菌肽，顯著提高湘云鯽的生長性能、非特異性免疫功能和抗病力。黃小紅等[55]研究表明，抗菌肽顯著提高草魚的生長性能及成活率。丘繼新等[56]報道，蠅蛆抗菌肽可顯著提高鳙魚的生長性能。2.2特種水產力。2.2.1鰻鱺。陳紅等[57]研究表明，在日本鰻鱺飼料中添加蠅蛆抗菌肽，顯著提高了成活率、生長速度、降低餌料系數（P<0.05）。王銅毅等[58]報道，花鰻鱺僵苗飼料中添加50mg/kg表面活性素即可提高腸道脂肪酶活性和抗氧化能力。王明浩[59]、趙盼月等[60]研究表明，在花鰻鱺僵苗飼料中添加25mg/kg表面活性素，可以促進鰻鱺僵苗生長、改善腸道健康和提高抗氧化的能力。2.2.2石斑魚。孫秀文等[61-62]研究發現，在斜帶石斑魚飼料中添加表面活性素，可顯著改善斜帶石斑魚改善生長性能、脂肪代謝和肝臟健康狀況。蔡云川等[63]試驗表明，在48%飼料蛋白水平下添加0.02%抗菌肽可顯著提高赤點石斑魚生長性能，增強消化酶活性和抗氧化能力，降低飼料系數。2.2.3鱉翟少偉等[64]研究發現，中華鱉稚鱉飼料中添加表面活性素顯著提高中華鱉稚鱉的增重率，改善血液生化指標。翟少偉等[65]報道，中華鱉稚鱉飼料中添加添加抗菌脂肽Surfactin可顯著提高中華鱉稚鱉的生長性能和腸道消化酶活性。2.2.4其他鄭宗林等[66]研究表明，抗菌肽可顯著促進紅姑魚的生長，提高飼料效率，增加含肉率。其機理是抗菌肽顯著提高了血清IGF-I水平及IGF-ImRNA在肌肉和肝臟中的表達量。Kwon等[67]報道，在牙鲆和黑石魚飼料中分別添加多毛類動物抗菌肽0、0.05%、0.1%、0.5%和1.0%，試驗期56d，0.1%、0.5%組顯著提高了牙鲆和黑石魚血清溶菌酶活性，顯著降低了血漿中皮質醇含量；顯著提高了遲緩愛德華氏菌和伊氏鏈球菌攻毒后的存活率。2.3對蝦。柴仙琦等[68]研究表明，飼料中添加300~400mg/kg抗菌肽，顯著提高凡納濱對蝦成活率、增重率，降低飼料系數和提高血清非特異性免疫指標。李林等[69-70]、陳冰等[71]報道，飼料中添加家蠅抗菌肽顯著提高凡納濱對蝦的生長性能和抗白斑綜合征病毒的能力。覃志彪等[72]試驗發現，在餌料中添加抗菌肽顯著提高凡納濱對蝦蝦苗的增重率和成活率（P<0.05），并適當改善凡納濱對蝦營養品質。

3結論

抗菌肽具有廣譜抗菌、抗真菌、抗病毒、抗寄生蟲和原蟲、抑殺腫瘤細胞和調節免疫等多種生物學活性?？咕脑谒a養殖中應用可以提高水產動物的生產性能、消化酶活性、抗氧化和免疫功能。隨著抗菌肽研究的不斷深入，抗菌肽作為一種新型的飼料添加劑將在水產健康養殖中發揮重要的作用，應用前景廣闊。

作者:唐謝芳 黃煒乾 趙穎 超 金明 單位:廣東容大生物股份有限公司