抗菌肽的药用前景

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1 抗菌肽的特点 1.1 分子量小、热稳定性好
特别策划 饲料聚焦 ·
出版日期：2009 年 4 月 30 日 农历四月初六 尽管己经取得的研究结果表明， 抗菌肽具备作为一类新药开发的巨 大 潜 力 ，但 就 象 任 何 事 物 都 有 两 面 性 一 样 ，抗 菌 肽 应 用 同 样 也 还 存 在 一 些 问 题 。 一 是 来 源 问 题 ：天 然 提 取 资 源 有 限 ，工 艺 复 杂 ，成 本 昂 贵 ；化 学 合 成 肽类则成本太高，产 业 化 困 难 ；基 因 工 程 方 法 存 在 抗 菌 肽 的 抗 菌 、抗 病 毒 能 力 使 其 难 以 用 常 用 的 细 菌 、病 毒 作 表 达 体 系 ，抗 菌 肽 分 子 量 较 小 且 容 易 被蛋白酶水解， 分离纯化工艺复杂， 基因表达产量还不高。 二是活性问 题 ：一 些 分 子 较 大 的 抗 菌 肽 的 活 性 与 其 空 间 结 构 密 切 相 关 ，甚 至 其 手 性 也 是抗菌肽活性的重要因素。 通过基因 工程得到的抗菌肽虽然在一级结构 上 与 天 然 抗 菌 肽 一 致 ，却 无 法 保 证 在 空 间 结 构 上 的 一 致 ，因 而 造 成 抗 菌 肽 活 性 上 存 在 差 异 。 三 是 应 用 问 题 ：目 前 机 理 的 研 究 可 能 比 较 多 一 些 ，如 果 作 为 药 物 应 用 或 食 品 防 腐 剂 等 ，还 必 须 加 强 药 理 、药 代 动 力 学 、药 效 、毒 理 性 等 研 究 ，以 及 解 决 毒 性 、稳 定 性 、用 量等问题。 关于抗菌肽及合成肽的药 效 学 、药 代 动 力 学 及 体 内 应 用 稳 定 性 方 面 的 研 究 还 很 少 ，抗 菌 肽 作 为 药 物 在 全 身 应 用 时 ，其 代 谢 的 半 衰 期 及 代 谢 产 物 是 否 对 人 体 有 害 还 不 清 楚 ，而 且尚不能确定肽类物质在被吸收入 血 流 后 ，是 否 可 能 会 被 血 流 内 的 蛋 白 水 解 酶 所 降 解 ，从 而 致 其 活 性 下 降 或 丧 失 ；与 传 统 抗 生 素 相 比 ， 某 些 抗 菌 肽的抗菌活性还不够理想。 尽管转基因动物生产抗菌肽具有 巨 大 潜 力 ，但 也 存 在 许 多 问 题 ： 利 用 动物乳腺生物反应器生产多肽或蛋 白 质 周 期 较 长 ，因 此 应 寻 找 快 速 发 育 的 生 物 体 。 此 外 ，在 将 转 基 因 生 殖 细 胞 或 胚 胎 植 入 受 体 前 ，需 用 有 效 方 法 检 测 外 源 基 因 的 整 合 情 况 ，并 将 转 基 因 技 术 与 克 隆 技 术 相 结 合 ，缩 短 研 制 周期。 减少盲目性，提高成功率；目的基因在宿主基 因组中的随机整 合 有 可 能 造 成 宿 主 染 色 体 突 变 ，同 时也可能影响目 的 基 因 的 表 达 ；转 基 因 动 物 阳 性 率 低，建立稳定的转基因动物系也十分困难。 抗菌肽作为饲料添加剂的研究最近几年才发 展起来的，还处于探 索 阶 段 ，距 形 成 成 熟 的 技 术 ，大 规模的应用到动物生产中除上述的一些共性问题 外，还有一些问题需 要 解 决 ：抗 菌 肽 的 种 类 很 多 ，哪 种抗菌肽作为饲 料 添 加 剂 效 果 较 好 而 且 比 较 经 济 ， 不同种类的抗菌 肽 之 间 是 否 有 相 互 作 用 ，还 有 待 于 进 一 步 的 研 究 ；目 前 ，人 们 关 于 抗 菌 肽 作 为 饲 料 添 加剂的可行性大 部 分 还 只 是 理 论 上 的 推 测 ，真 正 用 在实际生产方面 的 试 验 还 比 较 少 ，其 效 果 以 及 是 否 有副作用，还需 要 更 多 的 动 物 试 验 来 证 实 。 随 着 抗 菌肽及转基因技 术 在 理 论 和 应 用 上 更 深 入 的 研 究 ， 上述问题会进一步得到研究解决。 今后抗菌肽的相关研究重点方向 鉴别新型抗菌肽； 抗菌肽的生理活性功能研 究；抗菌肽在生 命 体 特 别 是 高 等 生 命 体 防 御 系 统 中 的准确地位以及 模 式 生 物 研 究 ；抗 菌 肽 表 达 水 平 与 各种疾病的相关 性 ；抗 菌 肽 面 临 的 或 者 潜 在 的 耐 药 性威胁； 进一步 研 究 抗 菌 肽 构 效 关 系 和 作 用 机 制 ， 为抗菌肽分子的 改 造 和 设 计 提 供 足 够 的 理 论 依 据 ； 研制各种高效低 成 本 的 抗 菌 肽 制 备 生 产 系 统 ；以 天 然 抗 菌 肽 为 母 本 ，对 其 进 行 结 构 改 造 ，得 到 活 性 更 强功能更多的化 合 物 ；进 行 抗 菌 肽 的 药 理 毒 理 实 验 等。 目前随着研 究 的 进 展 ，针 对 上 述 问 题 己 经 找 到 了部分解决方案。 国家饲料工程技术研究中心 祝发明
抗菌肽的特点和在饲料中的应用
目前发现的抗菌肽分子量都比较 小 ， 一 般 有 45～54 个 氨基酸残基，含 8 个半胱氨酸。 蛙皮素含有 21～27 个氨基酸 的 残 基 。 凤 仙 花 种 子 中 发 现 的 抗 菌 肽 1b-AMPs, 仅 有 20 个 氨基酸残基，是迄今为止在植物中发现的最短的抗菌肽。 这 就 为 利 用 基 因 工 程 的 方 法 对 抗 菌 肽 进 行 大 规 模 的 生 产 ，以 及对其进行局部的结构改 造提供较好的 条 件 。 抗 菌 肽 在 沸 水中煮 30 分钟仍不变性失活，能耐受饲 料 制 粒 时 的 高 温 作 用，规模化发酵生产抗菌肽时经高温浓缩 工 序 ，可 充 分 杀 灭 酵母菌体而不导致抗菌 肽失活， 使产品 在 推 广 应 用 后 不 会 出现因工程菌的扩散而导致的环境生态问题。 1.2 有 广 谱 的 抗 细 菌 活 性 ，高 效 的 抗 真 菌 、病 毒 和 原 虫 的活性 Cirioni 等挑 选 3 种 阳 离 子 抗 菌 肽 对 感 染 性 休 克 的 小 鼠 进 行 治 疗 效 果 观 察 , 结 果 表 明 抗 菌 肽 可 抑 制 细 菌 增 长 、血 浆 内毒素和 TNF2 的浓度。 Mygind 等 从 腐 物 寄 生 的 子 囊 菌 (Pseudoplectania nigrella) 中 分 离 得 到 抗 菌 肽 Plectasin, 研 究 表明对肺炎链球菌具有良好 的杀菌 活性 , 效 果 与 万 古 霉 素 和青霉素相当。 吴诗光等研 究发现受到创伤的蛙在不干 净的水中仍能安然存活，其 原因是它们体内能产生抗菌 肽 ， 抵 御 病 菌 的 侵 害 。 Wachinger 等 的 研 究 结 果 表 明 , 蜂毒 素 和 天 蚕 素 可 以 在 亚 毒性浓度下抑制艾滋病毒 HIV-1 的基因表达 , 减少 HIV1 的增殖。 朱元军等在无血清存在的情况下 , 高浓度 (>100 克 / 毫升 ) 防御素有细胞毒性 , 会引发 HIV 膜通透性大大提 高。 1.3 抗菌机理独特，不易产生抗药性 抗菌肽的抗菌机理与传统的抗生素有较大的不同。 传统的抗生素主要是细菌的发酵 产物，由酶促反应合成， 通过抑制细菌细胞壁或 DNA 的合成而发挥作用，发挥作 用时需与细菌细胞膜或胞内特异的受体结合， 细菌容易 通过变异而产生抗药性。 虽然人们对抗菌 肽的作用机理 有多种不同的看法。 但是目前很多学者都认为它的抗菌 机理与离子通道的形成有关 。 抗菌肽首先通过静电相互 作 用 吸 附 到 细 菌 的 表 面, 分 别 作 用 于 革 兰 氏 阴 性 细 菌 表 面 LPS 的阴离子磷脂和磷酸基团以及革兰氏阳性细菌表 面的 LTA, 进而穿过细胞壁与细胞膜结合。 一旦结合到细胞 膜, 两 亲 性 的 抗 菌 肽 就 可 以 通 过 疏 水 作 用 和 静 电 作 用 与 脂 双层相互作用 , 导致膜穿孔 形成离子 或 溶 质 通 道 , 当 达 到 某 种能量阈值时 , 质膜的屏障作用丧失 , 引 发 细 胞 内 水 溶 性 物 质 大 量 渗 出 ， 胞 内 三 磷 酸 腺 苷 ( ATP) 含 量 下 降 , 从 而 导 致 细 胞受损或死亡。 2 在饲料中的应用 2.1 抑菌效果 抗菌肽由于其作为饲料添加剂的众多优点，已引起人们 的关注，有望成为替代抗生素的产品之一。目前，不少研究者 做了一些相关的试验，得到了较好的结果。 马卫明等检测了 猪 小 肠 抗 菌 肽 对 鸡 大 肠 杆 菌 (O1)C83845 株 、 鸡 白 痢 沙 门 氏 菌 C79-13 株 、大 肠 杆 菌 (O2) 、大 肠 杆 菌 (O78) 、猪 致 病 性 大 肠 杆菌 自 然 分 离 株 、鸡 致 病 性 大 肠 杆 菌 自 然 分 离 株 、白 色 葡 萄 球菌、金黄色葡萄球菌 ATCC25923 株、猪致病性沙门氏菌自 然分离株、绿脓杆菌 ATCC27853 株、鱼致病性嗜水气单胞菌 等 11 株 细 菌 的 作 用 。 结 果 发 现 ，猪 小 肠 抗菌肽对以上各株细菌均有不同程度的 抑制作用，杀菌率 59.5%～98.5% 不等。 汪 以真等将抗菌肽与抗生素在体外抗大肠 杆 菌 (E.coli)K88 、 大 肠 杆 菌 ATCC25922 、 猪霍乱沙 门 氏 菌 ATCC50020 、 鼠 伤 寒 沙 门 氏 菌 和 金 黄 色 葡 萄 球 菌 ATCC25923 的效果进行了研究。 结果表明，抗生素抗 金黄色葡萄球菌的效果要好于抗菌肽， 但对大肠杆菌的效果要差得多。 2.2 促进动物生长， 提高动物抗病能 力 陈 晓 生 等 研 究 抗 菌 肽 CADYP 在 肉 鸭饲料中添加效果 , 试验组在基础日粮中每千克分别添加 1 、 2 、3 毫升抗菌肽制剂 , 其杀菌价不低于 4000 毫升 , 发现 2 、3 毫 升 / 千 克 添 加 量 组 日 增 重 显 著 提 高 , 净 肉 率 显 著 升 高 ；从 尿 素氮和总蛋白浓度结果看，添加抗菌肽会使机体在蛋白质合 成量变化不大的情况下减少机体蛋白质的分解代谢，从而促 进生长。 马卫明给 7 、14 、21 、28 、35 、42 日龄雏鸡肌肉注射猪 小肠抗菌肽每天每只 0.1 毫升 , 饲养 6 周。 他发现 , 注射 抗 菌 肽组雏鸡日增重显著提高 , 料重比显著降低。在 49 日龄 , 试验 组鸡十二指肠和空肠绒毛长度及其绒毛长度 / 隐窝深度比 值 (V/C) 高于对照组鸡 , 二者差异显著。 黄永彤等发现，抗菌肽对 肉鸡有促进生长和提高免疫力作用。 与中草药抗生素相比， 在出栏率、平均体重、饲料效率等方面均无显著性差异，且在 出栏前 3 天停喂。 扬州大学兽医学院 张瑞姿 林琳 22500
抗 菌 肽 应 用 存 在 的 问 题
抗 菌 肽 饲 料 的 现 状
目前 ， 已 有 一 些 企 业 开 发出了抗菌肽饲料添加剂， 例如： 浙江清 华 长 三 角 研 究 院与瑞鑫 百奥生 物 科 技 （深 圳） 有限公司 合 作 开 发 的 抗 菌多肽 ，它 是 应 用 DNA 重 组 技术， 将蟾蜍中 的 四 种 抗 菌 肽、 两种防御 素 的 基 因 在 可 食用面包酵母菌中高效表 达，并通过制粒、包 被 等 后 加 工技术制成的 ， 不 仅 能 有 效 抑制病毒，对大肠 杆 菌 、布 氏 杆 菌 、绿 脓 杆 菌 、链 球 菌 、 葡 萄球 菌、 霉菌等 均 具 有 很 强 的杀灭能力。 这 些 饲 料 添 加 剂在养殖应用 中 都 有 取 得 了 一定成效。 河北邯郸涉县农牧 局 更乐防检站 史丽娟
抗 菌 肽又称抗 微生物肽 或肽抗生 素，在动植物体内分布广 泛，是天然免疫防御系统 的一部分。抗菌肽和常规 的抗生素不同，它是某个 特定基因编码的蛋白产 物，因此具有独特的抗菌 机制。 抗菌肽是通过物理 作用造成细胞膜的穿孔 而达到广谱抗菌的效果， 所以不容易产生抗性菌 作用和交叉抗性反应；另 一方面，在改造合成抗菌 肽基因以及动物的转抗 菌肽基因工程等方面，抗 菌肽的药用前景也已经
抗菌肽的药用前景
受到人们广泛关注。 1 局部感染治疗 机体受感染后趋向 于在局部区域产生抗菌 肽，最早临床研究也是从 局部感染治疗开始。 目 前，已进入临床实验阶段 的抗菌肽有细菌素、源于 蛙 马 盖 宁 的 MSI - 78 及 源 于 猪 Protegrin 的 IB 367 。 用细菌 素治疗奶牛 乳头皮肤局部感染时，发 现它在 1 分钟内就可杀 死金黄色葡萄球菌、大肠 杆菌、肺炎克氏杆菌等病 原菌，且无毒副作用。
2 抗菌 肽的抗寄生 虫作用 抗菌肽可 有效杀灭使 人类及动物共同发生寄 生虫病的寄生虫，目 前 发 现一种合成的天蚕素蜂毒素杂合体对莱什曼 原鞭毛虫有损伤作用； Shahabuddin 研 究 发 现 昆 虫抗菌肽对感染蚊子的 疟原虫发育的不同时期 有不同的作用，主 要 对 疟 原虫的卵囊期和子孢子 期造成明显的损伤。 河南亚卫动物药业 有限公司 李明魁 郭菊 张遂平 450008
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