外源性致病菌的“清道夫”——抗菌肽
抗菌肽的生物学功能及其在肉鸡养殖中的应用
2024.01 43大量使用抗生素会导致病原产生耐药性和抗生素的残留，降低禽畜的免疫力，我国已经禁止在禽畜饲料中添加抗生素，并且建议禽畜养殖中也要减少抗生素的使用，所以需要使用其他可有效抑制细菌、真菌和病毒，且不易产生耐药性的药物。
抗菌肽是一种在生物新陈代谢会产生的，可以抑制或杀灭病原微生物的活性小分子多肽，在多细胞生物中具有膜杀伤作用，应用于肉鸡养殖可以提升肉鸡生长性能提高抗氧化能力、免疫力，具有改善肠道健康的作用。
1 抗菌肽的来源1.1 动物源抗菌肽动物源抗菌肽是动物机体免疫系统的重要成分，具有广谱抗菌作用，可有效杀灭外源性病原。
哺乳动物的抗菌肽由嗜中性粒细胞、上皮细胞和肥大细胞产生，可有效免疫革兰氏阴性菌和各种真菌。
昆虫没有免疫系统，在受到病原侵袭时会诱导抗菌肽基因的表达，昆虫血液、淋巴和消化道内的抗菌肽可以提升对病原微生物的防御能力。
1.2 植物源抗菌肽植物在受到威胁时会分泌一种可以抵御外界威胁的小分子多肽，称为植物抗菌肽，与细胞膜作用后可激活细胞的抗菌活性，主要为硫堇、脂肪转移蛋白、植物防卫素等。
1.3 微生物源抗菌肽微生物在被其他病菌侵袭时也会分泌抗菌肽来保护自身安全，主要来源于细菌、真菌。
2 抗菌肽的生物学功能2.1 抗细菌抗菌肽的结构一般具有三个以上的阳离子氨基酸残基，可静电吸附带负电荷的细菌细胞膜，并与之脂质结合，在抗菌肽浓度达到一定数量时可以破坏细菌细胞膜的完整性，导致细胞死亡。
动物体内通常有多种抗菌肽，可以协同发挥抗菌作用，但不同的抗菌肽对革兰阴性和革兰阳性细菌的作用方式和强度不同，一些抗菌肽可以直接作用于革兰阴性菌独有的脂多糖，导致其解离；而革兰阳性菌细菌酶对磷脂酰甘油的修饰作用可以被一些抗菌肽破坏，导致细菌死亡，这种抗菌肽可以提升细菌对阳离子类的抗菌药物作用效果。
还有些抗菌肽可进入细胞膜内，与核酸和蛋白质等结合来影响蛋白质的合成，从而抑制细胞壁的生成或降低细胞内酶的活性。
抗菌肽简介范文
抗菌肽简介范文
抗菌肽是一类天然的多肽，它能够抑制感染性细菌的生长，从而起到抗菌作用，是一类多功能的抗感染药物。
抗菌肽既可用于预防和治疗细菌感染，又可以作为改善内源性免疫不足症和生物体免疫系统的辅助治疗，促进机体的健康和繁殖。
抗菌肽在细菌与生物体之间具有激素作用，即它们的合成是被细菌感染而被细胞吸收的，这样细菌就会受到抑制。
从化学角度来讲，抗菌肽是由含有不同氨基酸的小分子肽组成的，其结构可以分为α螺旋、β折叠和圆环等形式，具有较高的抗菌强度，能向多种细菌类型抗性明显。
抗菌肽最初是从动物体内的免疫细胞中发现的，并被用于治疗细菌感染。
抗菌肽一般以多种形式存在，如发酵、生物合成、全基因组等形式，这些形式中，发酵是最常见的抗菌肽制造方式，主要是利用发酵菌体产生大量抗菌肽，从而实现了抗菌肽制剂的批量生产。
生物合成是高效率的抗菌肽制造技术，是采用分子生物学方法来合成合适的多肽序列，利用浓聚的特定氨基酸制造抗菌肽产品，可以有效地抗击多种细菌，是一种有效的抗菌药物制造技术。
抗菌肽的来源、生物学功能及其在畜牧业中的应用研究初探
Journal of Agricultural Catastropholgy 2021, Vol 11, No 11作者简介 李思佳（1987—），女，宁夏回族人，助理教师，主要从事生物化学与分子生物学研究与教学工作。
收稿日期 2021-08-10Preliminary Study on the Source, Biological Function and Application of Antimicrobial Peptides in Animal HusbandryLI Si-jia (Ningxia Vocational and Technical College for Nationalities, Wuzhong, Ningxia 751100)Abstract Antimicrobial peptides play a very important role in resisting the invasion of pathogenic microorganisms. Application of antimicrobial peptides can not only effectively inhibit parasites, fungi, bacteria and the corresponding tumor cells, but also have a certain killing effect, so they can replace antibiotics to a certain extent. Based on this, the author analyzed in detail the antimicrobial peptides used in animal husbandry and their sources and biological functions, hoping to provide reference for animal husbandry industry.Key words Animal husbandry industry; The antibacterial peptide; Biology抗菌肽的来源、生物学功能及其在畜牧业中的应用研究初探李思佳宁夏民族职业技术学院，宁夏吴忠 751100摘要 在机体抵抗病原体微生物的入侵过程中，抗菌肽有着极为重要的作用。
抗菌肽概况
抗菌肽概况1.1 抗菌肽的基本概况抗菌肽又称抗微生物肽(antimicrobialpeptide)或肽抗生素(peptide antibiotics)，在动植物体内分布广泛，是天然免疫防御系统的一部分。
抗菌肽是近年来发现的广泛存在于自然界的一类阳离子抗菌活性肽。
越来越多的证据表明它们在宿主先天性免疫和适应性免疫中有着重要的作用。
目前国内外对抗菌肽的研究开发正不断深入。
抗菌肽(antibacterialpeptides)广义上是指存在于生物体内具有抵抗外界微生物侵害、消除体内突变细胞的一类小分子多肽。
抗菌肽是由生物细胞特定基因编码，经特定外界条件诱导产生的一类多肽。
1972年，瑞典科学家Boman对惜古比天蚕(Hyalophoracecropia)蛹注射蜡状芽孢杆菌(Bacilluscereus)，首次发现了抗菌肽cecropin。
此后，对抗菌肽的研究取得了很大的进展，目前在昆虫、植物、哺乳动物、病毒、两栖类以及人类中已发现类似的抗菌活性物质达2000多种。
抗菌肽广泛存在于动物的免疫细胞(如吞噬细胞)、各种脏器的粘膜、皮肤以及植物的花、果、叶中。
有专家推测，抗菌肽在进化意义上最早可能参与了早期真核细胞的噬菌作用，这种作用既是细胞自身防御的需要，而且有可能通过降解微生物为自身生长提供需要的营养，并且最终在生物进化过程中作为防御分子被保留下来。
由于抗菌肽具有小分子的特点，可以快速合成并易于大量存储，与特异性免疫反应相比能更加迅速地对病原菌作出反应，使其成为生物机体先天性非特异性防御系统的重要组分，此外，抗菌肽还具有稳定、水溶性好、抗菌机制独特、对高等动物正常细胞无害等特点，显示了在医学和农业上潜在的研究价值和应用价值。
近年来，有关抗菌肽及其应用逐渐成为动物学、植物学、药理学及生理学等领域的研究热点。
1.2 抗菌肽的理化性质包括细菌、真菌、昆虫、被囊动物(tunicate)、两栖类动物、甲壳类动物、鸟类、鱼类、哺乳动物(包括人类)以及植物在内的所有生物体都可产生抗菌肽。
抗菌肽在防御宿主免疫系统中的作用
抗菌肽在防御宿主免疫系统中的作用随着现代化生活条件的改善，人类面临着越来越多的疾病威胁。
而人类身体内部的微观生物世界，也包含了数量繁多、种类多样的细菌、病毒、真菌等，它们常常在人类身体内生长，引起感染疾病。
因此，保护人类身体免疫系统健康，对于减少疾病的出现及传播至关重要。
而在免疫系统中，抗菌肽具有着重要的作用。
抗菌肽是一种生物分子，能够防止和消灭细菌、真菌、病毒等无菌体。
抗菌肽通常由宿主细胞产生，分泌至体表及分泌道。
抗菌肽能够通过多种方式达到防御的目的，例如直接破坏病原菌细胞壁、细胞膜、直接杀灭病原体，或是诱导病原体自身死亡等。
抗菌肽被称为宿主最早的防御，具有广泛的抗菌谱，不会导致耐药性的产生，对于维持人类的免疫系统非常有价值。
在免疫系统中，抗菌肽的作用是多方面的。
首先，在皮肤和黏膜等表面，抗菌肽能够防御病原体的进入和扩散。
例如在鼻腔中，鼻粘膜表面的抗菌肽能够直接杀灭附着在那里的细菌，而在肠道中，抗菌肽则会顺应改变而保护肠道免受感染的危害。
其次，在免疫细胞中，抗菌肽还能够增强免疫细胞的杀菌能力。
例如在中性粒细胞中，抗菌肽能够促进细胞对细菌的吞噬，并且还能够促进免疫细胞的趋化、粘附和活化，刺激免疫细胞增殖、分化和分泌细胞因子等。
最后，抗菌肽还能够在免疫细胞-细胞外微生物相互作用中发挥作用。
例如，抗菌肽能够诱导细胞死亡，帮助控制感染，并且还能够刺激细胞外微生物死亡相关的途径，最终清除感染。
在实际应用中，抗菌肽也被广泛地应用到了防范和治疗新型病原体和感染的疾病中。
例如在细菌感染中，很多抗生素已经出现了耐药性，但是抗菌肽不会造成细菌耐药性，因此已经成为了防治细菌感染的新选项。
总之，抗菌肽在免疫系统中具有着重要的作用。
它不仅能够防御和消灭病原体，也能够增强免疫细胞杀菌能力，从而帮助身体对抗感染和疾病。
在未来，抗菌肽将成为一种重要的治疗手段，为人们带来更好的健康。
抗菌肽的概念
抗菌肽的概念抗菌肽的概念抗菌肽（Antibacterial peptide）又叫抗微生物肽（Antimicrobial peptide）、抗生素肽（Antibiotics peptide），是在多种生物体内存在的具有广谱杀菌、抑病毒、抑杀肿瘤细胞等多种作用的一类活性多肽。
1974年，瑞典科学家Boman等人向眉纹天蚕蛾(Samia cynthia)蛹注射阴沟通杆菌及大肠杆菌时，在血淋巴细胞中发现了一种具有抗菌活性的碱性多肽类物质。
随后诱导惜古比天蚕(Hyalophra Cecropia)蛹也发现了类似的抗菌活性物质。
1981年，这种具有抗菌活性的物质被命名为cecropin，这是人们第一次真正意义上发现抗菌肽。
目前科学家已在昆虫、哺乳动物、两栖动物和细菌的体内或分泌物中发现了上千种的抗菌肽。
1．抗菌肽理化特性和结构抗菌肽一般由10～50 个AA组成，分子量较小，无（弱）免疫原性。
富含疏水和碱性aa，所以多数抗菌肽都带正电荷。
由于抗菌肽分子量小，大多数抗菌肽只具有二级结构，这就决定了抗菌肽耐高温能力较强，并且在较大的离子强度和较低或较高的pH值下仍可保持较强的活性。
抗菌肽的二级结构包括（1）α-螺旋结构，如天蚕素（Cecropins），蛙皮素（Magainins）等。
（2）β-折叠型，该类抗菌肽是在分子内有2～6个二硫键的抗菌肽类，有代表性的是动物防御素。
β-防御素广泛存在于不同的上皮组织中，可能参与上皮和黏膜的抗感染防御。
利用射线晶体衍射研究人嗜中性粒细胞中分离到的防御素(HNP-2)的结构时发现，在晶体状态下，防御素是以二聚体形式存在的。
每个单体都有3股反平行的折叠片以二硫键连接，不对称的2个单体分子紧密靠近，并对二次旋转轴对称。
（3）伸展性螺旋结构，该类抗菌肽不含半胱氨酸，但富含脯氨酸和精氨酸或色氨酸等，由15～34个氨基酸残基组成，在两性分子内部形成分子内α-螺旋，如从蜜蜂体内分离到的apidaecins中脯氨酸和精氨酸的含量分别高达33%和17 %。
抗菌肽用作饲料添加剂代替抗生素的优势和效果
抗菌肽用作饲料添加剂代替抗生素的优势和效果作者：张兵魏荣荣邢智华来源：《养殖与饲料》 2013年第11期张兵1 魏荣荣2 邢智华21.宁夏中卫山羊选育场,宁夏中卫755006;2.宁夏大学农学院,银川750021抗生素作为饲料添加剂应用于畜禽,可抑制畜禽消化道内病原微生物的生长和繁殖,增强畜禽的抗病能力;但是,长期、广泛、不加选择地使用抗生素,导致很多病原微生物对现有的抗生素产生了耐药性,新德里金属-β-内酰胺酶1(NDM-1)超级细菌的出现,更是引起了全世界对病菌耐药性问题的极大重视[1]。
因此,抗生素被新型的无公害添加剂所替代是必然趋势。
抗菌肽(AntibacterialPeptides,ABP),也称肽类抗生素、抗微生物肽或天然抗生素,是动物免疫防御系统在诱导条件下产生的一类对抗外源性病原体的防御性阳离子肽类活性物质,是生物体天然免疫防御系统的一个重要组成部分[2]。
抗菌肽不仅具有广谱抗细菌的活性,而且具有高效抗真菌、抗肿瘤、抗病毒的活性,具备新型药物开发的巨大潜力[3-5]。
使用无毒无公害的抗菌肽代替抗生素已成为当前国内外饲料学科的一项重要研究内容。
1 抗菌肽的概况1.1 抗菌肽的来源关于抗菌肽的来源主要有以下几种说法[6]:一是1965年从蜜蜂毒液中分离得到[7];二是来自植物的硫素(Thionin)[8];三是1975年Steiner等[9]首次从蚕蛹中诱导分离出抗菌肽天蚕素(Cecropin),此后分离纯化出许多抗菌肽;四是1972年瑞典科学家在果蝇中发现抗菌肽,随后又从惜古比天蚕蛹体内诱导分离出抗菌肽,并将其命名为“Cecropin”。
第4种说法是目前大家公认的。
1.2 抗菌肽的分类有关抗菌肽的分类方法有很多,本文主要从以下几个方面进行分类。
1)根据抗菌肽的来源分类。
一般可分为6类,即植物抗菌肽、哺乳动物抗菌肽、两栖动物抗菌肽、昆虫抗菌肽、细菌抗菌肽以及病毒抗菌肽[10]。
2)根据氨基酸的组成和结构特征分类。
抗菌肽的功能
抗菌肽的功能
抗菌肽是一种生物活性肽，具有广谱抗菌、免疫调节、促进伤口愈合、调节肠道菌群等多种功能。
其主要功能包括：
1. 广谱抗菌作用：抗菌肽能够杀死多种细菌、真菌、病毒等微生物，具有广谱抗菌作用，特别是对耐药菌有明显作用。
2. 免疫调节作用：抗菌肽能够刺激免疫细胞的产生和活化，促进机体的免疫反应，增强机体的抗菌能力和免疫力。
同时，抗菌肽还能够调节炎症反应等生理过程。
3. 促进伤口愈合作用：抗菌肽可以刺激伤口周围的细胞增殖和分化，促进伤口愈合；同时，它还能够减轻伤口的炎症反应，并具有一定的止血作用。
4. 调节肠道菌群作用：抗菌肽能够调节肠道菌群，维持肠道微生态平衡，保持肠道健康。
同时，抗菌肽还能够排除肠道中的有害菌群，减轻肠道炎症反应。
总之，抗菌肽具有广泛的生物活性和功能，在医疗、保健、食品、农业等领域受到广泛关注和研究。
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外源性致病菌的“清道夫”——抗菌肽
【摘要】：国内外科学家从细菌、真菌、两栖类、水生生物、高等植物、哺乳动物乃至人类中分离得到了抗菌肽，同时用人工合成的方法得到了许多抗菌活性强于天然产物的抗菌肽，在研究它们的生物特性和空间结构的基础上，采用分子生物学和基因工程技术，将抗菌肽基因重组到微生物体内进行表达，可望成为新一代抗生素的来源，利用转基因技术将抗菌基因转到动植物体内，获得抗病力强的转基因动植物。
作为抗菌添加剂和防腐剂，抗菌肽可用于食品工业、饲料加工业、轻工业等领域，具有开发应用前景。
【关键词】：转基因技术；微生物；抗菌
1. 抗菌太的来源
1.1 昆虫抗菌肽
昆虫是世界上种类最多的生物类群，具有高度的适应能力和有效的防御机制，昆虫没有B或T淋巴细胞，体液中也没有免疫球蛋白存在，它们通过体内一套特殊的内部防御机制来杀灭或抑制外来物。
在杀灭病原菌时，抗菌肽起着重要的作用。
1.2 微生物抗菌肽
长期的生物进化过程使某些微生物种产生拮抗物质来抑制或杀死其他种群以便在竞争中处于有利地位，其中抗菌肽就是一种重要的拮抗物质。
微生物抗菌肽研究中对乳杆菌抗菌肽的研究较炎广泛和深入。
1.3 植物抗菌肽
植物具有内在的防御系统，在外部病原菌侵染之下，自身会产生一系列拮抗物质，如一些低分子量的次生代谢产物植保素、裂解酶、病程相关蛋白或一些小于100个氨基酸的低分子量抗菌Nisin、Defensin等，以阻止病原菌的繁殖扩展危害寄主植物。
绝大多数的植物多肽抗生素富含半胱氨酸（Cys），而且所有的Cys都形成分子内二硫键，这可能是植物多肽抗生素对热非常稳定的原因，由于植物抗菌肽是天然植物产物，因此与其他来源抗菌肽相比更容易在植物中表达和调控。
1.4 两栖类抗菌肽
在脊椎动物的生物进化过程中，两栖类处于水生到陆生的过渡阶段，形成了独特的生理结构和防循体。
1.5 水生生物抗菌肽
水生生物生活于富含多种微生物的水环境中，长期的生存适应使其形成了有效的自身防卫能力，其中抗菌肽就是其抵抗各种病原微生物的重要途径。
1988年，日本Nakamura等从亚洲鲎（Tachypleus tridentatus）血细胞碎屑里用酸提取法得到的阳离子肽。
1.6 哺乳动物抗菌肽
熟抗菌肽，哺乳动物作为整个生物界的高等动物，其免疫系统最为完善，在种种非特异性免疫功能的基础上发展了特异性免疫功能。
作为非特异性免疫的一部分，哺乳动物抗菌肽的研究已引起科学家的浓厚兴趣，对哺乳动物尤其是人类抗菌肽的深入研究将为研制肽类新药提供理想的分子设计模板，有利于早日开发出安全有效的抗感染药物。
1.7 合成抗菌肽
随着新抗菌肽的不断发现，抗菌肽构效关系的深入研究，以天然抗菌肽为模板设计合成的人造抗菌肽克服了天然抗菌肽的种种缺点和不足，不仅可以直接通过计算机辅助设计得到比天然抗菌肽更精短的肽序列，避免分离纯化等复杂步骤，同时经过设计改造还可增强天然抗菌肽的抗菌活性、稳定性、降低或消除溶血性等副作用。
2. 抗菌肽的生物活性
2.1 抗菌肽的抗细菌活性
大多数抗菌肽都具有杀伤细胞的作用，致死浓度一般为μmol/L级。
现在研究已经发现抗菌肽对大肠杆菌、绿脓杆菌、克莱伯氏菌、沙门氏菌、粪链球菌、乙型溶血链球菌、金黄色葡萄球菌等所属的40多个属中大部分菌都具有抑制效果，尤其对目前出现的各种耐药菌株如耐甲氧西林的金黄色葡萄球菌（MRSA）等有较好的杀菌活性。
2.2 抗菌肽对真菌的杀伤作用
多数抗菌肽不仅对细胞有活性，同时还具有显著的抗真菌活性，研究表明通过破坏细胞质膜来杀死真菌是抗菌肽抗真菌的重要途径，目前已发现抗真菌肽包括天蚕素、死亡素、果蝇抗真菌肽、线肽素、贻贝素、蝎血素及人工改造的各种抗菌肽等。
2.3 抗菌肽对原虫的作用
一些抗菌肽可以有效地杀灭寄生于人类或动物的寄生虫。
韩献萍等研究发现柞蚕抗菌肽A对阴道毛滴虫有杀伤作用，经过柞蚕抗菌肽A作用的毛滴虫5min
后伪足及波动膜消失，质膜下出现大囊泡，随后断裂，10～30min内容物溢出，出现大量空白区，最后细胞溶解，形成空囊。
2.4 抗菌肽对病毒的作用
抗菌肽可以从核酸复制到病毒颗粒包装的整个过程对病毒发生作用，目前发现抗菌肽可以通过3种不同的机制起到抗病毒的作用。
第一种是通过抗菌肽直接与病毒粒子相结合而发挥作用。
如a-defensins，modelirr 1等对疱疹病毒的作用。
第二种是抑制病毒的繁殖。
第三种机制是通过模仿病毒的侵染过程而起作用。
2.5 抗菌肽对癌细胞的作用
抗菌肽对肿瘤的抑制作用可分为接触性和非接触性，接触性抑杀肿瘤细胞主要是指抗菌肽直接作用于细胞膜、细胞器（线粒体、溶酶体）、核膜、染色体和细胞骨架等来达到抑杀肿瘤细胞的效果。
非接触性抑杀肿瘤细胞是指抗菌肽通过积极调动机体的免疫系统来促进白细胞的增殖或诱导癌细胞的调亡等方式来抵抗肿瘤。
3. 抗菌肽的作用机理
抗菌肽的作用机理还没有完全阐明，正在进一步研究之中，已经提出的抗菌机理可总结为以下几方面：
3.1 细胞膜电势依赖通道的形成
通过脂质体膜经抗菌肽处理后的电势和电流的变化，判断出抗菌肽在膜上形成了孔道。
孔道的形成、开启和关闭都依赖于膜的电势，只有当膜的电势高于110mV时孔道才能形成或处于开启状态，因而此孔道被称为电势依赖性通道。
Lockey等通过电镜直接观察到抗菌肽在膜上造成孔洞，为电势依赖通道的形成提供了直接的证据。
这也是目前抗菌肽机理中研究的最为深入的一种。
3.2 抑制细胞呼吸作用
死亡素Thanatin在0.13～0.16μmol/L时就对大肠杆菌表现出强烈的杀菌作用。
但当其浓度提高到70μmol/L时仍检测不到细胞内K+离子的析出。
表明Thanatin不是通过改变细胞膜的通透性来杀菌的。
当用40μmol/L的Thanatin处理细菌1h后，可监测到细菌的呼吸减弱；6h后细菌的呼吸作用完全停止，由此推断Thanatin可能是通过抑制细胞的呼吸作用来杀菌的。
3.3 抑制细胞外膜蛋白的合成
Attacins能够干扰大肠杆菌细胞外膜蛋白OmpC、OmpF、OmpA以及LamB 基因的转录使这些蛋白的含量减少，从而导致细胞膜的通透性增加，细菌的生长受到抑制。
3.4 抑制细胞壁的形成
Sarcotoxin II能够抑制细菌细胞壁的形成，使细菌不能维持正常的形态而生长受阻，但对已经形成的细胞壁不起作用。
Nisin可以与细胞壁合成前体Lipid-II 的特定氮基酸序列结合，而这段特定序列正是万古霉素杀菌时与细菌结合的序列。
参考文献
[1] 洪奇华, 陈安国. 抗菌肽研究进展[J]. 黑龙江畜牧兽医, 2001,(04).
[2] 柴晓杰, 王丕武, 徐雅维, 左艳婷. 抗菌肽的研究进展及应用前景[J]. 中国饲料, 2005,(04).
[3] 刘伶俐. 传统抗生素的可能替代物--抗菌肽的研究进展[J]. 江西饲料, 2004,(05).
[4] 肖建光, 刘文生. 水产动物抗菌肽的研究进展[J]. 水利渔业, 2005,(01).。