抗菌肽在畜牧業(yè)的應用前景

apple12151007 2011-1-17 12:58

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簡介

抗菌肽又稱抗微生物肽(antimicrobial peptide)或肽抗生素(peptide antibiotics)，在動植物體內分布廣泛，是天然免疫防御系統的一部分。抗菌肽不僅有廣譜抗細菌能力，而且對真菌、病毒及癌細胞也有作用。

　　抗菌肽又稱抗微生物肽(antimicrobial peptide)或肽抗生素(peptide antibiotics)，在動植物體內分布廣泛，是天然免疫防御系統的一部分。抗菌肽不僅有廣譜抗細菌能力，而且對真菌、病毒及癌細胞也有作用。
　　近年來，由于藥物的濫用，藥物殘留和細菌耐藥性等問題日漸嚴重，從而引發(fā)了人們對食品和環(huán)境的關注，越來越多的國家開始呼吁禁用抗生素，而抗菌肽因其獨特的生物活性以及不同于傳統抗生素的特殊作用機理，已引起人們極大的研究興趣，成為分子生物學和生物化學研究領域的熱點之一。
　　1 抗菌肽的結構和特性
　　天然抗菌肽通常是由30多個氨基酸殘基組成的堿性小分子多肽，水溶性好，分子量大約為4kDa。大部分抗菌肽具有熱穩(wěn)定性，在100℃下加熱10～15min仍能保持其活性。多數抗菌肽的等電點大于7，表現出較強的陽離子特征。氨基酸N端富含賴氨酸和精氨酸等陽離子型氨基酸，其C端富含丙氨酸、纈氨酸、甘氨酸等非極性氨基酸。在許多特定位置都有一些較保守的氨基酸殘基，這些高度保守的氨基酸殘基是一些抗菌肽分子具有抗菌活性所不可缺少的，另外一些天然抗菌肽的C端往往是酰胺化的，這與抗菌肽的廣譜抗菌活性有關。抗菌肽在一定條件下形成α-螺旋和β-折疊結構。
　　2 抗菌肽的抗菌機理和特點
　　2.1 抗菌肽的作用機理
　　研究表明，抗菌肽分子通過膜內分子間的位移而相互聚集在一起，從而在膜上形成離子通道，使膜蛋白凝集，使細菌因不能保持正常的滲透壓而死亡。也有人提出是通過影響細胞膜上的能量轉運和代謝，從而損傷細胞呼吸鏈的功能而殺死細菌。抗菌肽還可以斷裂癌細胞的核DNA，通過抑制DNA的合成而殺死癌細胞。總而言之，抗菌肽作用機理的關鍵在于通過物理方式和細胞膜發(fā)生作用，不同類別的抗菌肽其作用機理可能不同。
　　2.2 抗菌肽作用機理的特點
　　作用部位的有效性
　　傳統抗生素作用是通過消除微生物生長或生存必需的功能實現的，如阻撓細菌蛋白質的合成或者改變酶的活性來達到殺菌目的，而細菌通過改變一種基因就足以對付抗生素的這種進攻。抗菌肽則作用于細菌細胞膜，導致膜的通透性增大，以此穿透、殺滅細菌。細菌必須改變膜的結構，即改變相當部分的基因才能防御抗菌肽的進攻，而這幾乎是不可能的。因此，抗菌肽極大地減少了產生耐藥性的可能。
　　作用對象的選擇性
　　抗菌肽只對原核生物細胞和真核生物病變細胞有抗菌作用，對正常的真核生物細胞不起作用。原因在于原核生物和正常真核生物的細胞膜結構不同，正常真核細胞膜中含有大量的膽固醇，而膽固醇的存在使膜結構趨于穩(wěn)定。此外高等動物存在高度發(fā)達的細胞骨架系統，其存在也抵抗了抗菌肽的作用。癌細胞的細胞骨架系統與正常細胞相比不發(fā)達，這是抗菌肽對其產生抑制作用的原因之一。
　　3 抗菌肽的生物學特性
　　3.1 廣譜抗微生物
　　當前畜禽疾病多為混合感染，傳統的抗生素抗菌譜一般都較窄，且只對細菌有效。而大多數抗菌肽對革蘭氏陰陽性菌均有效，有些還對真菌、病毒、寄生蟲、原生動物有抑制或殺滅作用。實驗證明抗菌肽可以殺死草履蟲、變形蟲、四膜蟲。柞蠶抗菌肽D對陰道毛滴蟲有殺傷作用。
　　很多研究表明，某些類型的抗菌肽有抗DNA、RNA病毒的作用。Melittins(蜂毒素)和Cecropins在亞毒性濃度下通過阻遏基因表達來抑制HIV-1病毒的增殖。Magainin-2及合成肽Modelin-1 和Moderln-5對皰疹病毒HSV-1和HSV-2有一定的抑制效果。Wachinger M等報道天蠶素能抑制艾滋病病毒。華南農業(yè)大學研制的蠶抗菌肽AD對鴨乙型肝炎DNA增殖有抑制作用。
　　3.2 作用快速、安全、無殘留
　　由于分子較小，在機體受到侵犯時，幾分鐘內就能產生，且擴展擴散速度比體內免疫細胞更快更靈活。抗菌肽獨特的抗菌機理更形成了不耐藥的特性，這就超越了抗生素的局限，是新一代的高效抗菌劑。動物食品安全有賴于生產過程的各個環(huán)節(jié)，使用無污染、在動物體內無殘留、無毒副作用的添加劑是解決問題的一個關鍵。抗菌肽是動物體成分之一，參與生命過程，是小分子短肽，具有安全無毒副作用的生物學特性。

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