王冬冬

　　(北京中农颖泰生物技术有限公司，国家饲料工程技术研究中心，北京，100193)

　　抗菌肽(antibacterial peptides, ABP)是生物体内产生的一类具有强抗菌作用的小分子多肽，是生物体天然免疫防御系统的重要组成部分。20世纪80年代首次从惜比古天蚕中发现该物质，经过专家研究小组的进一步研究，测定其一级结构，并给这类肽命名为Cecropins,我国学者称其为天蚕素。随着天蚕素抗菌肽的发现，世界许多实验室相继分别从家蚕血淋巴、柞蚕蛹、家蝇等动物体内分离到相似的具有抗菌活性的多肽。经过各国专家的潜心研究发现，这类抗菌肽物质具有强碱性、热稳定性以及广谱杀菌、抗菌等特点，对生物的天然免疫起关键作用，不仅能杀死革兰氏阳性及阴性菌，还具有抗真菌、病毒、原虫及抑制癌细胞的活性。对耐药菌株有明显的杀伤作用，同时对生物体的细胞无破坏性，无免疫原性，是病原微生物入侵的重要屏障，具有广阔的发展前景。

　　1929年发现青霉素以来，使曾一度困扰人们的细菌性疾病问题得到了解决。抗生素凭借其强大的抑菌、杀菌、促生长等优势曾给世界的水产、畜牧、甚至医药等行业带来巨大的经济效益。但是随着抗生素长期、广泛、不分选择的使用，产生了众多的负面效应，如长期大量使用抗生素，抗菌药物在抑制病原微生物的同时，也抑杀了动物体内的生理性微生物，破坏了微生物种群或群落间相互制约的微生态平衡，从而导致动物，特别是幼龄动物对病原微生物的易感性;同时，抗生素、抗菌药物的长期使用也会导致耐药菌株的产生，而这些耐药菌株在一定条件下又能将耐药因子传递给其它细菌，使其它异种菌也变成耐药菌株，为动物疾病的控制与治疗带来麻烦。有些人畜共用的抗生素所产生的耐药菌株，甚至会对人类疾病的防治造成严重影响。世界各国也在采取紧急措施，限制抗生素作为饲料添加剂长期使用。

　　因此，寻求新的抗生素替代品来对抗细菌性等疾病，再次成为各国学者研究的热点。而抗菌肽由于其自身特有的优点，成为替代抗生素的理想选择。并且，经过十几年的研究发现，包括昆虫、被囊动物、鱼类、甲壳类、两栖类、鸟类及哺乳动物等在内的所有生物体内均含有抗菌肽。现将有关水产动物抗菌肽的研究综述如下，以期抗菌肽的进一步产业化提供有利的参考依据。

　　1. 水产动物抗菌肽的研究现状

　　1988年Nakamura T等首次对海洋生物亚洲鲎(Tachypleustridentatus)提取纯化，获得鲎肽素tachyPlesin，低浓度能抑制革兰氏阴性和阳性细菌的生长。Azumi K等(1990)从一种海鞘的血细胞中分离获得抗菌肽Haloyaminen，并试验发现其可抑制某些鱼RNA病毒和某些海水细菌的生长。1997年Destoumieux等从养殖南美白对虾血细胞和血浆中分离到了几种抗菌活性因子，其中3种具有抗真菌、细菌尤其是革兰氏阳性菌的能力。Schnapp等也从青蟹血细胞中分离到具有杀菌作用的肽。1996年，以色列学者O ren等从豹鳎体内分离得到Pardaxin 。此肽具有比蜂毒素更强的抗菌活性和更低的人红血球溶血活性，其作用可与其它天然的抗菌肽如蛙皮素、杀菌肽等相比。此肽具有螺旋-卷曲-螺旋的结构模式，具有与溶解哺乳类和细菌细胞的细胞毒性肽类(如蜂毒素)所共有的结构模式，能选择性地作用于细菌膜。

　　鱼类抗菌肽是鱼体天然免疫的重要组成部分。其结构与组成复杂多样，鱼类抗菌肽多以前肽原的形式合成。通过酶解切除信号肽和羧基端酸性片段后，形成有活性的成熟肽，成熟肽具有很强的抑菌活性。其最小抑菌浓度多在毫摩尔水平。迄今，已有几十种鱼类抗菌肽被分离出来，并且多个抗菌肽基因已被克隆。Conlon等从海七鳃鳗的皮肤上分离到富含半肽氨酸和精氨酸的多肽，其氨基酸序列与老鼠的抗菌肽和兔的抗菌肽结构相似。Park等从泥鳅体内分离到的抗菌肽Misgurin，具有较强的体外广谱抗菌活性且没有明显的溶血作用，其抗菌活性是蛙皮素的2-6倍，其对细胞膜的作用机制与蛙皮素的通道形成机制相似，低浓度形成通道，高浓度则导致溶胞。也有研究报道，在鲶鱼(Parasilurus asotus)受伤皮肤黏液中分离到一种抗菌肽 parasin I，具有广谱抗菌活性，例如抗鱼类病原菌(如杀鲑气单胞菌、鲁氏耶尔森氏菌和爱德华氏菌等)。2006年chang等研究报道，虹鳟鱼表达cathelicidin 抗菌肽,并命名为rtCATH1和rtCATH2，研究发现其核心部分含有36 个氨基酸残基，有强烈抑制革兰氏阴性菌繁殖的作用。从大西洋鲑皮肤黏液分离的SAMP H1含有30 个氨基酸残基，中间富含Pro，N 端乙酰基化，但对其抗菌活性没有影响，理论相对分子质量为2836 u。经圆二色谱分析，其活性形式比非活性形式在分子结构上显得更紧凑，更具刚性，抗菌谱为抗革兰氏阴性菌和阳性菌。在罗非鱼也报道过3种抗菌肽，对革兰氏阴性菌(如单核细胞增多性李斯特菌、海鱼弧菌及创伤弧菌) 和革兰氏阳性菌(如屎肠球菌等) 均具有抗菌活性。除此之外，在比目鱼、斑马鱼、鲈鱼等水产动物均报道过具有广谱抗菌活性的抗菌肽。

　　综上可以发现，抗菌肽是鱼、虾、贝等水生动物先天免疫系统的重要组成成分，在抵抗细菌、病毒、真菌等病原菌入侵时具有非常重要的防御作用。因此，将抗菌肽作为饲料添加剂或药物开发将推动饲料业乃至养殖业的快速健康发展。国内外在这方面也进行过一些研究，综述如下。

　　2. 抗菌肽在水产动物的应用现状

　　姜兰等(2002)采用YEPD培养基诱导发酵生产重组抗菌肽。经72 h培养,由重组酵母表达并分泌到培养基中的抗菌肽活性可高达5 000 U/ml。然后用纸片扩散法和试管稀释法测定重组抗菌肽对水产养殖过程中常见病原菌的抑菌效果。结果发现：抗菌肽对水产养殖过程中常见病原菌—嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)、梅氏弧菌(Vibrio metschnikovi)、迟钝爱德华氏菌(Edwardsiella tarda)及温和气单胞菌(Aobria)均有较好的抑菌效果,最小抑菌质量浓度为4μg/mL、杀菌质量浓度为8μg /mL。另外，黄自然等进行了抗菌肽对南美白对虾的饲养效果试验，试验设置空白对照组、抗生素(金霉素)组和抗菌肽组。对南美白对虾亲虾产卵、孵化率及虾苗饲养结果进行比较，结果发现2~4ppm抗菌肽组与金霉素组无显著差异，但都略优于空白对照组;在对成虾的饲养后发现，抗菌肽组收获率显著高于其它组。并且该研究组认为抗菌肽制品在对虾的饲料或水体中能对水中的微生物加以控制，使致病微生物如弧菌等均能杀灭，通过饲料摄入虾体内能提高免疫力和促进生长等功效。其作为饲料添加剂替代金霉素等抗生素具有广阔的发展前景。王广军(2005)等在饲料中添加抗菌蛋白,结果发现，饲料中添加抗菌蛋白对南美白对虾的生长有显著影响，平均终末体重比对照组提高了23%，日生长速度提高了58%，相对增重率提高了19%，成活率提高了9%，饲料系数降低了13%，这一系列数据充分说明，抗菌蛋白能够提高机体生长率和饲料系数;同时，在对南美白对虾抗病力的研究中也发现，试验组死亡率比对照组减少一倍。这说明抗菌蛋白也能够提高机体免疫力，提高抗病能力。

　　这一系列试验数据又一次充分说明，抗菌肽作为一种环保型饲料添加剂，将具有广阔的发展前景。

　　3. 抗菌肽在水产动物中的应用前景

　　我国是渔业大国，水产品总产量位居世界首位。并且水产品具有低脂肪、高蛋白、营养平衡性好、味道鲜美、富含人体必需的氨基酸等优点，深受广大消费者的喜爱，是人类食用动物性蛋白的主要来源之一。但是，近几年，随着高密度、集约化养殖模式的发展，养殖户在盲目追求产量效益的同时引发了一系列的问题，如养殖水体自净能力逐渐降低，水环境的污染程度加重，各种细菌性和病毒性疾病频发，防治疾病大量使用抗生素破坏水环境的微生态平衡，导致某些病原体对药物产生了耐药性，危害人体健康等。相继发生的“孔雀石绿事件”、“多宝鱼事件”、“氯霉素事件”等，给水产业蒙上一层浓厚的阴影，对消费者的人身安全造成威胁，也因此食品安全问题更加受到人们的关注。这一系列事件的发生，多数是由于在水产养殖或水产品加工过程中过量使用渔用药物或加入禁用药物，如氯霉素、呋喃唑酮、孔雀石绿等，从而带来巨大的损失。

　　抗菌肽具有广谱抗菌作用，其抗菌机理独特，与目前使用的抗生素有着不同的机制和作用靶点，病原菌不易对抗菌肽产生耐药性。更重要的是，抗菌肽对真核细胞几乎没有作用，仅作用与原核细胞和发生病变的真核细胞。因此，抗菌肽是一种理想的新型抗菌药物。

　　近年来，随着国内外对抗菌肽的研究越来越多，对其结构及作用机理越来越透彻，现代化的研究设备越来越先进，技术越来越成熟，通过基因工程方法研制出高效表达的抗菌肽已经成为现实。在不久的将来，抗菌肽实现批量生产，从根本上彻底治疗困扰人们的细菌性等疾病，推动水产养殖业乃至食品安全的快速健康发展，为营造绿色环保的养殖环境奠定基础。