作为新型饲料添加剂，无毒副作用、无残留、无致细菌耐药性——
抗菌肽前途无量
抗菌肽是哺乳动物防御系统的一个重要组成部分，具有热稳定、水溶性好、广谱杀菌甚至能杀真菌、原虫等优点，而且许多抗菌肽在100℃加热10分钟条件下仍能保持一定活力，且对较大的离子强度和较低或较高的pH都有较强的抗性，而对真核细胞几乎无作用，仅作用于原核细胞和发生病变的真核细菌，并且与抗生素通过阻断大分子生物合成的作用机制完全不同，病源菌不易对其产生耐药性。抗菌肽对畜禽具促生长、保健和治疗疾病的功能，且属无毒副作用、无残留、无致细菌耐药性的一类环保型制剂。可通过生物工程的技术方法大量生产抗菌肽，使之成为新一代肽类抗菌药的来源，具有广阔的应用前景。
1、抗菌肽的结构性质
对抗菌肽结构的测定，有助于设计和改造新抗菌肽，对寻求一些具有抗病毒、真菌及高效抗菌的新型抗菌肽有着重大意义。
由于最早的抗菌肽来自于惜古比天蚕(cecropia)，故将具有抗菌活性而与之有高度同源性的化合物统称为cecropia，这类肽一般由30多个氨基酸组成，分子量为4000道尔顿左右，等电点(P1)为8.9－9.5，有较高的稳定性，100℃加热10分钟仍能保持一定活力，不易被消化酶水解，从圆二色性分析表明，抗菌肽N端一半可以形成一个两亲性的α螺旋，C端一半为一疏水尾，具有两亲性α螺旋结构的蛋白质经常与质膜相联系。它们的一级结构具有高度的保持性，均有35－37个氨基酸残基构成单肽链。此外象蛙皮肤抗菌肽由21－25个氨基酸组成，具有广谱抗菌及双亲特性。
2、作用机制
抗菌肽在结构上大都具有两亲性α螺旋，也有一部分具两亲性β片层或同时具有两亲性α螺旋和两亲性β片层结构。抗菌肽虽具有破坏人造脂小球膜而使内容物外泄的能力，但抗菌肽(除溶血肽)仅作用于微生物细胞，包括细菌、真菌，甚至原生动物，有些抗菌肽还具有抗肿瘤和抗病毒作用。抗菌肽分子通过其两亲性α螺旋上的正电荷与细菌细胞质膜磷脂分子上负电荷之间的静电吸引而结合在质膜上。紧接着抗菌肽分子的疏水段借助于分子中的连接结构的柔性，随继插入到质膜中，之后抗菌肽分子两亲性α螺旋也插入到质膜中。这样就打乱了质膜上蛋白质和脂质原有的排列秩序。由于抗菌肽的α螺旋是亲水、疏水两亲性的，所以最终通过膜内分子间的相互位移，就可以使抗菌肽分子相互聚集在一起形成离子性通道。因此使细菌失去了膜势，不能保持正常的渗透压而死亡。
抗菌肽不作用于高等动物细胞，这可能是由于高等动物细胞膜中的胆固醇阻碍抗菌肽的疏水面插入磷脂双分子层；也可能是由于微生物与高等动物细胞膜的膜外结构的区别：高等动物细胞膜外表面的唾液酸与膜的距离有80埃，它可能与抗菌肽的带正电区结合而阻止其接近细胞膜发挥杀伤作用。
3、抗菌肽的基因表达调控和基因工程
猪PR39基因结构相当紧密，大小只有1784bp，定位于13号染色体，含4个外显子和3个内含子，其中抗菌肽PR39由第四个外显子编码。在PR39基因启动子区域，TAAA序列可能发挥TATA box功能，该区域还存在一个转录调控因子IL－6识别位点，表明IL－6在调控PR39基因表达中起重要作用，通过Northernblot分析，只在猪骨髓检测到特异的PR39 RNA，说明PR39在骨髓中合成。
牛TAP基因含2个外显子和1个内含子，仅限于成年牛的鼻到支气管整个呼吸道纤毛上皮中高水平表达，在胎儿中无表达。用细菌或脂多糖诱导，TAP mRNA水平大为提高，表明TAP基因表达在转录水平被调控。牛LAP基因也含2个外显子和1个内含子，可在呼吸道、胃肠道、泌尿道、生殖道、结膜等多种上皮组织表达，而是在孕胎儿中则无表达。在急慢性炎症区域，LAP mRNA表达水平明显提高，LAP可能有利于创伤组织的无菌化，也可能参与创伤修复。
绵羊SBD1、SBD2基因均含2个外显子和1个内含子，定位于26号染色体，而牛β－defensins定位于与其同线性的27号染色体。SBD1和SBD2基因从羊舌到直肠上皮均有表达(SBD1除回肠末端)，而且在同一个体不同组织、不同个体同一组织SBD mRNA表达水平不同。在胎儿期，9月龄胎儿SBD基因表达水平最高。这些都说明了SBD基因表达在出生前后发育中的调控，且具有不同于牛的表达方式，从而为进一步研究在日粮和药理水平调控抗菌肽基因的表达提供了依据。
运用基因工程方式，把牛TAP基因导入小鼠乳腺，在小鼠乳中检测到了牛TAP的存在，说明乳腺能转录出相应的TAP抗菌肽类，且TAP重组体数量多，比基因工程法合成抗菌肽费用低。
4、抗菌肽在畜牧生产上的应用
仔猪腹泻、奶牛乳房炎及各种病毒性疾病如猪瘟、鸡新城疫等一直是棘手的疾病，不利于畜牧业的发展。借鉴已成功的昆虫抗菌肽转基因工程，如转基因蚊子、转基因马铃薯、转基因水稻等，把特异的抗菌肽基因转入畜禽特定细胞让其表达，从而产生抗病新品种。据美国学者报道，抗菌肽可以作为饲料防霉剂。另有报道，柞蚕抗菌肽应用于预防及治疗鸡的白痢效果明显。应用含抗菌肽的柞蚕免疫血淋巴粉添加于断奶仔猪料，饲喂试验结果表明，蚕抗菌肽可减轻断奶仔猪的腹泻。
据报道，通过50升发酵罐培养中间试验，在优化发酵条件后，用甲醇诱导启动醇氧化酶启动子而成功表达抗菌肽基因并分泌抗菌肽到菌体外，培养液中抗菌肽的杀菌活力达5000单位／毫升。进一步改进培养基配方，掌握较适宜的培养条件，包括pH、温度、供气量及搅拌速度等，发酵生产周期可缩短到24小时，杀菌活力达5600单位／毫升。以这些工程酵母发酵液作试验，通过饮水摄入剂量为60U／只，d的粤黄鸡饲养试验，结果表明，抗菌肽可促进小鸡生产和减少排泄物氮含量，对粤黄鸡具有促生长、保健和治疗疾病的功能。蚕抗菌肽酵母制剂作饲料添加剂的应用效果显著。
5、抗菌肽作饲料添加剂应用的优势
抗菌肽能耐受饲料制粒时的高温。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，产品在推广应用后不会出现工程菌的扩散而导致环境生态问题。抗菌肽杀菌机理独特，病原菌不易对抗菌肽产生耐药性，以工程菌工业化发酵生产抗菌肽，可大规模生产，生产周期短，生产成本低且不受季节和气候变化等外在环境的影响。再者，抗菌肽产品具广谱抗菌作用，对畜禽具促生长、保健和治疗疾病的功能，属无毒副作用、无残留、无致细菌耐药性的一类环保型制剂。
总之，抗菌肽有着独特的不同于抗生素的抗菌机理，它广泛存在于多种生物体内，是生物体对外界病原物侵染而产生的一系列免疫反应的产物，具有较强的广谱抗菌能力。寻找各种动物内源性抗菌物质，以现代生物技术方法工业化生产在抗病原菌上具有动物“种”专一性或特异性的系列产品，必将成为替代抗生素的新型饲料添加剂。
佛山科学技术学院动物科学系 田萍
