抗菌肽与鱼类肠道健康研究进展

2020-12-21 14:31谭凤霞裴梦婷杨代勤
水产科学 2020年1期
关键词:抗菌肽罗非鱼鱼类

谭凤霞,裴梦婷,柴 毅,杨代勤

( 长江大学 动物科学学院,湖北省黄鳝工程技术研究中心,湖北 荆州 434025 )

我国是水产养殖大国,随着高密度、集约化养殖模式的发展,养殖中各种病害频繁发生,大量甚至提前使用抗生素进行病害预防相当普遍,抗生素的残留及耐药性对我国水产养殖业造成了严重影响。在纷纷寻求抗生素替代物的背景下,抗菌肽具有广谱抗菌性,较抗生素而言具有独特的抗菌机理,养殖过程中使用抗菌肽不易产生耐药性菌株,又具有提高鱼类等水生动物的生产性能及非特异性免疫功能等作用,正逐渐成为替代抗生素的新型抗菌药物而用于水产养殖中。目前有关抗菌肽在水产养殖上的应用研究主要集中在鱼类等水生动物自身产生的抗菌肽以及作为饲料添加剂的外源性抗菌肽。外源抗菌肽经摄食途径进入肠道,改善鱼类肠道的肠绒毛、肠皱襞高度及肌层厚层等组织形态结构,促进消化吸收功能;调节肠道菌群结构,在杀灭肠道有害微生物的同时增加益生菌含量,改善肠道微环境;在提高肠道消化酶活性和抗氧化能力等方面保障鱼类的肠道健康,同时提高鱼类生产性能、改善其品质、增强鱼体抗氧化和免疫功能[1-3]。笔者着重从水产养殖中抗菌肽饲料添加剂的来源及其与肠道菌群、肠道组织结构、肠道消化功能等相关研究进行总结分析,探讨存在的问题和对策,为抗菌肽在水产养殖中的应用,特别是保护鱼类肠道健康提供参考。

1 抗菌肽的功能及应用

抗菌肽(Antimicrobial peptides,AMPs)是一类在生物体内广泛存在,具有抗菌作用的小分子多肽的总称,一般带2~9个正电荷,具有双亲性(亲水性、亲油性)、强碱性、热稳定性及广谱抗菌性等特点。抗菌肽分子量小(约2~9 ku),大多由20~60个氨基酸残基组成,氮端一般为碱性氨基酸,形成双亲性α-螺旋,中间部分易形成β-折叠结构,碳端酰胺化[4-6]。抗菌肽是机体天然免疫防御系统的重要组成部分,具有多种生物学功能,对细菌、真菌、病毒、寄生虫、肿瘤细胞等均具有抑制作用,同时对生物体的自身细胞无破坏性,无免疫原性,是生物体用来抵制病原微生物入侵的重要屏障[7-8]。

抗菌肽具有广谱抗菌性,其抗菌机理独特,与抗生素有着不同的抗菌机制和作用靶点。有关抗菌肽的杀菌作用机制目前比较公认的有两种:一种是抗菌肽带有正电荷和双亲性结构,选择性结合带负电荷的细菌细胞膜及与脂质双分子层的磷脂结合形成跨膜孔道,通过破坏膜的完整性,造成细胞内容物外溢而杀菌;另一种是认为抗菌肽直接进入细胞内,作用于胞内特定靶点,通过干扰细菌的生长及代谢从而杀菌[8-10]。抗生素与细菌细胞膜或胞内的特异性受体结合通过抑制细菌细胞壁或DNA的合成发挥杀菌等作用,抗生素还可以干扰细胞膜功能、抑制RNA合成和转录、抑制蛋白质合成等机理,其杀菌作用受受体类型限制,细菌容易通过变异而产生耐药性[9]。抗菌肽的杀菌是对细菌细胞膜的物理性破坏,可以快速杀菌而不产生耐药性菌株,且对抗生素耐药菌株同样有明显的杀伤作用;另外抗菌肽还可通过调节某些生长因子与其受体的表达,激活机体相关信号通路,与动物非特异性免疫协同作用来增强机体免疫力[11-12]。

目前,抗菌肽在医药、食品、种植、养殖等领域已经有了一定的应用实践并取得了较好的成果。抗菌肽在水产养殖中的应用研究有以下几个方面:(1)体内体外抑菌试验均表明,抗菌肽对常见的多种病原菌均具有抑制作用,能显著降低病原菌的数量,维持养殖水环境和肠道的微生态平衡[13-14];(2)在凡纳滨对虾(Litopenaeusvannamei)[15-18]、中华绒螯蟹(Eriocheirsinensis)[19]、罗非鱼(Oreochromis)[20-31]、鲤鱼(Cyprinuscarpio)[32-40]等水产动物的基础饲料中添加抗菌肽可以提高其生产性能,表现在养殖动物的质量增加率、饵料系数以及生长率等指标上,并且能提高养殖动物的肥满度、改善肌肉品质等;(3)抗菌肽不仅能通过提高花鲈(Lateolabraxmaculatus)[41]、湘云鲫(Carassiusauratustripl)[42]、团头鲂(Megalobramaamblycephala)[43]、斜带石斑鱼(Epinepheluscoioides)[44]等水产动物机体免疫器官活力,改善机体血清免疫指标提高动物的免疫力,还能通过刺激免疫信号通道、相关受体蛋白以及增强非特异性免疫因子的表达等非特异性免疫反应清除机体病原,激活机体免疫系统,使免疫系统发生变化[11]。

虽然水产动物自身通过免疫防御系统能产生一定量的抗菌肽,但其含量较少。研究表明,基础饲料中添加的外源抗菌肽不仅可杀灭饲料中有害微生物有效抑制饲料霉变,还可通过摄食途径进入动物机体后,抑制肠道内病原菌,调节肠道微生态平衡,且不产生耐药菌株,同时刺激机体免疫因子的表达,从而增强水产动物的免疫力并提高其生产性能。

2 鱼用抗菌肽添加剂的来源

自瑞典学者Steiner等[45]从昆虫体内分离出天蚕素以来,陆续在动物(包括昆虫、哺乳动物、两栖动物、鱼类、软体动物、甲壳动物等)、植物、微生物等生物体中发现的抗菌肽已有约3000种,包括天蚕素、防御素、蛙皮素、蜂毒素和细菌素等不同类型。研究表明,抗菌肽具有高效广谱杀菌、提高生长性能和改善免疫力等功能,是生物机体先天免疫系统的重要组成部分,可作为饲料添加剂发挥促生长及免疫防御作用[7,46]。用作饲料添加剂的抗菌肽主要来源于:(1)从生物体内直接提取和纯化[3],但动植物体内含量较少;(2)化学合成获得,但抗菌肽是一类小分子多肽,一般有20~60个氨基酸残基,部分能达到约100个,化学合成抗菌肽较为昂贵;(3)通过原核或真核表达系统表达抗菌肽基因,较大规模获得重组抗菌肽基因工程产品,这也是目前最常用的方法[47-50]。

目前用于鱼类饲料添加剂的抗菌肽种类还较少,相关研究主要集中在以下几类:

天蚕素抗菌肽,是最早发现的抗菌肽,也是采用基因工程获得成功表达的抗菌肽之一,大多采用芽孢杆菌(Bacillus)基因工程产品。已有天蚕素抗菌肽在草鱼(Ctenopharyngodonidellus)[51-52]、吉富罗非鱼(GIFT,O.niloticus)[21]、奥尼罗非鱼(O.niloticus♀×O.aureus♂)[22-23]、鲤鱼[32-33]、锦鲤(C.carpiokoi)[34]、建鲤(C.carpiovar.jian)[35-36]、湘云鲫[42]、红姑鱼(Sciaenopsocellatus)[53]、斜带石斑鱼[3]和赤点石斑鱼(E.akaara)[54]等鱼类中的应用。结果表明,天蚕素抗菌肽具有提高生长性能,降低饵料系数;提高肥满度,改善肌肉品质;提高抗氧化能力和非特异性免疫力等作用。

Surfactin抗菌肽,又称为表面活性素,是由某些芽孢杆菌代谢物产生的抗菌肽。已在吉富罗非鱼[1-2,25-28]、花鳗鲡(Anguillamarmorata)[55-56]及斜带石斑鱼[3,44,57]等鱼类中应用。Surfactin抗菌肽同样具有提高鱼体生长性能、降低饲料系数、改善血清生化指标、血脂水平、全鱼和肝脏粗脂肪含量,降低脂肪酸合成酶水平,提高抗氧化能力和非特异性免疫能力等,还具有调节肠道菌群,提高有益菌乳酸杆菌(Lactobacillus)等的数量,降低病原性大肠杆菌(Escherichiacoli)等的数量,增加肠道绒毛和肠道皱襞的高度,维持和完善肠道组织结构,提高肠道蛋白酶和脂肪酶活性及肠道抗氧化能力等。Surfactin抗菌肽粗提品比发酵产物的调节效果更好。

水产动物重组抗菌肽。中国仓鼠卵巢细胞表达的重组虾Chelonianin抗菌肽能提高莫桑比克罗非鱼(O.mossambicus)抗细菌感染能力[47]。饲料中添加5 mg/kg或10 mg/kg毕赤酵母(Pichiapastoris)表达的重组中国明对虾(Fenneropenaeuschinensis)抗菌肽均能提高吉富罗非鱼幼鱼的质量增加率、血液红细胞数、血清过氧化氢酶活性及嗜水气单胞菌(Aeromonashydrophila)攻毒后的成活率[20]。重组石斑鱼Epinecidin-1抗菌肽能提高创伤弧菌(Vibriovulnificus)感染后斑马鱼TLR-4、IL-1和NOS2和石斑鱼TNF-1等免疫相关基因的表达[11]。毕赤酵母表达的重组拟穴青蟹(Scyllaparamamosain)Scygonadin基因工程抗菌肽不会干扰黑鲷(Acanthopagrusschlegelii)的免疫状态,也不会作为外源物质对机体产生毒害作用[49]。饲料中添加10 mg/kg Pc-hepc[毕赤酵母表达的大黄鱼(Pseudosciaenacrocea)抗菌肽Hepcidin基因工程表达产品]长期(1年)投喂,结果表明Pc-hepc不会对黑鲷肝脏、肠道等组织形态、氧化及抗氧化指标、糖代谢、肠道菌群等造成异常改变,且在投喂安全的前提下具有促进生长、抑制肠道有害微生物,维持肠道的正常代谢和免疫功能[50]。卤虫(Artemia)表达的Epinecidin-1抗菌肽能抗革兰氏阳性菌和阴性菌的感染,提高尼罗罗非鱼对细菌的免疫能力[12]。

其他抗菌肽。家蝇(Muscadomestica)抗菌肽用于黄颡鱼(Pelteobagrusfulvidraco)[46]、鳙鱼(Aristichthysnobilis)[58],中华蜜蜂(Apisceranacerana)Apidaecin抗菌肽用于鲤鱼[40]、鸡—防御素13用于尼罗罗非鱼[29]以及其他商品化抗菌肽应用于鲢鱼(Hypophthalmichthysmolitrix)、草鱼、鳙鱼、大黄鱼、真鲷(Pagrosomusmajor)[59]、花鲈[41]、罗非鱼[30-31]、鲤鱼[37-39]、团头鲂[43]等鱼类。研究表明,饲料中添加适量的抗菌肽产品对鱼类具有促生长,降低饵料系数,提高生长性能和免疫功能的作用。

现阶段用于鱼类饲料添加剂的抗菌肽大多为天蚕素等其他物种的抗菌肽。鱼类中也提取纯化出各种具有广谱抗菌性的抗菌肽,如从杂交条纹鲈(Moronechrysops♀×M.saxatilis♂)中分离得到的Moronecidin,从斜带石斑鱼中分离的Epinecidin-1,从豹鳎鱼(Pardachirusmarmoratus)中分离的Paradaxin及从泥鳅(Misgurnusanguillicaudatus)中分离的Misgurin等[14]。除Epinecidin-1抗菌肽外,大多有关鱼类抗菌肽的研究主要集中在抗菌肽分离纯化及其抗菌活性等方面,用于饲料添加剂防治鱼类病害及维持肠道及机体健康等研究较少且不深入。某些抗菌肽的抗菌谱广、杀伤力强,对宿主细胞本身也有一定的细胞毒性,虽然研究证明“异种”抗菌肽在鱼类养殖中具有提高生长性能,增强免疫力,维护肠道健康等功能,但是采用“同种”抗菌肽作为外源抗菌肽是否对鱼类具有更好的效果和更小的副作用,还需要更多的研究。哪些种类的抗菌肽作为饲料添加剂效果好且比较经济,在实际应用中对鱼体是否具有副作用还需更多的数据支持。

3 抗菌肽对鱼类肠道菌群的影响

鱼类肠壁及肠内容物中均含有大量以细菌为主的微生物,某些细菌能通过宿主肠道环境及本身遗传特征等因素定向选择而定殖下来[60],但肠道中大多细菌的种类、数量等随着鱼类的生长阶段、生理状态、生活环境及饵料组成等变化而处于动态变化之中[61-62]。细菌的种类及数量在一定程度上影响鱼类肠道健康甚至机体健康,主要表现在:鱼类生长在较为适宜的条件下时,鱼体与其肠道内的菌群共同维持鱼类机体的健康,但当外界条件(水质、饵料等)改变时,可能引起鱼类不同程度的应激反应,肠道内的条件致病菌异常生长,由共栖菌转为致病菌,导致菌群失调甚至暴发疾病,危害鱼体健康[63-64];其次,肠道菌群在生理状态下代谢或合成的产物作为鱼类生长所需的维生素、消化酶类等物质,调节鱼类的营养需求、消化吸收,具有促生长的作用;再次,肠道内正常菌群覆盖在肠黏膜上是肠道防御外源致病菌入侵的天然屏障。

Romero等[65]认为,水环境对鱼类肠道菌群定殖起关键作用,而Moran等[66]认为,鱼类肠道菌群结构与宿主对食物的选择密切相关。苏保元[3]比较了天蚕素抗菌肽(200 mg/kg)和Surfactin抗菌肽粗提品以及Surfactin抗菌肽发酵产物(Surfactin抗菌肽有效含量均为100 mg/kg)对斜带石斑鱼肠道菌群的影响。结果发现,添加抗菌肽后,石斑鱼肠道总菌数和乳酸菌数增加,而条件致病菌弧菌(Vibrio)数降低,其中天蚕素调控效果最好,Surfactin粗提品次之。一般情况下,鱼类肠道内条件致病菌[气单胞菌、弧菌、假单胞菌(Pseudomonadaceae)等]数量最多,益生菌(芽孢杆菌、乳酸菌等)次之,致病菌最少[67]。肠道微生态的相关研究表明,致病菌和共栖菌需要相似的生态位才能在肠道中定殖和增殖[68]。饲料中添加抗菌肽表现出对肠道病原菌的抑制作用,病原菌数量的减少增加了有益菌的营养物质以及生存和繁殖的空间,更进一步抑制有害微生物的生长,从而改善肠道的微生态环境。在此基础上,翟少伟等[2]研究摄食添加50、100、200 mg/kg Surfactin抗菌肽的饲料的吉富罗非鱼时,其肠道中细菌总数无显著变化,致病性大肠杆菌数量呈先降后升的趋势,而乳酸菌数量呈现先升后降的趋势,说明抗菌肽对肠道有益菌和致病菌的数量调控与抗菌肽的剂量有关。添加50 mg/kg的Surfactin抗菌肽时,有益菌乳酸菌数量最多,致病性大肠杆菌的数量最少,超过该添加量对肠道菌群反而有一定的负作用。肠道菌群是各种微生物在长期的进化过程互作形成的一个稳态关系,各种微生物在肠道中存在相互竞争性排斥。抗菌肽一般具有广谱的抗菌活性,饲料中添加过量的抗菌肽抑制肠道中多种类型微生物的生长,破坏正常菌群的稳态,导致肠道菌群失衡。

对鱼类肠道中微生物进行分离纯化培养,可分离培养的气单胞菌属、肠杆菌科等好氧和兼性厌氧菌可占约90%,而A、B型拟杆菌(Bacteroides)为主的专性厌氧菌数量较少[69-70];宏基因组相关研究发现,鱼类肠道中专性厌氧菌的数量远远超过兼性厌氧细菌和好氧菌,且肠道中有相当一部分细菌是不可培养细菌,其中变形菌门、厚壁菌门和拟杆菌门在不同鱼类中均达90%以上[71]。熊明[50]采用16S rDNA高通量测序从宏观菌群的结构变化方面分析了长期投喂基因工程抗菌肽Pc-pchc对黑鲷肠道菌群的影响,结果表明,对照组和试验组黑鲷肠道的菌群结构和多样性没有显著性变化,但是,试验组肠道内梭菌纲的相对丰度较低,能在一定程度上抑制肠道有害菌。宏基因组水平相关研究也表明,抗菌肽进入鱼类肠道中,能杀灭部分致病菌,降低致病菌数量,增加肠道正常菌群,益生菌可以竞争更多的营养物质及生存和繁殖空间,更进一步抑制有害微生物生长,改善肠道微环境。

抗菌肽由于其抗菌谱广、不易产生耐药性和不影响肠道微生态平衡等特点,在保护和改善鱼类肠道健康的作用中受到越来越多的关注。目前,抗菌肽对鱼类肠道菌群的影响研究也仅为分析部分细菌的数量变化,从而推测抗菌肽对肠道菌群的调控作用,而抗菌肽调控并稳定肠道菌群的方式和生理功能仍不清楚,对于抗菌肽、肠道微生物和机体健康方面的互作研究还需要深入探讨。

4 抗菌肽对鱼类肠道组织结构的影响

依据结构和功能的不同,鱼类肠壁从内到外可分为黏膜层、黏膜下层、肌层和浆膜层。肠道黏膜层直接与营养物质和肠道微生物接触,作为黏膜屏障系统具有阻碍肠腔内毒素和细菌入侵的重要功能。对机体而言,正常的肠黏膜形态结构和功能十分重要,肠黏膜形态被破坏,肠道屏障功能发生紊乱,肠道免疫系统失调等,会造成机体众多疾病的发生。肠黏膜所形成的特殊构造如皱襞高度、绒毛高度及隐窝深度等是肠道发育及其消化吸收功能的重要组织形态学指标[72]。翟少伟等[2]研究表明,不同水平(50、100、200 mg/kg)抗菌肽Surfactin显著影响吉富罗非鱼肠道皱襞的组织结构,各添加组均能增加肠黏膜皱襞的高度,有助于增加肠黏膜的相对表面积,促进肠道消化吸收功能,其中50 mg/kg添加组肠道皱襞高度显著高于其他添加组,是对照组皱襞高度的1.7倍。苏保元[3]比较了不同抗菌肽——天蚕素、Surfactin粗提品以及Surfactin发酵产物对斜带石斑鱼肠道组织结构的影响,研究结果表明,天蚕素和Surfactin抗菌肽均可增加其肠黏膜皱襞高度和肌层厚度。Surfactin发酵产物组对肠道皱襞高度的增加显著高于其他添加组,而天蚕素组对肠道肌层厚度的增加显著高于其他添加组。但是陈奕彬[6]研究发现,采用来源于鸡肠道共生菌与异种菌(K12D31)混合培养发酵制成的抗菌肽C(200 mg/kg)和猪肠道解淀粉芽孢杆菌(B.amyloliquefaciens)分泌的抗菌肽P,以抗菌肽P用量为25、100、400、800、1600 mg/kg的组合方式饲喂吉富罗非鱼,所有试验组非但不能提高肠绒毛高度,甚至降低了肠绒毛的高度,增加隐窝深度,降低绒毛高度/隐窝深度比值,对肠道组织结构(尤其是前肠)有一定的损伤。

鱼类饲料中添加抗菌肽在一定程度上能提高肠黏膜皱襞和绒毛高度,增加肌层厚度,促进肠道的消化吸收功能,但超过一定剂量则会降低绒毛高度和绒毛高度/隐窝深度比值。其影响机制表现在:第一,抗菌肽能提高皱襞高度,从而提高肠黏膜上皮中的吸收细胞和杯状细胞的数量,吸收细胞的数量增加促进肠道对营养物质的吸收作用,而分布在黏膜皱襞基部隐窝处的杯状细胞能分泌大量黏液,提高润滑和保护肠道的作用;平滑肌收缩是肠道蠕动的主要动力来源,抗菌肽促进肌层厚度增加,增加肠道的收缩能力,同样有助于提高肠道的消化吸收功能;隐窝是肠上皮在绒毛根部下陷至固有层而形成的开口于相邻绒毛之间的结构,其深度表明肠细胞分化绒毛的能力,而肠道绒毛高度越高、隐窝深度越浅表现为绒毛高度/隐窝深度值越高,其消化吸收功能越强[73-74],其绒毛高度/隐窝深度值降低说明抗菌肽的过量添加使得肠道消化吸收功能减弱。第二,适量添加抗菌肽可优化肠道菌群结构,改善肠道微生态来维持肠道正常发育,而抗菌肽用量过大,其广谱杀菌性造成杀菌作用明显影响肠道各种类型微生物的生长,导致肠道菌群失调,影响肠道发育及肠道组织结构。

5 抗菌肽对鱼类肠道消化酶活性的影响

消化酶活性的高低直接影响鱼类对饲料营养成分消化、吸收和利用,也是评价鱼类生产性能的重要指标之一。除了肝脏、胰脏等消化腺分泌的消化酶外,肠道的某些菌株也能分泌淀粉酶、脂肪酶和蛋白酶,且鱼类肠道中的纤维素酶主要来源于肠道微生物[75]。研究发现,饲料中添加50 mg/kg Surfactin抗菌肽能显著提高吉富罗非鱼肠道蛋白酶和脂肪酶的活性[28]及花鳗鲡肠道脂肪酶活性[56]。刘翠玲[38]研究表明,在饲料中添加抗菌肽能提高鲤鱼后肠蛋白酶的活性,对脂肪酶也有促进作用,且枯草芽孢杆菌(B.subtilis)等益生菌与抗菌肽复合使用促进作用更大。苏保元[3]研究结果表明,饲料中添加Surfactin粗提品显著提高了斜带石斑鱼肠道脂肪酶和蛋白酶活性,而Surfactin发酵产物和天蚕素虽在一定程度上促进其肠道蛋白酶和脂肪酶活性,但无显著增加。大多研究结果表明,抗菌肽提高肠道蛋白酶和脂肪酶的活性,但大多对淀粉酶活性无显著性影响。蔡云川等[54]研究发现,不同蛋白水平下添加不同含量的天蚕素抗菌肽对赤点石斑鱼的肠道淀粉酶和蛋白酶的活性有一定差异。48%蛋白水平下添加0.01%抗菌肽时,肠道淀粉酶的活性最低,而44%蛋白水平下添加0.02%抗菌肽时,肠道淀粉酶活性最高;52%蛋白水平下添加0.02%抗菌肽时,肠蛋白酶活性最低,而48%水平下添加0.01%抗菌肽时,肠蛋白酶活性最高。可见肠道消化酶活性不仅与抗菌肽浓度有关,也与饲料中蛋白水平有一定的关系。关于抗菌肽饲料添加剂能一定程度提高肠道消化酶活性的原因,可能是一定量抗菌肽能促进肠道发育,在维持肠道黏膜完整性的同时增强肠道绒毛高度,降低隐窝深度。隐窝深度变浅可增加肠道黏膜上皮中杯状细胞及成熟吸收细胞数量,细胞数量与肠道消化酶活性呈正相关[76]。研究也证明,抗菌肽在抑制肠道有害微生物繁殖的同时会促进有益菌的营养和繁殖空间,而分泌消化酶的大多为肠道有益菌,有益菌产生的消化酶数量增多也间接提高肠道消化酶活性[28]。

6 存在的问题及展望

肠道是与鱼类所处水环境及饵料接触面积最大的器官和行使消化吸收功能的重要场所。肠道与外界环境的特有关系在鱼类营养功能、免疫调节、抑制病原菌等方面具有多种重要的功能,若肠道病变,往往会引起鱼体及其他器官的损伤和功能障碍,影响自身健康。饲料中添加适量的抗菌肽,如Surfactin抗菌肽在吉富罗非鱼中的适宜添加量为50 mg/kg[2,25-28],在花鳗鲡中为25 mg/kg[56],在斜带石斑鱼中为100 mg/kg[57],能提高肠道消化酶活性,增强肠道对营养物质的吸收,提高饲料利用率,改善肠道菌群结构和组织结构,从而提高机体抗氧化能力、免疫力与抗病力,促进动物健康生长。肠道健康是保障水产动物健康生长的关键因素,饲料中添加抗菌肽可在促进水产动物肠道发育,维持肠道的正常结构和功能,提高消化酶活力、维持肠道菌群平衡、增强免疫能力等方面促进水产动物的生长,而今后的研究更应侧重于抗菌肽影响肠道健康的机制方面的研究。

但随着鱼类抗菌肽饲料在鱼类养殖中的应用越来越多,以及相关深入研究发现抗菌肽的添加量与作用效果并非呈正相关的关系,甚至高剂量会抑制生长或其他指标,对机体产生一定的毒害作用。饲料中家蝇抗菌肽的添加量超过0.2%时,降低了黄颡鱼的质量增加率、特定生长率和饲料效率[46]。饲料中重组中国明对虾抗菌肽达到50 mg/kg后显著抑制了罗非鱼超氧化物歧化酶、溶菌酶的活性[20]。饲料中天蚕素抗菌肽添加量达到600 mg/kg时,建鲤质量增加率下降,饵料系数上升[35]。罗非鱼饲料中添加抗菌肽C 200 mg/kg和抗菌肽P分别为25、100、400、800、1600 mg/kg的组合使用,降低了罗非鱼肝胰脏消化酶活力,损伤肠道结构,对罗非鱼的生长有一定的抑制作用[6]。可见,饲料中添加抗菌肽对机体生长和免疫起促进、抑制甚至毒性效果与其使用剂量直接相关,以上研究也表明不同类型的抗菌肽的最适添加量不同。在抗菌肽的使用过程中针对抗菌肽类型应严格控制使用剂量,避免出现不良后果。

抗菌肽饲料添加剂已经被国内外众多企业研发成功,并在水产养殖中进行了实践应用,表明其具有保护和改善肠道健康、增强机体免疫力及提高生产性能等作用,是有较大应用潜能的绿色饲料添加剂。但还存在如天然抗菌肽含量少,分离纯化难度大,化学合成成本高等限制因素。现阶段可通过原核或真核表达系统表达抗菌肽基因,较大规模获得重组抗菌肽基因工程产品,这是目前最常用的方法。基因工程抗菌肽虽然与天然抗菌肽一级结构基本一致,但其空间结构的差异性较大,空间结构相对一级结构对其活性的影响更大,基因工程抗菌肽与天然产物的活性是否一致,另外基因工程抗菌肽的使用是否有外源基因转移扩散的安全隐患等都需要进行评价,只有被证实有效性和安全性的抗菌肽产品才能投入生产和应用。

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