抗菌肽在水产养殖中的应用

孙田革

随着水产养殖业高密度和集约化养殖模式的迅速发展，对水产养殖动物的疾病防治要求也随之升高。由于抗生素使用泛滥引起的耐药性、药物残留以及环境破坏问题日益严重，对全球水产养殖业造成了严重影响，甚至严重危害水产养殖业安全、有效发展，所以国内外一直在研究安全高效、无残留、不易产生耐药性、不破坏水体生态系统的抗生素替代品。抗菌肽作为高效、安全的抗菌药物，不仅可以抗细菌、抗真菌、抗病毒、杀伤肿瘤细胞等，还具有无毒副作用、不易产生耐药性、无残留和无污染等优点，符合水产品安全生产的需要。

抗菌肽是由生物体经一定诱导后所产生的一类具有抗菌活性的多肽物质，其可在机体受到病毒侵害时起到有效作用，同时是生物体免疫防御系统重要的组成部分。目前已在人类、细菌、动植物中发现该类物质。抗菌体具有广谱杀菌作用，其中大多数对革兰氏阳性菌有消灭作用，还有一部分对革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌都起到消灭作用。

2.1 细菌抗菌肽

细菌抗菌肽可由革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌分泌，其包括中性肽和阳离子钛。在细菌中已发现4种类型的抗菌肽，分别是多黏菌素E、短杆菌肽S、乳链菌肽和杆菌肽。

2.2 昆虫抗菌肽

昆虫面对细菌感染后会做出反应，同时形成一种高效、快速、短暂的合成抗菌肽。将其抗菌肽分泌到血淋巴中，会有效抵抗革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌，并大多带有正电荷。因为昆虫抗菌肽的结构和序列不同，可分为4类，昆虫防御素、富含甘氨酸残基的抗菌肽、富含脯氨酸残基的抗菌肽及天蚕素类。

2.3 水生动物抗菌肽

2.3.1 鱼类抗菌肽 鱼类抗菌肽是鱼体非特异性免疫系统的重要组成部分，并且是一类分布广泛，数量和种类庞大的小分子蛋白。在鱼体受到伤害或者病原微生物威胁时，可快速产生抗菌肽同时消灭病原微生物。不同的鱼类抗菌肽其作用机理和分子结构也不同，就算是同一种鱼类，其组织不同抗菌肽的表达也不同。根据氨基酸序列及结构特征，抗菌肽可分为4种类型，含多个半胱氨酸的α折叠抗菌肽，不含半胱氨酸的α螺旋抗菌肽，经酰胺化、糖基化修饰的抗菌肽以及与组蛋白高度相似的组蛋白样蛋白抗菌肽。

2.3.2 贝类抗菌肽 体液免疫和细胞免疫构成贝类免疫防御系统，并且和其他无脊椎动物一样都缺少特异性免疫系统。目前贻贝抗菌肽是一类小分子阳离子抗菌肽，是贝类抗菌肽主要研究方向，其特征主要是N-末端具有信号肽，带正电荷等，这类抗菌肽是贻贝体液免疫分子中的重要组成部分。

3.1 抗菌肽的抗病原微生物活性

抗菌肽可与细胞内细胞器等多种微生物发生反应，通过影响细胞的正常代谢活动或者损坏细胞膜的完整性，进而致使细菌死亡。在大多数情况下，抗菌肽无法直接消灭细菌，需要在一定条件下通过间接机制对抗细菌。抗菌肽可抑制鱼类病原微生物体内细菌的生长，并具有一定的杀伤力。抗菌肽可直接与病毒外膜结合并发挥抗病毒作用，抑制病毒生长、发育、繁殖。

3.2 抗菌肽的免疫功能

在机体免疫系统中抗菌肽作为主要组成部分有着重要的作用，不仅自身就有一定的免疫功能可用来对抗病原菌，而且还可以作为免疫效应分子调节宿主免疫防御系统，进而达到最佳的免疫效果。在机体受到病原菌侵害时，遭受侵害部位的细胞会第一时间分泌免疫趋化因子，同时激活免疫细胞并产生抗菌肽，产生的抗菌肽可直接充当单核细胞、中性粒细胞等趋化因子，快速地聚集到遭受感染的部位，从而发挥作用。同时，抗菌肽还可以促进细胞增殖、分化和肥大细胞活化及伤口愈合、提高肠道黏膜免疫功能等作用。

4.1 鲤鱼

董晓庆在研究鲤鱼免疫功能中发现，基础饲料中添加200～377毫克/公斤的抗菌肽，可有效提高鯉鱼整体的抗氧化能力，增加肝脏组织中IL-1β的表达量，促进细胞因子IL-1β和IgM的分泌，从而提高鲤鱼的免疫功能。刘翠玲等在基础饲料中添加3000毫克/公斤的抗菌肽复合物后发现，该剂量的抗菌肽复合物可有效改善鲤鱼成鱼免疫指标；Zhou等研究如何提高鲤鱼抵抗力时发现，在鲤鱼基础饲料中分别添加20和35毫克/公斤的昆虫抗菌肽，可有效增加鲤鱼血清中溶菌酶的活力，进而提高鲤鱼的抵抗力。林鑫等通过锦鲤试验发现，对照组和添加75毫克/公斤试验组，其血清过氧化氢酶、碱性磷酸酶和总超氧化物歧化酶活性明显低于150毫克/公斤和225毫克/公斤的抗菌肽试验组，由此结果可证明添加150毫克/公斤和225毫克/公斤的抗菌肽，可有效提高锦鲤自身的抗病力和免疫功能。

4.2 罗非鱼

李晓颖等在研究抗菌肽对罗非鱼生长发育的影响中发现，在罗非鱼饲料中使用含抗菌肽的豆粕替代传统鱼粉，结果发现，罗非鱼的存活率、增重率都有所增加。黄沧海等通过抗菌肽与抗生素添加剂的对照实验发现，添加125毫克/公斤的抗菌肽组，其体重增长明显高于抗生素组，并在肥美程度上优势明细。姜珊等通过研究发现，将8毫克/公斤的抗菌肽添加至罗非鱼的基础饲料中，可有效提高罗非鱼的过氧化氢酶活性。

4.3 石斑鱼

孙秀文等研究发现，将抗菌肽添加至斜带石斑鱼基础饲料中，可有效改善斜带石斑鱼生长情况及肝脏健康状况。蔡云川等通过实验发现，在饲料蛋白水平为51%时添加0.02%的抗菌肽，可有效提高赤点石斑鱼生长性能，增强消化酶活性及抗氧化能力，降低饲料系数。

4.4 鲫鱼

王自蕊等通过研究发现，在鲫鱼的基础饲料中添加天蚕素抗菌肽，可有效提高鲫鱼溶酶菌的活性，添加225毫克/公斤和275毫克/公斤抗菌肽可提高血清中超氧化物歧化酶的活性。何义进等研究发现，在异育银鲫饲料中添加0.2%以上抗菌肽，可有效提高异育银鲫血清中超氧化物歧化酶的活性，并可以有效改善机体免疫能力。

4.5 鳖

翟少伟等研究发现，在中华鳖稚鳖中添加抗菌肽可有效提高中华鳖稚鳖的增重率及成活率，还可改善血液生化指标。该研究人员还发现，在中华鳖稚鳖饲料中添加抗菌脂肽可显著提高中华鳖稚鳖的生长性能和肠道消化酶活性。

4.6 对虾

覃志彪等通过研究发现，在饵料中添加抗菌肽，可有效提高凡纳滨对虾虾苗的成活率及增重率。陈冰等发现在对虾基础饲料中添加2900毫克/公斤的家蝇抗菌肽，可显著提高凡纳滨对虾成活率及特定生长率。

（1）抗菌肽的抗菌机制表达不明确。目前，抗菌肽种类极多，抗菌机制不同，所以出现的争议较多。有的研究人员认为是细胞内部损伤机理，即抗菌肽穿过细胞膜，在细胞内部进行DNA复制、翻译、转录等过程；还有的研究人员认为是细胞膜损伤机理，其主要原理是通过抗菌肽和细菌在细胞膜上特异性结合，改变了细胞内外的渗透压，最后造成内容物外流，细胞死亡。不管研究结果如何，我们都应该准确了解抗菌肽功能与结构之间的关系，挑选出适宜不同物种的抗菌肽。（2）生产抗菌肽成本过高、提取工艺复杂。目前，天然抗菌肽含量较低、提取工艺较为复杂，并且合成手段主要以化学手段为主，难以保证其具有较高的生物活性，无法进入产业化阶段。在真核表达、原核表达和杆状病毒表达的这3个系统中，根据不同类型抗菌肽的特点，选择出适宜表达的系统至关重要。（3）抗菌肽利用方面少。目前在水产养殖方面，抗菌肽的主要研究方向是饲料添加剂，该研究方式主要是通过改变动物摄取食物的途径发挥免疫防御作用。但是关于其他方面的研究甚少，例如在水产养殖业中有很多名贵的鱼苗在卵和仔鱼期间容易感染病毒性疾病，导致大量死亡，进而造成经济严重损失；鱼卵及破膜鱼苗等不具备摄食能力的仔鱼如何高效利用抗菌肽等方面的报道几乎没有，所以未来可以作为重点研究方向。

在水产养殖方面，抗菌肽已取得了一定的成效，传统的水产养殖方式经常使用抗生素，导致绝大部分病原微生物产生了自身耐药性，想要减少抗生素的使用，就必须研制一种新型药物，这时抗菌肽的出现，更好的解决该问题，因自身具有独特的抗菌机制，经过不断研究升级抗菌肽完全可能替代抗生素在水产动物养殖中的应用。