生物活性肽对畜禽的免疫保护及生理调节作用研究进展

陈 齐，许晓宇，孙 超

（西北农林科技大学动物科技学院，陕西杨陵 712100）

在集约化养殖背景下，养殖环境有限而导致的养殖密度过大、限位饲养、运动量不足等问题时有发生，从而导致产量下降、畜禽的患病概率增加[1]。因此，在畜禽养殖过程中经常使用各类饲料添加剂来改善家禽家畜的生长发育状态，以期提高畜产品的质量。从我国养殖行业发展的实际情况来看，饲料添加剂滥用的问题长期存在，很大程度上危害了消费者的食品安全[2]。有害添加剂一般包括动物源蛋白、激素类药物、抗生素药物、有害重金属元素、有机砷制剂等[3]，这些添加剂可提高动物免疫力、治疗疾病、促进动物生长、提高乳产品质量等，但过度使用会出现激素超标、药物残留等一系列问题[4]。

随着人们的消费理念和健康观念的转变，对食品安全也愈发关注，因此需要寻找更加绿色安全的饲料添加剂。生物活性肽是由氨基酸构成的多种低聚肽类的统称[5]，具有调节血压血脂、增强免疫、抗菌抗毒等多种功能[6]，且肽类物质饱和性较低，比大分子蛋白更易于畜禽吸收，有利于机体生长发育[7]。根据生物活性肽的功能可以分为抗菌肽、抗病毒肽、血压调节肽、味觉肽等多种类型；又可以根据发挥作用的机制分为神经活性肽、激素肽、金属载体肽等；或按照材料来源分为水生生物活性肽和陆生生物活性肽[8]。本文主要综述了生物活性肽在畜禽免疫保护与生理调节中的相关研究进展，为开发生物活性肽相关产品提供参考。

1 生物活性肽的免疫保护作用

很多活性肽都具有免疫保护能力，包括抗菌肽、抗病毒肽、免疫增强肽、抗肿瘤肽等。各种活性肽的免疫保护作用效果及其机制见表1。

表1 生物活性肽的免疫保护作用机制

1.1 抗菌作用 抗菌肽是生物体产生的一类用于抵御病原微生物侵扰的天然物质，其抗菌作用广义上也包括对真菌、支原体、衣原体、原生动物等致病微生物的抵抗作用。活性肽抗菌谱广，效果好，副作用小，被认为是抗生素的理想替代物[9]。

细菌、真菌等病原微生物都具有细胞结构，抗菌肽可以通过使病菌的细胞膜去极化或者穿孔来杀灭病原体。比如，从方片对虾血细胞中获得的一种抗菌肽PvHCt，其具有两性双螺旋结构，能与尖孢镰刀菌（Fusarium oxysporum）菌丝的胞膜结合，通过破坏细胞膜导致真菌死亡[10]。大蚕蛾中提取出的一类阳离子肽天蚕素也具有类似的广谱细菌和真菌抗性[11]，多数天蚕素的C 端都发生了酰胺化，有利于其与生物膜的结合，其两性双螺旋结构也有助于多肽插入细胞膜中[12]。

随着研究的不断深入，研究人员发现活性肽也可以穿过细胞膜，作用于细胞内部。富脯氨酸抗菌肽（Proline-rich Antimicrobial Peptide，PrAMP）就可以与核糖体结合并干扰蛋白质合成过程，还能与核酸分子结合抑制DNA 的复制和转录，这类抗菌肽对革兰氏阴性菌有更好的抑制效果[13]。比如，蛙皮素就是一类PrAMP，饲料中添加蛙皮素可显著降低育肥猪的肠道大肠杆菌数量，同时促进有益乳酸菌群生长[14]。富含脯氨酸的抗菌肽Buforin II（BF-II）对细胞膜也基本没有破坏作用[15]，其进入细胞后可以与DNA 结合并抑制复制和转录，并使得半乳糖苷酶等功能酶活性有所下降[16]。

活性肽功能复杂，一种活性肽往往可以通过多种途径作用于病原体。房鑫等[17]在使用动物来源的抗菌肽的实验中发现，Magainin、Melittin、C-BF 和LL-37 4 类活性肽对沙门氏菌都具有破坏细胞膜的能力，Melittin、C-BF 和LL-37 对细菌的蛋白质合成和DNA复制也有不同程度的抑制效果。

1.2 抗病毒作用 病毒结构简单，体型微小，具有较长的潜伏期，传染性强，往往会形成大规模的传染性疫情。在畜禽生产中，一些危害性极强的禽流感、非洲猪瘟、口蹄疫等疾病都是由病毒引起的。一些活性肽可以有效抑制病毒在畜禽体内的增殖。研究人员发现了2 种人工合成的活性肽在鸡群上有很好的抗新城疫病毒作用[18]。

多种活性肽可以直接与病毒相互作用，使其失去侵染能力。Rutger 等[19]发现了一种来自牛痘病毒蛋白的CPXV012 肽可以防止多种包膜病毒（痘病毒、HIV 病毒等）的感染，但对非包膜病毒几乎无作用，该肽可以与病毒包膜中的磷脂酰丝氨酸相互作用，破坏包膜结构，阻止病毒进入细胞。Jung 等[20]也报道了一种流感病毒M2 蛋白的衍生肽M2 MH，其并没有破坏病毒的包膜结构，而是使包膜形变，影响病毒包膜蛋白的稳定性，阻止病毒与宿主细胞膜融合。

此外，活性肽也可以抑制病毒的基因表达和核酸复制。Zsolt 等[21]发现，多肽TAT-I24 对DNA 双链病毒（巨细胞病毒、牛痘病毒等）具有很好的抑制作用，而对反转录病毒等作用不明显，该肽通过阻止病毒进入以及干扰早期病毒基因表达过程来抑制病毒的复制。

还有一类活性肽可以通过阻止病毒与宿主细胞的识别结合来抑制病毒增殖。段月琴等[22]发现，抗病毒肽EB 和蓝藻蛋白肽-N（CVN）可能通过抑制细胞波形蛋白的表达阻止猪繁殖与呼吸综合征病毒（PRRSV）对猴肾细胞的识别结合。朱志翠等[23]研究发现，家蝇抗菌肽MAF-1A 不但能破坏甲型流感病毒结构，还能通过结合包膜蛋白阻止流感病毒的识别吸附过程，并影响病毒的释放过程，通过多靶点共同发挥效应。

1.3 免疫增强作用 在机体免疫系统中，巨噬细胞等一系列免疫细胞起到了关键作用。研究表明，生物活性肽可以促进淋巴细胞的生成与成熟，增强巨噬细胞的吞噬功能，还可以作为肽类激素介导免疫反应[24]。

动物乳汁中含有丰富的乳铁蛋白，这类蛋白主要以多肽的形式被吸收，进而在体内发挥作用[25]，其能与细胞表面脂多糖作用来调控白细胞介素和抗炎因子的释放，还能促进免疫细胞成熟[26]。神经肽等肽类激素也具有很好的免疫增强作用。Jing 等[27]发现，甲硫氨酸脑啡肽（Methionine Enkaphalin，MENK）能显著抑制甲型流感病毒（H1N1）的复制，其抗病毒作用与NFκBp65 细胞核信号通路的激活诱导巨噬细胞抗病毒状态有关。

免疫调节肽广泛存在于富含蛋白的大豆、谷物中。郭雪松等[28]从玉米黄浆蛋白的水解产物中获得的一种活性肽能够显著提高小鼠脾脏指数、血清抗体水平等免疫指标。李睿珺等[29]发现，鹰嘴豆肽可以有效增强环磷酰胺造成的免疫力低下小鼠的白细胞数量、细胞因子水平。此外，核桃中的多肽物质也可以调节斑马鱼的细胞炎症因子，激活巨噬细胞[30]。

近年来，在海洋生物体内也发现了大量优质生物活性肽。徐恺[31]发现，南极磷虾肽能够提高小鼠的淋巴细胞增殖速度，增强自然杀伤细胞和巨噬细胞的活性。从大西洋鳕鱼中得到的一种蛋白水解产物也被证实可以激活大西洋鲑鱼的白细胞，提高吞噬细胞活性，还能促进小鼠的T 淋巴细胞释放更多的细胞因子[32]。

1.4 抗肿瘤作用 长期研究表明，生物活性肽可以通过诱发肿瘤细胞凋亡、抑制肿瘤细胞DNA 合成、调控细胞周期等多个途径起到抗肿瘤作用[33]。

多种植物蛋白具有很好的抗癌活性。李梅青等[34]发现，绿豆活性肽对小鼠的肝癌移植瘤有显著抑制作用，该肽能增强小鼠免疫细胞功能，同时抑制了细胞端粒酶活性。Gao 等[35]报道，从大豆中得到的多肽Vglycin可以通过诱导癌细胞凋亡，抑制CDK2/Cyclin D1 细胞周期通路将细胞阻滞在G1/S 期，从而抑制结肠肿瘤细胞生长。大豆来源的Lunasin 也可以通过抑制整合素信号通路转导等方式对黑色素瘤细胞和人类非小细胞肺肿瘤细胞起抑制作用[36]。

动物来源的活性肽对细胞增殖的调控作用更为突出。一类山羊内脏来源的抗癌生物活性肽（ACBPs）被证实可通过调节PARP-p53-Mcl-1 信号通路抑制人结肠直肠肿瘤细胞的生长，并诱导肿瘤细胞凋亡[37-38]。同样，来自于动物体的神经肽甲硫氨酸脑啡肽（MENK）也对肿瘤进程有调节作用，该肽可以作用于阿片生长因子受体（OGFr）调节细胞周期蛋白依赖性激酶，将细胞周期阻滞在G1/S 期，对裸鼠体内移植的卵巢癌细胞有明显的抑制作用[39]。一些从海洋动物中获得的活性肽也具有很强的抗癌作用。Lee 等[40]从刺海星的毒刺中获得的肽类化合物 Plancitoxin 可以通过提高乳酸脱氢酶（LDH）浓度，增加活性氧产物和NO 的产生，从而改变线粒体的膜内外电位，诱导细胞凋亡。

2 生物活性肽的生理调节作用

细胞内稳态的维持离不开蛋白与多肽的相互作用。随着研究的深入，发现大量多肽类物质具有调节生理代谢的功能，合理利用活性肽能够改善畜禽的生长代谢，提高畜产品的质量。活性肽对抗氧化、脂代谢调节、骨骼发育调节、神经调节及其机制见表2。

表2 生物活性肽的生理调节作用机制

有观点认为，关于衰老的分子机制在于氧自由基影响生物膜结构，导致线粒体等肿胀并丧失功能，引起组织细胞功能退化，随着年龄的增长，机体内自由基逐渐累积，进而产生一系列退行性变化[41-42]。

日常膳食的许多食物中都富含抗氧化的低聚肽。樊金娟等[43]发现，用米糠肽处理致衰小鼠可以显著提高致衰小鼠的超氧化物歧化酶活性等多项抗氧化指标，并有效改善了线粒体的肿胀程度。Yi 等[44]研究表明，鸡蛋转铁蛋白衍生肽IRW 能有效缓解细胞的氧化损伤，降低细胞内自由基的积累。一些以亚麻籽粕为原料制备得到的低聚肽产物也具有很强的羟自由基和阳离子自由基清除能力[45]。

此外，多种海产品来源的多肽其抗氧化能力更值得被关注。王晋等[46]从南美白对虾的虾头、虾壳蛋白酶解液中提取纯化得到了高纯度的抗氧化肽，对秀丽隐杆线虫具有很好的抗氧化、延长寿命效果。于平等[47]使用木瓜蛋白酶处理东海海参胶原蛋白得到的酶解产物具有清除多种自由基的功能，并对过氧化氢损伤的神经细胞具有很好的保护作用。从经济角度考虑，将来源较为丰富的海产品作为活性肽制备原料可以有效降低成本，为生物活性肽的大规模生产开发提供条件。

2.2 脂代谢调节作用 脂类代谢是动物机体内的一个重要的环节，很多疾病的产生都与脂肪过量有关。脂类的沉积转化直接影响肉用型畜禽产品的品质好坏。

植物中富含粗纤维可以起到降脂减肥的效果，许多植物来源的活性肽也具有良好的减脂效果。人参肽可以提高高脂大鼠血液中一氧化氮合酶含量，保护血管内皮，防止血栓形成，同时降低血清和肝脏内丙二醛含量，并通过提高多种酶活性来防止血管中胆固醇沉积[48]。一类从榛仁蛋白中分离筛选得到的降脂活性肽FLLPH 也可以有效降低脂肪细胞中总脂肪含量，并降低体内胆固醇水平[49]。目前，以作物发酵蛋白为原料的肽类产品已有应用，如使用含马铃薯发酵蛋白制品的育肥猪饲料，可以有效改善其饲料转化率，并提高瘦肉率[50]。

许多动物蛋白也具有减脂降脂作用。如猪骨胶原蛋白肽能显著降低高脂饲料饲喂小鼠的胆固醇含量，缓解由高脂饲料带来的肝脏应激反应[51]。鲫鱼多肽能降低小鼠体内胆固醇和游离脂肪酸水平，抑制合成酶活性，并提高氧化代谢水平[52]。昆虫来源的土鳖虫活性肽DP17 能抑制大鼠肝脏中脂肪的堆积，并发现这一作用可能是通过激活AMPK/mTOR 信号通路实现的[53]。

2.3 骨代谢调控作用 骨骼是动物体重要的支持结构，处在动态平衡的变化中，且通过骨骼的形成和再吸收实现。若这一平衡被破坏，就容易产生骨质疏松和脆性骨折。

乳制品对动物早期骨骼发育具有很好的促进作用，这不仅是因为乳汁中含有丰富的钙，其中的多种活性肽也起到了重要作用。研究证实，来源于牛初乳的小分子活性肽可以显著提高受试小鼠的骨骼密度[54]。Masum等[55]发现，3 种乳酪蛋白衍生肽能够诱导成骨细胞分化标记基因的表达。Li 等[56]也报道，乳酪蛋白衍生的2 种活性肽VPP 和IPP 对激活成骨细胞增殖和分化具有促进作用。

神经肽甲硫氨酸脑啡肽（MENK）在骨骼塑造中也发挥了巨大作用。Sogi 等[57]使用对颅骨施加压迫载荷的小鼠模型进行研究，证明骨细胞表达MENK 可抑制活化T 细胞核因子1（NFATC1）的核转位，进而抑制骨细胞的凋亡，而机械压力刺激结缔组织生长因子（CTGF）通路来抑制MENK 表达引发的骨细胞凋亡，造成骨骼重塑。

2.4 神经调节作用 中枢神经系统与周围神经系统构成了动物的神经调节网络，从而快速有效地调节机体以适应周围环境的变化。研究表明，神经肽、肽类激素等内源性多肽和来自食物蛋白的外源性（食源性）多肽都对神经系统有调控作用[58]。

内源性神经肽在中枢神经功能的调节和细胞间信号转导中起着重要的作用。Corvin 等[59]使用胰岛素样生长因子-1（IGF-1）和衍生肽（1-3）IGF1 处理小鼠大脑皮层体外培养细胞，发现2 种因子都能激活IGF-1 受体并增强突触标记物的表达，但是（1-3）IGF1 具有额外的作用，如激活神经胶质细胞中的PI3 激酶，很好地反映了生物活性肽的功能特殊性。广泛分布于多种两栖动物和哺乳动物中的神经介肽U（NMU）能通过激活NMU 受体提高γ氨基丁酸能神经元活性，提高大鼠海马区的兴奋性[60]。

食物中也存在许多具有神经调节作用的多肽，这类多肽为开发神经药物和抗抑郁焦虑药物提供了新思路。Nogimura 等[61]报道，一种胶原蛋白衍生二肽PO 能显著增加小鼠海马脑源性神经营养因子和神经生长因子的表达，提高前额皮质中多巴胺的浓度，并在行为学试验中证实其抗抑郁的作用。来自于大豆蛋白水解物的二肽GR 也具备增强衰老小鼠脑源神经营养因子的释放、提高海马体和大脑皮层的神经元数目、促进神经发生等活性[62]。

近年来研究表明，肠道神经系统（ENS）与中枢神经系统相同，也由大量神经元构成，在维持机体健康中起到重要作用[63]。Cossais 等[64]发现，使用β胰蛋白酶处理乳酪蛋白的水解物能够刺激小鼠体外培养的肠神经细胞和神经胶质细胞生长，同时调节肠神经节样结构形成，而天然乳酪蛋白则没有这种作用。ENS 调节肽具有促进胃肠系统发育的功能，在畜禽饲料中有很好的发展前景。

3 小结和展望

生物活性肽由于具有丰富的功能而受到广泛关注。从来源上看，目前对于植物活性肽的研究较多、较为深入，而动物活性肽由于制备成本较高等原因研究较少，昆虫类以及海产品由于其优质低价的优势开始逐渐受到关注，微生物发酵法和蛋白质人工合成技术的突破也为生物活性肽的生产开发创造了条件，有望降低活性肽的制备成本。从研究方法看，针对活性肽的研究已经开始从表观上的实验性研究转向更深层次的细胞水平和分子水平上的机制研究。比起传统的研究手段，结合前沿的基因和蛋白分析技术解析活性肽发挥功能的机制，使得人们对于生物活性肽有了更加深入的认识，也便于人们了解不同类型活性肽的功能差异和作用的特异性。

现阶段，对于活性肽的研究方向多集中于人类疾病的辅助治疗以及养生保健领域，将生物活性肽大规模生产并应用于动物饲料加工仍然存在很多问题。一方面，活性肽的制备成本较高，仍然缺乏高效的制备方法，且稳定性较差，难以保存运输；另一方面，活性肽的作用效果较抗生素等缓慢，难以满足动物生产需要。此外，活性肽的种类复杂，并且很多都具有生物特异性，因此很难做到像抗生素一样大规模应用在动物生产中。未来需要寻找高效低成本的生物活性肽制备方法，并深入解析活性肽的作用机制，提高相关产品的应用价值，将活性肽产品研发细分化和标准化。随着研究的不断深入，生物活性肽制品作为新型绿色营养性饲料添加剂在畜禽生产中将会有更加广阔的应用前景。