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抗菌肽在饲料中应用的优势

栏目:关于抗菌肽 发布时间:2018-07-31
关于食品安全和耐药性问题,抗菌肽是替代抗生素的首选
作者:詹士贤,Rommanee Thammasena,郑惠丽,张佳,李向清

[摘要]食品安全与耐药性是近年来多方关注的热门议题,为了防止畜禽养殖过程中滥用抗生素导致的耐药性问题扩散到人类身上,越来越多的抗生素被禁止在动物养殖中使用。预计未来几年还会有更多的抗生素被禁用,多种抗生素替代产品也次第出现,而抗菌肽是其中具有极大潜力的替代物之一。本文将对抗菌肽在饲料中应用的优势加以探讨。

[关键词]抗生素、抗菌肽、免疫抑制

自硫酸黏杆菌素禁用以来,饲料厂针对抗革兰氏阴性菌的药物非常有限,大多使用一些广谱抗菌药物,如金霉素、土霉素钙等。金霉菌由于使用得早且使用量大所以抗药性较高,土霉素钙对阴性菌的抑制效果比金霉素更强,可有效替代硫酸黏杆菌素,但普遍存在气味不佳影响采食量的问题。喹乙醇主要针对革兰氏阴性菌,但只能使用于体重小于35kg的乳仔猪且非常容易残留。在农业
部发布的《全国遏制动物源细菌耐药性行动计划(2017—2020年)》[1]中也提及将开展促生长人兽共用抗菌药物风险评估工作,如金霉素、黄霉素及喹乙醇到2020年形成逐步退出方案。更有许多饲料厂未雨绸缪在几年前已经开展无抗饲料的开发工作。

若要开展无抗饲粮则必须开拓思路,而不应只考量到抗生素的取代,更全面的思路应该考虑如何提高养殖动物的健康度。比如,养殖现场经常因应激、霉菌毒素、病毒、抗生素滥用等问题导致免疫抑制,在机体免疫力差时,即使用了好的疫苗依然存在抗体滴度不达标、整齐度不佳的问题,一旦外界病原浓度高就导致疾病高发。而在疾病高发的情况下,不论终端养殖场或饲料厂都很难减少对抗生素的依赖。所以,好的替抗产品除了应具有抗菌活性外,还应具有免疫调节的功能,才能从根本上解决问题。除此之外,我们还应思考无抗日粮的开发还能额外解决哪些会导致健康度下降的问题?解决霉菌毒素污染、提高抗应激能力及解决免疫抑制,甚至是提高组织修复功能,这些都应在开发无抗日粮中予以额外关注。目前已有部分有条件的饲料厂家开展托管模式,真正从饲养管理、防疫、消毒、营养调配等多方面进行更全面的介入。

在诸多替抗产品中,抗菌肽具有较为全面的功能,目前已知的抗菌肽基因序列约有五千多种,分子量约为2000-7000道尔顿,大多具有安全、稳定性高、广谱抗菌、抗病毒及真菌的能力。这类多肽一般带有正电荷且同时具有疏水及亲水基,使其能够溶于水溶液亦能够进入病原微生物的脂多醣膜,进入胞膜后再经由不同机制杀灭微生物。抗菌肽依其结构可分为多种类型,其中Cathelicidin及defensin(防御素)为主要的类型。抗菌肽除了抗菌能力强以外,亦显示出其可通过免疫受体依赖性与对主动免疫的调控达到促进生长性能的作用以及其他重要的功能如血管再生、创伤复原等。




抗菌肽在不同部位可产生不同的效果(图1),包括抗菌、免疫调节、组织修复等,所以,当应用到饲料中时,抗菌肽可发挥较全面的功效而不仅只是替代抗生素的抗菌功能。


  1、抗菌肽在饲料中使用的优势  

1.1抗菌方面

抗菌肽有着不同于抗生素的独特的抗菌机理,所以目前未发现抗药性的问题,其作用机制与酶或受体等蛋白因子无关,抗菌肽主要是造成胞膜的机械性破坏,这与其所带的正电荷和多肽结构有关。抗菌肽所带的正电荷使其能与细菌、病毒、真菌、和原生动物脂质膜表面的阴离子成分互相吸引,这种静电吸引作用使得抗菌肽能与目标细胞膜非特异性结合并进一步进行机械性破坏造成孔洞,进而弱化病原微生物,所以即便添加低剂量的抗菌肽不足以杀灭病原菌,但对饲料厂使用合规剂量的抗生素或其他抗菌物质皆能有加成的效果(图2)。



另外较为特殊的一点是抗菌肽可以选择性的杀灭病原微生物,对益生菌不会有影响。病原微生物膜表面极性较益生菌强,故抗菌肽会优先并主动杀灭病原微生物,肠道中的一些益生菌可借助特殊的基因编码改变细菌细胞膜中的脂多醣以避免抗菌肽对其造成伤害。这样的特性亦解决了许多饲料厂所考量的在饲料中添加抗菌物质是否会影响益生菌活性这一问题。

目前有许多文献皆论证了抗菌肽完全替代抗生素的可能性,结果均显示确实有可能完全取代抗生素,只是若完全替代抗生素其成本相对较高,加之,当前国内养殖水平参差不齐,这也是要考量的因素,所以,就目前而言若部分替代抗生素,抗菌肽产品将是一个很好的选择。

1.2免疫调节方面

虽然早期科学家认为抗菌肽是低等生物(如植物、昆虫、两栖类动物)的重要免疫防御成分,但现在也逐步意识到这种特定的分子也是哺乳动物免疫应答的重要组成部分。抗菌肽可以提高巨嗜细胞吞噬活性及调节炎症反应,并通过趋化作用刺激单核细胞和嗜中性粒细胞、促进肥大细胞组织胺的释放及抑制组织蛋白酶等路径,从而调节机体免疫恢复正常功能。

实际上抗菌肽最主要的功能应该是体现在免疫调节方面,目前养殖现场疾病高发,其中一个主要的原因就是免疫抑制的问题,养殖现场经常可发现抗体滴度不达标、整齐度不佳的问题,对养殖场的生物安全造成很大的隐患。而近期许多文献中可发现抗菌肽不论在家禽或家畜应用中均对抗体滴度与整齐度的提高有帮助,可大幅提升养殖场生物安全并解决免疫抑制的问题。以罗曼褐鸡接种IBD疫苗并饲喂抗菌肽,结果显示可显著提升血浆中IgG和IgM的含量并提高IBD抗体滴度,此外,也有研究结果显示日粮中添加抗菌肽可显著提升猪瘟抗体滴度并提高整齐度。

1.3组织修复方面

抗菌肽能促进角质细胞增殖和诱导血管再生,亦可加速表皮层的纤维母细胞合成黏蛋白聚糖syndecan-1和syndecan-4。这些黏结蛋白聚糖由附着于细胞膜的核心蛋白组成,在细胞膜表面分布有3-5个能与细胞外界环境互作的粘多糖侧链,其中,粘多糖对于活化生长因子是必须的。

动物在遭受应激、营养或疾病等变化时,往往会导致小肠表面的粘膜层损伤,此时病原微生物及毒素就更容易通过肠道散布全身,引起其他部位的疾病并造成后期生长速度迟缓,这时抗菌肽所能发挥的组织修复功能就显得至关重要。温氏集团标准试验场以三黄鸡进行的试验发现抗生素处理组会导致肠道黏膜受损,而抗菌肽添加组与空白组皆有较浅的隐窝深度及较长的绒毛长度(图3),另外抗菌肽添加组其H9抗体滴度显著提高且有较佳的生长性能及存活率,并对肠道健康有显著的帮助。



  2、 抗菌肽目前存在的问题  

2.1 抗菌肽目前尚无批文,所以大多厂家以枯草芽胞杆菌或酵母蛋白等批文进行销售,这也造成鱼目混珠的厂家很多,所以在选择抗菌肽产品时可了解该公司资质及专利以了解其工艺水平。

2.2检测方法不够精准:关于抗菌肽的检测,目前许多厂家仅提供标准品检测,而在销售的产品中无法进行直接精确检测。能提供检测方案并由第三方单位检测出来的厂家极少。

 3、结论  
抗菌肽具有抗菌、免疫调节、组织修复等功能,还具有安全、稳定的特性。其中产朊假丝酵母表达的抗菌肽,可额外提高抗应激的能力,因为其在发酵过程中会产生有益的代谢产物如谷胱甘肽等,这些物质对缓解应激及提高抗应激能力方面有不错的效果。抗菌肽的复合功效对养殖场整体生产水平的提高与生物安全的帮助是较为全面的,因此,在后抗生素时期,抗菌肽可以说是一种很好的替抗产品,只是选择抗菌肽时一定要谨慎,应从检测方法、资质专利、安全性、稳定性、检测报告乃至现场验证等方面综合考量评估。


  本篇重点摘录  

抗菌肽在饲料中应用的优势包括:

1.抗菌方面:其一,选择性杀灭病原微生物,对益生菌不会有影响。其二,即便低剂量的抗菌肽不足以杀灭病原菌,但对饲料厂使用合规剂量的抗生素或其他抗菌物质皆有加成效果。

2. 解决养殖场普遍存在的免疫抑制问题

3. 组织修复功能强大,有效提高肠道健康
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