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腸桿菌肽的理化性質(zhì)

圖1 腸桿菌肽三維立體結(jié)構(gòu)

抗菌肽的抑菌機(jī)制

腸桿菌肽的攝取機(jī)制：外膜蛋白FhuA的表達(dá)是成熟腸桿菌肽進(jìn)入細(xì)胞的前提和所必需的蛋白。腸桿菌肽首先與FhuA受體的外環(huán)結(jié)合，然后內(nèi)膜TonB-ExbB-ExbD復(fù)合物和SbmA將其轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)菌細(xì)胞質(zhì)中^[4-6]，進(jìn)而發(fā)揮細(xì)胞內(nèi)抗菌機(jī)制。腸桿菌肽主要以Salmnella和E coli 為靶點(diǎn)，作用機(jī)制是：一，通過(guò)抑制RNA聚合酶活性來(lái)干擾細(xì)菌mRNA以及蛋白質(zhì)的合成。RNA 聚合酶的β亞基發(fā)生突變后，其對(duì)腸桿菌肽產(chǎn)生耐受性，從而確定其靶位點(diǎn)為RNA 聚合酶^[7]；腸桿菌肽與RNA聚合酶次級(jí)通道的結(jié)合會(huì)阻礙核苷酸進(jìn)入酶的活性位點(diǎn)，從而抑制 mRNA的形成和進(jìn)一步蛋白質(zhì)的合成^[8]。二，腸桿菌肽通過(guò)改變細(xì)胞膜的通透性，使細(xì)菌細(xì)胞膜破碎，內(nèi)容物外滲，導(dǎo)致病原菌死亡。如圖2所示。

圖2 腸桿菌肽的攝取及抑菌機(jī)制

腸桿菌肽具有廣譜的抗革蘭氏陰性菌活性，包括致病性大腸桿菌、沙門(mén)氏菌和志賀氏菌。據(jù)報(bào)道，腸桿菌肽對(duì)沙門(mén)氏菌的MIC為3.12 μg/mL，對(duì)大腸桿菌O157:H7的MIC為1 μg/mL，0.3%的腸桿菌肽對(duì)大腸桿菌 ATCC25922的MIC為300μg/mL，對(duì)大腸桿菌AZ1、大腸桿菌W1和W2的MIC均為200μg/mL，對(duì)沙門(mén)氏菌SK226和沙門(mén)氏菌1791的MIC均為100μg /mL^[9-11]。而且腸桿菌肽對(duì)大腸桿菌和沙門(mén)氏菌野毒株也具有明顯的殺滅作用，隨著腸桿菌肽濃度的變大，其抑菌圈直徑不斷變大。Yu等^[12-13]研究發(fā)現(xiàn)腸桿菌肽不僅對(duì)大腸桿菌和沙門(mén)氏菌具有顯著的抑殺效果，而且適量的腸桿菌肽還可以增加乳酸桿菌和雙歧桿菌等有益數(shù)量，并且還對(duì)腸桿菌肽對(duì)大腸桿菌和沙門(mén)氏菌的最小抑菌濃度做了詳細(xì)的比較，如表1、表2。

表1 腸桿菌肽對(duì)標(biāo)準(zhǔn)致病菌的最小抑菌濃度

注：_aLKFZ菌株由北京生物飼料添加劑重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室提供。臨床來(lái)源菌株SWI、BRO和CATT由中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)獸醫(yī)學(xué)院獸藥檢測(cè)中心提供。SWI、BRO和CATT臨床來(lái)源的菌株是耐抗生素（林可霉素和替米考星）的沙門(mén)氏菌和大腸桿菌。b所有MIC和MBC值代表3個(gè)獨(dú)立的試驗(yàn)均值。

腸桿菌肽除了抗菌消炎的作用，還具有提高采食量、降低料肉比、提高生產(chǎn)性能和調(diào)節(jié)免疫的功能。有研究發(fā)現(xiàn)，在飼料中添加500g/t 腸桿菌肽可以提高斷奶仔豬的日采食量、日增重、降低料肉比、降低腹瀉率、使仔豬毛色變優(yōu)^[17-19]。孫何軍等^[20]研究報(bào)道，在基礎(chǔ)飼糧中添加100 g/t的腸桿菌肽可以使蛋雞產(chǎn)蛋率提高3.88%、臟蛋率降低12.68%、料蛋比下降0.07、死淘率降低40%、破蛋率降低14.63%，添加腸桿菌肽能顯著提高蛋雞的產(chǎn)蛋性能。關(guān)靜姝等^[21]研究發(fā)現(xiàn)，在肉雞基礎(chǔ)日糧中添加300g/t 腸桿菌肽增加了肉雞的出欄體重和平均日增重，降低了料重比，提高了飼料的轉(zhuǎn)化率。卜艷玲等^[22]通過(guò)在仔豬飼喂的基礎(chǔ)飼糧中分別添加30 g/t硫酸黏菌素、300 g/t天蠶素抗菌肽以及300、400和500 g/t腸桿菌肽對(duì)比發(fā)現(xiàn)，添加500 g/t 腸桿菌肽對(duì)提高斷奶仔豬生產(chǎn)性能、免疫性能和抗氧化能力均有顯著效果，且優(yōu)于硫酸黏菌素。程振峰^[23]研究發(fā)現(xiàn)腸桿菌肽（500g/t）、微生態(tài)制劑（500g/t）+腸桿菌肽（500g/t）組合對(duì)提高生長(zhǎng)育肥豬平均日增重、降低料重比、提高仔豬血液中白細(xì)胞總數(shù)和淋巴細(xì)胞比率方面也具有顯著效果。

腸桿菌肽是利用蛋白工程技術(shù)在植物乳桿菌中高效生產(chǎn)的一種抗菌肽，腸桿菌肽的結(jié)構(gòu)包含一個(gè)由Gly1的ɑ氨基和Glu8的γ羧基之間形成的內(nèi)酰胺鍵連接的8個(gè)氨基酸殘基組成的（Gly1-Glu8）套索結(jié)構(gòu)環(huán)，該多肽的尾部（Tyr9-Gly21)從這個(gè)套索環(huán)中穿過(guò)，且Ple19和Tyr20分別卡于環(huán)的兩側(cè)，在空間上通過(guò)非共價(jià)作用將這個(gè)尾部固定在環(huán)內(nèi)，這種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)使其性質(zhì)非常穩(wěn)定。劉揚(yáng)科等^[24]通過(guò)體外進(jìn)行的腸桿菌肽對(duì)大腸桿菌和沙門(mén)氏菌的抑菌效果研究發(fā)現(xiàn)，在人工胃液、腸液和熱處理的環(huán)境下，0.3%腸桿菌肽對(duì)腸桿菌和沙門(mén)氏菌的MIC為128 μg/mL，表明腸桿菌肽具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性。卜艷玲^[22]也發(fā)現(xiàn)了類似的結(jié)果。表明腸桿菌肽對(duì)高溫、酸堿、蛋白酶等具有很好的耐受性。

目前，還未見(jiàn)有使用腸桿菌肽后出現(xiàn)不良反應(yīng)的報(bào)道。Lopez等^[9]研究報(bào)道，腸桿菌肽體外經(jīng)過(guò)24 h在全血、血漿以及血清中仍保持完全活性，且不會(huì)出現(xiàn)溶血現(xiàn)象，能顯著抑制全血、同源的血漿和血清中沙門(mén)氏菌的數(shù)量。腸桿菌肽與傳統(tǒng)的抗生素抗菌作用機(jī)理具有很大的不同點(diǎn)，不易產(chǎn)生耐藥性，作為新藥開(kāi)發(fā)來(lái)對(duì)抗細(xì)菌感染的潛力巨大^[25,26]。

目前，腸桿菌肽的研發(fā)和應(yīng)用已經(jīng)日趨成熟，一些抗菌肽產(chǎn)品已經(jīng)規(guī)?；a(chǎn)并投入到了生產(chǎn)一線，且得到了較好的反饋效果。除了腸桿菌肽原有的一些生物功能以外，通過(guò)生物工程等先進(jìn)技術(shù)，對(duì)腸桿菌肽進(jìn)行改造，發(fā)揮腸桿菌肽更優(yōu)質(zhì)的療效和特異性功能以后可能會(huì)成為一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。提高腸桿菌肽的特異性可以通過(guò)減少或改變胃腸道細(xì)菌群落中的微生物群的組成，有效的預(yù)防原發(fā)性和機(jī)會(huì)性感染^[27]。腸桿菌肽未來(lái)在畜牧業(yè)、化妝品和食品防腐等領(lǐng)域的應(yīng)用前景將會(huì)更加的廣泛。

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 撰稿人：宋志恒