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昆虫抗菌肽的应用前景

作者:网络秀才 | 来源:中国昆虫网 | 时间:2016-01-15

      当今,不同来源的抗菌肽在我们的生活中显得越来越重要。抗菌肽在医药、食品保存、食品添加剂等方面有很高的关注度,尤其是在抗肿瘤的研究上,得到全世界科研人员的普遍关注和青睐。

1、昆虫抗菌肽的临床应用 

    昆虫抗菌肽具有高效、广谱抗菌,潜在的抗肿瘤活性,以及能加速机体免疫和伤口愈合过程等功能,使其可能成为代替传统抗生素和抗肿瘤药物的一种新型药物。由于抗生素的滥用,导致超级细菌不断增多,如:发生在印度新德里的超级细菌事件,就是一种携带肺炎克雷伯菌、大肠杆菌耐药酶的革兰氏阴性细菌。而抗菌肽的出现能很好地解决细菌耐药性的问题,抗菌肽的作用机制与传统抗生素不同,其代替传统抗生素成为趋势。抗菌肽可在不破坏人体健康细胞的条件下对人髓样白血病细胞k552株、艾氏腹水瘤EAC、人宫颈癌细胞、直肠癌HR8340及肝癌细胞BEL27402等起到杀伤作用。抗菌肽对HIV、疱疹病毒等有膜病毒都有一定的杀伤作用:meliiinscecropins在亚毒性浓度下可以通过对基因表达的影响来抑制艾滋病病毒的增殖。除此之外,抗菌肽还能加速伤口处细胞的分裂增殖:如LL-37通过刺激呼吸道上皮细胞移动与增殖,达到加速伤口愈合的目的。

2、昆虫抗菌肽在医药行业和基因工程上的应用 

    医药行业是抗菌肽应用最为广泛和最有发展前景的行业,目前国内外科研人员在这一领域取得了丰硕的成果,如:美国马盖宁公司经过设计改造过的抗菌肽magainin对病毒和肿瘤细胞均有较好的杀伤作用。国内的黄自然利用柞蚕抗菌肽研制的治疗肝炎的五龄丸;中科院上海生化与细胞所张永连课题组研究的抗菌型多肽对男性生殖疾病的检测与治疗具有重要意义;邓小娟从柞蚕中提取的抗菌肽对耐药性很强的金黄葡萄球菌有杀菌作用;张为民研究柞蚕抗菌肽对人结肠癌细胞LS-174T、人胃黏膜上皮细胞株GES-1有杀伤作用,并发现该抗菌肽在体外对人结肠癌细胞具有选择性杀伤作用等。但是,不同种类的抗菌肽在抗菌活性和抗菌谱方面既有相似之处,也有很大的差异,为了寻找更为高效广谱的生物抗菌肽,仍然需要进一步研究。

    随着人们对抗菌肽的结构和作用机制认识的深入,越来越多的科研人员希望改造出具有更高效、广谱、低毒性的抗菌肽,改造对象主要针对cecropinsmagaininsdefensins等家族,其中最多的改造研究是cecropins类抗菌肽。如:由shiva-1改造的shiva-2A抗菌活性明显更强;由cecropins Acecropins D改造的cecropins Ad,具有强烈的抗菌活性而对真核细胞无害;由cecropins Amelitin合成的cecropins-melitin杂合肽,具有比cecropins A相似或更强的抗菌活性和抗菌谱等。同样,将抗菌肽基因导入植物体中改造植物,能获得抗菌植株,或者将抗菌肽基因转入动物体内可明显提高动物的抗病能力。

3、昆虫抗菌肽在水产养殖业的应用 

     我国是水产养殖大国,但是近年来随着水产养殖业的高速发展,水产养殖病害问题严重,制约着水产养殖业的发展。抗菌肽是鱼、虾、贝类等动物防御素系统的主要成分之一。水生生物抗菌肽研究主要集中在甲壳纲的一些种类,如:鲎、蟹、虾、贝等,鱼类方面也有一些报道,这显示出抗菌肽在水产养殖业上的潜在应用前景。研究表明,在对虾的养殖过程中添加抗菌蛋白,可以显著提高生长速度、相对增重率、饲料系数、成活率及抗病能力等。

   抗生素会在水产动物体内积累,破坏体内正常的菌群平衡,也会造成生态平衡紊乱。水生生物抗菌肽的高效抗病毒、抗菌作用等为水产养殖的抗病害问题提供了新的解决方案。国内在水产养殖方面的研究已有很多报道,如:鲎素抗菌肽在不同温度、pH、体外蛋白酶的作用,利用毕赤酵母表达系统表达贻贝抗菌肽,从对虾体内克隆抗菌肽基因等。多种研究说明抗菌肽在水产养殖行业拥有广泛的应用前景。

4、昆虫抗菌肽在禽畜养殖业的应用 

     近年来,由于抗生素在饲料添加中的广泛应用,造成药物残留问题严重,从而影响了禽畜产品品质和人体健康。抗菌肽具有独特杀菌机制和抗菌广谱性,且病原菌不易对抗菌肽产生耐药性等特性,成为新型饲料添加剂进入人们的视野。

      研究表明,在动物饲粮中添加抗菌肽能够抑制病菌繁殖,改善动物肠道菌群结构,提高动物生产性能。侯振平等、Tang等、潘行正等发现,在仔猪饲粮添加抗菌肽能够增加肠道益生菌数量,控制腹泻率,提高仔猪生长性能,从而提高成活率。王秀青等、吕尊周等研究发现,鸡食用添加抗菌肽的饲料能提高日增重及增强免疫性能。这些研究说明抗菌肽具有促进禽畜机体对营养物质的合成和利用,抑制病原菌繁殖,改善肠道菌群结构,提高机体免疫能力等作用。

5、昆虫抗菌肽在食品行业的应用 

     当前多种食品防腐剂被证实并不安全,使得人们对天然防腐剂的需求不断增加。抗菌肽抑制微生物的生长,对食品中的多种革兰氏阴性细菌和革兰氏阳性细菌都有很强的杀灭作用。抗菌肽在人、畜体内易被消化水解且无毒副作用,在酸性条件下活性强,有良好的溶解性和稳定性,是一种新型的食品防腐剂,如:食品中添加抗菌肽可用来制作各种功能性食品,也可以制成口服型药品、保健营养品等。因其可以激活细胞免疫和适应性免疫机制,抗菌肽还可作为食品质量增效剂。如:LL-37可以作为趋化因子或细胞因子诱导剂而发挥免疫调节作用。

抗菌肽应用在转基因农作物上可大大减少农药用量,降低环境污染,生产绿色农副产品。目前抗菌肽已经成功应用在马铃薯、烟草、水稻等转基因植物中,用来防止病虫害。而且实际生产中可以利用植物生物反应器来生产抗菌肽,具有低成本、稳定性好、技术相对成熟等特点。

    抗菌肽有自身的特点及优势,我们相信随着不断地深入研究,抗菌肽势必成为一种新的生物制剂造福人类。

 

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