芽孢杆菌属AMPs:无抗饲料的“种子选手”
发布时间 : 08-26  浏览量 : 2570

饲用抗生素特别是广谱抗生素的长期使用或滥用导致的细菌耐药性问题和食品安全问题日益严重,对畜禽健康和可持续发展造成了严重的威胁。站在禁抗元年,寻找新型、高效、安全的饲用抗生素替代品已刻不容缓。

替抗的“种子选手”-芽孢杆菌AMPs

1968年首次发现枯草芽孢杆菌可以产生抗菌脂肽类化合物surfactin。此后,微生物学家陆续发现许多芽孢菌属的成员,如:淀粉液化芽孢杆菌、短小芽孢杆菌、地衣芽孢杆菌、蜡样芽胞杆菌、苏云金芽孢杆菌、类芽孢杆菌和环状芽孢杆菌等均能产生多种具有较广谱抗菌的活性物质,包括核糖体和非核糖体合成的脂肽、细菌素和其他种类的抗菌肽(Antimicrobial peptides, AMPs)等。因此,芽孢杆菌抗菌肽有可能成为克服现有饲用抗生素缺点的最有希望的候选者。

今天,我们就来跟大家分享下芽孢杆菌是如何神通广大、发挥广谱抗菌活性、开启替抗新纪元的。

芽孢杆菌产生的AMPs是一个庞大的家族

芽孢杆菌AMPs包括两大类。一类是非核糖体合成类抗菌肽,如表面活性肽(surfactin)、伊枯草菌素(iturin)、丰原素(fengycin)、短杆菌肽、杆菌肽等。


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另一类是核糖体类抗菌肽,通常被统称为细菌素,是自然中广泛存在的一类抗菌活性物质,如:枯草芽孢杆菌产生的枯草杆菌素(subtilin),凝结芽孢杆菌产生的coagulin,苏云金芽孢杆菌产生的bacthuricin F4、thuricin 17、entomocin 9 及 tochicin,蜡样芽孢杆菌产生的 cerecin 7,地衣芽孢杆菌产生的 bacillocin 490等。芽孢杆菌产生的细菌素比大多数乳酸菌细菌素具有更广泛的抗菌谱。

AMPs是如何发挥抗菌作用的?

细菌素是具有疏水性或两亲性的阳离子肽,通过细胞膜损伤机制发挥抗菌作用。它们可以在细菌细胞壁上形成膜孔通道和(或)破坏细菌细胞壁来杀死细菌,主要包括三个阶段:带正电荷的阳离子型抗菌肽与细菌细胞膜上带负电荷的靶位点结合;形成膜孔通道,破坏细胞膜的完整性;在细菌细胞电动势能作用下,引发细胞内水溶性物质的大量渗出,最终导致细菌死亡。

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AMPs还可通过胞内损伤机理发挥作用,可以在不改变细胞膜通透性的情况下直接穿过细胞膜,在胞内蓄积后作用于DNA、RNA 和蛋白质合成或翻译等阶段,进而抑制膜蛋白合成,破坏细胞膜完整性导致细菌细胞的损伤或者死亡。

AMPs的功能远不止抗菌,还具有抗炎活性

Gan P等指出,芽孢杆菌产生的Surfactin在体内外均能抑制急性炎症反应,且研究发现Surfactin可减轻ApoE(-/-)小鼠动脉粥样硬化病变的慢性炎症,一方面诱导肠内IgA、TGF-β、IL-10等抗炎因子的产生,另一方面系统性诱导脾脏CD4(+)CD25(+)FoxP3(+)Tregs,抑制T细胞产生TNF-α和IFN-γ等促炎性细胞因子。

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Gan P等指出,芽孢杆菌产生的Surfactin在体内外均能抑制急性炎症反应,且研究发现Surfactin可减轻ApoE(-/-)小鼠动脉粥样硬化病变的慢性炎症,一方面诱导肠内IgA、TGF-β、IL-10等抗炎因子的产生,另一方面系统性诱导脾脏CD4(+)CD25(+)FoxP3(+)Tregs,抑制T细胞产生TNF-α和IFN-γ等促炎性细胞因子。


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Selvam R等发现枯草芽孢杆菌PB6分泌的Surfactins可抑制结肠炎,使血浆促炎细胞因子(TNF-α、1L-1β、IL-6和IFN-γ)水平显著降低(p<0.05),抗炎细胞因子(IL-I0和TGF-β)显著升高(p<0.05)。

无抗时代,芽孢杆菌AMPs将大有可为

传统饲用或人用抗生素耐药性形势严峻,迫使人们加快寻求抗生素替代品的步伐,芽孢杆菌分泌的天然活性物质AMPs可以有效抗菌、消炎,此外,还具有抗病毒、抗肿瘤、抗支原体等作用。随着一些新技术的出现,特别是借助生物膜系统对芽孢杆菌APMs作用机制的研究,会不断加快芽孢杆菌类抗菌肽的研究及生产应用。我们相信,在无抗时代,芽孢杆菌抗菌肽将大有可为。

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