在鱼类养殖中“谁”能真正做到安全无害
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一、什么是抗菌肽
抗菌肽(Antimicrobial peptides,AMPs)是一类在生物体内广泛存在,具有抗菌作用的小分子多肽的总称。分子量在2000~7000左右,由20~60个氨基酸残基组成。
抗菌肽是生物机体天然防御系统的重要组成部分,具有多种生物学功能,对细菌、真菌、病毒、寄生虫、肿瘤细胞等都能起到抑制作用,同时对生物体的自身细胞无破坏性,无原性,是生物体用来抵制病原微生物入侵的重要屏障。
二、抗菌肽的作用机理
1、膜裂解机制
抗菌肽能够辨别真核生物和原核生物细胞膜组成的差异,与细菌细胞膜结合并产生不可逆孔隙或使膜不稳定的肽。抗菌肽的带有的正电荷与细菌细胞膜的磷脂双分子层通过静电作用,选择性结合带负电荷的细菌的细胞膜,通过和脂质双分子层的磷脂结合形成跨膜通道,改变了细胞膜表面的离子通透性,导致细胞膜结构崩溃,使得细胞胞内物质流失,终达到杀死细菌的效果。
2、非膜裂解机制
部分抗菌肽不能通过破坏细胞膜结构起到杀死细胞的效果,而是与细胞膜上的特异性受体结合,进入到细胞胞内,作用于胞内特点的靶细胞,通过干扰细菌的正常生长和代谢从而达到杀菌的效果。
非膜裂解机制主要有以下作用模式:① 干扰与阻断细菌DNA和RNA的复制与合成;② 抑制细菌胞内蛋白质的合成;③ 抑制细胞分裂,促进细胞凋亡;④ 抑制细胞内酶的生活活性,起到和杀菌的功能。
三、抗生素与抗菌肽的比较
抗生素杀菌的机制是通过与细菌细胞膜或胞内的特异性受体结合,通过抑制细菌细胞壁合成、影响细胞膜的渗透性、抑制DNA/RNA合成和转录、干扰蛋白质合成等机理达到杀菌目的,但其杀菌作用受受体类型限制,且频繁使用细菌容易通过变异而产生耐药性。
抗菌肽的杀菌是用物理方法破坏细菌细胞膜渗透性,不仅可以快速达到杀菌的目的,也不会产生耐药性菌株,同时对抗生素耐药菌株有明显的杀菌作用;另外抗菌肽还可通过调节机体某些生长因子与其受体的表达,例如调节肠道菌群平衡,来增强机体力与抗应激能力。
四、抗菌肽对鱼类的作用
由于抗菌肽具有抗菌谱广、不易产生耐药性和不影响肠道微生态平衡等特点,在保护和改善鱼类肠道健康的作用中受到越来越多的关注。抗菌肽对鱼类肠道健康的作用主要有以下三个:
1、抑杀鱼体内的病原菌
鱼类肠壁空肠内容物中都含有大量以细菌为主微生物菌群,肠道内正常菌群覆盖在肠黏膜上是肠道防御外源致病菌入侵的天然屏障。随着鱼类的生长阶段、生理特征、生长环境和饵料组成等因素的变化,肠道中细菌的种类、数量也会随之改变。细菌的种类和数量在一定程度上影响鱼类肠道健康甚至是机体健康,在适宜的生长环境下,鱼体与肠道内的菌群共同维护鱼体的健康,但当外界环境(水质、病变等)发生改变时,可能引起鱼类不同程度的应激反应,肠道内的致病菌与条件致病菌异常繁殖,导致其正常菌群失调,引发鱼类疾病,危害鱼体健康。
鱼类肠道微生物的相关研究表明,致病菌和共栖菌需要相似的生态位才能在肠道中定殖和增殖。饲料中添加抗菌肽后可对肠道病原菌有显著的抑制效果,且能杀死部分致病菌,降低病原菌的数量,增加肠道有益菌所需的营养物质来源以及生存和繁殖的空间,更进一步抑制有害菌群的生长,改善肠道菌群的生长环境。
2、提高鱼类的生长性能
肠使吸收营养物质的主要器官,依据结构和功能的不同,鱼类肠壁从外到内可分为浆膜层、肌层、黏膜下层和黏膜层。黏膜层是肠道黏膜屏障系统,具有阻碍肠腔内毒素和外来有害入侵的主要功能。对鱼体而言,正常的肠黏膜形态结构和功能对生长发育十分重要,一旦破坏了肠黏膜形态,肠道屏障功能系统会发生紊乱,肠道系统失调等,将会引发鱼体众多疾病。
研究结果表明,在饲料中添加抗菌肽或抗菌肽发酵物对吉富罗非鱼肠道皱襞的组织结构和斜带石斑鱼肠道组织结构有显著影响,是能提高肠黏膜皱襞的高度,从而提高肠黏膜上皮中的吸收细胞和杯状细胞的数量,有助于增加肠黏膜的相对表面积,促进肠道对营养物质的消化吸收;第二是可增加鱼类肌层厚度,增强肠道的收缩能力,使肠道蠕动更顺畅,有助于提高肠道的消化吸收能力。第三是提高绒毛高度与隐窝深度比值,隐窝的深度体现了肠细胞分化绒毛的能力,肠道绒毛高度越高、隐窝深度越浅,即绒毛高度/隐窝深度的比值越高,说明肠道的消化吸收能力越强,反之,说明肠道消化吸收能力减弱。
鱼类饲料中添加适量的抗菌肽在一定程度上能优化肠道组织结构,例如:提高肠黏膜皱襞和绒毛高度,增加肌层厚度等作用,从而促进肠道的消化吸收功能,维持肠道正常发育,促进鱼类的生长发育;但若是用量过大过猛也会影响肠道有益菌的生长繁殖,导致肠道菌群失调,影响鱼类的生长发育。
3、,提高成活率
养殖水体中病原微生物的种类繁多,如细菌、真菌、病毒和寄生虫等,一旦病原微生物肆意繁殖势必影响水产动物的生长发育,轻则引起水产动物的疾病,重则导致水产动物的死亡。所以水产动物自身的力十分重要,是机体基础的防御机制。
以水产动物中的鱼类作为研究对象,诸多研究表明,在鲤鱼种饲料中添加抗菌肽显著提高生长性能,促进肌肉中蛋白质和钙磷的沉积,提高鲤鱼种的成活率、增重率,降低饵料系数(P<0.05);添加适量抗菌肽到罗非鱼饲料中,能提高罗非鱼抗维氏气单胞菌感染的能力,显著增强抗病菌能力,死亡率大大降低。在牙鲆和黑石鱼饲料中分别添加适量抗菌肽,结果表明,牙鲆和黑石鱼血清溶菌酶活性显著提高,血浆中皮质醇含量明显降低;提高在迟缓爱德华氏菌和伊氏链球菌攻毒后的存活率。花鳗鲡僵苗在饲养过程中往往因生理代谢功能低下而使机体抗氧化能力降低,导致饲养成本增大,在对僵苗施以适量的抗菌肽后,鱼体肠道的抗氧化能力显著提高。
因此在饲料中添加适量的抗菌肽能够提高生长性能,提高鱼的成活率、增重率,降低饵料系数;有效提高鱼类的能力,提高鱼体相关酶活性和抗氧化能力,从而增强鱼体的抗病菌能力。
综上所述,抗菌肽可替代抗生素使用,有调节肠道菌群平衡,杀菌、、抗病毒的作用,有效杀灭肠道内致病性大肠杆菌、沙门氏菌等有害细菌,显著增强机体力和抗应激能力,减少疾病的发生,且不易形成耐药菌株;也可与抗生素配伍使用,协同增效,没有药物残留。目前抗菌肽对鱼类养殖有重要意义,未来还有许多潜在的意义去挖掘。