抗菌肽PG-3对小鼠肠道屏障作用的研究

抗菌肽PG-3对小鼠肠道屏障作用的研究

朱玉国 张勇

达州市达川区乡村振兴事务中心 635000

摘要：由于抗菌肽具有广谱抗菌、性质稳定、无耐药性或低耐药性等特性而成为抗生素的替代物之一，研究抗菌肽可缓解抗生素带来的耐药性、环境污染等问题。本文介绍了养猪生产中断奶仔猪肠道健康的重要性，并讨论了断奶应激和抗生素滥用对肠道菌群定植和代谢的影响，以及抗菌肽PG-3作为抗生素替代物的应用前景。通过对小鼠进行实验，发现抗菌肽PG-3可缓解伤寒沙门氏菌对肠道屏障功能的影响，同时对肠道抗氧化能力具有保护作用。

关键字：抗菌肽，肠道屏障，紧密连接，抗氧化能力

引言：

自上世纪五十年代起，抗生素在提高动物生产性能和疫病防治中发挥重要作用。但抗生素的滥用带来的细菌耐药性和抗生素在动物性产品中残留问题日益严重。2006年欧盟国家已全面禁止将抗生素添加入畜禽饲料中，我国畜牧业也在逐步减少甚至是全面禁止饲用抗生素的使用，但禁止使用抗生素对我国畜牧业也是一个巨大的损失，因此寻找抗生素替代物成为近年来的研究热点。

一、背景知识

（一）断奶应激对肠道微生物群落和功能的影响

在现代养猪生产体系下，断奶仔猪饲养管理在整个养猪生产周期中是重要的环节之一，决定生猪养殖效益，因此断奶仔猪的肠道健康一直是养猪生产中所面临的重要问题。断奶仔猪的腹泻以及肠道炎症造成断奶仔猪增重迟缓、饲料转化效率下降以及生长发育抑制，甚至成为僵猪，直接导致死淘率升高，给养猪生产造成巨大的经济效益损失[1]。在生产实践中，断奶应激、日粮营养成分、病原菌感染和养殖环境等外界因素，仔猪肠道微生物与其它肠道生理功能的稳态直接相关，肠道稳态的破坏导致肠道生理功能障碍，造成腹泻甚至死亡[2]。

（二）抗菌肽PG-3的来源、作用机制及生物学特性

抗菌肽具有广谱抗菌、性质稳定、无耐药性或低耐药性等特性而成为抗生素的替代物之一，研究抗菌肽可缓解抗生素带来的耐药性、环境污染等问题[3]。越来越多的证据表明，抗菌肽在宿主防御中的作用远不止直接杀死微生物[4]。

1、抗菌肽的分类

根据抗菌肽的氨基酸组成和结构特点，可将其大致分为5类：天蚕素类(Cecropins)（含有31-39个残基，无半胱氨酸）；昆虫防御素(Insect defensins)（富含半胱氨酸残基）；富含脯氨酸或精氨酸的抗菌肽类(Proline-rich or arginine-rich peptides)；富含甘氨酸的抗菌肽类(Glysine-rich peptides)（包括attacin）；抗真菌肽(Anti-fungal peptides, AFP)。

2、 抗菌肽PG-3

目前在猪骨髓和中性粒细胞中发现了五种具有稳定的β-发夹结构的导管素并称为Protegrins。PG家族抗菌肽包括PG-1、PG-2、PG-3、PG-4和PG-5以及几十种人工合成的突变体。其中，猪源抗菌肽PG-3主要由肠道上皮细胞分泌而来，是一类富含脯氨酸的小分子阳离子多肽。因此，PG-3具有很高的潜在应用价值。

二、实验设计与方法

（一）实验设计

所有实验程序均经中国农业大学机构动物护理与使用委员会（AW4010202-1-1）批准。试验共有36只雄性C57BL/6小鼠，先进行适应性喂养一周后，按照体重将小鼠随机分为3组（每组12只）：对照组（Control）、伤寒沙门氏菌组（ST）、伤寒沙门氏菌+抗菌肽PG-3组（ST+AMPS）。ST+AMPS组灌胃0.1 mL PG-3蛋白溶液（10mg/kg或20 mg/kg体重），每天灌胃一次，连续14天。Control组灌胃等量的磷酸缓冲盐溶液（PBS）。在试验期的第8天，ST组、ST+AMPS组灌胃0.1 mL 2×107 CFU伤寒沙门菌。

表2-1 试验分组与处理

（二）小鼠样本的准备、分组及处理

无特定病原体（SPF）级别雄性小鼠，来自北京HFK生物科学公司（C57BL/6；6周龄）。在实验中，小鼠被单独关在笼子里，笼子里装有塑料地板和铁网盖。鼠房为标准的饲养条件（温度为25 ± 2 ℃，相对湿度为50 ± 5%，照明周期为12小时/天）。小鼠可以自由获得饲料和饮用水。饲料制作公司：中国北京华康生物科技有限公司。

三、实验结果与分析

（一）抗菌肽PG-3对小鼠生长性能的影响

试验通过每天记录3组小鼠的日增重，数据通过Graphpad软件处理后如图4-1所示。结果显示饲喂伤寒沙门氏菌的小鼠日增重显著减小（P＜0.05），而饲喂抗菌肽PG-3可缓解伤寒沙门氏菌的作用。

图3-1抗菌肽PG-3对小鼠日增重的影响

（二）抗菌肽PG-3对小鼠结肠组织的屏障功能的作用

通过RT-PCR扩增检测紧密连接蛋白的表达量，数据处理。

（三）抗菌肽PG-3对小鼠结肠组织抗氧化能力的作用

1、MDA含量

根据上文提到的步骤，通过试剂盒检测，并进行数据处理后结果如表3-1所示。其中，ST组显著高于对照组以及ST+AMPS组（P＜0.05），而对照组与ST+AMPS组近似相等。说明ST处理使小鼠结肠组织MDA含量升高，而抗菌肽PG-3能缓解其作用。

表3-1 MDA含量对比

2、SOD活性

根据上文提到的步骤，通过试剂盒检测，并进行数据处理后结果如表3-2所示。其中，ST组显著低于对照组以及ST+AMPS组（P＜0.05），而对照组略高于ST+AMPS组。说明ST处理使小鼠结肠组织SOD活性降低，而抗菌肽PG-3能缓解其作用。

表3-2 SOD活性对比

四、结论与展望

本论文重点研究了抗菌肽PG-3在小鼠肠道屏障作用中的应用，实验通过对照组、伤寒沙门氏菌组和伤寒沙门氏菌及抗菌肽PG-3组的设定，检测了紧密连接基因表达及肠道抗氧化能力，结果发现抗菌肽PG-3可调节紧密连接基因表达，维持肠道屏障完整性，并对肠道抗氧化能力产生保护作用。

参考文献

[1]王广建. 芽孢杆菌制剂对蛋鸡生产性能和肠道健康的影响研究[D].山东农业大学,2021.DOI:10.27277/d.cnki.gsdnu.2021.000986.

[2]孙武,马世科,王书祥.替抗在畜禽养殖业中的研究进展[J].饲料研究,2021,44(16):141-144.DOI:10.13557/j.cnki.issn1002-2813.2021.16.032.

[3]王撼宇,孙晓仲,雷志鹏,陈欢,王刚,张斯童,陈光,孙旸.抗菌肽对于病原微生物的抗菌及耐药机制[J].中国酿造,2021,40(08):8-13.

[4]王磊. 断奶仔猪肠道形态变化规律及其营养调控[D].湖南师范大学,2021.DOI:10.27137/d.cnki.ghusu.2021.001570.