生物活性肽對畜禽的免疫保護及生理調節作用研究進展

陳 齊，許曉宇，孫 超

（西北農林科技大學動物科技學院，陜西楊陵 712100）

在集約化養殖背景下，養殖環境有限而導致的養殖密度過大、限位飼養、運動量不足等問題時有發生，從而導致產量下降、畜禽的患病概率增加[1]。因此，在畜禽養殖過程中經常使用各類飼料添加劑來改善家禽家畜的生長發育狀態，以期提高畜產品的質量。從我國養殖行業發展的實際情況來看，飼料添加劑濫用的問題長期存在，很大程度上危害了消費者的食品安全[2]。有害添加劑一般包括動物源蛋白、激素類藥物、抗生素藥物、有害重金屬元素、有機砷制劑等[3]，這些添加劑可提高動物免疫力、治療疾病、促進動物生長、提高乳產品質量等，但過度使用會出現激素超標、藥物殘留等一系列問題[4]。

隨著人們的消費理念和健康觀念的轉變，對食品安全也愈發關注，因此需要尋找更加綠色安全的飼料添加劑。生物活性肽是由氨基酸構成的多種低聚肽類的統稱[5]，具有調節血壓血脂、增強免疫、抗菌抗毒等多種功能[6]，且肽類物質飽和性較低，比大分子蛋白更易于畜禽吸收，有利于機體生長發育[7]。根據生物活性肽的功能可以分為抗菌肽、抗病毒肽、血壓調節肽、味覺肽等多種類型；又可以根據發揮作用的機制分為神經活性肽、激素肽、金屬載體肽等；或按照材料來源分為水生生物活性肽和陸生生物活性肽[8]。本文主要綜述了生物活性肽在畜禽免疫保護與生理調節中的相關研究進展，為開發生物活性肽相關產品提供參考。

1 生物活性肽的免疫保護作用

很多活性肽都具有免疫保護能力，包括抗菌肽、抗病毒肽、免疫增強肽、抗腫瘤肽等。各種活性肽的免疫保護作用效果及其機制見表1。

表1 生物活性肽的免疫保護作用機制

1.1 抗菌作用 抗菌肽是生物體產生的一類用于抵御病原微生物侵擾的天然物質，其抗菌作用廣義上也包括對真菌、支原體、衣原體、原生動物等致病微生物的抵抗作用?；钚噪目咕V廣，效果好，副作用小，被認為是抗生素的理想替代物[9]。

細菌、真菌等病原微生物都具有細胞結構，抗菌肽可以通過使病菌的細胞膜去極化或者穿孔來殺滅病原體。比如，從方片對蝦血細胞中獲得的一種抗菌肽PvHCt，其具有兩性雙螺旋結構，能與尖孢鐮刀菌（Fusarium oxysporum）菌絲的胞膜結合，通過破壞細胞膜導致真菌死亡[10]。大蠶蛾中提取出的一類陽離子肽天蠶素也具有類似的廣譜細菌和真菌抗性[11]，多數天蠶素的C 端都發生了酰胺化，有利于其與生物膜的結合，其兩性雙螺旋結構也有助于多肽插入細胞膜中[12]。

隨著研究的不斷深入，研究人員發現活性肽也可以穿過細胞膜，作用于細胞內部。富脯氨酸抗菌肽（Proline-rich Antimicrobial Peptide，PrAMP）就可以與核糖體結合并干擾蛋白質合成過程，還能與核酸分子結合抑制DNA 的復制和轉錄，這類抗菌肽對革蘭氏陰性菌有更好的抑制效果[13]。比如，蛙皮素就是一類PrAMP，飼料中添加蛙皮素可顯著降低育肥豬的腸道大腸桿菌數量，同時促進有益乳酸菌群生長[14]。富含脯氨酸的抗菌肽Buforin II（BF-II）對細胞膜也基本沒有破壞作用[15]，其進入細胞后可以與DNA 結合并抑制復制和轉錄，并使得半乳糖苷酶等功能酶活性有所下降[16]。

活性肽功能復雜，一種活性肽往往可以通過多種途徑作用于病原體。房鑫等[17]在使用動物來源的抗菌肽的實驗中發現，Magainin、Melittin、C-BF 和LL-37 4 類活性肽對沙門氏菌都具有破壞細胞膜的能力，Melittin、C-BF 和LL-37 對細菌的蛋白質合成和DNA復制也有不同程度的抑制效果。

1.2 抗病毒作用 病毒結構簡單，體型微小，具有較長的潛伏期，傳染性強，往往會形成大規模的傳染性疫情。在畜禽生產中，一些危害性極強的禽流感、非洲豬瘟、口蹄疫等疾病都是由病毒引起的。一些活性肽可以有效抑制病毒在畜禽體內的增殖。研究人員發現了2 種人工合成的活性肽在雞群上有很好的抗新城疫病毒作用[18]。

多種活性肽可以直接與病毒相互作用，使其失去侵染能力。Rutger 等[19]發現了一種來自牛痘病毒蛋白的CPXV012 肽可以防止多種包膜病毒（痘病毒、HIV 病毒等）的感染，但對非包膜病毒幾乎無作用，該肽可以與病毒包膜中的磷脂酰絲氨酸相互作用，破壞包膜結構，阻止病毒進入細胞。Jung 等[20]也報道了一種流感病毒M2 蛋白的衍生肽M2 MH，其并沒有破壞病毒的包膜結構，而是使包膜形變，影響病毒包膜蛋白的穩定性，阻止病毒與宿主細胞膜融合。

此外，活性肽也可以抑制病毒的基因表達和核酸復制。Zsolt 等[21]發現，多肽TAT-I24 對DNA 雙鏈病毒（巨細胞病毒、牛痘病毒等）具有很好的抑制作用，而對反轉錄病毒等作用不明顯，該肽通過阻止病毒進入以及干擾早期病毒基因表達過程來抑制病毒的復制。

還有一類活性肽可以通過阻止病毒與宿主細胞的識別結合來抑制病毒增殖。段月琴等[22]發現，抗病毒肽EB 和藍藻蛋白肽-N（CVN）可能通過抑制細胞波形蛋白的表達阻止豬繁殖與呼吸綜合征病毒（PRRSV）對猴腎細胞的識別結合。朱志翠等[23]研究發現，家蠅抗菌肽MAF-1A 不但能破壞甲型流感病毒結構，還能通過結合包膜蛋白阻止流感病毒的識別吸附過程，并影響病毒的釋放過程，通過多靶點共同發揮效應。

1.3 免疫增強作用 在機體免疫系統中，巨噬細胞等一系列免疫細胞起到了關鍵作用。研究表明，生物活性肽可以促進淋巴細胞的生成與成熟，增強巨噬細胞的吞噬功能，還可以作為肽類激素介導免疫反應[24]。

動物乳汁中含有豐富的乳鐵蛋白，這類蛋白主要以多肽的形式被吸收，進而在體內發揮作用[25]，其能與細胞表面脂多糖作用來調控白細胞介素和抗炎因子的釋放，還能促進免疫細胞成熟[26]。神經肽等肽類激素也具有很好的免疫增強作用。Jing 等[27]發現，甲硫氨酸腦啡肽（Methionine Enkaphalin，MENK）能顯著抑制甲型流感病毒（H1N1）的復制，其抗病毒作用與NFκBp65 細胞核信號通路的激活誘導巨噬細胞抗病毒狀態有關。

免疫調節肽廣泛存在于富含蛋白的大豆、谷物中。郭雪松等[28]從玉米黃漿蛋白的水解產物中獲得的一種活性肽能夠顯著提高小鼠脾臟指數、血清抗體水平等免疫指標。李?，B等[29]發現，鷹嘴豆肽可以有效增強環磷酰胺造成的免疫力低下小鼠的白細胞數量、細胞因子水平。此外，核桃中的多肽物質也可以調節斑馬魚的細胞炎癥因子，激活巨噬細胞[30]。

近年來，在海洋生物體內也發現了大量優質生物活性肽。徐愷[31]發現，南極磷蝦肽能夠提高小鼠的淋巴細胞增殖速度，增強自然殺傷細胞和巨噬細胞的活性。從大西洋鱈魚中得到的一種蛋白水解產物也被證實可以激活大西洋鮭魚的白細胞，提高吞噬細胞活性，還能促進小鼠的T 淋巴細胞釋放更多的細胞因子[32]。

1.4 抗腫瘤作用 長期研究表明，生物活性肽可以通過誘發腫瘤細胞凋亡、抑制腫瘤細胞DNA 合成、調控細胞周期等多個途徑起到抗腫瘤作用[33]。

多種植物蛋白具有很好的抗癌活性。李梅青等[34]發現，綠豆活性肽對小鼠的肝癌移植瘤有顯著抑制作用，該肽能增強小鼠免疫細胞功能，同時抑制了細胞端粒酶活性。Gao 等[35]報道，從大豆中得到的多肽Vglycin可以通過誘導癌細胞凋亡，抑制CDK2/Cyclin D1 細胞周期通路將細胞阻滯在G1/S 期，從而抑制結腸腫瘤細胞生長。大豆來源的Lunasin 也可以通過抑制整合素信號通路轉導等方式對黑色素瘤細胞和人類非小細胞肺腫瘤細胞起抑制作用[36]。

動物來源的活性肽對細胞增殖的調控作用更為突出。一類山羊內臟來源的抗癌生物活性肽（ACBPs）被證實可通過調節PARP-p53-Mcl-1 信號通路抑制人結腸直腸腫瘤細胞的生長，并誘導腫瘤細胞凋亡[37-38]。同樣，來自于動物體的神經肽甲硫氨酸腦啡肽（MENK）也對腫瘤進程有調節作用，該肽可以作用于阿片生長因子受體（OGFr）調節細胞周期蛋白依賴性激酶，將細胞周期阻滯在G1/S 期，對裸鼠體內移植的卵巢癌細胞有明顯的抑制作用[39]。一些從海洋動物中獲得的活性肽也具有很強的抗癌作用。Lee 等[40]從刺海星的毒刺中獲得的肽類化合物 Plancitoxin 可以通過提高乳酸脫氫酶（LDH）濃度，增加活性氧產物和NO 的產生，從而改變線粒體的膜內外電位，誘導細胞凋亡。

2 生物活性肽的生理調節作用

細胞內穩態的維持離不開蛋白與多肽的相互作用。隨著研究的深入，發現大量多肽類物質具有調節生理代謝的功能，合理利用活性肽能夠改善畜禽的生長代謝，提高畜產品的質量?；钚噪膶寡趸?、脂代謝調節、骨骼發育調節、神經調節及其機制見表2。

表2 生物活性肽的生理調節作用機制

有觀點認為，關于衰老的分子機制在于氧自由基影響生物膜結構，導致線粒體等腫脹并喪失功能，引起組織細胞功能退化，隨著年齡的增長，機體內自由基逐漸累積，進而產生一系列退行性變化[41-42]。

日常膳食的許多食物中都富含抗氧化的低聚肽。樊金娟等[43]發現，用米糠肽處理致衰小鼠可以顯著提高致衰小鼠的超氧化物歧化酶活性等多項抗氧化指標，并有效改善了線粒體的腫脹程度。Yi 等[44]研究表明，雞蛋轉鐵蛋白衍生肽IRW 能有效緩解細胞的氧化損傷，降低細胞內自由基的積累。一些以亞麻籽粕為原料制備得到的低聚肽產物也具有很強的羥自由基和陽離子自由基清除能力[45]。

此外，多種海產品來源的多肽其抗氧化能力更值得被關注。王晉等[46]從南美白對蝦的蝦頭、蝦殼蛋白酶解液中提取純化得到了高純度的抗氧化肽，對秀麗隱桿線蟲具有很好的抗氧化、延長壽命效果。于平等[47]使用木瓜蛋白酶處理東海海參膠原蛋白得到的酶解產物具有清除多種自由基的功能，并對過氧化氫損傷的神經細胞具有很好的保護作用。從經濟角度考慮，將來源較為豐富的海產品作為活性肽制備原料可以有效降低成本，為生物活性肽的大規模生產開發提供條件。

2.2 脂代謝調節作用 脂類代謝是動物機體內的一個重要的環節，很多疾病的產生都與脂肪過量有關。脂類的沉積轉化直接影響肉用型畜禽產品的品質好壞。

植物中富含粗纖維可以起到降脂減肥的效果，許多植物來源的活性肽也具有良好的減脂效果。人參肽可以提高高脂大鼠血液中一氧化氮合酶含量，保護血管內皮，防止血栓形成，同時降低血清和肝臟內丙二醛含量，并通過提高多種酶活性來防止血管中膽固醇沉積[48]。一類從榛仁蛋白中分離篩選得到的降脂活性肽FLLPH 也可以有效降低脂肪細胞中總脂肪含量，并降低體內膽固醇水平[49]。目前，以作物發酵蛋白為原料的肽類產品已有應用，如使用含馬鈴薯發酵蛋白制品的育肥豬飼料，可以有效改善其飼料轉化率，并提高瘦肉率[50]。

許多動物蛋白也具有減脂降脂作用。如豬骨膠原蛋白肽能顯著降低高脂飼料飼喂小鼠的膽固醇含量，緩解由高脂飼料帶來的肝臟應激反應[51]。鯽魚多肽能降低小鼠體內膽固醇和游離脂肪酸水平，抑制合成酶活性，并提高氧化代謝水平[52]。昆蟲來源的土鱉蟲活性肽DP17 能抑制大鼠肝臟中脂肪的堆積，并發現這一作用可能是通過激活AMPK/mTOR 信號通路實現的[53]。

2.3 骨代謝調控作用 骨骼是動物體重要的支持結構，處在動態平衡的變化中，且通過骨骼的形成和再吸收實現。若這一平衡被破壞，就容易產生骨質疏松和脆性骨折。

乳制品對動物早期骨骼發育具有很好的促進作用，這不僅是因為乳汁中含有豐富的鈣，其中的多種活性肽也起到了重要作用。研究證實，來源于牛初乳的小分子活性肽可以顯著提高受試小鼠的骨骼密度[54]。Masum等[55]發現，3 種乳酪蛋白衍生肽能夠誘導成骨細胞分化標記基因的表達。Li 等[56]也報道，乳酪蛋白衍生的2 種活性肽VPP 和IPP 對激活成骨細胞增殖和分化具有促進作用。

神經肽甲硫氨酸腦啡肽（MENK）在骨骼塑造中也發揮了巨大作用。Sogi 等[57]使用對顱骨施加壓迫載荷的小鼠模型進行研究，證明骨細胞表達MENK 可抑制活化T 細胞核因子1（NFATC1）的核轉位，進而抑制骨細胞的凋亡，而機械壓力刺激結締組織生長因子（CTGF）通路來抑制MENK 表達引發的骨細胞凋亡，造成骨骼重塑。

2.4 神經調節作用 中樞神經系統與周圍神經系統構成了動物的神經調節網絡，從而快速有效地調節機體以適應周圍環境的變化。研究表明，神經肽、肽類激素等內源性多肽和來自食物蛋白的外源性（食源性）多肽都對神經系統有調控作用[58]。

內源性神經肽在中樞神經功能的調節和細胞間信號轉導中起著重要的作用。Corvin 等[59]使用胰島素樣生長因子-1（IGF-1）和衍生肽（1-3）IGF1 處理小鼠大腦皮層體外培養細胞，發現2 種因子都能激活IGF-1 受體并增強突觸標記物的表達，但是（1-3）IGF1 具有額外的作用，如激活神經膠質細胞中的PI3 激酶，很好地反映了生物活性肽的功能特殊性。廣泛分布于多種兩棲動物和哺乳動物中的神經介肽U（NMU）能通過激活NMU 受體提高γ氨基丁酸能神經元活性，提高大鼠海馬區的興奮性[60]。

食物中也存在許多具有神經調節作用的多肽，這類多肽為開發神經藥物和抗抑郁焦慮藥物提供了新思路。Nogimura 等[61]報道，一種膠原蛋白衍生二肽PO 能顯著增加小鼠海馬腦源性神經營養因子和神經生長因子的表達，提高前額皮質中多巴胺的濃度，并在行為學試驗中證實其抗抑郁的作用。來自于大豆蛋白水解物的二肽GR 也具備增強衰老小鼠腦源神經營養因子的釋放、提高海馬體和大腦皮層的神經元數目、促進神經發生等活性[62]。

近年來研究表明，腸道神經系統（ENS）與中樞神經系統相同，也由大量神經元構成，在維持機體健康中起到重要作用[63]。Cossais 等[64]發現，使用β胰蛋白酶處理乳酪蛋白的水解物能夠刺激小鼠體外培養的腸神經細胞和神經膠質細胞生長，同時調節腸神經節樣結構形成，而天然乳酪蛋白則沒有這種作用。ENS 調節肽具有促進胃腸系統發育的功能，在畜禽飼料中有很好的發展前景。

3 小結和展望

生物活性肽由于具有豐富的功能而受到廣泛關注。從來源上看，目前對于植物活性肽的研究較多、較為深入，而動物活性肽由于制備成本較高等原因研究較少，昆蟲類以及海產品由于其優質低價的優勢開始逐漸受到關注，微生物發酵法和蛋白質人工合成技術的突破也為生物活性肽的生產開發創造了條件，有望降低活性肽的制備成本。從研究方法看，針對活性肽的研究已經開始從表觀上的實驗性研究轉向更深層次的細胞水平和分子水平上的機制研究。比起傳統的研究手段，結合前沿的基因和蛋白分析技術解析活性肽發揮功能的機制，使得人們對于生物活性肽有了更加深入的認識，也便于人們了解不同類型活性肽的功能差異和作用的特異性。

現階段，對于活性肽的研究方向多集中于人類疾病的輔助治療以及養生保健領域，將生物活性肽大規模生產并應用于動物飼料加工仍然存在很多問題。一方面，活性肽的制備成本較高，仍然缺乏高效的制備方法，且穩定性較差，難以保存運輸；另一方面，活性肽的作用效果較抗生素等緩慢，難以滿足動物生產需要。此外，活性肽的種類復雜，并且很多都具有生物特異性，因此很難做到像抗生素一樣大規模應用在動物生產中。未來需要尋找高效低成本的生物活性肽制備方法，并深入解析活性肽的作用機制，提高相關產品的應用價值，將活性肽產品研發細分化和標準化。隨著研究的不斷深入，生物活性肽制品作為新型綠色營養性飼料添加劑在畜禽生產中將會有更加廣闊的應用前景。