溶菌酶的研究现状及应用进展

　　饲料与食品安全问题是目前全球的饲料行业和养殖企业都面临的挑战。抗生素的大量滥用以及药物残留、农药的污染等一系列问题令人寝食难安。《Scince》发表的“WHO advises kicking the livestock antibiotic habit”（世界卫生组织建议摒弃畜牧业生产中使用抗生素的习惯）一文，又一次将抗生素的使用问题推向了世人的面前。抗生素的使用长久以来以改善动物的营养状况和抗菌促生长为目的，从而对能有效抗菌，促生长、可应用、无残留、无污染的饲用抗生素的替代物的研究备受关注。溶菌酶作为动物自身的一种非特异性免疫因子，以其广谱高效的杀菌、无残留、无污染的特性吸引众多研究者的视线。本文综述饲用溶菌酶的作用机制和其应用前景。

　　1. 溶菌酶简介

　　溶菌酶是能溶解细菌细胞壁的一种酶，是一类物质的的总称。根据其来源以及作用机制不同可以分为动物源溶菌酶，包括C型（chicken- lysozyme type）、G型（goose-type）、I型（intertebrate-type）；植物源溶菌酶；微生物源溶菌酶，包括N-乙酰己糖胺酶、酰胺酶、内肽酶、β-1,3、1,6葡聚糖酶和甘露聚糖酶、壳多糖酶；噬菌体T4溶菌酶。溶菌酶来源不同其作用功效不同。例如动物源溶菌酶主要在动物的免疫组织和细胞中表达，与其免疫功能相关；在某些草食类动物、昆虫和海洋生物的消化系统中也呈现高表达，推测可能与其消化功能相适应；在某些脊椎动物的巨噬细胞中表达，被当作骨髓细胞系发育的分子标志。在动物的进化过程中，溶菌酶的结构及功能都有不同程度的改变，其内含子和外显子的组成发生了重大的变化。

　　2. 溶菌酶的生物学特性

　　溶菌酶的抗菌作用

　　作为非特异性免疫的重要成员，溶菌酶在防御外源微生物入侵方面发挥重要的作用，其在动物的免疫细胞和巨噬细胞中含量比较高。后来在反刍动物的皱胃中发现消化型溶菌酶，此类溶菌酶能消化分解细菌，并吸收微生物分解后的组分来作为自身的营养成分。

　　溶菌酶对革兰氏阳性菌、好气性孢子形成的菌、枯草杆菌、耐辐射微球菌均具有良好的分解作用，对大肠杆菌、普通变球菌和副血性弧菌等革兰氏阴性菌也具有溶解作用。

　　有胞壁质细菌的细胞壁组成，胞壁质由N-乙酰胞壁酸和N-乙酰氨基葡萄糖交替组成的多聚物，胞壁酸残基上可以连接多肽，称为肽聚糖。多糖之间以直链形式存在，彼此临近的多糖链之间可以通过肽链部分相互连接，从而形成三维结构。溶菌酶正是通过水解破坏组成细菌细胞壁的肽糖分子的由N-乙酰胞壁酸和N-乙酰氨基葡萄糖氨之间的β-（1,4）糖苷键，使细胞因渗透压不平衡引起破裂，从而导致菌体细胞壁溶解而杀死细菌。

　　溶菌酶的其它生物学功能

　　溶菌酶能激活宿主的免疫系统，增强肿瘤细胞的免疫原性，从而具有抗肿瘤作用。溶菌酶是一种碱性蛋白质，在体内近于中性的pH环境下带有大量的正电荷，可与带负电荷的的病毒蛋白直接作用，和DNA、RNA、脱辅盐基蛋白形成复盐，使侵入体内的病毒失活。在被疱疹病毒感染的Hela细胞培养液中，加入溶菌酶后有抑制细胞变性作用。溶菌酶也可抑制腺病毒生长，可用于带状疱疹、腮腺炎、鸡水痘、肝炎及流感病毒性疾患的治疗。

　　3. 溶菌酶在畜禽生产中应用的作用机制

　　溶菌酶通过调控肠道微生物菌群，降低机体维持和免疫应答对营养的需求，从而改善畜禽的生产性能，即对肠道微生物进行直接或间接调控起作用。对肠道微生物进行直接的调控作用是降低肠道内有害微生物，维护肠道菌群的有效的动态的平衡；对肠道微生物的间接调控引起的作用是降低免疫应答和亚临床疾病的发生，减少肠道的维持需要。

　　溶菌酶对肠道微生物的影响

　　动物肠道中的天然菌群至少包括了400种不同类型的细菌。其中既有有利于宿主健康的有益菌，也有能够使宿主致病的有害菌。研究表明，健康动物体内的菌群是相对稳定的，个体菌群的差异性影响着个体生长性能的差异。溶菌酶通过抑制动物胃肠道微生物以促进动物的生长，其通过降低有害微生物的抑生长作用，提高了营养成分的利用率及减少胃肠道的维持损失，从而促进动物的生长。溶菌酶促生长的作用实际上是允许生长作用。

　　乳仔猪消化系统、肠道相关免疫组织和免疫系统组织尚未发育完善，但是断奶过程中伴随的许多的应激和免疫刺激及导致免疫抑制的因素使动物的抵抗疾病和免疫保护能力的下降，从而导致继发性的感染的机会大幅度的增加。溶菌酶可有效抑制养殖生产中的致病微生物，促进肠道有益菌群的生长，是双歧杆菌的有效增值因子。

　　溶菌酶的免疫调节作用

　　研究发现，免疫反应降低了动物的采食量，增加了机体的维持需要，加快机体蛋白质的分解，从而抑制动物的生长。溶菌酶可以降低动物的免疫系统的活化和减少亚临床疾病的发生，如降低急性炎症反应，减少细胞免疫和体液免疫。溶菌酶通过减少炎性细胞因子的合成，从而降低细胞免疫和体液免疫活化水平，改善营养平衡状态，最终表象为较好的生长性能。常规饲养的动物由于过多的免疫细胞激活和炎症反应引起维持营养需要增加而导致生长速度和饲料转化效率降低等，溶菌酶通过对肠道微生物菌群的作用，减少炎症反应和免疫系统的激活，促进生长。

　　溶菌酶对内分泌的调节

　　溶菌酶能够减少外来抗原的刺激，降低动物免疫激活程度，从而减少了某些生长抑制因子的浓度和活性，最终导致促进分解代谢物质释放量的减少和合成激素活性的提高。关于溶菌酶直接或间接作用于消化细胞的机理，尚需要进一步研究。

　　4. 溶菌酶在畜牧生产中的应用

　　溶菌酶本身是一种无毒、无害、安全性很高的蛋白质，具有很强的溶菌作用，同时又具有一定的保健作用，因此可以在畜牧生产中广泛的应用。陈宇光等（2005）报道在不使用抗生素的情况下，于鸡饲料中添加饲用溶菌酶制剂，可以促进鸡体健康，提高增重与饲料的转化率，减少死亡。王铭杰 （2001）、王飞 （2002）报道溶菌酶对鸡大肠埃希菌和鳗弧菌等养殖业中常见致病菌抑菌效果显著，在养殖业中可添加到饲料中代替或部分代替抗生素对此类致病菌引起的疾病进行防治，解决抗生素使用带来的抗药性和药物残留问题。陈宇光等（2006）研究报道溶菌酶粉剂能有效提高养猪的经济效益，在仔猪日粮中其效果比传统药物提高综合效益27.13%，对仔猪的腹泻治愈率达到80%以上。邵春容等 (1996)报道，7～60日龄的仔猪饲喂溶菌酶制剂后，其腹泻发病率显著降低，说明溶菌酶对引起仔猪腹泻的大肠杆菌和轮状病毒具有较强的抑制作用。

　　5. 溶菌酶的应用前景

　　随着产品市场的竞争的日趋激烈，发展绿色、安全、优质、高效的畜产品将是畜牧业发展的必然趋势，绿色的畜产品的生产备受社会的关注和人们的青睐。鉴于饲用抗生素对人类健康与环境造成的危害，许多的国家特别是经济发达的国家已经或准备禁止饲用抗生素的使用。抗生素的替代问题已迫在眉睫，溶菌酶无疑成为首选。

　　很多的研究与应用证明，饲用溶菌酶可以有效提高动物的生长性能，满足人们对畜产品的要求，提高畜牧业的经济效益，降低对环境以及人类健康带来的危害。