溶菌酶的应用研究进展

   日期:2020-03-25     来源:互联网    作者:admin    浏览:7    评论:0    
核心提示:溶菌酶是人和动物体液和组织中的一种重要的防御因子,具有杀菌效果强,杀菌谱广,稳定性强,易被机体所接受的特点,还能促进免疫
溶菌酶是人和动物体液和组织中的一种重要的防御因子,具有杀菌效果强,杀菌谱广,稳定性强,易被机体所接受的特点,还能促进免疫功能恢复,并且没有任何毒副作用和不良反应。因此溶菌酶作为一种生物制剂,被广泛应用于食品、饲料工业和医学临床。
一、溶菌酶简介
溶菌酶(Lysozyme)全称为1,4-β-N-溶菌酶,又称粘肽N-乙酰基胞壁酰水解酶。由英国细菌学家Fleming在1922年首先在人的唾沫、眼泪和鼻涕中发现,因其能溶解细菌细胞壁而具有溶菌作用而得其名。根据溶菌酶结构、分子量和来源的差异可分为:植物溶菌酶(planttypelysozyme),微生物溶菌酶(bacteriatypelysozyme),噬菌体溶菌酶(phagelysozyme)以及3种动物型溶菌酶:c型(chickenegg-whitelysozyme,clyz),g型(gooseegg-whitelysozyme,glyz)和I型(invertebratetypelysozyme)。
其中最常见的是c型、g型以及噬菌体溶菌酶,牛体内的溶菌酶有多种,表达的潜在位点有:乳腺、唾液、泪液、胃、气管组织以及中性粒细胞、巨噬细胞、白细胞等,其中牛乳溶菌酶属于c型。
二、溶菌酶的生物学特性研究
1.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着重要的作用,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。
细菌的胞壁质是由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肽糖分子的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而引起破裂,从而导致菌体细胞壁溶解而杀死细菌。
2.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的变性作用;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。
三、溶菌酶的应用研究
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,可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,维护肠道菌群有效的动态平衡;对肠道微生物的间接调控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。
1.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。溶菌酶可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了胃肠道的维持损失,从而促进动物的生长。
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应激和免疫刺激及导致免疫抑制的因素使动物抵抗疾病和免疫保护能力下降,从而导致继发性的感染机会大幅度增加。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。
2.免疫调节作用
研究发现,免疫反应会降低动物的采食量,增加机体的维持需要,加快了机体蛋白质的分解,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。
同时还可以通过减少炎性细胞因子的合成,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的维持营养需要的增加,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。
3.内分泌调节作用
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。
四、溶菌酶的临床研究应用
溶菌酶是人和动物体液及组织中的一种重要的防御因子,在非特异性免疫中具有抗菌、消炎、促进组织修复和增强免疫力等多种药理作用,因此被广泛应用于食品、饲料工业和医学临床。
溶菌酶可用于预防和治疗奶牛的乳腺炎、急慢性子宫内膜炎、阴道炎、口蹄疫、口腔炎、皮肤溃疡等细菌感染性疾病。汤建中采用复合溶菌酶治疗子宫内膜炎,总有效率达到93.3%,显著高于目前临床上使用的常规药物。
吕俊等人用溶菌酶溶液进行子宫灌注,共治疗33头奶牛,总有效率91%。
杨为荣等(2001)用复合溶菌酶治疗奶牛子宫内膜炎,结果表明,溶菌酶对子宫内膜炎的总治愈率、治疗后子宫恢复程度均较抗生素治疗的效果好。对子宫内膜炎的总治愈率达82.35%~88.24%,明显高于金霉素的治愈率(56.25%);溶菌酶试验组平均受胎率为75.38%,明显高于抗生素对照组。
赵建英(2003)等用复合溶菌酶制剂进行子宫灌注,间隔1周重复治疗1次,对治疗奶牛子宫内膜炎有效率达85%。由此可以看出,溶菌酶制剂具有疗效高、毒副作用小、不产生耐药性的特点,是一种取代抗生素药物治疗子宫内膜炎的生物类药品,具有较好的应用前景。
溶菌酶虽然化学性质稳定(在pH值4~7范围内100℃处

理1分钟后仍能保持原活性),但许多因素对溶菌酶的生物活性具有直接的影响。例如,细菌的酸性聚合物能与溶菌酶结合,阻碍其溶菌活性、温度、酸碱度、离子浓度、重金属离子、溶液的渗透压以及任何影响细菌表面结构的因素等等。因此在溶菌酶的使用过程中应当注意外界环境的对溶菌酶活力的影响。
五、溶菌酶的研究开发趋势
1.优化从鸡蛋蛋清中提取溶菌酶的工艺,可提高提取速度和溶菌酶的活性,缩短生产周期,便于实现大规模的生产。
2.中国农业大学农业生物技术国家重点实验室先后申请了批号为200510066117.0和200610076241.X的两项专利,这两项专利涉及生产重组人溶菌酶的动物乳腺生物反应器--人溶菌酶转基因克隆大型家畜的方法,都是利用体细胞克隆技术生产转人溶菌酶基因的转基因牛,从而通过高产奶牛的乳腺,大量生产具有活性的人溶菌酶。既可开发出具有高附加值的保健牛奶,也可纯化出人溶菌酶并开发成药品和保健品。
3.利用真核表达原理与技术将溶菌酶通过酵母、植物反应器,来生产溶菌酶。浙江省杭州康德权饲料有限公司申请了批号为200710067728.6的专利,它是采用基因工程重组方法修饰了鸡蛋清溶菌酶,并通过毕赤酵母发酵表达了高活性的鸡溶菌酶,该方法实现了大批量的工业化生产,且不受原材料来源的限制,其产品具有稳定、纯净、生物活性高的特点。
可以说,随着生物学技术的发展,溶菌酶的生产取得了令人瞩目的成就。最开始是通过天然溶菌酶(蛋清和胎盘中)提取来获得,但提取成分复杂、工序繁琐,不易大批量的工业化生产。通过动物乳腺生物反应器,既可以生产高附加值的保健牛奶,也可纯化出人溶菌酶并开发成药品和保健品。通过酵母菌发酵来生产溶菌酶,突破了受材料来源的限制,可以大批量的生产稳定、纯净、生物活性高溶菌酶的愿望得以实现。因此,现在溶菌酶的生产主要倾向于后两种方法,成为研究的热点。
作者简介:齐长学,男,(1982-),在读硕士,主要从事产科疾病的诊断和治疗,电话:13936987146

 
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