文/王玉堂
魚類免疫增強劑的種類及研究進展(二)
文/王玉堂
(上接2017年,第11期)
2.乳鐵蛋白
乳鐵蛋白是一種廣泛分布于家畜乳液中的鐵結合糖蛋白,它是一種抗氧化劑,可調(diào)節(jié)鐵吸收和吞噬細胞生長。乳鐵蛋白通過競爭鐵而抑制細菌生長,對大腸桿菌、鏈球菌、肺炎桿菌、桔草桿菌、金黃色匍萄球菌等均為抑制作用。
3.大豆異黃酮
大豆異黃酮是常見于植物中的一種天然抗氧化成分,能促進動物體內(nèi)養(yǎng)分重新分配、提高蛋白質(zhì)合成效率、提高動物的繁殖能力和增強動物免疫力。
4.甘草提取物
甘草粗提物能增強鯽對嗜水氣單胞菌的吞噬和殺滅活性,并且其血清溶菌酶活性、殺菌活性、血液淋巴細胞計數(shù)等免疫參數(shù)都有所提高,表明鯽魚免疫力在一定程度上得到增強,其作用機理可能是甘草粗提物中的多糖和甙類化合物刺激了鯽的非特異性免疫功能。甘草在養(yǎng)殖魚類的應用,可以避免化學藥物、抗生素等引發(fā)的病原抗藥性和藥物殘留超標問題。
5.魚肝油
魚肝油具有增強動物體質(zhì)、促進生長發(fā)育、增強抵抗低溫應激的作用。歐陽玉珍(1999)報道,試驗表明,在氣溫6℃~7℃條件下,在鯉魚和羅非魚飼料中添加魚肝油,試驗組魚的成活率高達99.5%,增重8.1%;而對照組魚的成活率為89.7%,增重率為2.9%。說明魚肝油有較強的抗寒應激作用。
6.核苷酸
核苷酸已被證實為一種免疫增強劑,可減輕對蝦應激反應。據(jù)Koppel(1998)報道,以始重6.67g的對蝦為試驗對象,通過經(jīng)常改變水體的鹽度為應激因素,試驗結果表明,投喂含核苷酸的對蝦試驗組存活率達93.4%,而對照組最低為53.5%。蔡明娃(1999)試驗,用白斑病毒(WSSA)感染對蝦后,投喂含0.2%核苷酸的飼料組成活率為90%,投喂含0.1%核苷酸的試驗組存活率為60%,而對照組為27%。
核苷酸(Nucleotide.NT)是細胞的主要組成成分,是構成DNA和RNA的單體,具有調(diào)節(jié)生物體內(nèi)物質(zhì)能量代謝、參與遺傳信息編碼等重要作用和生理特殊功能。Cosgrove(1998)指出,由于動物機體本身能自身合成各種核苷酸,在養(yǎng)殖生產(chǎn)上并未發(fā)現(xiàn)養(yǎng)殖動物有特異性的缺乏癥,人們也一直將核苷酸視為動物非必需性的營養(yǎng)素。但近年來的研究表明,動物體內(nèi)從頭合成的苷酸并不能完全滿足其各種代謝的組織和細胞核的需求。如某些與營養(yǎng)代謝吸收有關的,如腸細胞和白細胞、參與免疫應答過程的淋巴細胞、紅細胞和白細胞等,都無法從頭合成核苷酸,必須依靠外源性的核苷酸來維持正常的細胞分裂和生長(Gil,2002)。有研究發(fā)現(xiàn),日糧中缺乏核苷酸時,會削弱肝臟、心臟、腸道和免疫系統(tǒng)的功能(Grimble等,2000)。此外,當動物處于某種特殊應激狀態(tài),如育苗期、饑餓、肝損傷、免疫注射等時,動物組織內(nèi)源合成的核苷酸不能完全滿足機體需要,也必須依靠外源性核苷酸的補充生長或者修復組織的核苷酸,以減少疾病的發(fā)生。由于核苷酸的這種特殊作用,所以,又被稱為是動物機體的一種半必需營養(yǎng)素。
核苷酸在常規(guī)飼料原料中的含量普遍偏低,但研究發(fā)現(xiàn),酵母中的核苷酸含量卻較高,幾種核苷酸的含量達到1500mg/kg,是乳清核苷酸含量的近5倍,是魚粉核苷酸含量的20倍。因此,關于酵母核苷酸的研究已成為近年來的研究熱點。
研究表明,在配方飼料中添加一定量的核苷酸對水產(chǎn)生物苗種的生長、胃腸道的發(fā)育、肝臟功能和免疫水平的提高都有一定效果。王廣軍等(2006)采用濃度梯度實驗研究酵母核苷酸對南美白對蝦的生長、免疫和抗應激的影響,結果發(fā)現(xiàn),酵母核苷酸的添加量在172mg/kg~516mg/kg時,能夠促進對蝦的生長,降低飼料系數(shù);當酵母核苷酸的添加量在344mg/kg和516mg/kg時,都能顯著提高對蝦的生長速度,降低飼料系數(shù)和提高綜合免疫能力,由此提出適宜的添加量為344mg/kg。魏文志等(2007)在異育銀鯽上也獲得相同結果,推薦的酵母核苷酸適宜添加量亦為344mg/kg。周興華等(2009)在錦鯉幼魚上的研究再次支持了上述研究結果,通過對錦鯉幼魚的增重率、特定生長率、飼料與機體組成等指標的觀測,認為錦鯉幼魚飼料中適宜添加酵母苷酸的量為387mg/kg。
7.大蒜
大蒜屬溫性和類似抗生素的飼料添加劑。大蒜含有大蒜素、鈣、鐵、鎂、硒、鍺等營養(yǎng)物質(zhì),在魚、蝦飼料中添加1%~2%的大蒜粉,可增強魚、蝦抗寒應激能力,而且可以提高魚、蝦的肉質(zhì),預防多種疾病發(fā)生。
8.腐質(zhì)酸
腐質(zhì)酸是天然的“綠色”動物飼料添加劑。其在動物體內(nèi)具有增強免疫功能,促進動物生長、抗炎、抗?jié)?、促進腸道微生態(tài)平衡、抗環(huán)境污染、抗感染的應激功能。中國科學院海洋研究所(1997),在對蝦育苗水體中添加10g/m3的腐質(zhì)酸,可解除重金屬(Cn、Zn)對對蝦的毒害,從而提高對蝦受精卵孵化率50.3%和幼蝦成活率64.1%。張長舒等(1999)在氣溫38℃環(huán)境中,給草魚精飼料中添加1.5%腐質(zhì)酸,結果表明,試驗組魚成活率比對照組提高了27.5%,而且魚的腸炎、爛鰓病發(fā)病率分別降低了90.4%和89.7%。
9.海帶
海帶中富碘和海藻多糖,具有免疫增強和抗應激作用,能提高動物對環(huán)境的適應能力。周世朗(1998)報道,海帶可以提高魚、蝦的抗熱應激能力和抗低溶氧能力等,從而提高魚、蝦的成活率以及生長性能。
10.螺旋藻(Spirulima)
據(jù)伯良(1999)報道,在對蝦苗的飼料中添加0.5%~3.0%的螺旋藻粉,可有效提高蝦苗的增重率,降低對常見病的易感性,提高成活率;親蝦飼料中添加螺旋藻粉,可明顯提高受精卵的孵化率和抗熱應激能力;海水網(wǎng)箱養(yǎng)殖的真鯛、灰斑魚等,病害常常難以控制,魚因受疾病的應激,成活率往往較低,如果在魚的飼料中添加螺旋藻粉,不但會大大提高魚對疾病的應激抵抗能力,提高成活率,而且有利于魚體體色改善,提高商品魚的品質(zhì)。
11.甜菜堿
甜菜堿又名甘氨酸三甲基內(nèi)酯,是目前研究和應用范圍較廣的一種生物堿。一些研究表明,甜菜堿有調(diào)節(jié)淡水魚、蝦類體內(nèi)滲透壓的作用,可抵抗水中鹽水濃度對滲透壓的應激;此外,一些研究表明,甜菜堿還有誘食和促生長作用,甜菜堿作為甲基的供體,不但可以促進脂肪代謝,還表現(xiàn)出穩(wěn)定維生素、提高飼料利用率的作用。
螺旋藻
其機理是,當組織細胞滲透壓發(fā)生明顯變化時,甜菜堿能被細胞吸收,防止細胞的水分流失及鹽類的進入,并提高細胞膜IV2-K泵功能,維持組織細胞正常滲透壓,以調(diào)節(jié)細胞滲透壓的平衡。它穩(wěn)定了蛋白質(zhì)和細胞膜,并且通過增加關鍵與細胞膜的溫度和離子耐侵性來提高細胞漿的滲透壓。NelisoRJ(1991)提出甜菜堿對魚類在10℃以下具有抗冷應激作用,這為解決某些水生動物越冬問題提供了新思路。
甜菜堿作為飼料添加劑的應用不斷發(fā)展,已有試驗證明,甜菜堿是水產(chǎn)養(yǎng)殖動物理想的誘食劑,對許多魚類和甲殼動物的嗅覺和味覺均有強烈的誘惑效果,同時,甜菜堿還有明顯的代謝活力,能提高幼魚放養(yǎng)成活率和適應性。鄭榮恭報道,虹鱒魚飼喂虹鱒甜菜堿增重率可提高23.5%,飼料系數(shù)降低14.1%;而大麻哈增重率可提高31.9%,飼料系數(shù)降低20.8%。閆有利等在2齡鯉魚配合飼料中添加0.3%~0.4%的甜菜堿,飼料系數(shù)降低了14%~24%,而日增重率提高了41%~49%。李詠梅等的試驗也表明,飼料中添加0.3%的甜菜堿純品或復合品時,能明顯促進羅非魚的生長,并降低飼料系數(shù)。同時,試驗觀察,甜菜堿對鯉魚、野鯪有明顯的誘食作用。
12.黃霉素
黃霉素商品名“富樂旺”,作為飼料添加劑具有類似抗生素促進劑的作用,是國家認定的動物“綠色”飼料添加劑。其理化性質(zhì)穩(wěn)定,使用安全而無副作用,抗菌作用強,促進養(yǎng)殖動物生長,提高生產(chǎn)性能,并能增強養(yǎng)殖動物抗各種應激能力。在鯉魚飼料中添加3×10-6mg/kg、4×10-6mg/kg和5×10-6mg/kg的黃霉素,可分別提高鯉魚的生長速度46.3%、6.65%和5.97%,并經(jīng)過500km長途運輸?shù)哪褪芰υ囼?,沒有發(fā)現(xiàn)負面影響。
13.小肽與抗菌肽
小肽是蛋白代謝的主要產(chǎn)物,由兩個或兩個以上氨基酸組成的蛋白質(zhì)片斷,是良好的飼料添加劑。小肽具有參與水生動物機體免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用,提高魚的抗應激能力;具有抗菌活性的小肽,能抑制和殺滅動物體內(nèi)的病原菌,減少或消除疾病對魚體的應激反應,提高魚的健康水平,提高成活率。
抗菌肽(A n t i b a c t e r i a l peptides,ABP)是生物體內(nèi)產(chǎn)生的一類具有強抗菌作用或生物活性小分子多肽的總稱,是生物體天然免疫防御系統(tǒng)的重要組成部分。其對細菌、病毒、寄生蟲以及腫瘤細胞均有抑制或殺滅作用,同時能增強機體免疫力。目前已發(fā)現(xiàn)抗菌肽或類似抗菌肽的小分子肽類廣泛存在于生物界,包括細菌、動植物和人類。這種內(nèi)源性的抗菌肽經(jīng)誘導而合成,在機體抵抗病原的入侵方面起著重要作用,更被認為是缺乏特異性免疫功能生物的重要防御成分??咕木哂袕V譜殺菌作用,大多數(shù)抗菌肽對革蘭氏陽性菌有較強的殺滅作用,有些抗菌肽則對革蘭氏陰性菌和革蘭氏陽性菌均有殺滅作用,還具有抗真菌、病毒、原蟲及抗腫瘤的活性。
抗菌肽的作用機理與其分子結構密切相關。不同物種、不同來源的抗菌肽分子其結構既有相似之處,又有一定的差異,這就決定了它們生物學活性和功能的差異??咕姆肿訕嬙煨椭杏幸粋€共同的特性:兩親性??咕闹饕褪抢梅肿拥膬捎H性穿透細胞膜從而達到抗菌作用。抗菌肽具有不同于抗生素的抗菌機制,抗菌肽的作用機制與酶或受體等蛋白因子無關,主要作用于微生物細胞膜,通過物理化學等機制使膜的通透性增大,破壞其屏障而達到殺傷細胞的作用,因此不會誘導抗菌株的產(chǎn)生。同時,作為非特異性免疫增強劑,抗菌肽更能提高動物機體免疫機能,調(diào)動、開發(fā)其自身的防御潛能,起到良好的疾病預防效果。因此,抗菌肽作為新一代綠色抗菌劑具有廣闊的開發(fā)應用前景,是開展水產(chǎn)健康養(yǎng)殖、實現(xiàn)無抗生素水產(chǎn)養(yǎng)殖,促進水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略發(fā)展方向之一。
抗菌肽作為魚、蝦、貝等水生動物免疫增強劑的重要組成部分,在抵抗細菌、病毒、真菌等病原菌入侵時具有非常重要的作用。抗菌肽作為功能性漁用飼料添加劑,一直廣泛地應用于養(yǎng)殖業(yè)中,迄今已開發(fā)出幾十種魚類抗菌肽,并且多個抗菌肽基因已被克隆。但如果使用單一種類的抗菌肽,它的活性是有限的。目前市場上出現(xiàn)的腸桿菌肽和天蠶抗菌肽在水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)已有一定的應用量,并產(chǎn)生較好效果。腸桿菌肽是利用蛋白工程技術在植物乳桿菌中高效生產(chǎn)的一種抗菌肽,對弧菌、愛德華氏菌等革蘭氏陰性菌都有強力殺滅作用。腸桿菌性質(zhì)穩(wěn)定、對高溫、酸、堿、胃蛋白酶有良好的抵抗力。天蠶素抗菌肽是利用微生物發(fā)酵方式生產(chǎn)的多肽,對增強水生動物的非特異性免疫力效果顯著,主要是增強水生動物的巨噬細胞功能。
隨著我國水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展和高密度集約化程度的提高,養(yǎng)殖水域環(huán)境加劇,各類水產(chǎn)養(yǎng)殖動物疾病頻發(fā),使得抗生素類藥物的濫用情況嚴重,耐藥菌株不斷出現(xiàn),不僅無法有效控制細菌性疾病的發(fā)生,更在極大程度上影響了養(yǎng)殖水產(chǎn)品的質(zhì)量安全,給我國水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)造成較大經(jīng)濟損失。因此,全新的抗菌肽類物質(zhì)開發(fā)應用便成為醫(yī)藥學家、微生物學家等的主攻目標,而具有廣譜抗菌效果及全新的抗菌機制的抗菌肽在此方面就具有明顯的優(yōu)勢。
由于抗菌肽替代抗生素作為飼料添加劑的研究時間較短,至今僅幾十年時間,雖然取得了一些進展,但還處于發(fā)展階段,一些重要問題還有待于進一步研究。如:各種來源的抗菌肽種類繁多,并且存在“種”的特異性,哪些種類作為飼料添加劑具有較高的性價比,不同種類的抗體菌肽組合間存在什么樣的關系?
抗菌肽屬于機體非特異性免疫物質(zhì),在動物體內(nèi)本身含量少,提純困難;化學合成的生產(chǎn)成本又極高,目前還無法進入產(chǎn)業(yè)化階段,如何利用基因工程技術而實現(xiàn)規(guī)?;a(chǎn)還需要進一步研究??咕牡呐R床應用效果、毒理、藥理以及如何解決毒性、穩(wěn)定性、用量等問題也需要進一步研究。因抗菌肽在體內(nèi)容易被蛋白酶水解,需要通過各種制劑化手段對其進行修飾,因此,在大規(guī)模生產(chǎn)上也受到一定限制等等。
14.蝦青素
蝦青素是一種理想的著色劑和抗氧化劑,具有明顯的抗應激和抗癌作用。在水產(chǎn)養(yǎng)殖中應用,還抗鹽堿和調(diào)節(jié)滲透壓的作用。Darachi等(1999)用天然蝦青素、合成蝦青素、不含蝦青素及天然餌料的4種食物,對不同生長階段的對蝦幼體的抗鹽脅迫能力的影響試驗,發(fā)現(xiàn)投喂天然蝦青素的對蝦幼體最能忍受低鹽脅迫;測試蝦體中類胡蘿卜素含量,發(fā)現(xiàn)食用天然蝦青素組要高于投喂含合成蝦青素組和無蝦青素組。Ako等(1999)在魚蝦飼料中添加0.05%~0.1%的蝦青素,對抗高溫應激明顯,魚蝦成活率有所提高,生長速度穩(wěn)定。
15.內(nèi)源酶
據(jù)松島一郎(2000)研究表明,養(yǎng)殖水生動物特別是幼齡動物處于高溫、寒冷、轉(zhuǎn)群、運輸、疾病等應激狀態(tài)下,動物體分泌酶的能力減弱,或出現(xiàn)消化機能紊亂,內(nèi)源酶分泌減少,動物表現(xiàn)出多種應激反應,如果在應激狀態(tài)下,在動物飼料中添加淀粉酶、蛋白酶和脂肪酶等內(nèi)源性消化酶,可大大減少動物應激反應。
16.檸檬苦素類似物
檸檬苦素類似物是從廢棄的果核、果皮及柑桔類果皮中加工提取的活性物質(zhì),是目前發(fā)現(xiàn)的新型、綠色飼料添加劑。用于水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè),有促進動物生長、提高動物生產(chǎn)性能、驅(qū)蟲保健、抑菌殺菌、解毒、防止飼料霉變、提高動物免疫力以及抗多種動物應激反應的作用。據(jù)許多文獻表明,檸檬苦素類似物用于水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè),可緩解魚蝦的長途運輸、高溫、水質(zhì)污染、某些疾病等應激作用,可提高魚蝦在應激狀態(tài)下的成活率和維持正常生長的作用。
17.糖萜素
糖萜素是從山茶科植物中提取的天然生物活性物質(zhì),具有提高養(yǎng)殖動物有免疫、抗氧化能力,可提高水生動物的養(yǎng)殖生產(chǎn)性能,改善動物產(chǎn)品品質(zhì)和動物抗應激等功效。據(jù)詹勇等(2003)報道,在水產(chǎn)養(yǎng)殖動物飼料中添加糖萜素,可減輕應激反應對機體的危害,解除動物因應激反應而產(chǎn)生的免疫作用。徐進輝(1999)在羅非魚飼料中添加20mg/kg的糖萜素,在氣溫39℃環(huán)境中試驗,試驗魚因高溫應激反應引起的死亡率比對照組降低85.2%。華祥試驗表明,在受工業(yè)廢水污染的水體中養(yǎng)魚,如果在魚的飼料中添加糖萜素300mg/kg和適量的VC,可提高魚的成活率73.3%;魚肉測定結果顯示,飼喂糖萜素和VC飼料的魚肉中所含鎘、鉛、銅等重金屬明顯低于對照組,且試驗魚的魚肉中脂肪酸和蛋白質(zhì)中蘇氨酸的含量明顯高于對照組,從而較好地改善了魚肉品質(zhì)。
18.生姜
生姜為溫性飼料添加劑,有增進食欲、驅(qū)寒等作用。據(jù)嚴華平(2000)報道,鯉魚在越冬期間,在飼料中添加0.5%的生姜粉或1.5%鮮生姜碎塊,可提高鯉魚抗寒冷應激反應,提高成活率。
(未完待續(xù))