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溶菌酶是一种有效的抗菌剂,其化学名称为N-乙酰胞壁质聚糖水解酶。人们对溶菌酶的研究始于本世纪初,英国细菌学家Fleming首次发现人的唾液和眼泪中存在一种明显使细菌细胞壁溶解的成分,因其具有溶菌作用而将其命名为溶菌酶。此后人们发现溶菌不仅具有抗菌、抗病毒、抗肿瘤的作用,而且还有止血、消肿、防腐及加快组织修复等功能。 1. 来源与种类 溶菌酶广泛分布于自然界中,在人和动物的多种器官组织及分泌物中都可以找到,尤以鸡蛋清中含量最多,此后人们陆续发现许多植物组织及微生物细胞中也存在。根据来源不同,可将溶菌酶分为动物源溶菌酶、植物源溶菌酶和微生物源溶菌酶。 1.1 动物源性溶菌酶:动物源溶菌酶是由单核细胞和巨噬细胞参与机体免疫时所分沁的,包括鸡蛋清溶菌酶及人和哺乳动物溶菌酶。鸡蛋清溶菌酶是目前研究和应用最多的,也是了解最清楚的溶菌酶之一,约占鸡蛋清的3.5%左右。其他鸟类如鹌鹑、珍珠鸡和火鸡等的蛋清中也能分离纯化出溶菌酶,与鸡蛋清溶菌酶活性非常相似,活性部位的氨基酸排列也大体相同。据报道,从牛、马、羊等动物的乳汁中分离出的溶菌酶,其化学性质与人溶菌酶相似,但其结构尚不清楚。 1.2 植物源性溶菌酶:目前已从木瓜、芜菁、大麦、无花果、卷心菜和萝卜等植物中分离出溶菌酶,其相对分子质量较大,约为24 000-29000。 此酶对溶壁小球菌活性较鸡蛋清溶菌酶低很多,但对胶体状甲壳质有较强的分解作用,其活性约为蛋清溶菌酶的10倍。 1.3 微生物源性溶菌酶:上世纪60年代已从微生物中分离出溶菌酶,根据其作用对象可将此酶分为细菌细胞壁溶菌酶和真菌细胞壁溶菌酶两大类, 共可分为7小类:N-乙酰氨基已糖苷酶;酰胺酶;内肽酶;几丁质酶;β-(1,3)葡聚糖酶;β-(1,6)葡聚糖酶和甘露聚糖酶等。 噬菌体溶菌酶是一种特异性的酶,由噬菌体感染诱导产生, 但未感染的宿主细胞上不存在这种酶。 2. 抑菌机理 溶菌酶能有效地水解细菌细胞壁的肽聚糖,它通过其肽键上第35位的谷氨酸和第52位的天冬氨酸构成的活性部分水解N-乙酰胞壁酸(NAM)的1位碳原子和N-乙酰葡萄糖胺(NAG)的4位碳原子间的β-1,4糖苷键,破坏肽聚糖支架,在内部渗透压的作用下细胞胀裂,引起细菌裂解死亡。对于G+细菌与G-细菌,其细胞壁中肽聚糖含量不同,G+细菌细胞壁几乎全部由肽聚糖组成,而G-细菌只有内壁层为肽聚糖,因此,溶菌酶只能破坏G+细菌的细胞壁。而在人和动物细胞无细胞壁结构亦无肽聚糖, 故溶菌酶对人和动物的体细胞安全无毒性作用。 3. 在畜禽业中的应用 3.1 抗菌消炎作用:众所周知,溶菌酶是一种水解黏多糖的碱性水解酶,能直接对大多数G+细菌起强力溶解使用,在分泌免疫球蛋白A、补体的参与下,还能对G-细菌如大肠杆菌、沙门菌等胞壁内的黏肽成分起分解作用。此外,它还可以与各种诱发炎症的酸性物质结合,使其失活,并能作为抗菌增效剂增强抗生素和其他药物的疗效,改善组织基质的黏多糖代谢,从而有利于修复被炎症损伤的组织。Virnik经实验证明,用一种纤维素共聚物将人溶菌酶(HLY)和蛋白水解酶偶联在一起,可显著提高溶菌酶的抗菌能力,加速伤口的愈合。溶菌酶可有效防治仔猪腹泻,沈彦萍等试验表明,在临产前2天母猪日粮中和在7日龄仔猪日粮中添加溶菌酶制剂,可使60日龄仔猪腹泻率比传统药物下降86.37%以上,与空白对照组的差异更加显著。 此外,用溶菌酶治疗顽固性乳房炎和子宫内膜炎效果良好。孙怀昌等报道,用溶菌酶基因药物给抗生素治疗无效的奶牛乳区施治,结果使临床型乳房炎体细胞大为下降,治愈率达22%, 同时,对隐性乳房炎治疗有效率高达82%。 3.2 抗病毒作用:溶菌酶能与带负电荷的病毒蛋白直接作用,与DNA、RNA、脱辅基蛋白形成复合盐,使侵入体内病毒失活。在被疱疹病毒感染的Hela细胞培养液中,加溶菌酶后有抑制细胞变性的作用。此外,它能有效抑制腺病毒生长,还可用于带状疱疹、腮腺炎、鸡痘、肝炎及流感等病毒性疾患的辅助治疗。 3.3 在饲料工业中的应用 3.3.1 优质新型的绿色保健型饲料添加剂:溶菌酶本身就是一种无毒、无害的天然蛋白质酶,对动物的细胞无任何影响,是非常安全的营养性饲料添加剂,可改善消化道微生物群落, 促进营养的消化吸收。溶菌酶作为机体非特异免疫因子之一,参与机体多种免疫反应,在机体正常防御功能和非特异免疫中,具有保持机体生理平衡的重要作用。可改善和增强巨噬细胞吞噬和消化功能,激活白细胞吞噬功能,并能改善细胞抑制剂所导致的白细胞减少,结合细菌脂多糖,减轻内毒素作用,从而增强机体的抵抗力,大大提高动物的健康水平。邵春荣等用自制的饲用溶菌酶制剂作为饲料添加剂,在不用任何抗生素的情况下,鸡的平均增重、存活率及饲料报酬与对照组相比均有提高,且饲料消耗量降低。另据试验, 在断奶仔猪日粮中添加溶菌酶(500克/吨)能够控制腹泻,提高饲料报酬,可全替代抗生素作为饲料添加剂的使用。 3.3.2 良好的饲料防腐、防霉剂:溶菌酶有较宽的抑菌谱, 对G+(金黄色葡萄球菌、藤黄微球菌、枯草芽孢杆菌等)、临床分离的多种致病毒(肺炎链球菌、流感嗜血杆菌等)和养殖中常见致病菌(鸡大肠埃希菌、鳗弧菌、副溶血弧菌等)都有较强的杀灭作用。对G-(大肠埃希菌、铜绿假单胞菌、鼠伤寒沙门氏菌等)、真菌(白色念珠菌)也有不同程度的抑制作用,故溶菌酶是一种很好的饲料防腐剂。据报道,用0.05%溶菌酶与甘氨酸和聚合磷酸盐等配合使用,能很好地防止饲料发霉变质,延长饲料的保质期。
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