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生百興業有限公司 研發部

動物的腸道具有消化、吸收和免疫屏障等多種重要功能，控制和選擇營養分

攝取，限制危害物質的運輸以及調控免疫恆定，是動物體內最大的免疫器官，擁

有 70% 免疫細胞，因此畜禽動物的腸道疾病發生對畜牧生產的影響包括降低飼

料效率、生長表現不佳，使用藥物機會增加，嚴重至死亡率提高，造成經濟上的

損失，也影響消費者因藥殘對肉品安全產生顧慮。腸道疾病可能與細菌感染有

關，常見的腸道內病原菌包含大腸桿菌 (Escherichia coli)、沙門氏菌 (Salmonella

enterica) 以及產氣莢膜梭狀芽孢桿菌 (Clostridium perfringens)，造成壞死性腸炎

及大腸菌症等問題，為解決動物腸道功能失調，使用抗生素為目前最常用的方

法。抗生素的應用對於動物的生長及疾病治療有極大的貢獻，然而幾十年以來使

用次於治療等級的抗生素添加於飼糧中，卻導致微生物對抗生素產生抗藥性、藥

物殘留以及環境汙染等問題，因此歐盟於 2006 年全面禁止使用預防用抗生素作

為飼料添加劑。

當預防性的抗生素逐漸禁用後，為解決動物腸道疾病或促進腸道健康，發展

出直接餵飼益生菌，藉由建立腸道良好優勢菌群，提升動物腸道內先天性免疫能

力，降低腸道病原菌感染。另外抗菌胜肽 (antimicrobial peptide, AMPs) 在近年

來漸漸受到重視，早在 1950 年代，就有科學家發現在不同動物的血液中，存在

具有抗菌活性的物質，迄今超過 1200 種抗菌胜肽在不同物種中被發現，包含哺

乳類、兩生類、魚類、昆蟲及植物。抗菌胜肽具有物理性破壞細菌細胞膜的作用

機制，為古老的體內抗菌武器，因此有著極大的潛力可輔助抗生素的使用，但以

化學合成抗菌胜肽的費用昂貴，故開發產製抗菌胜肽的策略將有前景。

抗菌胜肽是先天性免疫系統提供組織快速且非特異性的第一道防線，是化學

防禦的方法除了分泌細胞激素之外，還有抗菌胜肽參與先天性免疫反應。天然抗

菌胜肽抗菌效果廣泛，可抵抗真菌、病毒及寄生蟲等多種微生物，除了抗菌活性

之外，還可抑制腫瘤細胞及調節後天免疫反應等廣泛的作用及功能。天然抗菌胜

肽通常由 12 至 60 個胺基酸所組成，為小分子的胜肽，富含離胺酸、精胺酸和

組胺酸等陽離子胺基酸，通常為帶正電的胜肽並具有兩性特徵。抗菌胜肽根據胺

基酸的組成以及結構上的差異可以區分為四種 (圖 1)。

圖 1 抗菌胜肽的結構分類

大部分抗菌胜肽以物理方式破壞細胞膜而殺菌，細胞膜主要是由雙層磷脂構

成，抗菌胜肽靠近細菌時，因為疏水、親水作用力的關係，抗菌胜肽的疏水端會

把細菌脂質分子的親水端推開，與細胞膜上疏水的碳氫鏈接在一起，因此會平貼

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在細胞膜表面，進一步把膜上的脂質分子推開，讓兩邊的疏水端接在一起。脂質

分子被推開後，疏水的碳氫鏈會彎曲填補多出的空間，最後整個膜面因此變薄，

同時表面也被延展開來。當越來越多抗菌胜肽吸附在細胞膜表面，使細胞膜面積

被延展到一定極限，而出現破洞，破洞產生後，散佈在細胞膜上的抗菌胜肽會聚

集到洞口，並垂直插入破洞，把洞口固定住，不讓細胞膜有機會收縮回，接著胞

內物質從洞口流出，使細胞皺縮而死亡 (圖 2)

圖 2 抗菌胜肽的抗菌作用機制

大多數的抗菌胜肽具有熱穩定性，研究顯示於 100℃ 作用 10 至 15 分鐘尚

能維持活性。抗菌胜肽除有抑制細菌的活性，對真菌亦有殺菌效果以及抗病毒活

性等，可能透過不同作用機制達到抗病毒效果，如抗菌胜肽與病毒外膜直接結

合，或是干擾病毒的组裝而抑制病毒複製；還具有抗原蟲活性，作用於原蟲的細

胞膜，間接引起細胞內部結構變化而干擾正常細胞代謝。此外，抗菌胜肽可作為

趨化因子、誘導促發炎細胞激素分泌、促進傷口癒合及促進血管增生，是為先天

及後天免疫系統的橋樑 (圖 3)。

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圖 3 抗菌胜肽的多功能性 (Sugiarto H. and P. L. Yu, 2004)

防禦素(defensin)為屬於抗菌胜肽一種前驅胜肽儲存於豬隻腸道中的嗜中性球

及潘氏細胞 (Paneth cell) 顆粒內，當腸道受細菌感染造成發炎反應時，此

前驅胜肽經過蛋白酶切割成有活性的型態後大量釋放出，是強而有力的抗

菌物質以對抗侵入的病原。目前已證實豬的防禦素對沙門氏菌有最低殺菌濃

度，於 90 分鐘內作用可使細菌無法存活(圖 4)。因此利用基因選殖策略來產生

具有抗菌活性的豬防禦素，此豬防禦素具有良好的抗菌活性，其抗菌機制為利用

胜肽表面帶正電與細菌細胞膜帶負電結合，鑲嵌於細菌細胞膜表面並穿孔而造成

細胞質流失、細胞皺縮死亡，於體外試驗顯示豬防禦素不具溶血活性，以基因選

殖策略表現重組抗菌胜肽-豬防禦素可應用於促進畜禽動物腸道健康，成為治療

藥劑或輔助抗生素的潛力。

圖 4 豬防禦素對不同病原菌的殺菌能力分析 (Veldhuizen et al., 2008)

在大自然中包括動植物、昆蟲與細菌等，均可以產生天然抗菌胜肽，而細菌

所產生的抑菌蛋白質稱為細菌素 (bacteriocin)，是細菌的重要防禦機制。傳統抗

生素也是由某些細菌所產生，但抗生素及細菌素間還是有所區別，細菌素為核醣

體合成的小分子胜肽且抗菌範圍較窄，抗生素為多種酵素構成的大分子複合

物 。近年來，越來越多研究著重於會產生細菌素的乳酸菌 (Lactic acid bacteria,

LAB) 以及芽孢桿菌屬 (Bacillus spp.)，不同種類的芽孢桿菌所產生的細菌素分

別具有抗真菌的活性、抗格蘭氏陽性菌的活性或是抑制細胞膜合成的活性等不同

作用。目前已證實枯草桿菌添加於肉雞飼糧中，發現可以降低雞隻腸道中彎曲桿

菌的感染並改善小腸絨毛長度以提升肉雞的生長性能。

預防性抗生素的禁用以及逐年的全球環境變遷，讓畜禽健康和飼養成績受到

一大挑戰，消費者對肉品安全的重視也讓飼養者需要建立使用藥物的新思維，因

此新穎抗菌肽結合益生菌的發展對於健康與安全畜產品生產將有極大的作用。