愛華網(wǎng)抗菌肽（antibacterialpeptides,ABPs）是生物體產(chǎn)生的一類具有廣譜抗菌、抗病毒、殺寄生蟲、抗腫瘤等活性的小分子多肽的總稱，廣泛分布于自然界的各種生物體內(nèi)。國際文獻(xiàn)中趨向于稱為抗微生物肽（antimicrobialpeptides，AMPs）或者“肽抗生素”（peptideantibiotics）。
抗菌肽是宿主天然防御的重要參與者，在先天性免疫和獲得性免疫中發(fā)揮重要作用，因其產(chǎn)生比IgM快100多倍,因此也被稱為機(jī)體的第一道防線[1]。單細(xì)胞生物體產(chǎn)生的抗菌肽能夠增強(qiáng)自身的競爭優(yōu)勢[2,3]，而多細(xì)胞生物體產(chǎn)生的抗菌肽是先天性免疫系統(tǒng)極其重要的組成成分,在抵抗外來微生物的入侵方面發(fā)揮重要作用[4,5]。
抗菌肽因其具有抗菌譜廣、不受傳統(tǒng)抗生素耐藥突變株影響、不易產(chǎn)生耐藥菌株、與傳統(tǒng)抗生素有協(xié)同作用、中和內(nèi)毒素等特性，90年代以來已成為國內(nèi)外免疫學(xué)和分子生物學(xué)的研究熱點(diǎn)，研究內(nèi)容主要包括抗菌肽的分離與純化、蛋白質(zhì)構(gòu)型與功能的關(guān)系、作用機(jī)理、應(yīng)用基因工程克隆與表達(dá)抗菌肽基因、改造合成抗菌肽基因以及動(dòng)植物的轉(zhuǎn)抗菌肽基因工程等[6]。由于抗菌肽具有天然抗菌性，作用迅速,選擇性強(qiáng),而且很少有耐藥性的發(fā)生,因此很有可能成為新一代綠色抗菌劑和免疫調(diào)節(jié)劑。
1抗菌肽的分布、種類和理化特性
抗菌肽最早是在1972年由瑞典的科學(xué)家Boman等[7]在果蠅中發(fā)現(xiàn)，而第一個(gè)真正意義上的抗菌肽是由Steiner等[8]從惜古比天蠶蛹中通過注射陰溝腸桿菌及大腸埃希氏菌誘導(dǎo)分離出來，定名為天蠶素（Cecropins）。目前已知的抗菌肽有1200多種，已從生物界包括細(xì)菌、真菌、昆蟲、魚類、兩棲類動(dòng)物、甲殼類動(dòng)物、鳥類、哺乳動(dòng)物和植物體中都發(fā)現(xiàn)了抗菌肽或類似抗菌肽的小分子肽類，主要由消化道、呼吸道、泌尿生殖道和皮膚的上皮細(xì)胞或淋巴細(xì)胞等產(chǎn)生[9]。而每個(gè)有機(jī)體內(nèi)都含有多種不同種類的抗菌肽，如在牛體內(nèi)就發(fā)現(xiàn)了包括defensin、BMAP、indolicidin、bactenecin以及其它具有抗菌活性的蛋白片段在內(nèi)的38種抗菌肽[10]。每個(gè)生物體具有如此之多的抗菌肽類物質(zhì)其主要原因可能是[10]：（1）每種抗菌肽的抗菌譜是有限的，生物體需要產(chǎn)生多種不同抗菌肽來抑制或者殺滅病原微生物；（2）不同種類的抗菌肽可以相互配合起到協(xié)同作用；（3）不同的細(xì)胞可以產(chǎn)生不同的抗菌肽類物質(zhì)。
抗菌肽的種類繁多，因而其分類方法也有多種，根據(jù)氨基酸組成和結(jié)構(gòu)特征可分為4類：（1）α-螺旋型抗菌肽，分子內(nèi)有α-螺旋結(jié)構(gòu)，如非洲爪蟾的皮膚分泌出的magainins[11]；（2）β-折疊型抗菌肽，此類分子具有反平行的β-折疊結(jié)構(gòu)，含有兩個(gè)或兩個(gè)以上的二硫鍵，如防御素（defensin）、proterins和tachyplesins家族抗菌肽；（3）線性結(jié)構(gòu)的抗菌肽，這種抗菌肽缺少典型的二級結(jié)構(gòu)，多以一種或幾種氨基酸為主要成分，如從牛的嗜中性細(xì)胞里分離出的indolicidin[12]；（4）環(huán)狀結(jié)構(gòu)的抗菌肽，該種肽具有高度可變性結(jié)構(gòu)，通常在C端有一個(gè)二硫鍵，如來自刺肩蝽的thanatin，在第11和第18個(gè)氨基酸殘基形成一個(gè)二硫鍵，由于具有很強(qiáng)的殺菌能力因此又稱為死亡素[13]。而按其來源又可分為：（1）昆蟲抗菌肽，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)170多種昆蟲抗菌肽。昆蟲的免疫防御體系中沒有抗體、補(bǔ)體的參與，主要是由一系列抗菌肽發(fā)揮作用，多數(shù)抗菌肽是由脂肪體合成后釋放入血淋巴中，也有少數(shù)是在特定區(qū)域表達(dá)，此外昆蟲還能根據(jù)不同的病原菌而產(chǎn)生不同的抗菌肽[14]。(2)植物抗菌肽，主要存在于葉子、種子、胚和子葉中，富含半胱氨酸且都形成分子內(nèi)二硫鍵[14]。Thionins是最早從植物中分離的抗菌肽。(3)哺乳動(dòng)物抗菌肽，主要存在于中性粒細(xì)胞、皮膚和黏膜的上皮細(xì)胞中。哺乳動(dòng)物抗菌肽主要分為defensins和cathelicidins兩大類。前者含有6個(gè)保守的半胱氨酸(Cys)，形成3個(gè)分子內(nèi)二硫鍵；而后者均含有保守的cathelin區(qū)域(豬半胱氨酸蛋白酶抑制子)。其中研究最多的防御素類抗菌肽，已從脊椎動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)了100多種，分為α-defensins、β-defensins和θ-defensins三大類。（4）兩棲動(dòng)物抗菌肽，主要存在于皮膚的粒腺、胃黏膜和小腸細(xì)胞中，其氨基酸序列幾乎無同源性，分為α-螺旋結(jié)構(gòu)和環(huán)狀結(jié)構(gòu)兩種。（5）細(xì)菌抗菌肽，如短桿菌肽、桿菌肽、多黏菌素肽和乳酸鏈球菌肽等[15]，細(xì)菌素是最常見的一類細(xì)菌抗菌肽，能夠特異性殺死競爭菌而對宿主本身無害[16]。(6)病毒抗菌肽，HIV-1包膜蛋白胞質(zhì)尾部是發(fā)現(xiàn)最早的病毒抗菌肽，所有的病毒抗菌肽都富含精氨酸而不含賴氨酸。
雖然不同種類抗菌肽的氨基酸組成具有不同程度的差異，結(jié)構(gòu)上差別也很大，長度上更是千差萬別，但是幾乎所有的抗菌肽在本質(zhì)上都具有一些共性[17]：由12-50個(gè)氨基酸組成，其N-末端富含賴氨酸、精氨酸和組氨酸等陽離子型氨基酸，C-末端富含丙氨酸、纈氨酸和甘氨酸等非極性氨基酸，中間部分富含脯氨酸，通常帶有2-7個(gè)正電荷，等電點(diǎn)大于7[10,18]，據(jù)統(tǒng)計(jì)在所發(fā)現(xiàn)的抗菌肽中有近為700種為陽離子型抗菌肽，而以天然陽離子抗菌肽作為模版進(jìn)行人工合成的模擬肽也有數(shù)千種[19]。此外有些天然抗菌肽的C-末端往往是酰胺化的，這可能與抗菌肽的廣譜抗菌活性有關(guān)[20]。抗菌肽的熱穩(wěn)定性很高，許多抗菌肽在100℃加熱10min還能保持一定活性，對較低或較高的pH值都有較強(qiáng)的抗性，部分抗菌肽還有抵抗胰蛋白酶和胃蛋白酶的能力[21,22,23]。
2抗菌肽的構(gòu)效關(guān)系
2.1細(xì)胞膜的結(jié)構(gòu)與組成對抗菌肽活性的影響
抗菌肽主要是與細(xì)胞膜結(jié)合引起膜破損而發(fā)揮作用，膜的組成對抗菌肽的活性和選擇性毒性有很大影響。不同內(nèi)源性陽離子抗菌肽在細(xì)胞膜上形成孔的能力差別較大，這主要與抗菌肽的濃度和環(huán)境pH值有關(guān)。只有當(dāng)抗菌肽的濃度足夠時(shí)才能形成離子通道，當(dāng)pH值為中性時(shí)抗菌肽和細(xì)胞膜的結(jié)合能力最強(qiáng)，且pH值是影響抗菌肽溶解脂粒能力的決定因素，此外介質(zhì)的離子強(qiáng)度和溫度也可影響孔的形成。由于原核生物和真核生物細(xì)胞膜的磷脂種類和電荷的不同，因此抗菌肽對其親和力也不同。真核生物細(xì)胞膜中由于存在蛋白質(zhì)和固醇類物質(zhì)，膜的流動(dòng)性低于原核生物，使抗菌肽對其具有選擇性毒性。脂質(zhì)膜實(shí)驗(yàn)證明，降低膜的脂多糖含量可減輕抗菌肽對膜的破壞，有些微生物可以通過對磷脂的修飾而對抗菌肽產(chǎn)生耐藥性[24]。在哺乳動(dòng)物細(xì)胞的外層含有由糖脂和糖蛋白組成的糖復(fù)合物，而抗菌肽與糖復(fù)合物結(jié)合后不易釋放，從而無法進(jìn)攻細(xì)胞膜，這也是抗菌肽具選擇性毒性的原因之一。以上這些都說明細(xì)胞膜的組分、磷脂的帶電性質(zhì)、脂肪酸鏈長度均可影響抗菌肽的活性。
2.2特殊殘基和兩親結(jié)構(gòu)對抗菌肽活性的影響
特殊殘基可以是第二位的Trp、C端的酰胺化和中間的Products，如果它們被替代將直接影響抗菌肽的抗菌活性，如DongGunLee等發(fā)現(xiàn)Pro用Leu取代，結(jié)果使抗菌肽P18的抗菌活性下降了2倍。對于抗菌肽來說其功能主要取決于二級結(jié)構(gòu)，即抗菌肽分子內(nèi)部形成的兩親結(jié)構(gòu)（陽離子氨基酸末端的親水端和疏水端），兩親結(jié)構(gòu)的破壞與螺旋的喪失會(huì)引起大多數(shù)抗菌肽活性的喪失，有研究表明改變?chǔ)?螺旋的螺旋程度會(huì)直接影響到抗菌肽的活性，用螺旋傾向高的氨基酸殘基代替螺旋傾向低的氨基酸殘基會(huì)使抗菌肽的抗菌活性明顯提高，反之則下降[25]。
2.3電荷對抗菌肽活性的影響
Park等[26]的研究發(fā)現(xiàn)，抗菌肽所帶的正電荷數(shù)不但影響其二級結(jié)構(gòu)和親水性，還影響抗菌肽的三級結(jié)構(gòu)和在水溶液及細(xì)胞膜上的存在形態(tài)，從而影響抗菌肽的抗菌活性。有研究表明，將正電荷引入抗菌肽會(huì)增加其抗菌活性，而將負(fù)電荷引入會(huì)降低抗菌活性，當(dāng)抗菌肽的電荷小于＋5時(shí)，抗菌活性隨正電荷數(shù)增加而增加，而當(dāng)電荷大于＋7時(shí)，增加正電荷對抗菌肽的活性影響不大[27]。構(gòu)效關(guān)系研究表明,抗菌肽必須具備兩親結(jié)構(gòu)和正電荷才能發(fā)揮其活性作用[28]。另外不改變抗菌肽分子中電荷數(shù)而僅改變Arg、Lys在分子中的位置時(shí)，抗菌活性也會(huì)受到影響，推測可能是電荷對肽單體或多聚體具有潛在影響，包括螺旋結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定化和去穩(wěn)定化作用。
2.4疏水基團(tuán)對抗菌肽活性的影響
疏水作用對抗菌肽插入細(xì)胞膜的過程中起著重要的作用，通過改變肽鏈中Leu、Ile、Val數(shù)量而影響抗菌肽的活性。研究發(fā)現(xiàn)，增加抗菌肽分子的疏水性，可增加抗菌活力和對哺乳類動(dòng)物細(xì)胞的毒性，這是由于疏水基團(tuán)在抗菌肽插入細(xì)胞膜的過程中起的關(guān)鍵作用。另外，由于疏水基團(tuán)的存在，肽鏈在溶液中可以通過疏水作用形成多聚體，增加了對真核細(xì)胞膜的親和力及形成具有兩親性質(zhì)α-螺旋的能力，從而提高了抗菌肽的抗菌活性的穩(wěn)定性[29]。
2.5端殘基和肽鏈長度對抗菌肽活性的影響
DongGunLee等研究端殘基和肽鏈長度對抗菌活性的影響時(shí)發(fā)現(xiàn)抗菌肽的抗菌活性隨端殘基的切除成倍性降低。肽鏈長度在一定程度上可能也影響抗菌肽的活性，抗菌肽要實(shí)現(xiàn)插入細(xì)菌脂膜并形成橫跨膜的通道，理論上至少應(yīng)有18個(gè)氨基酸殘基，但“氈毯”模型認(rèn)為抗菌肽通過和膜結(jié)合后改變其穩(wěn)定性從而引起細(xì)胞死亡，不必形成跨膜通道，這可以從另一方面解釋肽鏈長度也可能不是影響抗菌肽活性的主要因素[30]。
2.6氨基酸構(gòu)象對抗菌肽活性的影響
在已發(fā)現(xiàn)的抗菌肽中，氨基酸組成大多是L型，少數(shù)為D型氨基酸。Hong等曾報(bào)道用D型氨基酸取代原有的L型氨基酸能夠提高抗菌肽的穩(wěn)定性，且抗菌活性沒有受到影響，但是K.Abiraj等做了同樣的實(shí)驗(yàn)而結(jié)果截然相反，用D型氨基酸取代L型氨基酸的Bactenecin7幾乎失去了原有的抗細(xì)菌活性，但卻明顯提高了抗真菌活性[25]。
3抗菌肽的作用特點(diǎn)
3.1廣譜性
抗菌肽對革蘭氏陽性菌、革蘭氏陰性菌、真菌、囊膜病毒、寄生蟲和腫瘤細(xì)胞等均具抑制作用[31]，如蜂毒肽和殺菌肽不但對寄生蟲和耐抗生素微生物有抑制和殺傷作用，而且可抑制HIV-1病毒的增殖。
3.2生物學(xué)活性穩(wěn)定
抗菌肽的理化和生物學(xué)性質(zhì)較穩(wěn)定，其中研究較為明顯的是其熱穩(wěn)定性。馬衛(wèi)明等研究發(fā)現(xiàn)豬小腸抗菌肽在40-80℃條件下加熱處理30min后仍保持良好的抗菌活性[32]。盛長忠等[33]發(fā)現(xiàn)從家蠅幼蟲中提取的抗菌肽在低于60℃處理5min后其抗菌活性幾乎不受影響。
3.3選擇性毒性
抗菌肽主要是通過與細(xì)胞膜結(jié)合引起結(jié)構(gòu)的改變而發(fā)揮作用。由于正常哺乳類動(dòng)物細(xì)胞、腫瘤細(xì)胞和微生物細(xì)胞的細(xì)胞膜組成和結(jié)構(gòu)不同，抗菌肽對這些細(xì)胞的抑制和殺傷作用也不一樣，即具有選擇性毒性[34]。根據(jù)選擇性毒性的不同，抗菌肽可分為三類：一是對哺乳動(dòng)物細(xì)胞和微生物都有作用的抗菌肽，如LL-37、paradaxin和蜂毒肽等；二是對細(xì)菌有強(qiáng)殺滅作用而對哺乳類動(dòng)物細(xì)胞和真菌不起作用的抗菌肽，如殺菌肽、制皮菌素等；三是對真菌起作用而對哺乳類動(dòng)物細(xì)胞無毒性的抗菌肽，如植物防御素、果蠅菌素等。此外，抗菌肽能特異性抑制腫瘤細(xì)胞的生長，而對正常人體細(xì)胞無害。
3.4快速殺菌能力
抗菌肽具有快速應(yīng)答與殺滅微生物的能力，生物體受感染30min后感染部位的抗菌肽濃度會(huì)明顯提高[34]。α-防御素和β-防御素都具有很強(qiáng)的抗真菌作用，實(shí)驗(yàn)觀察到NP-1和NP-2均可在幾分鐘之內(nèi)以相當(dāng)?shù)偷膭┝繚舛葰缯婢鶦.Albicans。體外試驗(yàn)表明大多數(shù)抗菌肽在5-10倍的最小抑菌濃度范圍內(nèi)，5min即可殺死99.7％的微生物。在4倍最小抑菌濃度條件下，抗菌肽比慶大霉素殺滅E.coliUB1005的速度要快得多[35]。
3.5高效性
抗菌肽通常在極低的濃度時(shí)就可抑制微生物的生長，研究發(fā)現(xiàn)爪蟾種類的特異性抗菌肽-蛙皮肽在極低濃度時(shí)就能夠殺死革蘭氏陽性菌、陰性菌、真菌及原生動(dòng)物[36]。體外防御素大多數(shù)以10µg/ml-l00µg/ml濃度時(shí)對金黃色葡萄球菌屬、肺炎鏈球菌屬、綠膿桿菌、大腸桿菌、傷寒沙門氏菌、嗜血流感桿菌和真菌等具有一定的抗菌活性[37,38]。防御素在體內(nèi)中性粒細(xì)胞中的濃度達(dá)到mg/ml級時(shí)，也具有一定的殺菌活性。另外抗菌肽的抑菌作用還與肽及微生物的種類、菌體濃度有關(guān)，在不同濃度下抗菌肽的作用機(jī)理不同，在最小抑菌濃度時(shí)僅生物大分子的合成被部分抑制，當(dāng)達(dá)到10倍最小抑菌濃度時(shí)，生物體的細(xì)胞膜被破壞、DNA和蛋白質(zhì)的合成被抑制。
3.6受環(huán)境因素的影響
抗菌肽的殺菌活性還與環(huán)境因素有關(guān)，如PH、離子強(qiáng)度。pH值的變化不但影響抗菌肽的活性，還可能影響其二級結(jié)構(gòu)或者兩親性和構(gòu)象等，豬小腸抗菌肽在pH6.5-7.5時(shí)抗菌活性最強(qiáng)，在偏酸性和偏堿性的環(huán)境中抗菌活性降低[32]。在低鹽濃度下，抗菌肽具有最佳的抗菌活性，但在生理鹽濃度(l00mMNaCl)下抗菌肽抗菌活性降低，這是因?yàn)樵谏睇}濃度下，鈣和鎂離子對防御素活性可產(chǎn)生拮抗作用[39]。另外有研究發(fā)現(xiàn)抗菌肽與傳統(tǒng)抗生素有協(xié)同效應(yīng)，如馬蓋寧Ⅱ與β-內(nèi)酰胺類抗生素有協(xié)同作用[40]。
4抗菌肽的直接殺傷作用及其作用機(jī)制
4.1抗菌作用及其機(jī)制
抗菌肽的抗菌作用的研究主要來自體外抗菌實(shí)驗(yàn)，它可以有效的殺滅多種革蘭氏陰性和革蘭氏陽性菌。而不同結(jié)構(gòu)的抗菌肽的抗菌活性有很大的差異，通常富含脯氨酸和精氨酸的抗菌肽對革蘭氏陰性菌的殺滅或抑制比對革蘭氏陽性菌更有效[41,42],而富含色氨酸和半胱氨酸的抗菌肽對抗革蘭氏陽性菌的抑制殺傷效果更好[43]。
Christensen等[44]研究認(rèn)為，在質(zhì)膜與水相界面上，抗菌肽與帶負(fù)電荷的細(xì)菌外膜表面首先通過靜電相吸而靠近，然后抗菌肽中和細(xì)菌外膜的負(fù)電荷，在作用區(qū)域細(xì)菌表面被破壞或者抗菌肽占據(jù)了與細(xì)菌表面脂多糖相結(jié)合的二價(jià)陽離子位點(diǎn)從而破壞了細(xì)菌外膜，抗菌肽分子的疏水端插入質(zhì)膜中，兩親性α-螺旋也插入質(zhì)膜中，多個(gè)抗菌肽分子共同作用形成了離子通道。但是Clague等[45]則認(rèn)為抗菌肽作用于膜蛋白引起蛋白質(zhì)凝集失活，細(xì)胞膜變性形成離子通道，從而改變膜的通透性，進(jìn)而影響生物大分子的合成。
Robert等[9]則認(rèn)為抗菌肽穿透細(xì)菌外膜后可能通過四種方式殺死細(xì)菌：一是抗菌肽在有效濃度環(huán)境中細(xì)菌可被抗菌肽溶解，有研究發(fā)現(xiàn)豬cecropinP1就是通過裂解細(xì)菌而達(dá)到殺菌目的[46]；二是抗菌肽作用于細(xì)菌DNA，如PR-39通過阻斷細(xì)菌蛋白質(zhì)和DNA的合成而達(dá)到殺菌目的[46]；三是形成離子通道，導(dǎo)致胞漿膜完整性破壞，胞內(nèi)大量K+和內(nèi)容物外流；四是“地毯”式模型（carpetmodel），ShaiY等[47]在模擬膜系統(tǒng)與肽作用的過程中發(fā)現(xiàn)只有當(dāng)肽達(dá)到一定濃度時(shí)才能誘發(fā)膜的變化，提出“地毯”式模型，即肽通過與膜脂相互作用來破壞膜屏障而不是形成離子通道。
4.2抗病毒作用及其機(jī)制
大量研究表明，許多抗菌肽如defensins、melittin和indolicidin等都具有抗病毒活性[48,49]，能夠殺滅一些囊膜病毒,如HIV、皰疹病毒。目前已證明抗菌肽可以以3種不同的機(jī)制起到抗病毒的作用[50]。第一種是通過直接與病毒粒子結(jié)合而起作用；第二種是抑制病毒的繁殖；第三種是模仿病毒的侵染過程而起作用。研究發(fā)現(xiàn)抗菌肽中和病毒的程度與其濃度及分子內(nèi)二硫鍵的完整性有關(guān)，另外還受接種時(shí)間、pH、溫度以及培養(yǎng)液成分等因素的影響。
4.3抗真菌作用及其機(jī)制
目前發(fā)現(xiàn)的抗真菌肽有天蠶素、果蠅抗菌肽、線肽素和貽貝素等?？咕牡目拐婢钚詸C(jī)制與傳統(tǒng)的抗真菌藥物完全不同，Lee等[51]研究發(fā)現(xiàn)用雜合肽CAME處理真菌孢子原生質(zhì)體，不但細(xì)胞壁遭到永久性損傷，而且細(xì)胞膜也被破壞，無法保持正常的細(xì)胞形態(tài)，由此推斷是抗菌肽對細(xì)胞質(zhì)膜起作用，在膜上形成孔洞而達(dá)到殺菌目的。
4.4抗寄生蟲作用及其機(jī)制
抗菌肽可以有效地殺滅人類及動(dòng)物寄生蟲病,如瘧原蟲、萊什曼原蟲等。DiazAchirica等[52]研究發(fā)現(xiàn)微小濃度的雜合肽CA（1-8）M（1-18）就能導(dǎo)致杜氏利什曼原蟲前鞭毛體死亡。抗菌肽對原蟲的作用機(jī)制目前還不是很清楚，有可能是多種機(jī)制的聯(lián)合作用，根據(jù)對原蟲的作用部位不同可分為膜攻擊性機(jī)制和胞內(nèi)殺傷機(jī)制。
4.5腫瘤細(xì)胞作用及其機(jī)制
離體實(shí)驗(yàn)表明，純化的抗菌肽能殺傷多種腫瘤細(xì)胞，特別是對抗腫瘤壞死因子的U9TR細(xì)胞系及抗NK細(xì)胞毒因子的YAC-1和U937細(xì)胞系具有殺傷活性。其作用機(jī)制主要是使癌細(xì)胞膜上形成孔洞,內(nèi)容物外泄,線粒體出現(xiàn)空泡化,嵴脫落,核染色體DNA斷裂,并抑制染色體DNA的合成,同時(shí)也使細(xì)胞骨架也受到一定程度的損傷。
5抗菌肽的免疫調(diào)節(jié)作用
5.1參與非特異性免疫
抗菌肽在先天免疫系統(tǒng)中的作用已被人們所認(rèn)識(shí)，許多哺乳動(dòng)物抗菌肽在體內(nèi)是通過刺激機(jī)體先天免疫系統(tǒng)來清除病原體的[53]。
研究發(fā)現(xiàn),小鼠抗菌肽功能性的損傷可以增強(qiáng)氣管對感染的敏感性。CRAMP是小鼠唯一的cathelicidin類抗菌肽,Nizet等[54]報(bào)道,小鼠CRAMP基因被敲除后對A族鏈球菌(GAS)敏感性大大增強(qiáng),在皮下接種一定劑量菌后即出現(xiàn)嚴(yán)重壞死性潰瘍,而對照小鼠僅出現(xiàn)輕微反應(yīng)。在半乳糖胺敏感型小鼠中,抗菌肽可阻止LPS介導(dǎo)的細(xì)胞因子TNF的誘導(dǎo)作用,從而防止引起內(nèi)毒素血癥及死亡?？咕脑谘装Y過程中的可誘導(dǎo)表達(dá)說明了它們與炎性應(yīng)答直接相關(guān),這些實(shí)驗(yàn)為抗菌肽在宿主防御系統(tǒng)中的重要作用提供了有力的依據(jù)。此外，人和兔抗菌肽還能刺激成纖維細(xì)胞增殖,可能參與組織的修復(fù)。人、兔和豚鼠的α-抗菌肽與人的β-抗菌肽-2(hBD-2)一樣,可以激活肥大細(xì)胞性并使其脫顆粒,釋放組織胺及前列腺素D2(PGD2)[55]。另外,抗菌肽還可激活經(jīng)典的補(bǔ)體途徑,通過調(diào)控細(xì)胞因子和粘附分子的表達(dá)而改變炎癥應(yīng)答[56]。由此可見，抗菌肽的生物活性都與機(jī)體天然免疫反應(yīng)密切相關(guān)，在動(dòng)物先天免疫中(尤其在粘膜和上皮)具有重要作用，同時(shí)它們可能還參與控制自然菌的平衡[57]。另外Fehlbaum等[58]體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)必需氨基酸中的異亮氨酸及其類似物能誘導(dǎo)牛上皮細(xì)胞β-抗菌肽的表達(dá),揭示了用新的方法調(diào)節(jié)先天免疫成為可能。
5.2調(diào)節(jié)特異性免疫
抗菌肽不但是先天性免疫的效應(yīng)分子,還是細(xì)胞介導(dǎo)的獲得性免疫的效應(yīng)成分，越來越多的實(shí)驗(yàn)證明抗菌肽可以激活、征集免疫細(xì)胞,從而在獲得性免疫反應(yīng)中發(fā)揮作用[59]。
最先發(fā)現(xiàn)抗菌肽參與獲得性免疫源于對HNP1和HNP2的研究,HNP1和HNP2具有趨化人單核細(xì)胞和T細(xì)胞的特性。α-抗菌肽可以選擇性地趨化靜息狀態(tài)下CD4/CD45RA+和CD8+T細(xì)胞,hBD2則能趨化CD45RO+記憶T細(xì)胞[60]。Yang等的研究證實(shí)了抗菌肽可以有效的與MIP-3α競爭性結(jié)合CCR6,從而趨化誘導(dǎo)幼稚樹突狀細(xì)胞和記憶T細(xì)胞聚集到微生物入侵皮膚和粘膜的部位,進(jìn)而分別導(dǎo)致初始免疫應(yīng)答和記憶免疫應(yīng)答的發(fā)生,有效地促進(jìn)獲得性免疫應(yīng)答。Tani[61]研究發(fā)現(xiàn)，體外培養(yǎng)的小鼠脾細(xì)胞經(jīng)人α-抗菌肽刺激后能增殖并增加細(xì)胞因子產(chǎn)物,而體內(nèi)處理則引起IgG抗體免疫應(yīng)答能力增強(qiáng)。人α-抗菌肽在約10-10M濃度對單核細(xì)胞、未分化的樹突狀細(xì)胞和T細(xì)胞有趨化性,而β-抗菌肽則是通過與特異性的趨化因子受體CCR6的相互作用招募未成熟樹突狀細(xì)胞與T淋巴細(xì)胞到達(dá)有微生物入侵的皮膚和粘膜部位[62]。YangYurong[63]等通過實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，雞腸道內(nèi)的β-抗菌肽能促進(jìn)脂多糖刺激的外周血液中淋巴細(xì)胞的增殖，增加脾臟、法氏囊中IgG、IgM抗體生成細(xì)胞的數(shù)量，也能增加盲腸扁桃體中IgA抗體生成細(xì)胞的數(shù)量，提高血清中IgG、IgM的含量，并且能夠提高血清中抗IBDV抗體的水平。眾多的實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明，抗菌肽在獲得性免疫中起著重要的調(diào)節(jié)作用。
6抗菌肽的應(yīng)用前景與存在的問題
6.1藥物開發(fā)
由于長期廣泛采用傳統(tǒng)抗生素治療感染，造成了許多耐藥菌株的出現(xiàn)，因此一種全新的抗菌藥物的開發(fā)已經(jīng)成為眾多醫(yī)藥學(xué)家、微生物學(xué)家等的主攻目標(biāo)，而具有廣譜高效抗菌活性及全新抗菌機(jī)制的抗菌肽在這方面就具有明顯的優(yōu)勢?？咕膬?yōu)于傳統(tǒng)抗生素主要在于作用方式的不同：傳統(tǒng)抗生素作用涉及到與細(xì)菌細(xì)胞膜或胞內(nèi)特異的受體結(jié)合，因受體類型有限，細(xì)菌容易通過變異產(chǎn)生耐藥性；而抗菌肽的作用不涉及特定的受體，因此可以很快殺滅微生物而不產(chǎn)生抗性。因此抗菌肽作為新一代綠色抗菌劑具有廣闊的開發(fā)應(yīng)用前景。
目前研究人員已通過多種方法在動(dòng)物或人體對不同種類的抗菌肽進(jìn)行了前期臨床研究和臨床應(yīng)用評價(jià)，已有多種利用動(dòng)物模型研究抗菌肽應(yīng)用的試驗(yàn)取得了顯著成效，如利用不同種類抗菌肽治療肺炎、敗血性休克、口腔黏膜、腹膜炎和內(nèi)毒素血癥等疾病的模型[64，65,66]。從青蛙皮膚分離提取的抗菌肽magainins是最早作為藥物開發(fā)的抗菌肽之一，已應(yīng)用于治療人皮膚感染的臨床試驗(yàn)[67]。目前已經(jīng)進(jìn)入臨床實(shí)驗(yàn)階段的抗菌肽還有細(xì)菌素、源于蛙馬蓋寧的MSI-78及源于豬Protegrin的IB-367等。WellingMM等[68]報(bào)道，利用放射性標(biāo)記抗菌肽可以確定體內(nèi)炎癥發(fā)生部位同時(shí)還可以區(qū)分是細(xì)菌性炎癥還是無菌性炎癥。
6.2食品工業(yè)中的應(yīng)用
抗菌肽對與食品有關(guān)的多種革蘭氏陽性菌和陰性菌均有較強(qiáng)的殺滅作用，抑制病原微生物的生長迅速，研究表明抗菌肽因具有良好的溶解性和穩(wěn)定性，且不會(huì)給人體帶來毒副作用，是一種極有前途的替代傳統(tǒng)化學(xué)性防腐劑的新型食品防腐劑[69]。細(xì)菌素作為食品防腐劑已在很多國家得到廣泛使用，且被美國食品與藥品管理局批準(zhǔn)為血液防腐添加劑。
6.3農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用
（1）抗菌肽在作物品種改良上的應(yīng)用
抗菌肽因其具有抗真菌和細(xì)菌的作用而不易引起病原微生物產(chǎn)生耐藥性等優(yōu)點(diǎn)，因此將抗菌肽基因轉(zhuǎn)入農(nóng)作物是培育作物抗病新品種的有效途徑[70]。如Xing[71]等通過農(nóng)桿菌介導(dǎo)法將indolicidin基因?qū)霟煵葜邪l(fā)現(xiàn)可提高其對軟腐病和青枯病的抵抗能力，Carvalho[72]等將植物源抗菌肽LTPs導(dǎo)入豇豆中獲得了對真菌病害的抗性植株。
（2）抗菌肽在畜牧生產(chǎn)中的應(yīng)用
許多研究表明抗菌肽具有抗菌譜廣、效果穩(wěn)定、無殘留、不易產(chǎn)生耐藥性等優(yōu)點(diǎn)，屬無殘留、無毒副作用、無致細(xì)菌耐藥性的一類環(huán)保型飼料添加劑，因而抗菌肽作為一種新型飼料添加劑是目前飼料工業(yè)上的一個(gè)新的研發(fā)方向。
目前已有研究發(fā)現(xiàn)飼糧中添加抗菌肽制劑可促進(jìn)小雞的生長和減少排泄物氮含量[73]，對肉雞也有促進(jìn)生長和提高免疫力的作用[74]；飼糧中添加抗菌肽制劑2mL/kg能有效提高肉鴨生產(chǎn)性能,尤其是小鴨階段(1-2周齡)效果顯著，其機(jī)理是促進(jìn)肉鴨體內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)的合成和貯存,使肉鴨的產(chǎn)肉率提高,腹脂率、內(nèi)臟器官比重降低，這可能是由于抗菌肽會(huì)使機(jī)體在蛋白質(zhì)合成量變化不大的情況下減少機(jī)體蛋白質(zhì)的分解代謝,從而促進(jìn)生長[75,76]。
用基因工程方法生產(chǎn)特異性抗菌肽添加劑或通過日糧因素調(diào)控抗菌肽基因的表達(dá)而達(dá)到畜產(chǎn)品無抗生素值得進(jìn)一步研究，而將抗菌肽基因直接導(dǎo)入動(dòng)物染色體基因組產(chǎn)生抗病原菌感染的轉(zhuǎn)基因動(dòng)物新品種也將成為畜牧業(yè)發(fā)展的新途徑。
6.4存在的問題
抗菌肽的天然資源有限，主要依靠化學(xué)合成和基因工程獲得，因此如何提高抗菌肽的生產(chǎn)效率和降低成本是必須解決的問題；還需要一步的完善理論，改造已有抗菌肽的同時(shí)設(shè)計(jì)新型抗菌肽分子以提高抗菌肽的抑菌活性；有關(guān)抗菌肽藥動(dòng)學(xué)和藥效學(xué)的研究較少，其應(yīng)用于臨床所產(chǎn)生的毒性、穩(wěn)定性、免疫原性、應(yīng)用方法和制劑等問題都有待解決。
6.5臨床使用效果
目前在臨床應(yīng)用中，在效果方面不夠理想，與溶菌酶還有一定的差距。還需要我們努力攻克。有關(guān)抗菌肽藥動(dòng)學(xué)和藥效學(xué)的研究較少，其應(yīng)用于臨床所產(chǎn)生的毒性、穩(wěn)定性、免疫原性、應(yīng)用方法和制劑等問題都有待解決。
