抗菌肽的來(lái)源及其臨床應(yīng)用研究

趙雪芹+王磊+夏小靜+王青+徐彥召+杭柏林+孫亞偉+胡建和

摘要 由于抗生素的濫用，臨床上出現(xiàn)多種耐藥菌株，給畜牧業(yè)快速發(fā)展和人類(lèi)健康造成了嚴(yán)重威脅?？咕氖巧矬w在抵抗外界微生物入侵時(shí)產(chǎn)生的一類(lèi)防御性小肽，是機(jī)體先天免疫系統(tǒng)的重要組成部分。與傳統(tǒng)抗生素相比，抗菌肽具有分子量小、水溶性好、熱穩(wěn)定性好、抗菌機(jī)理獨(dú)特、抗菌譜廣等優(yōu)勢(shì)，對(duì)于臨床上難以根治的多重耐藥細(xì)菌具有較好的抗菌活性，且不易使細(xì)菌產(chǎn)生耐藥性。隨著研究不斷深入，人們還發(fā)現(xiàn)抗菌肽不僅具有較強(qiáng)的抗菌活性，還表現(xiàn)出較強(qiáng)的抗病毒、抗真菌、抗寄生蟲(chóng)、選擇性抑制腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)的特性，并且對(duì)動(dòng)物體的免疫功能具有一定的調(diào)節(jié)功能。本文主要對(duì)目前不同來(lái)源的抗菌肽以及抗菌肽在臨床上的應(yīng)用進(jìn)行綜述，以期為新型藥物的研發(fā)與利用提供參考。

關(guān)鍵詞 抗菌肽；來(lái)源；作用；臨床應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào) S816.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1007-5739（2017）05-0219-02

Abstract Due to the abuse of antibiotics，a variety of drug-resistant strains appear in clinical，pose a serious threat to the rapid development of animal husbandry and human health. Antimicrobial peptides are class of defensive small peptides generated by the body against the invasion of microorganisms，and are important component of the body innate immune system. Compared with traditional antibiotics，antimicrobial peptides have the advantages of small molecular weight，good water solubility，good thermal stability，unique antimicrobial mechanism，broad antibacterial spectrum and good antibacterial activity against multidrug resistant bacteria which are difficult to cure in clinical practice and easy to make bacterial resistance.With the deepening of the research，it was also found that antimicrobial peptides not only had strong antibacterial activity，but also showed strong antiviral，antifungal，antiparasitic，selective inhibition of tumor cell growth，had a certain regulatory function to immune function of animals. In this paper，mainly overviewed the present different sources of antimicrobial peptides and the clinical application of antimicrobial peptides，provided for references for the development and use of new drugs.

Key words antimicrobial peptides；source；function；clinical application

抗菌肽又稱(chēng)宿主防御肽或者抗微生物肽，是自然界生物體內(nèi)廣泛存在的一類(lèi)小分子多肽，能夠抵御外來(lái)病原微生物入侵，能夠直接殺滅侵入體內(nèi)的病原微生物，在宿主天然免疫反應(yīng)的不同階段表現(xiàn)出多種強(qiáng)有力的作用[1-3]，如促進(jìn)T輔助細(xì)胞的增殖、對(duì)單核細(xì)胞和T淋巴細(xì)胞具有趨化作用、誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞活化及促進(jìn)淋巴細(xì)胞的凋亡等[1，4-6]?？咕姆肿恿啃　⑺苄院?、熱穩(wěn)定性好、抗菌機(jī)理獨(dú)特，對(duì)臨床上難以治愈的耐藥細(xì)菌具有廣譜抗菌活性，且不易誘發(fā)細(xì)菌產(chǎn)生耐藥性等?？咕膶?duì)真菌、寄生蟲(chóng)、病毒及腫瘤細(xì)胞都具有較好的活性，并且對(duì)機(jī)體具有免疫調(diào)節(jié)功能。臨床上主要應(yīng)用在醫(yī)藥應(yīng)用、獸藥、飼料添加劑、食品安全和化妝品、植物及培育抗病新品種等方面。

1 抗菌肽的來(lái)源

目前，已被報(bào)道不同來(lái)源的抗菌肽已經(jīng)超過(guò)1 500種[2]。具體有如下幾種。

1.1 來(lái)源于動(dòng)物的抗菌肽

抗菌肽最先是在無(wú)脊椎動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)的，后來(lái)在脊椎動(dòng)物中也有發(fā)現(xiàn)，這些肽表現(xiàn)出特異性的靶標(biāo)和多樣的序列結(jié)構(gòu)[5]。哺乳動(dòng)物抗菌肽在潘氏細(xì)胞、嗜中性粒細(xì)胞、上皮細(xì)胞、蛋白質(zhì)的降解產(chǎn)物中都有發(fā)現(xiàn)。這些抗菌肽主要包括四大家族，即bactenecins、defensins、cathelicidins、indolicidins[1]。截至目前，已鑒定來(lái)源于兩棲動(dòng)物的抗菌肽有600多種。這些抗菌肽大多由10～46個(gè)氨基酸組成[3]，它們可抑制革蘭氏陽(yáng)性菌、革蘭氏陰性菌、真菌、原生動(dòng)物和病毒[6]。

1.2 來(lái)源于昆蟲(chóng)的抗菌肽

世界上有超過(guò)100萬(wàn)個(gè)品種的生物昆蟲(chóng)，它們的適應(yīng)能力和防御機(jī)制都比較強(qiáng)[7-8]?？咕拇蠖嗍抢ハx(chóng)在受到微生物感染或意外傷害時(shí)，由血淋巴及機(jī)體組織中產(chǎn)生的一類(lèi)多肽[1]。昆蟲(chóng)產(chǎn)生的抗菌肽一般在體液免疫防御中發(fā)揮著巨大作用，主要是由脂肪體合成的抗菌肽分泌到血淋巴中對(duì)全身的病原體引起反應(yīng)[3]。在昆蟲(chóng)體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的新型抗菌肽有hinnaivnⅡ、S1家蠶抗菌肽、奢錦天牛天蠶素、防御素 NV、armadilli-din、ASABF6Cys-α acaloleptin isoform 5、SK84、細(xì)菌素1、OdVP1、富含脯氨酸肽2等[4]。

1.3 人工合成的抗菌肽

目前多種抗菌肽已被人工合成，并已在醫(yī)學(xué)上投入使用。如美國(guó)馬蓋寧制藥公司研發(fā)的馬蓋寧藥物能殺死病毒和腫瘤細(xì)胞，榨蠶抗菌肽可以殺滅腫瘤細(xì)胞和抑制乙型肝炎[1，3]，而且，在醫(yī)藥上已制成腎肝寧膠囊治療腎炎及肝炎等[9]。

1.4 來(lái)源于微生物基因工程菌的抗菌肽

自發(fā)現(xiàn)抗生素以來(lái)，由于人們長(zhǎng)期大量使用抗生素造成了耐藥菌株和超級(jí)細(xì)菌的形成，給人們的身體健康帶來(lái)了巨大威脅，尋找新的抗菌藥物迫在眉睫?？咕囊蚱淇咕V廣，能夠以最快的速度殺死作用靶標(biāo)，它最有希望成為傳統(tǒng)抗生素的替代品，成為新一代抗生素的新秀[7]。由于從生物體內(nèi)獲得的抗菌肽含量極微，并且來(lái)源范圍較窄，提取工藝復(fù)雜、成本高，因而大量應(yīng)用有難度。利用基因工程重組技術(shù)異源表達(dá)系統(tǒng)來(lái)生產(chǎn)抗菌肽成為一種新的表達(dá)模式。研究發(fā)現(xiàn)，大腸桿菌是生產(chǎn)抗菌肽較好的原核表達(dá)系統(tǒng)，但是這種小分子肽在這種高水平工程菌株中不易被表達(dá)，尤其是遇到毒肽類(lèi)時(shí)，會(huì)殺傷宿主菌[5]。目前，有人開(kāi)發(fā)利用甲基畢赤酵母表達(dá)系統(tǒng)來(lái)大規(guī)模表達(dá)不同來(lái)源的蛋白質(zhì)，效果較好[8]。

2 抗菌肽的臨床應(yīng)用研究

2.1 抗菌肽在醫(yī)藥臨床上的應(yīng)用

抗菌肽是最具有發(fā)展前景的現(xiàn)有抗生素替代品。抗菌肽由于抗菌機(jī)理獨(dú)特，能夠單獨(dú)使用發(fā)揮抗菌功效，也可以和抗生素一起使用發(fā)揮協(xié)同作用?？咕哪軌蛟诓粚?duì)人體健康細(xì)胞產(chǎn)生破壞的條件下殺傷人髓樣白血病細(xì)胞k552 株、人宮頸癌細(xì)胞、艾氏腹水瘤EAC、肝癌細(xì)胞BEL27402、直腸癌HR8340等[10]。張永連課題組研究的抗菌型多肽有助于治療與檢測(cè)男性生殖疾病。黃自然通過(guò)研制柞蠶抗菌肽，制成“五齡丸”，用于治療肝炎。張為民研究表明，柞蠶抗菌肽可以殺傷人結(jié)腸癌細(xì)胞LS-174T、人胃黏膜上皮細(xì)胞株GES-1，效果良好，而且還發(fā)現(xiàn)該抗菌肽能在體外可選擇性殺傷人結(jié)腸癌細(xì)胞。鄧小娟從柞蠶中獲得的抗菌肽有助于殺傷金黃葡萄球菌。Daptomycin是一種陰離子脂肽，可殺滅革蘭氏陽(yáng)性菌，2003年9月，美國(guó)食品與藥物管理局通過(guò)了其用于S.aureus、Streptococcus agalactiae和Streptococcus pyogenes等敏感菌株引起的皮膚感染[11]。

2.2 抗菌肽在食品安全和化妝品中的應(yīng)用

抗菌肽能抑制食品中微生物的生長(zhǎng)，殺滅食物中的多種革蘭氏陰性細(xì)菌和革蘭氏陽(yáng)性細(xì)菌?？咕囊自谌?、畜體內(nèi)消化水解且對(duì)機(jī)體無(wú)毒副作用[3，12-13]，在酸性條件下抗菌活性更強(qiáng)，并且溶解性和熱穩(wěn)定性良好，可作為食品防腐劑加以開(kāi)發(fā)利用。例如在食品中添加抗菌肽可用來(lái)制作功能性食品、口服型藥品、保健營(yíng)養(yǎng)品等[4]。此外，抗菌肽還可以在化妝品上用作防腐劑[14]，也可用作食品質(zhì)量增效劑，例如LL-37可作為趨化因子或細(xì)胞因子誘導(dǎo)劑而發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用[15-17]。

2.3 抗菌肽在獸藥臨床上的應(yīng)用

隨著研究的不斷深入，在獸藥方面取得了巨大的突破，給畜牧業(yè)的健康發(fā)展做出了不容忽視的貢獻(xiàn)?？咕哪艽龠M(jìn)家禽生長(zhǎng)發(fā)育，保健和增強(qiáng)機(jī)體免疫力。皮燦輝等[12]對(duì)母豬和仔豬生產(chǎn)性能及健康狀況通過(guò)抗菌肽制劑替代抗生素的影響進(jìn)行研究。結(jié)果表明，抗菌肽顯著提高了豬的免疫力和健康水平。溫劉發(fā)等[13]研究發(fā)現(xiàn)，抗菌肽Cecropin AD可減少肉雞感染柔嫩艾美耳球蟲(chóng)后的死亡率、盲腸病變值和糞便卵囊數(shù)，對(duì)肉雞的生長(zhǎng)發(fā)育發(fā)揮一定的保護(hù)作用?？咕囊部捎糜谥委熌膛Ｈ榉垦?。某些抗菌肽能夠?qū)δ退幮暂^強(qiáng)的金黃色葡萄球菌引發(fā)的動(dòng)物乳腺炎發(fā)揮良好的抑制作用。有一種溶葡球菌酶的基因改造在奶牛乳腺中可以大量表達(dá)，從而能夠抑制耐藥性較強(qiáng)的金黃色葡萄球菌的生長(zhǎng)；由于不能在牛奶中表達(dá)，從而可以用于治療乳腺炎[14]。

2.4 抗菌肽作為飼料添加劑的應(yīng)用

近年來(lái)，由于抗生素作為飼料添加劑的大量使用，造成了動(dòng)物體內(nèi)大量藥物殘留，對(duì)人體安全及畜產(chǎn)品的質(zhì)量產(chǎn)生巨大威脅。人們希望能夠找出抗生素的替代品，因抗菌肽具有抗菌譜廣、不易產(chǎn)生耐藥性且無(wú)殘留等特性而成為抗生素的最佳替代品。抗菌肽能夠成為營(yíng)養(yǎng)性飼料添加劑的優(yōu)勢(shì)：含有抗菌肽的飼料產(chǎn)品在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中不會(huì)出現(xiàn)工程菌擴(kuò)散，從而降低對(duì)食物鏈造成的威脅；由于抗菌肽具有熱穩(wěn)定性且耐高溫，在高溫濃縮處理飼料時(shí)酵母菌體被充分殺滅而抗菌肽仍能保持其原有活性；由于抗菌肽的殺菌機(jī)制獨(dú)特，所以抗菌肽使病原菌不易對(duì)其產(chǎn)生耐藥性。因此，抗菌肽作為飼料添加劑應(yīng)用在畜牧行業(yè)中，具有較大開(kāi)發(fā)應(yīng)用潛力[15]。

研究發(fā)現(xiàn)，抗菌肽作為飼料添加劑添加到動(dòng)物飼料中能有效抑制病菌繁殖，明顯改善動(dòng)物腸道菌群結(jié)構(gòu)，提高動(dòng)物生產(chǎn)性能、抗病能力。黃自然等[16]證實(shí)，抗菌肽作為肉雞的飼料添加劑，成本低且效果良好。

2.5 抗菌肽應(yīng)用于植物及培育抗病新品種

植物的病害較多，由于藥物的大量使用導(dǎo)致超級(jí)菌和耐藥菌的產(chǎn)生，抗菌肽因其具有不易產(chǎn)生耐藥性且基本不對(duì)真核細(xì)胞產(chǎn)生危害的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，引起人們的廣泛關(guān)注。植物抗菌肽都是陽(yáng)離子肽，它們的熱穩(wěn)定性較好，在較高溫度下仍能保持其活性。硫堇是在研究小麥抗病性時(shí)分離得到的最早的植物抗菌肽，植物防御素能夠抑制真菌的活性。植物抗菌肽是植物自身產(chǎn)生的為了阻止外界微生物侵害的一類(lèi)小分子多肽。美國(guó)路易斯安納州立大學(xué)的Jaynes實(shí)驗(yàn)室與國(guó)際馬鈴薯中心的Dodds合作，已在煙草和馬鈴薯中轉(zhuǎn)入Shiva21基因。結(jié)果表明，轉(zhuǎn)基因煙草降低了植株死亡率。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，抗菌肽在很多方面發(fā)揮著重要作用，在人類(lèi)生活中發(fā)揮著越來(lái)越不可替代的作用，主要在醫(yī)藥應(yīng)用、獸醫(yī)、飼料添加劑、食品安全和化妝品、植物及培育抗病新品種等方面具有重要作用。隨著對(duì)抗菌肽研究的不斷推進(jìn)，會(huì)有更多的抗菌肽產(chǎn)品出現(xiàn)，并有效推動(dòng)醫(yī)學(xué)和獸醫(yī)學(xué)的研究。

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