抗菌肽的抗菌作用及其机制_黎观红

抗菌肽的抗菌作用及其机制
黎观红　洪智敏　贾永杰　瞿明仁
(江西农业大学动物科技学院,南昌330045)
摘　要:基因编码的抗菌肽广泛分布于昆虫、植物、动物及人体内,是先天性免疫防御系统的重要组成部分。

抗菌肽不仅具有广谱抗细菌能力,还可以抗真菌、被膜病毒等多种微生物以及寄生虫。

抗菌肽除了具有较强的直接杀灭有害微生物的活性外,还具有许多其他生物学功能,如抑制肿瘤细胞、中和内毒素以及抗炎等。

它们还可以通过趋化树突状细胞、单核细胞和记忆T
细胞,在先天性免疫(非特异性免疫)和获得性免疫(特异性免疫)反应之间起桥梁作用,并启动获得性免疫系统,提高机体抵抗微生物感染的获得性免疫水平。

本文综述了抗菌肽的生物学作用、抗菌作用机制及其开发应用前景。

关键词:抗菌肽;先天性免疫;作用机制;应用
中图分类号:S 816.7 文献标识码:A 文章编号:1006-267X (2011)04-0546-10收稿日期:2010-11-23
基金项目:国家自然科学基金项目(30800791);江西省青年科学家培养对象计划项目(赣科发计字[2010]209);江西农业大学“未来之星”培养计划项目(20090206)
作者简介:黎观红(1974—),男,江西于都人,博士,副教授,主要从事动物营养调控研究。

E -m a i l :l i g u a n h @163.c o m
抗生素的发现与应用,对病原菌感染性疾病的治疗产生了革命性飞跃,对保护人类健康以及畜牧业的发展做出了巨大的贡献。

然而,随着抗生素的广泛应用甚至滥用,抗生素在畜禽产品中的残留、细菌耐药性、过敏反应和环境污染等问题日渐严重,从而引发了人们对饲料、食品和环境安全的极大关注,迫使人们开始寻找新型抗菌剂。

近年来出现的抗菌肽(a n t i m i c r o b i a l p e p t i d e s ,A M P s ,又名抗微生物肽)就是一类具有巨大发展潜力的新型抗菌药物。

由基因编码、核糖体合成的抗菌肽是宿主先天性免疫防御系统产生的一类抵抗外界病原体感染的小分子阳离子肽类生物活性物质,是先天性免疫的重要效应分子。

天然生物抗菌肽抗菌谱广,特别是对多重耐药菌具有杀伤作用,而且抗菌肽热稳定性和水溶性好,对高等动物的正常细胞几乎无毒害作用。

因此,抗菌肽成为国内外研究和开发的热点,天然生物抗菌肽的开发利用有望成为人类摆脱“耐药菌危机”的又一新途径,因此有着广阔的开发应用前景。

1　抗菌肽的结构特点及理化特性
尽管抗菌肽的结构各异,但几乎所有的抗菌肽都具有一些共同特性。

天然抗菌肽通常是由12～60个氨基酸组成的小分子阳离子多肽,由于富含赖氨酸、精氨酸和组氨酸等碱性氨基酸,抗菌肽通常带有2～7个正电荷,等电点大于7,表现出较强的阳离子特征。

抗菌肽一般都有两亲性结构,有1个疏水区域与脂质结合,1个带正电荷的亲水性区域与水或者带负电荷的残基结合。

这些特性使得抗菌肽能够很好地与由两性分子构成、特别是呈电负性的细胞膜结合,这是抗菌肽与细菌细胞膜发生相互作用的结构基础[1]。

大多数抗菌肽具有热稳定性,在100℃条件下加热10～15m i n 仍能保持其活性。

研究表明,部分抗菌肽的抗菌作用和溶液中的N a +
浓度存在负相关性,当N a C l 浓度为150m m o l /L 时即失去活性[2]。

许多因素会降低抗菌肽的活性,如高浓度的一价和二价阳离子、聚阴离子(p o l y a n i o n )、血清、阿朴脂蛋白A-Ⅰ(a p o l i p o p r o t e i n A -Ⅰ)和蛋白
酶等[1]。

然而,有些抗菌肽对较大的离子强度和
较低或较高的p H都具有较强的抗性,部分抗菌肽具有抵抗胰蛋白酶或胃蛋白酶水解的能力[3]。

此外,抗菌肽还具有水溶性好、不产生耐药性等优点。

2　抗菌肽的生物学活性
2.1　广谱抗细菌活性
大量研究证明,抗菌肽具有广谱抗细菌活性[4-5]。

一般来讲,抗菌肽的抗菌活性都较高,单一一种抗菌肽可抑杀多种细菌,能够抑制革兰氏阳性(G+)菌和革兰氏阴性(G-)菌,但是不同抗菌肽的抗菌活性存在较大差异,抗菌谱也明显不同。

抗菌肽不仅自身具有良好的抗菌活性,不同抗菌肽之间以及抗菌肽与传统抗生素之间具有协同作用,两者联用可提高抗菌肽和传统抗生素的药物疗效,甚至拓宽传统抗生素的抗菌谱[5]。

2.2　抗真菌活性
某些抗菌肽对真菌具有很好的杀伤作用,如天蚕素在25～100m g/L时对曲霉菌属和镰刀菌属的病原菌有杀灭作用[6]。

人和灵长类动物唾液的组蛋白也有抗真菌作用,它与真菌细胞的包膜受体结合后进入其内部并定位于线粒体[7]。

兔防御素N P-1、植物防御素对多种植物致病真菌具有杀伤作用。

C a2+、M g2+浓度和温度均会影响抗菌肽的抗真菌能力[8]。

2.3　抗病毒活性
抗菌肽能够针对不同的靶目标发挥其抗菌活性,这些靶目标最明显的特性就是拥有膜结构。

因而,包膜病毒如人免疫缺陷病毒(h u m a ni m m u-n o d e f i c i e n c y v i r u s,H I V)、疱疹病毒和疱疹性口炎病毒等也是抗菌肽的靶目标。

研究表明,多种抗菌肽如人α-防御素(h u m a nα-d e f e n s i n,H N P)、牛中性粒细胞i n d o l i c i d i n、鲎源抗菌肽美洲鲎素(p o l y p h e m u s i n)等都具有抗病毒活性[9]。

抗菌肽可能通过多种机制发挥抗病毒作用。

有的抗菌肽可以通过与病毒外膜的直接结合发挥作用,如α-防御素对疱疹病毒的作用,美洲鲎素对H I V病毒的作用[10]。

有的抗菌肽能够抑制病毒的繁殖,如天蚕素A(c e c r o p i n A)、蜂毒素(m e l i t t i n)在亚毒性浓度下通过阻遏基因表达来抑制H I V-1病毒的增殖[11]。

还有的抗菌肽,如蜂毒素可以通过干扰病毒的组装而对病毒产生作用[12]。

有研究报道表明人β-防御素-2(h u m a n b e t a-d e f e n s i n-2,h B D-2)对H I V的抵抗作用可能与T o l l样受体介导的细胞内信号转导有关[13]。

2.4　抗原虫活性
有些抗菌肽可以有效杀死寄生于人类或动物体内的寄生虫。

天蚕素类似物s h i v a-Ⅰ、蛙皮肤抗菌肽爪蛙素(m a g a i n i n)可以杀死疟原虫。

而天蚕素/蜂毒素(c e c r o p i n/m e l i t t i n)杂合肽可以杀死莱什曼鞭毛虫。

柞蚕抗菌肽D对阴道毛滴虫亦有杀伤作用。

抗菌肽先是作用于原虫的膜,然后间接引起细胞的内部结构和细胞器的变化,干扰细胞的正常代谢过程[14]。

2.5　抗菌肽的其他功能
抗菌肽,尤其是来自脊椎动物的抗菌肽,除了具有较强的直接杀灭有害微生物的活性外,它们还具有许多其他生物学功能。

抗菌肽体外最小抑菌浓度(m i n i m a l i n h i b i t o r yc o n c e n t r a t i o n,MI C)远高于这些抗菌肽在正常条件下的体内生理浓度。

例如,人抗菌肽L L-37(c a t h e l i c i d i n家族成员)和β-防御素在机体黏膜部位的浓度小于2μg/m L,而L L-37对大肠杆菌(E.c o l i)的体外M I C超过32μg/m L。

那么,这些抗菌肽在有效浓度很低的情况下是如何在体内发挥抗菌作用的?其一解释是某单一抗菌肽可与其他种类的抗菌肽发挥协同作用,从而降低其M I C。

例如,L L-37能与β-防御素-2、溶菌酶和乳铁蛋白共同作用以发挥其最佳杀菌活性。

另一解释是在炎症条件下,抗菌肽的量常累积到超过M I C浓度而在局部有效发挥抗菌作用。

然而,越来越多的证据表明,许多抗菌肽并非通过直接杀菌作用而是通过间接机制发挥抗感染保护作用[15]。

这些抗菌肽在其生理浓度时,在盐和血清存在的条件下仍具有广泛的生物学活性,可作为免疫调节分子调节机体免疫功能、改变宿主免疫相关基因表达、作为趋化因子和/或诱导细胞因子和趋化因子产生、抑制脂多糖(l i p o p o-l y s a c c h a r i d e,L P S)诱导的前炎症细胞因子的产生、促进伤口愈合、促血管生成以及在单核细胞、巨噬细胞及树突状细胞中作为先天性免疫和获得性免疫反应的沟通桥梁[16-18](图1)。

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图1　抗菌肽在宿主防御中的多重功能
F i g.1　Mu l t i p l e f u n c t i o n s o f a n t i m i c r o b i a l p e p t i d e s i nh o s t d e f e n s e[16]
2.5.1　抗肿瘤活性
抗菌肽的抗微生物作用大多数是通过和靶微生物细胞膜上的带负电荷区域相互作用而发挥。

某些肿瘤细胞的细胞骨架系统不发达,与正常细胞相比其细胞膜表面成分存在较大差异,细胞质膜易被某些抗菌肽插入而形成离子通道,最终将肿瘤细胞破坏而达到治疗肿瘤的目的。

研究表明,有些抗菌肽如爪蛙素、天蚕素A、蜂毒素、α-防御素-1/-2对癌细胞具有选择性杀伤作用[19]。

抗菌肽对肿瘤细胞的杀伤机制主要包括以下几个方面:1)破坏膜结构。

抗菌肽对肿瘤细胞的抑制作用与细菌类似,主要是通过损伤细胞膜而起作用。

抗菌肽作用于癌细胞的膜结构并形成电势依赖性离子通道,包括胞膜、核膜及细胞隔室化的膜结构,细胞癌变后细胞膜表面呈现较高的负电性,对于带正电荷的抗菌肽的作用非常有利[20]。

2)破坏内部结构。

抗菌肽除了对癌细胞的膜损伤外,还可能诱导核染色体D N A断裂,并抑制染色体D N A的合成,细胞骨架也受到一定程度的损伤[21]。

3)提高机体免疫力。

抗菌肽还可以调节机体的免疫机能,从体液免疫方面来抵抗肿瘤的侵染。

2.5.2　抗菌肽在先天性免疫和获得性免疫中的作用
抗菌肽,如h B D-3/-4、H N P-1/-2在急性炎症反应期间能够直接趋化中性粒细胞、单核细胞、肥大细胞和辅助性T细胞,并诱导中性粒细胞、单核细胞趋化因子或细胞因子(如I L-8和I F N-α)的基因表达,动员先天性免疫细胞到达感染部位;刺激肥大细胞脱粒释放组织胺,随后引起血管通透性增加;增加黏附分子———整合素的表达,并促进非调节性吞噬作用[16,22]。

人、兔和豚鼠的α-防御素与h B D-2一样,可以激活肥大细胞并使其脱颗粒,释放组织胺及前列腺素D2(P G D2)[23]。

H N P-1～3可刺激支气管上皮细胞增加I L-8基因转录。

由于肥大细胞的颗粒产物能增加中性粒细胞的聚
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L L-37能够协同提高人外周血单核细胞(p e r i p h e r a l b l o o d m o n o n u c l e a r c e l l,P B MC)中I L-1β诱导的细胞因子(I L-6、I L-10)和趋化因子的产生,如单核细胞趋化蛋白-1(m o n o c y t e c h e m o a t t r a c t a n t p r o t e i n-1, MC P-1)和M C P-3[26]。

在人角化细胞中,h B D-2～4和c a t h e l i c i d i n通过G-蛋白偶联受体途径提高I L-6、I L-10、趋化因子I P-10(i n t e r f e r o n-i n d u c i b l e p r o t e i n-10,I P-10)、M C P-1及巨噬细胞炎症蛋白-3(m a c r o p h a g e i n f l a m m a t o r y p r o t e i n-3,MI P-3)的基因表达和蛋白产生,同时,h B D-2～4和L L-37还能通过活化p38和E R K1/2-丝裂原激活的蛋白激酶(m i t o g e n-a c t i v a t e d p r o t e i n k i n a s e,M A P K)而诱导I L-18分泌[27],I L-18激活T、B和N K细胞产生高浓度的干扰素-γ(I F N-γ),并提高C D4+T 细胞中I g E的产生。

h B D s和c a t h e l i c i d i n具有诱导细胞因子和趋化因子分泌的能力,表明这些抗菌肽至少通过3种方式发挥抗感染免疫作用,即抗菌肽的直接抗微生物作用、抗菌肽的直接趋化作用和抗菌肽诱导细胞因子和趋化因子释放,进而细化和放大机体先天性免疫反应。

研究显示,细胞因子能够刺激人N K、B细胞和γδT细胞产生H N P-1～3,这一结果提示防御素不仅是先天性免疫的效应分子,还是细胞介导的获得性免疫的效应成分。

最先发现防御素参与获得性免疫来自对H N P-1和H N P-2的研究。

H N P-1和H N P-2具有趋化人单核细胞和T细胞的特性。

α-防御素可以选择性地趋化静息状态下的C D4/ C D45R A+和C D8+T细胞,h B D-2则能趋化C D45R O+记忆T细胞[28]。

此外,H N P-1、h B D-2和小部分h B D-1可以趋化未成熟的树突状细胞(d e n d r i t i c c e l l,D C)。

h B D、H N P的趋化活性与趋化因子相同,都能被白喉毒素抑制,表明防御素的趋化活性均是由G-蛋白偶联受体所介导的。

h B D-2对未成熟D C和记忆T细胞的趋化活性由人C C趋化因子受体6(C C R6)介导。

最近证实中起重要作用,有利于获得性免疫反应的启动。

给重症免疫缺陷的小鼠皮下注射H N P-1/-2可以促使T细胞再循环。

另外,H N P-1～3的混合物与卵白蛋白同时鼻下给予C57B L/6小鼠,能够提高卵白蛋白特异性血清球蛋白I g G抗体的含量,并刺激卵白蛋白特异性C D4+T细胞产生I F N-γ、I L-5、I L-6和I L-10[30]。

3　抗菌肽的抗菌机制
抗菌肽的确切作用机制目前还不完全清楚。

研究者提出多种理论假说解释抗菌肽抑制或杀灭微生物的作用进程,但不同的假说针对特定种类的抗菌肽,目前尚没有一个涵盖所有种类抗菌肽作用机理的理论假说,且不清楚哪种假说更接近实际情况。

3.1　膜通道的形成
阳离子抗菌肽是以物理的方式作用于细菌的细胞膜,使细胞膜穿孔,并破坏细胞膜的完整性,导致细胞质外溢而达到杀菌的目的[31]。

由于抗菌肽均具有疏水和亲水的两亲性特征,带正电荷的抗菌肽分子与G+菌细胞膜上的磷壁酸(t e i c h o i c a c i d,T A)、脂磷壁酸(l i p o t e i c h o i c a c i d,L T A)、赖氨酰磷脂酰甘油(l y s y l p h o s p h a t i d y l g l y c e r o l,L P G)结合或与G-菌细胞膜上L P S的负电荷通过静电吸引而结合在细胞的磷脂膜上,随后抗菌肽分子的疏水端插入细菌细胞膜的脂质膜中,进而牵引整个分子进入质膜,扰乱质膜上蛋白质和脂质原有的排列秩序,再通过抗菌肽分子间的相互位移而聚合形成跨膜离子通道,使细胞内容物外泄,细胞内离子大量丢失,细菌不能维持正常生命活动所需的胞内渗透压而死亡。

不论是α-螺旋结构、伸展性螺旋结构、L o o p结构,还是β-折叠构型,膜通道的形成能力对抗菌肽的抗菌活性起着决定性的作用。

目前“木桶板”、“环形孔”和“地毯”模式受到广泛关注,且能较好地解释膜通道形成机制。

3.2　抗菌肽的选择性杀伤机制
由于大部分阳离子抗菌肽的抗菌作用依赖于抗菌肽和微生物细胞膜的相互作用造成细胞膜功能紊乱和破坏,由此也提出一个问题:这些阳离子抗菌肽如何在体内发挥功能而不对宿主正常细胞产生毒害作用?对此,有多种假说解释这种原因。

一个普遍接受的解释是:原核细胞和真核细胞的结构,尤其是膜结构不同,真核细胞质膜含有丰富的膜蛋白和胆固醇,而细菌细胞膜不含有胆固醇,胆固醇的存在使细胞膜趋于稳定并阻止抗菌肽穿透并进入真核细胞质膜,而且哺乳动物细胞中还存在高度发达的细胞骨架系统,其中的微丝、微管与质膜内层有许多结合位点,这种结构是细胞维持特殊形态和渗透压的首要因素,它的存在抵抗了抗菌肽的溶菌作用。

例如,N a k a j i m a等[32]发现抗菌肽麻蝇素-ⅠA(s a r c o t o x i n-ⅠA)对含有胆固醇的脂质体的破坏作用弱于对不含胆固醇的脂质体的破坏作用。

磷脂在真核细胞质膜上的不对称分布也可能是真核细胞对抗菌肽不敏感的原因。

真核细胞膜磷脂双分子层的外单层由不带净电荷的中性磷脂组成,而对阳离子抗菌肽具有亲和作用的带负电荷的磷脂头基团朝向细胞质的内层[33-34]。

此外,体内血清成分,如阿朴脂蛋白A-Ⅰ和B或其他脂蛋白可有效削弱抗菌肽对宿主真核细胞的毒性作用。

然而,抗菌肽的体外和体内抗菌活性常被生理盐浓度(如150m m o l/L N a C l)、高浓度的二价阳离子和血清蛋白所抑制。

尽管如此,研究发现生理条件下体内细菌在碳酸盐存在时会改变细胞膜结构和基因表达,因此即使在高盐浓度条件下细菌仍易受抗菌肽的攻击而死亡[35]。

尽管许多抗菌肽对微生物细胞膜的作用具有选择性,但体外试验发现高浓度抗菌肽也会破坏真核细胞,如T淋巴细胞。

尽管如此,抗菌肽的细胞毒作用浓度通常高于抗菌浓度,提示抗菌肽具有选择性的细胞杀伤机制。

然而,对正常细胞无毒性浓度的抗菌肽可以杀死许多肿瘤细胞,由此提示抗菌肽在监视癌症发生方面能发挥重要作用[36-37]。

3.3　抗菌肽的细胞内杀菌机制
尽管大部分抗菌肽通过破坏靶细胞膜的完整的破坏并不是靶细胞死亡的全部机制。

近来越来越多的证据表明抗菌肽还有细胞内作用靶标,有些抗菌肽能够穿透细胞膜进入细胞质,抑制细胞内部的生化进程。

来源于蛙的抗菌肽b u f o r i nⅡ并不引起大肠杆菌细胞质膜渗漏,而是穿透细胞膜在细胞质中积聚并与D N A和R N A结合,最终导致细菌死亡[38]。

抗菌肽i n d o l i c i d i n(100μg/m L)能够完全抑制大肠杆菌D N A和R N A的合成,对蛋白质的合成无影响,然而在150～200μg/m L的浓度下, i n d o l i c i d i n显著抑制蛋白质的合成[39]。

同样地,抗菌肽P R-39、H N P-1/-2也能抑制大肠杆菌D N A、R N A和蛋白质的合成。

另外有的抗菌肽如死亡素(t h a n a t i n)通过抑制细菌的呼吸作用杀死细菌。

抗菌肽可以通过干扰细菌基因的转录使细菌的生长受到抑制,如攻击素(a t t a c i n)能够干扰大肠杆菌细胞外膜蛋白O m p C、O m p F、O m p A以及L a m B基因的转录,使这些蛋白质含量减少,细菌的生长受到抑制。

麻蝇素-Ⅱ(s a r c o t o x i n sⅡ)能够抑制细菌细胞壁的形成,使细菌不能维持正常的细胞形态而生长受阻。

此外,研究发现,人唾液抗菌蛋白富组蛋白(h i s t a t i n)除了具有破坏白色念珠菌(C a n d i d a a l b i c a n s)细胞膜的作用外,还能与白色念珠菌细胞膜上的受体结合进入细胞质,且特异性地定位于线粒体上的靶位点,并诱导非溶菌性的A T P损失,进而抑制真菌呼吸作用,破坏真菌细胞周期,产生活性氧自由基,最终导致真菌死亡[40]。

尽管研究者针对不同的抗菌肽提出了许多抗菌机制,但有些抗菌肽杀灭微生物的机制不只1种,抗菌肽介导的微生物细胞死亡可能是由于一些独立的或协同的作用机制造成的。

4　抗菌肽的开发应用前景
抗菌肽作为机体先天性免疫防御系统的重要组成部分,在抵抗致病微生物的入侵和调节机体免疫功能等方面发挥着重要的作用。

同时,抗菌肽具有分子量小、无免疫原性、热稳定性好、广谱抗细菌甚至抗真菌、抗被膜病毒和抗寄生虫等作用,且抗菌肽的抑菌和杀菌机制有别于抗生素,不易产生耐药性。

因此,抗菌肽有望开发成为一类新型高效抗菌药物或辅助治疗药物,在临床医学、
动物转基因、饲料添加剂等领域具有广阔的开发应用前景。

4.1　抗菌肽的临床应用
近年来,部分抗菌肽类药物已陆续进入了临床观察、新药审查及药物市场阶段[41-42](表1)。

然而,目前抗菌肽用于临床治疗还存在一些制约因素,如可能存在的毒性问题、对抗菌肽的药效学及药物代谢动力学研究不足等,不过研究者们正致力于解决这些问题。

通过对天然抗菌肽进行分子改造可以设计出分子量更小、抗菌活性更高而对真核细胞毒性更小的改良肽[43-44]。

高生产成本是阻碍抗菌肽大规模临床应用的首要问题。

抗菌肽的天然来源有限,目前主要是通过化学合成和基因工程技术的方法获得。

然而,因化学法产量低、成本高,抗菌肽的工业化生产将依赖于基因工程技术。

随着各种动植物、昆虫及人类抗菌肽基因克隆研究的发展和结构的阐明,抗菌肽的重组表达已成为可能。

科学家们正在寻找适合大量生产的优良抗菌肽体系,如酵母菌、大肠杆菌、动植物等表达体系。

来源于乳铁蛋白的多功能抗菌肽———牛乳铁素(l a c t o f e r r i c i nB,L f c i n B)在酵母、大肠杆菌等表达体系中已获得了有效表达[45]。

已有研究者将带有L f c i n B基因的重组质粒导入山羊和奶牛乳腺,并在乳腺中成功表达了具有生物活性的L f c i n B[46],从而使利用转基因羊和奶牛实现大批量生产乳铁素成为可能。

另外,这些研究结果为L f c i n B在预防和治疗奶牛乳房炎方面奠定了可靠基础,因而可有效减少抗生素的使用,这对保障乳品安全具有重要的现实意义。

表1　部分抗菌肽的临床应用情况
T a b l e1　C l i n i c a l a p p l i c a t i o n s o f s o m e a n t i m i c r o b i a l p e p t i d e s
产品及其来源
P r o d u c t a n di t s s o u r c e 开发公司
C o m p a n y
应用
A p p l i c a t i o n
开发阶段
P h a s eo f c l i n i c a l t r i a l s
H l f1-11,来源于人乳铁蛋白的乳铁素A M-P h a r m a 同种干细胞移植术中的细菌和
真菌感染
Ⅱ期临床试验
O m i g a n a n[MX-226],牛中性粒细胞抗菌肽i n d o l i c i d i n衍生物Mi g e n i x
中心静脉导管、透析导管和经外周
中心静脉置管的相关感染
ⅢB期临床试验
O m i g a n a n[MX-594A N],牛中性粒细
胞抗菌肽i n d o l i c i d i n衍生物
Mi g e n i x寻常性痤疮、红斑痤疮Ⅱ期临床试验
O p e b a c a n,来源于蛋清细菌通透性增强蛋白、含21个氨基酸的抗菌肽衍生物X o m a
同种干细胞移植术中的内毒素血症;
脑膜炎球菌感染症
Ⅲ期临床试验
X O MA-629,来源于蛋清细菌通透性增
强蛋白、含9个氨基酸的抗菌肽衍生物
X o m a脓疱疮ⅡA期临床试验P A C-113,化学合成的阳离子宿主防
御肽
P a c g e n抗真菌Ⅱ期临床试验I s e g a n a n(I B-367),化学合成的抗菌肽
p r o t e g r i n-1衍生物、含17个氨基酸
A r d e a
B i o s c i e n c e s放疗病人口腔黏膜炎Ⅲ期临床试验P-113,来源于人唾液抗菌蛋白、含12
个氨基酸的酰胺化抗菌肽
D e m e g e n/P a c g e n口腔黏膜炎ⅡB期临床试验
P G-1(P r o t e g r i n-1),猪内源抗菌肽I n t r a b i o t i c s 金黄色酿脓葡萄球菌等
引起的腹膜感染
Ⅲ期临床试验
4.2　抗菌肽在转基因动物中的应用
借鉴已成功的抗菌肽转基因工程,如转基因蚊子、转基因马铃薯和转基因水稻等,把特异的抗菌肽基因转入畜禽特定细胞让其表达,从而产生抗病新品种,将为畜牧业和养殖业的发展带来新的契机。

气管抗菌肽(t r a c h e a l a n t i m i c r o b i a l p e p-t i d e,T A P)是在牛气管黏膜中发现的β-防御素家族的一个成员。

Y a r u s等[47]用显微注射法将牛T A P基因转入小鼠,转基因鼠成功地表达了牛T A P,鼠乳中的T A P对大肠杆菌具有抗菌活性。

同样地,如果把抗菌肽基因转入猪体内,培育抗大肠杆菌感染的转基因仔猪对于提高仔猪生产性能
动　物　营　养　学　报23卷
及保证猪肉产品安全将具有重要的理论和实践意义。

4.3　抗菌肽作为抑菌促生长类饲料添加剂
抗生素类促生长添加剂在饲料中的长期使用所带来的耐药性、药物残留和环境污染等问题已越来越受到人们的关注,禁止在饲料中添加抗生素的呼声越来越高。

动植物来源的天然抗菌肽具有与抗生素相同的广谱抗菌作用,作为饲料添加剂使用可达到抑菌促生长目的,且抗菌肽具有无残留、无致病细菌耐药性的特点,属于环保型饲料添加剂。

因此,研究开发抗菌肽作为饲料添加剂对提高畜产品品质、推动绿色畜牧业的发展具有重要意义。

最近研究发现,饲喂动物肠道来源的抗菌肽可以调节鸡的体液免疫反应,提高鸡肠道黏膜肥大细胞、杯状细胞、上皮内淋巴细胞和I g A 分泌细胞的数量以及肠道分泌型I g A水平,改善小肠黏膜结构,增强小肠消化吸收能力,进而促进鸡的生长并提高饲料利用率[48-51]。

然而,饲喂抗菌肽对肠道微生物区系的调节作用、抗菌肽在肠道内的稳定性以及外源抗菌肽与肠道内源抗菌肽表达的关系有待进一步研究,以期为抗菌肽作为抗生素替代品的应用提供更坚实的理论依据。

我们相信,随着抗菌肽作用效果及机理的深入研究,抗菌肽有望成为新一代抗生素替代品并作为新型绿色抑菌促生长饲料添加剂广泛应用于动物饲料中。

5　小　结
由于天然抗菌肽具有广谱抗菌、抗病毒、免疫调节活性以及有别于抗生素的抗菌机制,因此,抗菌肽有望成为新型抑菌促生长剂和免疫调节剂应用于畜牧养殖业,并可用作抗病畜禽品种的辅助选育指标,培育抗病力强的品种或品系。

另外,动物机体内源表达与分泌的抗菌肽为我们提供了新的抗感染策略,即通过诱导内源抗菌肽的表达,特别是通过营养调控途径来诱导或促进抗菌肽的表达,提高黏膜局部抗菌肽的浓度,达到抑制病原菌侵袭,提高机体抗感染能力的目的,从而减少抗生素的使用或对抗生素的依赖性。

抗菌肽在食品加工领域也有重要的应用价值,抗菌肽是由氨基酸组成的,对人体无害,可用于绿色食品的防腐剂,减少有害防腐剂的使用。

另外,抗菌肽具有良好的热稳定性,可以作为食品防腐剂用于热加工食品,还可用来防止巴氏杀菌后的再污染。

抗菌肽的合成、表达和纯化工艺正得到不断发展。

化学方法已用于研究抗菌肽类似物,以增强其抗微生物活性或减少细胞毒性,但大分子的抗菌肽,化学合成方法费用昂贵,基因工程表达的策略可望解决这个问题。

然而也应该看到,要实现抗菌肽的商品化应用,还需要进行大量的基础性工作。

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