抗菌肽的来源及其临床应用研究

赵雪芹+王磊+夏小静+王青+徐彦召+杭柏林+孙亚伟+胡建和

摘要 由于抗生素的滥用，临床上出现多种耐药菌株，给畜牧业快速发展和人类健康造成了严重威胁。抗菌肽是生物体在抵抗外界微生物入侵时产生的一类防御性小肽，是机体先天免疫系统的重要组成部分。与传统抗生素相比，抗菌肽具有分子量小、水溶性好、热稳定性好、抗菌机理独特、抗菌谱广等优势，对于临床上难以根治的多重耐药细菌具有较好的抗菌活性，且不易使细菌产生耐药性。随着研究不断深入，人们还发现抗菌肽不仅具有较强的抗菌活性，还表现出较强的抗病毒、抗真菌、抗寄生虫、选择性抑制肿瘤细胞生长的特性，并且对动物体的免疫功能具有一定的调节功能。本文主要对目前不同来源的抗菌肽以及抗菌肽在临床上的应用进行综述，以期为新型药物的研发与利用提供参考。

关键词 抗菌肽；来源；作用；临床应用

中图分类号 S816.7 文献标识码 A 文章编号 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

抗菌肽又稱宿主防御肽或者抗微生物肽，是自然界生物体内广泛存在的一类小分子多肽，能够抵御外来病原微生物入侵，能够直接杀灭侵入体内的病原微生物，在宿主天然免疫反应的不同阶段表现出多种强有力的作用[1-3]，如促进T辅助细胞的增殖、对单核细胞和T淋巴细胞具有趋化作用、诱导巨噬细胞活化及促进淋巴细胞的凋亡等[1，4-6]。抗菌肽分子量小、水溶性好、热稳定性好、抗菌机理独特，对临床上难以治愈的耐药细菌具有广谱抗菌活性，且不易诱发细菌产生耐药性等。抗菌肽对真菌、寄生虫、病毒及肿瘤细胞都具有较好的活性，并且对机体具有免疫调节功能。临床上主要应用在医药应用、兽药、饲料添加剂、食品安全和化妆品、植物及培育抗病新品种等方面。

1 抗菌肽的来源

目前，已被报道不同来源的抗菌肽已经超过1 500种[2]。具体有如下几种。

1.1 来源于动物的抗菌肽

抗菌肽最先是在无脊椎动物中发现的，后来在脊椎动物中也有发现，这些肽表现出特异性的靶标和多样的序列结构[5]。哺乳动物抗菌肽在潘氏细胞、嗜中性粒细胞、上皮细胞、蛋白质的降解产物中都有发现。这些抗菌肽主要包括四大家族，即bactenecins、defensins、cathelicidins、indolicidins[1]。截至目前，已鉴定来源于两栖动物的抗菌肽有600多种。这些抗菌肽大多由10～46个氨基酸组成[3]，它们可抑制革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、真菌、原生动物和病毒[6]。

1.2 来源于昆虫的抗菌肽

世界上有超过100万个品种的生物昆虫，它们的适应能力和防御机制都比较强[7-8]。抗菌肽大多是昆虫在受到微生物感染或意外伤害时，由血淋巴及机体组织中产生的一类多肽[1]。昆虫产生的抗菌肽一般在体液免疫防御中发挥着巨大作用，主要是由脂肪体合成的抗菌肽分泌到血淋巴中对全身的病原体引起反应[3]。在昆虫体内发现的新型抗菌肽有hinnaivnⅡ、S1家蚕抗菌肽、奢锦天牛天蚕素、防御素 NV、armadilli-din、ASABF6Cys-α acaloleptin isoform 5、SK84、细菌素1、OdVP1、富含脯氨酸肽2等[4]。

1.3 人工合成的抗菌肽

目前多种抗菌肽已被人工合成，并已在医学上投入使用。如美国马盖宁制药公司研发的马盖宁药物能杀死病毒和肿瘤细胞，榨蚕抗菌肽可以杀灭肿瘤细胞和抑制乙型肝炎[1，3]，而且，在医药上已制成肾肝宁胶囊治疗肾炎及肝炎等[9]。

1.4 来源于微生物基因工程菌的抗菌肽

自发现抗生素以来，由于人们长期大量使用抗生素造成了耐药菌株和超级细菌的形成，给人们的身体健康带来了巨大威胁，寻找新的抗菌药物迫在眉睫。抗菌肽因其抗菌谱广，能够以最快的速度杀死作用靶标，它最有希望成为传统抗生素的替代品，成为新一代抗生素的新秀[7]。由于从生物体内获得的抗菌肽含量极微，并且来源范围较窄，提取工艺复杂、成本高，因而大量应用有难度。利用基因工程重组技术异源表达系统来生产抗菌肽成为一种新的表达模式。研究发现，大肠杆菌是生产抗菌肽较好的原核表达系统，但是这种小分子肽在这种高水平工程菌株中不易被表达，尤其是遇到毒肽類时，会杀伤宿主菌[5]。目前，有人开发利用甲基毕赤酵母表达系统来大规模表达不同来源的蛋白质，效果较好[8]。

2 抗菌肽的临床应用研究

2.1 抗菌肽在医药临床上的应用

抗菌肽是最具有发展前景的现有抗生素替代品。抗菌肽由于抗菌机理独特，能够单独使用发挥抗菌功效，也可以和抗生素一起使用发挥协同作用。抗菌肽能够在不对人体健康细胞产生破坏的条件下杀伤人髓样白血病细胞k552 株、人宫颈癌细胞、艾氏腹水瘤EAC、肝癌细胞BEL27402、直肠癌HR8340等[10]。张永连课题组研究的抗菌型多肽有助于治疗与检测男性生殖疾病。黄自然通过研制柞蚕抗菌肽，制成“五龄丸”，用于治疗肝炎。张为民研究表明，柞蚕抗菌肽可以杀伤人结肠癌细胞LS-174T、人胃黏膜上皮细胞株GES-1，效果良好，而且还发现该抗菌肽能在体外可选择性杀伤人结肠癌细胞。邓小娟从柞蚕中获得的抗菌肽有助于杀伤金黄葡萄球菌。Daptomycin是一种阴离子脂肽，可杀灭革兰氏阳性菌，2003年9月，美国食品与药物管理局通过了其用于S.aureus、Streptococcus agalactiae和Streptococcus pyogenes等敏感菌株引起的皮肤感染[11]。

2.2 抗菌肽在食品安全和化妆品中的应用

抗菌肽能抑制食品中微生物的生长，杀灭食物中的多种革兰氏阴性细菌和革兰氏阳性细菌。抗菌肽易在人、畜体内消化水解且对机体无毒副作用[3，12-13]，在酸性条件下抗菌活性更强，并且溶解性和热稳定性良好，可作为食品防腐剂加以开发利用。例如在食品中添加抗菌肽可用来制作功能性食品、口服型药品、保健营养品等[4]。此外，抗菌肽还可以在化妆品上用作防腐剂[14]，也可用作食品质量增效剂，例如LL-37可作为趋化因子或细胞因子诱导剂而发挥免疫调节作用[15-17]。

2.3 抗菌肽在兽药临床上的应用

随着研究的不断深入，在兽药方面取得了巨大的突破，给畜牧业的健康发展做出了不容忽视的贡献。抗菌肽能促进家禽生长发育，保健和增强机体免疫力。皮灿辉等[12]对母猪和仔猪生产性能及健康状况通过抗菌肽制剂替代抗生素的影响进行研究。结果表明，抗菌肽显著提高了猪的免疫力和健康水平。温刘发等[13]研究发现，抗菌肽Cecropin AD可减少肉鸡感染柔嫩艾美耳球虫后的死亡率、盲肠病变值和粪便卵囊数，对肉鸡的生长发育发挥一定的保护作用。抗菌肽也可用于治疗奶牛乳房炎。某些抗菌肽能够对耐药性较强的金黄色葡萄球菌引发的动物乳腺炎发挥良好的抑制作用。有一种溶葡球菌酶的基因改造在奶牛乳腺中可以大量表达，从而能够抑制耐药性较强的金黄色葡萄球菌的生长；由于不能在牛奶中表达，从而可以用于治疗乳腺炎[14]。

2.4 抗菌肽作为饲料添加剂的应用

近年来，由于抗生素作为饲料添加剂的大量使用，造成了动物体内大量药物残留，对人体安全及畜产品的质量产生巨大威胁。人们希望能够找出抗生素的替代品，因抗菌肽具有抗菌谱广、不易产生耐药性且无残留等特性而成为抗生素的最佳替代品。抗菌肽能够成为营养性饲料添加剂的优势：含有抗菌肽的饲料产品在实际应用过程中不会出现工程菌扩散，从而降低对食物链造成的威胁；由于抗菌肽具有热稳定性且耐高温，在高温浓缩处理饲料时酵母菌体被充分杀灭而抗菌肽仍能保持其原有活性；由于抗菌肽的杀菌机制独特，所以抗菌肽使病原菌不易对其产生耐药性。因此，抗菌肽作为饲料添加剂应用在畜牧行业中，具有较大开发应用潜力[15]。

研究发现，抗菌肽作为饲料添加剂添加到动物饲料中能有效抑制病菌繁殖，明显改善动物肠道菌群结构，提高动物生产性能、抗病能力。黄自然等[16]证实，抗菌肽作为肉鸡的饲料添加剂，成本低且效果良好。

2.5 抗菌肽应用于植物及培育抗病新品种

植物的病害较多，由于药物的大量使用导致超级菌和耐药菌的产生，抗菌肽因其具有不易产生耐药性且基本不对真核细胞产生危害的独特优势，引起人们的广泛关注。植物抗菌肽都是阳离子肽，它们的热稳定性较好，在较高温度下仍能保持其活性。硫堇是在研究小麦抗病性时分离得到的最早的植物抗菌肽，植物防御素能够抑制真菌的活性。植物抗菌肽是植物自身产生的为了阻止外界微生物侵害的一类小分子多肽。美国路易斯安纳州立大学的Jaynes实验室与国际马铃薯中心的Dodds合作，已在烟草和马铃薯中转入Shiva21基因。结果表明，转基因烟草降低了植株死亡率。

3 结语

综上所述，抗菌肽在很多方面发挥着重要作用，在人类生活中发挥着越来越不可替代的作用，主要在医药应用、兽医、饲料添加剂、食品安全和化妆品、植物及培育抗病新品种等方面具有重要作用。随着对抗菌肽研究的不断推进，会有更多的抗菌肽产品出现，并有效推动医学和兽医学的研究。

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