抗真菌肽的研究与应用前景

张心苑

（东北农业大学，黑龙江省哈尔滨市150030）

真菌感染是常见的一种疾病。侵略性较强的真菌感染会降低老人、早产儿、移植器官患者等人群的抵抗力，使其发病率和死亡率提高。近年来，抗真菌耐药性现象的出现以及真菌感染率的增加，使得原有抗生素不再具有杀死致病微生物的能力。国内外对于抗生素的使用也愈加规范严格，对抗生素使用的监管势在必行，寻找一种更为安全、高效的抗性药物也成为了我们的燃眉之急。多肽通过高通量筛选，以及根据合理的方法进行后续优化，已经成为替代抗菌剂的良好候选。

1 抗真菌肽的来源及分类

1980年 ，瑞典科学家Boman等人从被诱导天蚕蛹淋巴液的实验中首次发现抗菌肽。最初只发现了其抗细菌功能，所以被命名为抗菌肽。随着研究的深入，发现抗菌肽不仅仅对于细菌起作用，还具有抗细菌、抗真菌、抗癌、抗虫、抗病毒以及免疫调节的生物学功能。目前科研人员已经从自然界中发现多种天然抗真菌肽，除了从自然界中提取天然抗真菌肽之外，也可以进行人工合成。抗真菌肽可以从以下几方面获得：

1.1 动物

大多数抗真菌肽被认为是无脊椎动物和有脊椎动物先天免疫系统的组成成分。一些抗真菌肽在不同有机体上展现了相同的序列。人们不仅仅从昆虫中第一次发现抗真菌肽，同时昆虫也是众多天然抗真菌肽的来源。在蜘蛛以及海生无脊椎动物中富含大量的抗真菌肽。来源于哺乳类脊椎动物的抗真菌肽主要由上皮细胞和中性粒细胞产生，除了杀菌的功能外，还具有免疫调节功能的特点，一些分子可以和趋化作用的巨噬细胞一并调节促炎反应。在非哺乳动物（如：爬行动物、两栖动物和鱼）中也有少部分展示了抗真菌活动。

1.2 植物

植物被认为是在地球上最大的活性化合物来源。在应答从真菌病原体、植物表达以及基本和诱发型的感染等源源不断产生的威胁，来源于植物的抗真菌肽根据其序列的相似性、第三结构以及半胱氨酸的基序又被区分为不同组别。大多数抗真菌肽被划分为defensin，呈现出CSα或CSβ结构。

1.3 微生物

在微生物中也有少数抗真菌肽被发现，这些抗真菌肽往往只有一种，没有同系物。还有一些在人体中的微生物也可以产生抗真菌肽。

由于研究的出发点不同，抗真菌肽也就有不同的分类情况。根据来源不同，可以分为动物抗真菌肽、植物抗真菌肽、微生物抗真菌肽等；根据组成成分可以分为富含半肽氨酸残基、富含脯氨酸残基、富含甘氨酸残基的抗真菌肽等；根据结构可以分为：α-螺旋肽、β-折叠肽、无规则结构肽等。

2 抗真菌肽结构特点

自然界中存在着多种抗真菌肽，由于来源不同、功能不同，因此在结构方面上也会存在差异，但它们在一级结构中具有一些共同之处：如抗真菌肽通常是由12-100个氨基酸残基组成，分子质量较小等。抗真菌肽的氨基酸组成及二级结构上主要分为α-螺旋、β-折叠和一些无规则的结构。由于大多数抗真菌肽都存在着α-螺旋的结构，因此十分稳定，在哺乳动物体内也几乎不会出现pH值以及温度大幅度波动的极端情况，部分抗真菌肽可以抗酶解，直接影响到用药问题，对于其安全性也有一定的保证。β-折叠大部分属于防御素类别，根据现有的研究发现，这种肽类物质普遍存在高等动物体内，具有广谱的杀菌效果，可以广泛应用于医疗当中。无规则结构的抗真菌肽比重较小，由于组成的氨基酸序列特别，形成了没有规律可循的结构，它们主要富含Trp、Pro和 Cys。

3 抗真菌肽的理化性质

结构上的特点让抗真菌肽也具有了特殊的理化性质：阳离子性、两亲性（即亲水性和亲脂性）、疏水性等。具有大量阳离子的活极性氨基酸存在于N端，呈阳离子性，这一点与抗真菌肽对于溶解细胞膜的机理息息相关。两亲性是大多数抗真菌肽拥有的结构，和阳离子性同样对于膜溶解起到了重要的作用。疏水性残基是由C端部分氨基酸的酰基化形成的，这是抗真菌肽进行细胞选择的重要原因之一。

4 抗真菌肽的作用机理

随着抗真菌肽数量的不断增多，针对其作用机理展开研究，有利于抗真菌肽的前景发展。

4.1 对真菌细胞壁的作用

真菌的细胞壁是细胞的第一道屏障，可以有效的抵抗外部环境的影响，起到调节渗透压的作用。在真菌细胞壁的合成蛋白质基质的过程中插入抗真菌肽，可以抑制合成，导致细胞壁不能维持正常的细胞形态、调节渗透压的能力降低，变得异常脆弱。在外部条件影响下，真菌细胞壁容易破损，真菌随之裂解。

4.2 对真菌细胞膜的作用

作用于真菌细胞膜的抗真菌肽主要发挥破坏作用，由于这种作用不具有特定的针对性，因此在医学界被广泛认可。目前关于作用机制有两种假说分别是：孔道模型（barrel-stave）和毯式模型（carpet）。现普遍认为，对真菌细胞膜作用的抗真菌肽与其特有的两亲性α-螺旋结构以及阳离子性息息相关。通过研究发现减少电荷数量不一定会减少抗菌活性；阳离子性过高会破坏抗真菌肽的两亲性，会降低抗菌活性。

4.3 对真菌细胞内部的作用

一些抗真菌肽可以作用于细胞中提供能量的细胞器——线粒体，线粒体遭到破坏会直接导致细胞的死亡。一部分抗真菌肽具有更强的抗菌活性，其作用位置不再是细胞膜或者细胞器，而是针对遗传物质——核酸。这类抗真菌肽能能导致遗传物质不完整，破坏真菌细胞。

5 抗真菌肽前景应用

抗真菌肽的抗病机制与抗生素大相径庭，它在活性、安全性、稳定性方面都有大幅度的提高，独特的杀菌机制受到了青睐，可以作为人类以及动物真菌病的有效预防和治疗药物。利用抗真菌肽可以增加抵抗能力，减少真菌感染的几率，广泛应用于医药、畜牧、农业等领域。近年来，抗真菌肽在医学上的应用已经取得了满意的成果及重大成就，部分抗真菌肽已经完成试验，一系列新型药物已经投入使用。

和传统的饲料添加剂相比，抗真菌肽不受季节和气候等环境的影响，具有见效快、无残留、无危胁等特点，在动物饲料中适量添加抗真菌肽，可以促进动物生长激素的合成、缩短生长周期、提高机体免疫力、增加存活率，提高饲料利用率，还能有效防止饲料保存时间过长而出现的发霉变质问题。

自然界中提取高纯度的抗真菌肽难度较大、合成成本较为昂贵，抗真菌肽具有分子小、容易被酶解、易出现溶血现象等特性给实际应用带来了一定的难度，提高抗真菌肽生产效率，降低成本的问题也有待解决。随着抗真菌肽研究的不断深入，我们有理由相信随着技术的改进，上述问题将得以解决，更多的抗真菌肽类药物将会进入到医疗方面，抗真菌肽会拥有更为广阔的应用前景。