昆虫抗菌肽天蚕素的研究进展

卞璐

（辽宁省农业经济学校辽宁锦州 121000）

抗菌肽（antibacterial peptides，ABPs）在植物和动物中普遍存在，是生物细胞特定基因编码产生的一类小分子多肽，一般由12～50 个氨基酸组成。在宿主受到微生物的伤害或入侵后迅速被激活，是机体对抗微生物、病毒和真菌的先天防御系统。

抗菌肽的主要分类基于它的二级结构：包括防御素（Defensins）、两性螺旋肽（Amphoteric helical peptide）、爪蟾抗菌肽（Magainin）和天蚕素（Cecropin）。天蚕素是人类发现的第一个、昆虫体内自然存在的一类抗菌肽，其分子质量小，功能性质明确。耐抗生素细菌菌株的出现增加了开发替代传统抗生素的需要，天蚕素抗菌肽与传统抗生素作用机制不同，具有不易产生耐药性的特点，将此作为一个突破口，可以用来解决传统抗生素多重耐药性问题。

1 天蚕素抗菌肽的类型

1980 年，瑞典科学家Boman 研究团队用阴沟通杆菌及大肠杆菌诱导惜古比天蚕，在其血淋巴中分离得到具有抗菌活性的蛋白。次年，Steiner 等测定了这种抗菌活性蛋白的一级结构，并命名为天蚕素。天蚕素抗菌肽是发现最早、研究最彻底、效果最明显的一类抗菌肽。由34～39 个氨基酸残基组成，分子大小为3,500～4,000Da，是阳离子线性α -螺旋结构。随后，天蚕素抗菌肽家族相继在烟草天蛾、家蚕、果蝇中被分离纯化。目前已经发现的天蚕素抗菌肽分为A、B、C、D、E、P1 六种类型（见表1），其中天蚕素A、B、D 分子量大小十分接近，是天蚕素家族的主要成员，且三者之间氨基酸序列的同源性非常高。天蚕素抗菌肽具有热稳定性好、抗菌力强、无免疫原性等特点，对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、真菌、病毒等均敏感，同时具有抗肿瘤活性，在动物生产、农业生产上等均有应用。

表1 昆虫抗菌肽天蚕素（Cecropin）的氨基酸序列

2 天蚕素抗菌肽的临床应用

2.1 抗菌作用

由于传统抗生素治疗无效，耐多药铜绿假单胞菌和肺炎克雷伯菌引起的感染是一个严重的全球公共卫生问题。迫切需要研究和开发新的抗生素替代品来控制这些细菌。

Iván Darío Ocampo-Ibáñez 等[1]研究了一种新型的天蚕素D（Cecropin D）衍生的短阳离子抗菌肽（camp），研究了其对临床分离的肺炎 K 和铜绿假单胞菌 P 的体外抗菌作用及其对人红细胞的溶血活性的影响，研究结果表明 CAMP-CecD 对野生型和耐药菌株均有杀菌作用，对耐药型铜绿假单胞菌 MIC 值在 32～256μg/mL 之间，表现出较高的敏感性。

2.2 抗病毒作用

猪繁殖与呼吸综合征病毒（PRRSV）是一种持续威胁养猪业的病毒，在世界范围内造成了巨大的经济损失。目前的疫苗在安全性和有效性方面都有特定的局限性，因此迫切需要开发新型抗病毒药物。

Chunhe Guo[2]和 Xiaohong Liu 等[3]分别研究了抗菌肽天蚕素P1 和天蚕素 D 对猪繁殖与呼吸综合征病毒（PRRSV）的抑制作用。天蚕素 P1 的抑制作用发生在病毒附着时，不是病毒进入 Marc-145细胞时。而天蚕素 D 的抑制作用发生在病毒进入 Marc-145 细胞的早期。天蚕素 P1 和天蚕素 D 都能减弱 PRRSV 感染后期病毒诱导的细胞凋亡，这些都可能是抑制 PRRSV 感染的原因。

2.3 抗肿瘤作用

天蚕素 A 和天蚕素 B 除了众所周知的抗菌特性外，最近的研究也证实了它们对哺乳动物白血病、淋巴瘤和肝细胞癌细胞株以及其他类型的肿瘤细胞株都有特异性的抗肿瘤作用。

Radu Anghel[4]评估了天蚕素家族天然肽天蚕素 A 和天蚕素B 对一系列肿瘤细胞系 MDA-MB-231（乳腺腺癌）和 M14K（人间皮瘤）的杀伤能力。试验结果表明，这两种肽的细胞毒作用与其浓度有关。另一方面，细胞毒性潜能并不明显依赖于肽的类型，而更多地依赖于所使用的肿瘤细胞系的类型。MDA-MB-231 细胞株对天蚕素A 和天蚕素B 的作用比M14K 细胞株更敏感。试验研究包括收集这些天然细胞毒肽对肿瘤细胞的杀伤潜能的体外试验数据，为未来开发体内试验模型，最终发现具有有效抗肿瘤特性的药物提数据支撑。

2.4 农业方面应用

豆粕被广泛应用于水产饲料中，解决了水产饲料需求高涨与鱼粉供应不足的矛盾。然而，饲料中添加豆粕往往导致海鱼因豆粕引起的肠炎，导致健康状况和生长性能较差。天蚕素AD（CAD）是一种人工阳离子两性抗菌肽，具有生物活性相对稳定、广谱抗菌性强、易于获取等优点。

Jihong Dai 等[5]研究了高水平豆粕饲粮中添加CAD 对大菱鲆肠道健康的影响。试验采用4 种等氮等脂饲料，即以鱼粉为基础的饲料、以豆粕蛋白质替代鱼粉蛋白质40%的饲料和在豆粕蛋白质基础上分别添加0.5g/kg（C1）和1.0g/kg（C2）CAD 的饲料。结果表明，饲料中添加CAD 可从豆粕所致的肠道损伤中积极调节大鲆的肠道健康，扩大其应用范围，帮助鱼类更好地适应水饲料中不断升高的植物蛋白水平。

3 小结

目前已经鉴定出的200 多种昆虫抗菌肽中，约包括30 种天蚕素。由于畜牧业中抗生素的使用种类和用量限制的越来越严格，国内外研究人员正在利用各种技术来制备和发现更多天蚕素抗菌肽。随着对天蚕素抗菌肽在理论和应用上的全面研究，它终将作为一类能够替代传统抗生素的廉价而有效的药物，来预防和控制耐药细菌和病毒的感染。■