抗菌肽抗病毒作用机制研究进展

王小方,李 燕,冯红燕,焦路阳

(1.新乡医学院第一附属医院检验科,河南 卫辉 453100；2.新乡医学院第一附属医院门诊部，河南 卫辉 453100)

2019年新型冠状病毒在全球蔓延，对人们的生活和精神产生了巨大压力，亟须有效抑制病毒感染的潜在药物。抗菌肽是一类具有广谱抗菌性的碱性多肽物质，相对分子质量为2 000～7 000，由10～50个氨基酸残基组成。抗菌肽可作为抗生素的替代药品发挥抗菌作用，在科研界受到广泛关注，但其抗病毒的生物活性一直被忽略。本文对抗菌肽抗病毒作用及其机制进行阐述，旨在为抗病毒的基础和临床药物研发提供新方向。

1 抗菌肽的来源、分类、功能及应用

抗菌肽广泛存在于细菌、真菌、昆虫、被囊动物、两栖类动物、甲壳类动物、鱼类、鸟类、哺乳动物、植物中[1-2]。由于抗菌肽在来源、结构和生物学特性等方面具有多样性，因此有多种分类方法。根据抗菌肽的氨基酸组成和二级结构特征可将其分为α-螺旋结构的抗菌肽、β-折叠型的抗菌肽、具有环链结构的抗菌肽和伸展性螺旋结构的抗菌肽[3]。根据抗菌肽来源的不同，可分为植物来源性抗菌肽、动物来源性抗菌肽和其他微生物来源性抗菌肽[4]。根据抗菌肽作用对象的不同，可分为抗细菌性多肽、抗真菌性多肽、抗病毒性多肽和抗肿瘤性多肽[5]。

抗菌肽具有广谱抗细菌、抗病毒、抗真菌、抗肿瘤等作用，此外，抗菌肽还可以作为免疫活化分子调节机体免疫系统功能。因抗菌肽可促进机体组织愈合，对正常的真核细胞几乎无毒性或低毒性，且活性稳定、免疫原性低。因此，抗菌肽在医药、食品储藏与保鲜、畜牧业等领域有巨大的应用潜力[6]。

2 抗菌肽的抗病毒作用

抗菌肽是一种功能多样的广谱抗病毒分子，其抗病毒作用机制十分复杂[7]。目前，有研究显示，抗菌肽对包膜病毒的灭活作用高于无包膜病毒，这提示抗菌肽可能通过作用于病毒外壳和核壳体之间的磷脂膜发挥抗病毒活性[8]。本文重点阐述常见抗菌肽家蝇抗真菌肽-1 A(musca domestica antifungal peptide-1A，MAF-1A)、杀菌性/通透性增强蛋白(bactericidal/permeability-increasing protein,BPI)和LL-37的抗病毒作用及机制。

2.1 MAF-1A抗菌肽MAF-1A来源于果蝇幼虫，是一种新型小分子抗菌肽,含有26个氨基酸残基[9-10]。MAF-1A对狗肾细胞抗病毒活性小，对甲型流感病毒A/PR/8/34株具有较强的抗病毒活性。MAF-1A发挥抗病毒活性的机制主要有3个：(1)直接破坏病毒结构，抑制病毒正常复制；(2)MAF-1A通过抑制病毒包膜蛋白血凝素HA1亚基与细胞膜的唾液酸受体结合，从而抑制病毒感染细胞；(3)MAF-1A能抑制病毒包膜蛋白神经氨酸酶活性，干扰病毒从细胞的释放，从而避免病毒感染其他宿主细胞，达到抗病毒作用[11-14]。

2.2 BPI抗菌肽BPI是存在于中性粒细胞中的一种阳离子蛋白[15-16]，含有456个氨基酸残基，相对分子质量为 55 000，可被蛋白酶分解为N端和C端2个片段[17]。BPI N-末端的27个氨基酸的肽段，具有抗甲型流感病毒(H1N1、H3N2和H5N1)活性。人BPI多肽与病毒颗粒发生相互作用，在高浓度下可直接破坏病毒颗粒的包膜，且作用时间不影响其活性。有研究发现，BPI基因敲除的小鼠可对病毒产生抗性[18]。人BPI并不抑制甲型流感病毒(influenza A virus，IAV)的血凝和溶血活性，表明其作用方式与流感病毒的包膜蛋白无关[19]。

2.3 LL-37抗菌肽LL-37是在人类中发现的cathelicidin家族唯一成员[20]，由嗜中性粒细胞、巨噬细胞和各种上皮细胞产生，含有37个氨基酸，相对分子质量为18 000，具有信号肽、Cathelin结构和抗菌结构域。LL-37是阳离子抗菌肽，其前体肽为抗菌肽人类阳离子蛋白18,由CAMP转录之后,经丝氨酸蛋白酶3和其他蛋白水解酶酶解后释放出有活性的C端片段,因其N端前面2个氨基酸残基均为亮氨酸(L)且氨基酸残基总数为37，故而命名为LL-37。LL-37在人支气管肺泡灌洗液中的质量浓度为 2～20 mg·L-1，在鼻分泌物中的质量浓度为1～80 mg·L-1。LL-37 中的KR-12片段保留了LL-37的双亲螺旋结构，且带有5个阳离子残基，因此具有抗菌活性。LL-37可抑制病毒复制，但并不抑制病毒血凝作用和神经氨酸酶的活性[21]。LL-37的疏水性和螺旋结构对其抗病毒活性至关重要，但LL-37不能抑制甲型流感病毒H1N1亚型的活性，提示甲型流感病毒H1N1亚型可能对宿主可溶性防御屏障发生了逃逸。

LL-37对人类免疫缺陷病毒1型、甲型流感病毒、呼吸道合胞病毒、鼻病毒、牛痘病毒、单纯疱疹病毒和丙型肝炎病毒均有活性。LL-37可诱导抗原提呈细胞产生强有力的免疫反应，抗原提呈细胞通过产生和释放I型干扰素及促进树突细胞的成熟，增强病毒的双链DNA向位于细胞核附近的Toll样受体传递，从而达到有效的抗病毒作用。

LL-37的抗病毒活力与人中性粒细胞蛋白(human neutrophil protein，HNP)相当，但强于人 β-防御素。LL-37的表达受β-防御素调节，白三烯B4释放LL-37和β-防御素有助于宿主抵抗IAV[22]。LL-37并非通过抑制病毒与宿主细胞的结合而发挥抗病毒作用，而是通过与病毒包膜和蛋白衣壳相互作用，破坏病毒的稳定结构从而使病毒死亡。LL-37包裹在嗜中性粒细胞的次级颗粒中，是抵抗感染的免疫屏障的一部分，在修复受损的上皮细胞中发挥作用[23]。

3 小结和展望

综上所述，抗菌肽具有抗菌谱广、耐药性低等优点，很可能取代目前在很多方面存在局限性的抗病毒药物。抗菌肽抗病毒作用具有选择性，在对正常细胞无毒性的浓度下可以对病毒产生作用。但目前大多数抗菌肽是从动物、植物体内提取的，产量较低，化学合成抗菌肽成本较高。虽然抗菌肽在抗病毒的开发研究中还存在一些难题，但目前的研究显示抗菌肽的抗病毒作用具有独特的优势，在未来药物开发中前景非常广阔。