抗菌肽的研究進(jìn)展（轉(zhuǎn)）

牛莫王

　　抗菌肽是指核糖體合成的相對分子質(zhì)量通常在1×104以下，具有抗菌活性的多肽類物質(zhì)，它包括cecropins、defensins等。
　　1072年瑞典科學(xué)家Boman等從惜古比天蠶(Hyatophora-cecropia)蛹中誘導(dǎo)分離出第一種殺菌肽，并將其命名為天蠶素Cecropin。此后人們又在細(xì)菌、真菌、兩棲類、哺乳動物、植物和人類中相繼發(fā)現(xiàn)并分離得到了抗菌肽。2007年3月，中國科學(xué)院昆明動物研究所在動物來源的抗菌肽研究方面取得了重要研究進(jìn)展。研究小組在單個兩棲動物個體中發(fā)現(xiàn)了107種新型的抗菌肽類多肽，占全世界已知抗菌肽總數(shù)的10%左右，并克隆了372條抗菌肽基因，分屬于30個不同的多肽家族，是目前世界上發(fā)現(xiàn)的最豐富的抗菌肽資源。
　　抗菌肽是一類很難導(dǎo)致微生物耐藥性的新型抗感染藥物多肽，目前世界上已知的抗菌肽有1200多種。據(jù)介紹，該成果為開發(fā)設(shè)計新型抗感染藥物提供了豐富的多肽來源，對推動新型抗感染藥物研發(fā)具有一定意義。
　　一、作用機制
　　1.胞膜攻擊作用
　　首先，抗菌肽分子通過靜電作用結(jié)合于細(xì)胞膜帶負(fù)電荷的磷脂雙層，使磷脂雙層局部變薄;然后在細(xì)胞膜電勢的作用下，抗菌肽分子的疏水部分插入細(xì)胞膜，而其兩性分子α-螺旋插入膜內(nèi)，多個抗菌肽分子共同形成離子通道，使膜通透化;最終改變細(xì)胞膜的通透性及細(xì)胞能量狀態(tài)，導(dǎo)致細(xì)胞膜去極化，呼吸作用受到抑制以及細(xì)胞ATP含量嚴(yán)重下降，導(dǎo)致靶細(xì)胞死亡。
　　2.線粒體攻擊作用
　　當(dāng)抗菌肽MUC7作用于細(xì)菌時，在其超微結(jié)構(gòu)中發(fā)現(xiàn)線粒體出現(xiàn)腫脹、空泡化、嵴脫落、內(nèi)容物溢出等現(xiàn)象，因此認(rèn)為MUC7等抗菌肽的作用機制可能與抑制細(xì)胞呼吸有關(guān)。
　　3.對染色體的破壞作用
　　此類抗菌肽并不破壞膜結(jié)構(gòu)，而是穿過細(xì)胞膜或核膜使瘤細(xì)胞的DNA發(fā)生斷裂，從而引起細(xì)胞死亡。
　　4.癌細(xì)胞骨架的斷裂作用
　　腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞骨架系統(tǒng)發(fā)育不完善，抗菌肽可以插入到細(xì)胞質(zhì)膜，使細(xì)胞的雙分子層發(fā)生溶解、微管崩解，破壞腫瘤細(xì)胞骨架的完整性。而真核生物細(xì)胞膜富含膜蛋白和膽固醇，特別是膽固醇的存在維持了細(xì)胞膜的穩(wěn)定性，因此，對哺乳動物正常的細(xì)胞破壞作用不明顯。另外，哺乳動物細(xì)胞中微絲、微管和質(zhì)膜內(nèi)層存在許多結(jié)合位點，這種高度發(fā)達(dá)的細(xì)胞骨架結(jié)構(gòu)抵抗了抗菌肽的破壞作用。
　　5.其他作用機制
　　通過熒光免疫法和Western印跡雜交法研究發(fā)現(xiàn)，抗菌肽可以促進(jìn)凋亡相關(guān)蛋白及其配體的表達(dá)，通過誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡殺死腫瘤細(xì)胞。
　　二、生物活性作用
　　1.抗菌
　　Cirioni等(2002)挑選3種陽離子抗菌肽對感染性休克的小鼠進(jìn)行治療效果觀察，結(jié)果表明抗菌肽可抑制細(xì)菌增長、血漿內(nèi)毒素和TNE2的濃度。Mygind等(2005)從腐物寄生的子囊菌(Pseudoplectania nigrella)中分離得到抗菌肽Plectasin,研究表明抗菌肽對肺炎鏈球菌具有良好的殺菌活性，效果與萬古霉素和青霉素相當(dāng)。Zhang(2005)等在實驗中發(fā)現(xiàn)4種抗菌肽HBCM2、HBCM3、HBCP2和HB71可顯著減輕小鼠肺臟因感染Psendomonas造成的。Chronmek等在小鼠感染試驗中發(fā)現(xiàn)，由腎臟中性白細(xì)胞和上皮細(xì)胞分泌的抗菌肽cathelicidinLL-37可明顯抵抗尿道感染，表明LL-37在尿道黏膜免疫中發(fā)揮著重要的作用。
　　2.抗病毒
　　Wachinger等(1998)的研究結(jié)果表明，蜂毒素和天蠶素可以在亞毒性濃度下抑制艾滋病毒HIV-1的基因表達(dá)，減少HIV-1的增殖。煙草花葉病毒衣殼蛋白的部分基因序列在病毒顆粒組裝中與RNA和蛋白質(zhì)結(jié)合密切相關(guān)，這樣蜂毒素蛋白質(zhì)可以偽裝成病毒包被蛋白，導(dǎo)致RNA構(gòu)象的該病，不能與正常蛋白質(zhì)結(jié)合，病毒顆粒無法正常組裝。竹園軍等(2006)在無血清存在的情(下轉(zhuǎn)15頁)(上接13頁)況下，高濃度(100克/毫升)防御素有細(xì)胞毒性，會引發(fā)HIV膜通透性大大提高。
　　3.抗腫瘤
　　Jaynes(1991)首次報道了抗菌肽對腫瘤細(xì)胞有殺傷作用。胡云龍等(1996)報道家蠶抗菌肽對小鼠S180肉瘤有抑制作用。張衛(wèi)民等(1998)報道蠶抗菌肽對人肝癌細(xì)胞BEL-7402和直腸癌細(xì)胞均有殺傷作用。抗菌肽能特異性抑制某些腫瘤的生長，對人體正常細(xì)胞無害，極有可能成為無毒或低毒的抗腫瘤新藥。
　　4.抗寄生蟲
　　Diazachirica等(1998)發(fā)現(xiàn)一種合成的天蠶素——蜂毒素雜合體對萊仕曼原鞭毛蟲有損傷作用。Shahabuddin等(1998)發(fā)現(xiàn)昆蟲抗菌肽對感染蚊子的瘧原蟲發(fā)育的不同時期有不同的作用，主要對瘧原蟲的卵囊期和子孢子期造成明顯損傷。Efron等(2002)報道，從南美葉泡蛙皮膚得到的抗菌多肽demasepin對瘧原蟲顯示抑制作用。
　　5.其它活性
　　抗菌肽還具有抗精子作用、胚胎毒性、溶血活性、神經(jīng)毒性、加快傷口愈合、調(diào)節(jié)細(xì)菌以及在LDS或LPS協(xié)同下增強的鼠巨噬細(xì)胞的呼吸爆發(fā)等生物學(xué)功能。另外自然界中確實存在一些特殊的抗菌肽如蜂毒素、蜂毒肽、蝎毒素等，對正常的宿主細(xì)胞有潛在的毒性。
　　三、抗菌肽的應(yīng)用研究
　　作為飼料添加劑 為了保證畜牧業(yè)走綠色、無公害發(fā)展的道路，抗生素被安全、高效的新型飼料添加劑替代已成為必然趨勢，而抗菌肽獨特的殺菌機理和理化性質(zhì)可使其作為一種無毒、無害、無殘留的綠色添加劑。
　　Bsls等(1996)研究表明抗菌肽可促進(jìn)動物生長，提高動物抗病能力，不容易產(chǎn)生耐藥性。溫劉發(fā)等通過在斷奶仔豬的飼料中用抗菌肽代替抗生素，對仔豬的腹瀉、生產(chǎn)性能等作了比較。結(jié)果表明，抗菌肽在仔豬斷奶應(yīng)激期間抗腹瀉效果不比抗生素差。
　　適量的抗菌肽比抗生素促生長的效果更好，但高劑量的抗菌肽則降低了仔豬的生長。黃永彤等發(fā)現(xiàn)，抗菌肽對肉雞有促進(jìn)生長和提高免疫力的作用。與中草藥抗生素相比，在出欄率、平均體重、飼料效率等方面均無顯著性差異，且在出欄前3天停喂，抽檢無殘留。
　　陳曉生等于肉鴨日糧中添加液體的蠶抗菌肽AD-酵母制劑發(fā)現(xiàn)血清代謝激素的活動顯著增強，IGF-1濃度升高，營養(yǎng)物質(zhì)合成加強;甲狀腺素升高，脂肪、T4降低;尿素氨濃度顯著降低，體內(nèi)氮排出減少。王廣軍等研究了抗菌肽蛋白在南美對蝦養(yǎng)殖中的應(yīng)用效果，結(jié)果表明，在飼料中添加抗菌肽蛋白無論是在日增長速度、相對增長率、飼料系數(shù)、成活率還是抗病力方面均有顯著提高。
　　轉(zhuǎn)基因動物研究 基因工程技術(shù)培育轉(zhuǎn)基因是動物養(yǎng)殖的一種新途徑。通過微生物介導(dǎo)，利用基因工程技術(shù)將抗菌肽基因轉(zhuǎn)入植物和動物，產(chǎn)生了抗菌肽轉(zhuǎn)基因植物和動物。Yarus(1996)等用顯微注射法將牛氣管AM基因轉(zhuǎn)入小鼠，轉(zhuǎn)基因鼠成功地表達(dá)了牛氣管AMP，鼠乳中的牛氣管AMP對大腸桿菌具有抗菌活性?？梢娍咕牡霓D(zhuǎn)基因動植物具有明顯增強抗病原微生物的能力，這在作物培育和動物養(yǎng)殖中具有重要的現(xiàn)實意義。
　　豬瘟、雞新城疫、奶牛乳房炎、仔豬腹瀉等一直是棘手的疾病，嚴(yán)重影響畜牧業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展，借鑒已成功的昆蟲抗菌肽轉(zhuǎn)基因工程，如轉(zhuǎn)基因馬鈴薯、轉(zhuǎn)基因蚊子、轉(zhuǎn)基因水稻等，把特異的抗菌肽基因轉(zhuǎn)入畜禽特定細(xì)胞讓其表達(dá)，從而產(chǎn)生抗病毒新品種，將為畜牧業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展帶來新的契機。
　　四、存在的問題
　　天然抗菌肽來源有限，并且提取工藝復(fù)雜，成本昂貴，化學(xué)合成也存在高成本、批量生產(chǎn)困難等問題，通過基因工程獲得的抗菌肽也存在抗菌活性、生產(chǎn)困難等問題。
　　抗菌肽比藥物分子大得多，因此抗原性比較強。
　　天然抗菌肽在生物體內(nèi)已經(jīng)經(jīng)過合成后加工修飾，具有一定的空間結(jié)構(gòu)，而其抗菌活性與肽分子的空間結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，體外合成的抗菌肽與天然抗菌肽雖然一級結(jié)構(gòu)一致，但空間結(jié)構(gòu)卻與天然抗菌肽不盡相同，因而造成活性較差。
　　某些抗菌肽抗菌譜廣，殺菌力強，但其對哺乳動物細(xì)胞也有一定的細(xì)胞毒性，如何在保持其結(jié)構(gòu)與活性的同時降低其細(xì)胞毒性也是需要解決的問題。
　　五、應(yīng)用前景
　　隨著分子生物學(xué)和納米技術(shù)的發(fā)展和廣泛應(yīng)用，人們對抗菌肽的性質(zhì)和特征有了進(jìn)一步了解。研究發(fā)現(xiàn)，不同表達(dá)體系所產(chǎn)生的抗菌肽不盡相同，而且，在對宿主免疫反應(yīng)進(jìn)行研究的過程中，往往涉及到某些新基因的尋找和鑒定。因此，從不同的表達(dá)體系內(nèi)尋找其獨特的新型抗菌肽，正逐漸成為人們熱衷的目標(biāo)。

萬啟飛

謝謝樓主，學(xué)習(xí)了:qinang:

43066430

好文章  希望樓主多發(fā)  我好學(xué)習(xí)  呵呵

牛莫王

最近某些藥廠加大力度炒作抗菌肽！看清他們的面目很重要！

xiaofeng05086

抗菌肽有這么多的效果嗎？懷疑中

索羅狗

抗菌肽是好東東已經(jīng)逐漸被關(guān)注，但是我們還需要明確一點，抗菌肽不是藥

diao4250

我們最近也在研究桿菌肽，謝了，學(xué)習(xí)了

任我自由飛

回復(fù) 3# 43066430


    爭取滿足。

任我自由飛

回復(fù) 4# 牛莫王


    去偽存真，去粗取精。

   大浪淘沙，市場才是好產(chǎn)品最終的監(jiān)督者和檢閱者。

   正應(yīng)了那句古話：一分錢，一分貨，相信抗菌肽能夠在畜牧養(yǎng)殖業(yè)發(fā)揮出更廣泛的作用，積極的推動行業(yè)的發(fā)展，解決養(yǎng)殖戶的困擾。

伏牛山莊168

回復(fù) 1# 牛莫王

高  學(xué)習(xí)，
請教樓主，這么深專的專業(yè)化的東西怎樣通俗化，才能為廣大的養(yǎng)殖戶接受呢，我覺得許多人是不具有這樣專業(yè)的水平的，這是不是我們推廣中的一個值得做的課題，謝了