抗菌肽药物的研究进展及应用前景_赵娟

20养猪SWINEPRODUCTION(1)2015

抗菌肽药物的研究进展及应用前景

赵娟1，张东玲2，武果桃1，罗慧娣1，王志俊1，张伟业1，夏燕婷1（1.山西省农业科学院畜牧兽医研究所，山西太原030032；

山西太原030006）2.山西省农业科学院农业资源与经济研究所，

中图分类号：S816.7

文献标志码：A

文章编号：1002-1957(2015)01-0020-02

由细菌、病毒、真菌等病原微生物引起的各类

疾病，对人类及动物的健康造成严重的威胁。迄今为止，传统的抗生素药物是对付这些疾病的主要手段。但是病原微生物对传统抗生素药物的耐药性已经成为越来越严重的问题，而新型抗生素的发现和开发越来越困难。因此寻找新型抑制和杀灭病原微生物的药物已成为日益紧迫的任务。抗菌肽就成为其中最有前途的选择之一[1]。1抗菌肽的发现

抗菌肽最初是从昆虫免疫后的血淋巴细胞中发现的一类碱性多肽类物质。大多数为20～40个氨基酸的小分子肽，这类活性多肽对细菌具有广谱高效杀菌活性。具有热稳定性强、抗菌谱广、毒副作用小、无免疫原性等优点。尤其是由于其特殊的杀菌机理，被抑制或杀灭的病原微生物不会产生抗性菌株，它对生物起天然免疫作用，不会由于耐药性而减弱杀灭细菌的作用[1]。

目前已发现抗菌肽或类似抗菌肽的小分子肽类广泛存在于生物界，人们相继从细菌、真菌，两栖类，高等植物，哺乳动物乃至人类中发现并分离获得具有类似性质的活性多肽。这种内源性的抗菌肽经诱导而合成，在机体抵抗病原入侵方面起着重要的作用，是一种缺乏特异免疫功能的生物重要防御成分[2]。

由于天然抗菌肽的来源少，分离成本高，无法满足临床使用和基础研究的需要。因此目前利用DNA重组技术来开发稳定性更高、杀菌活力更强、杀菌谱更广、毒副作用更小的抗菌肽受到了国内外学者的广泛关注。2抗菌肽的分类

迄今为止从不同生物体内诱导的抗菌肽已不下200种，仅从昆虫体内分离获得的就多达170余种。根据抗菌肽的结构，可将其分为5类：）单链无1半胱氨酸（Cys）的抗菌肽。包括天蚕素（Cecropins）、马

收稿日期：2014-10-17基金项目：山西省科技攻关项目（20110311032和20140311020-4）作者简介：赵娟（1967-），女，山西运城人，副研究员，主要从事中兽医药、动物肠黏膜结构及肠道菌群的研究.E-mail：missjuanzi@http://wendang.chazidian.com通讯作者：张东玲（1962-），女，副研究员.E-mail：15110428573@http://wendang.chazidian.com

DOI:10.13257/j.cnki.21-1104/s.2015.01.008

盖宁（Magainins）；）富含某些氨基酸残基但不含Cys2

的抗菌肽，如富含脯氨酸（Pro）或甘氨酸（Gly）残基的抗菌肽。如蜂毒素（Melittin）是蜜蜂毒液的一种多肽，其特点是富含甘氨酸；）含有1个二硫键的抗菌3

肽。如爪蟾皮肤细胞中产生的Brevinins抗菌肽；含两个或两个以上二硫键，具有β折叠结构的抗4）

如绿蝇防御素（Phormindefensin），分子内含有菌肽。

）由其他已知功能6个Cys形成3个分子内二硫键；5

较大的多肽衍生而来的具有抗菌活力的肽。3抗菌肽的作用机制

抗菌肽具有广谱杀菌作用，包括对革兰氏阴性细菌和革兰氏阳性细菌尤其对耐药菌株有明显抑制作用。目前关于抗菌肽的作用机理有不同看法。有的学者认为，抗菌肽是通过与细胞膜作用，引起膜蛋白的凝聚、失活，形成离子通道，引起膜通透性改变最后导致细菌死亡。有的学者提出，抗菌肽是通过与细胞膜上存在的特异性受体及其他因子协同作用而导致细菌死亡[3]。

内源性抗微生物多肽Protegrin是从猪白细胞中分离，在动植物中可以抗细菌、真菌、酵母和病毒。Protegrin的抗菌机理是通过结合内毒素，从而中和并阻断细菌内毒素。细菌内毒素的主要成分是革兰氏阴性菌细胞壁—脂多糖，可引起化脓反应。研究表明它还能抗包括艾滋病在内的多种性传染病。

蛙类抗菌肽Buforin与昆虫抗菌肽的抗菌机理不同，没有裂解细胞膜，而是穿过膜结合到DNA、

快速导致细菌死亡[4-5]。RNA上，

抗菌肽抑杀真菌的作用非常重要。目前化学合成的抗真菌药物毒副作用大，而抗菌肽的毒副作用小，若开发成新一代的抗真菌药物应用前景广阔。但目前关于抗菌肽抑杀真菌的作用机理研究较少。激光聚焦显微镜观察真菌受抗菌肽作用后，细胞膜上有孔洞形成。

不同类别的抗菌肽由于其结构不同，其作用机理可能不一样，因此其作用机理仍在研究中，但从目前的研究成果看，抗菌肽的杀菌机理主要是通过作用于细菌的细胞膜，破坏其完整性并产生穿孔现象，造成细胞内容物流出胞外而死亡[3]。

2015第1期赵娟，等.抗菌肽药物的研究进展及应用前景21

4抗菌肽基因工程研究进展

鉴于天然资源中提取抗菌肽成本高、得率低、工序繁，利用基因工程的方法来生产抗菌肽是降低成本的一条有效途径。

4.1抗菌肽克隆基因的表达

有关抗菌肽基因的表达研究最初是在原核表达系统中进行的，但由于抗菌肽对原核细胞有一定的毒性，因此抗菌肽基因只能以融合蛋白质形式，在大肠杆菌中进行表达。近年来，以啤酒酵母、毕赤酵母昆虫等为基因工程宿主[4-5]，进行表达分离纯化及应用的研究引起人们的重视，为抗菌肽的开发与应用奠定了良好的基础。4.2转抗菌肽基因植物

抗菌肽基因工程在植物上的应用，主要是用于转化农作物培养抗病品种。由于抗菌肽对多种植物病原菌有抗菌活性，将抗菌肽基因导入植物体内表达，希望提高其抗病能力。

目前已研究成功的有抗青枯病的转基因马铃薯，抗水稻白叶枯病菌和细条病菌的转基因水稻，抗青枯病转基因烟草[6]，抗皮尔斯病转基因葡萄。转基因植物已成功应用于大田生产，相应的转基因技术也越来越成熟，抗菌肽基因转入植物有明显的杀菌作用[6]。4.3转抗菌肽基因动物

[7]

抗菌肽天蚕素（Cecropins）和蜂毒素（Melittin）在癌细胞中表现了一定的抑癌效应，为了维持体内一个较好的疗效水平，必须不断地注入这些活性抗菌肽，从药理学角度看是不可取的，因此可以把编码抗菌肽的基因转入到指定的癌细胞内表达，看能否使肿瘤细胞停止或减弱增长。对癌症的防治具有重要意义[7]。4.4抗菌肽基因工程存在的问题

抗菌肽分子小，易被蛋白酶降解，其表达产物对宿主有害，影响基因的高水平表达，而且小分子物质分离纯化比较困难，这些是抗菌肽基因工程需要解决的问题。

5抗菌肽药物应用前景

抗菌肽的研究与开发国内外已有多年经验，而且抗菌肽基因用于转化农作物培育抗病品种，如抗青枯病马铃薯、抗青枯病烟草已有良好的开端。因此当前需要解决的问题是如何在加紧基础研究的同时促进研究成果转化为生产力。5.1新型多肽抗生素

众所周知，细菌病的防治是长期以来困扰着人类的难题。无论是人和动物医疗手术中的感染、创伤、烧伤后的感染，还是植物所遭受到病原菌的侵害等，都一直未能彻底解决。特别是随着青霉素等传统抗生素的广泛及长期应用，许多细菌都对它们产生明显的耐药性，这就更加突出了问题的复杂性和

解决问题的迫切性。因此，一种全新的抗菌药物的

开发已经成为今后微生物学家、生物化学家、医药学家和植物保护专家们共同的主攻目标。具有广谱高效抗菌活性以及全新抗菌机制的抗菌肽显然在这方面具有明显的优势。传统的抗生素是通过阻断大分子生物合成来发挥作用，而抗菌肽的作用机理不同于传统抗生素，不会导致耐药菌株的产生[1]，抗菌肽对革兰氏阳性（G+）及革兰氏阴性（G-）细菌均有高效广谱的杀伤作用。国内外已报道，至少113种以上的不同细菌能被抗菌肽所杀灭。因此很有希望开发成为一类新型多肽抗生素[8]。5.2新型特效抗真菌药物

目前，临床上所应用的抗真菌药的毒副作用都很大，且价格很高，而大部分植物病害是由真菌感染引起的。因此研制高效低毒、廉价、普通实用的抗真菌药物已经成为当前十分迫切的需要。已有研究表明，一些抗菌肽除了具有广谱高效的抗细菌活性外，同时还表现出对某些真菌的强大杀伤力。这些发现十分重要，将对研制新型的抗真菌药物提供新的途径。最先发现具有抗真菌作用的抗菌肽是马盖宁（Magainins），它不仅作用于G+、对真菌及原G-细菌，虫也有杀伤作用。5.3新型抗寄生虫药

许多试验证明，抗菌肽也可以杀死草履虫、变形虫和四膜虫。这些肽对病毒被膜直接起作用，而不是抑制病毒DNA的复制或基因表达。5.4新型抗癌药物

研究还发现，抗菌肽对正常哺乳动物细胞及昆虫细胞无不良影响，但对癌细胞株则有明显杀伤作用。这种选择性机理可能与细胞骨架有关。正常细胞存在高度发达的细胞骨架系统。它的存在抵抗了抗菌肽的作用，癌细胞的细胞骨架系统由于生长旺盛而不发达，这可能是抗菌肽对癌细胞有抑制作用的原因之一。已有关于抗菌肽对宫颈癌细胞、直肠癌细胞及肝癌细胞均有杀伤作用的报道。

随着抗菌肽研究工作的深入发展，预计在不久的将来，抗菌肽在医药卫生方面将会发挥重要的作用。参考文献

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（编辑：郭玉翠）