抗菌肽的种类及免疫调节研究进展
抗菌肽的研究进展

抗菌肽的研究进展摘要:抗菌肽是生物界中广泛存在的一类生物活性肽。
它具有抗细菌、真菌、病毒和原虫作用,甚至对癌细胞也具有杀伤作用。
本文就抗菌肽的来源、作用机理、研究进展做一简要的综述。
关键词:抗菌肽;活性肽;作用机理;研究进展The progress of Antimicrobial Peptides researchAbstract:Antibiotic peptides are a kind of bioactive peptides that exist in organism and biosphere widely. They possess the activities of anti-bacteria, anti-fungi,anti-virus and anti-plasmodium. This paper reviewed the source,mechanism and the progress of the antimicrobial peptides research.Key words:antimicrobial peptides;bioactive peptides;mechanism;research progress抗菌肽( antibacterial peptides) 又称抗微生物肽( antimicrobial peptides,AMPs) ,是生物体在抵抗病原微生物的防御反应过程中产生的一类具有抗微生物活性的小分子多肽。
抗菌肽是机体天然免疫系统的重要组成部分,一般由20 -60 个氨基酸组成,分子量在 1 -7 kD 左右,具有广谱的抗微生物活性,对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、真菌、原生生物、某些病毒和肿瘤均表现出较强的抑制作用,其独特的抗菌机制可较好地解决病原微生物对抗生素不断增强的抗性问题[1]。
20 世纪80 年代,由瑞典科学家Boman 研究小组用蜡状芽孢杆菌( Bacillus cereus) 诱导惜古比天蚕( Hyalophora cecropia) 后产生了抗菌多肽类物质,随后发现了第一个抗菌肽——天蚕素( cecropins)[2]。
抗菌肽和天然药物的研究进展

抗菌肽和天然药物的研究进展随着全球抗生素滥用和药物耐药性的加剧,对新型抗菌剂和天然药物的研究需求变得更加迫切。
其中,抗菌肽和一些天然药物成为人们关注的热点。
本文将深入探讨抗菌肽和天然药物的研究进展。
一、抗菌肽抗菌肽是一种小分子肽,具有抗菌、抗病毒、抗感染等作用。
由于它具有多种天然来源,能够针对很多各种病原体,在人类抵抗病原体感染中具有广泛作用。
因此,抗菌肽被认为是治疗多种疾病的潜在替代方案。
抗菌肽作为生物研究的一个重要方向,已经得到了广泛关注。
从已有的研究成果来看,抗菌肽研究的进展主要体现在三个方面。
1.源头的开发与挖掘目前,抗菌肽的源头已经涵盖多种微生物和动植物。
近年来,人们开始研究一些非乳制品来源的新型抗菌肽。
例如,一些昆虫分泌的抗菌肽,如蝴蝶的抗菌肽,被认为具有良好的应用前景。
此外,人们也在探索一些抗菌肽发源于植物的可能性。
以海洋生物为例,从海洋生物提取的抗菌肽能够针对多种病原体,被认为具有潜在的药用价值。
2.功能及应用的研究抗菌肽作为新型抗菌药物,其功能和应用方面也成为当前研究的重点。
目前,人们正在探讨如何更好的应用抗菌肽,其中,一种可行的应用方案是通过抗菌肽的分子结构和生物学特性,对其进行改造和调控。
例如,通过将抗菌肽引入特定的载体中,或者改变抗菌肽的分子结构,使其更好地具有杀菌作用。
另外,抗菌肽在皮肤感染和口腔感染的治疗中也被广泛应用。
例如,以口腔感染为例,人们利用抗菌肽控制感染和修复口腔黏膜的损伤,通过单纯的治疗,达到治疗作用。
3.抗菌肽与药物组合的研究抗生素滥用和药物耐药性的日益增强让人们寻求新型的抗菌剂。
一种可能的解决方案是将抗菌肽与传统药物组合使用,以期产生协同效应,达到更好的杀菌作用。
目前,抗菌肽和各种抗生素或化疗药物的组合也已经开始研究,例如与青霉素等抗生素的组合使用,具有更好的抗菌作用,同时也能够降低药物的使用量和副作用。
二、天然药物随着生物技术和分子生物学的发展,天然药物成为很多人关注的热点,特别是因其低毒、高效、无副作用等特点。
抗菌肽的研究进展

抗菌肽的研究进展青霉素的发现使人们对由病原微生物感染而引发的各类疾病不再束手无策,并由此发展了大量的β-内酰胺类抗生素,对保护人类健康作出了巨大贡献。
但随着上述“传统抗生素”的广泛使用,不断产生出诸多新问题。
如β-内酰胺类抗生素的过敏反应以及长期使用导致抗药菌株的产生。
于是人们开始寻找新一代抗菌剂。
近期的研究发现,某些阳离子型多肽具有广谱的抗菌活性,同时具有“传统抗生素”无法比拟的优越性:不会诱导抗药菌株的产生,有希望成为新一代抗菌剂[1]。
抗菌肽(antimicrobial peptides)是具有抗菌活性短肽的总称。
1975年瑞典科学家G.Boman等人[2]等从惜古比天蚕(Hyatophoracecropia)蛹中诱导分离得到一种杀菌肽,并将其命名为cecropin。
此后,许多抗菌肽相继被分离、纯化。
一些抗菌肽的氨基酸一级结构和基因序列得到确定。
80年代,有关抗菌肽的研究主要集中在大型的经济昆虫。
90年代以来,在继续对大型经济昆虫进行研究的同时,又扩展到一些小型昆虫和其它无脊椎及脊椎动物,抗菌肽已成为免疫学和分子生物学研究的热点。
研究的内容包括:抗菌肽的分离与纯化,氨基酸序列的分析,蛋白质构型与功能的关系,抗菌肽的作用机理[3,4],应用基因工程克隆与表达抗菌肽基因,改造合成抗菌肽基因以及动植物的转抗菌肽基因工程等,其中昆虫抗菌肽基因工程研究最受重视[5,6]。
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,包括细菌、动植物和人类。
这种内源性的抗菌肽经诱导而合成,在机体抵抗病原的入侵方面起着重要的作用,更被认为是缺乏特异性免疫功能生物的重要防御成分。
抗菌肽具有广谱杀菌作用,大多数对革兰氏阳性菌有较强的杀灭作用,有些则对革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌均起作用。
对某些真菌、原生动物,尤其对耐药性细菌有杀灭作用,并能选择杀伤肿瘤细胞,抑制乙型肝炎病毒的复制。
1. 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。
抗菌肽的研究进展及其应用_李冠楠

抗菌肽的研究进展及其应用
李冠楠
1
夏雪娟
2
隆耀航
1
李姣蓉
1
武婧洁
1
朱
勇
1*
收稿日期 : 2013 - 07 - 15 基金项目 : 重庆市重大攻关项目 ( 2009AA1024 )
mail: gn9899@ 163. com 作者简介 : 李冠楠 ( 1985 —) , 男, 吉林四平人 , 博士研究生 , 从事动物遗传研究 。 E* 通讯作者 : 朱 Email: zhuy@ sw u. edu. cn 勇, 教授 , 博士生导师 ,
表1 Table 1 抗菌肽名称 Name of AM Ps 攻击素 Attacins 天蚕素 Cecropins Enbocins 葛佬素 Gloverins Lebocins M oricins 防御素 Defensins 基因座名
家蚕的抗菌肽基因
Antimicrobial peptide genes in Bombyx mori 基因数目 有完整 ORF 的基因数目 Number of genes w ith complete ORF 2 12 2 4 1 12 2 抗菌谱 Antibacterial spectrum 抗革兰氏阴性菌 抗革兰氏阳性菌 、 革兰氏阴性菌和真菌 抗革兰氏阳性菌 、 革兰氏阴性菌 抗革兰氏阴性菌 抗革兰氏阳性菌 、 革兰氏阴性菌 抗革兰氏阳性菌 、 革兰氏阴性菌 抗革兰氏阳性菌 、 革兰氏阴性菌
[1]
抗菌肽及其研究进展

收 稿 日期 :0 20 一0 2 1-41 作者简介 : 徐佳( 9 2一 ) 女 , 18 , 实验师 , 硕士 . 主要 研究方 向 : 白药 物的研 究。 蛋
・
7 7・
徐佳等 : 抗菌肽及其研究进展
第5 期
架系统 由于生长旺盛而不发达 , 抗菌肽对其产生作用后 , 得不到及时修复 , 最终导致癌细胞死亡。 2 14 抗原 虫活性 抗菌肽可以有效地杀灭寄生于人类及动物 的寄生虫 。Saau d 等 发 现昆虫抗 .. hhb di n 菌肽可对疟原虫的卵囊期和子孢子期造成明显损伤。Er 等 报道 , 自 fn o 来 南美叶泡蛙皮肤的抗菌肽 D r e — m spi 疟原 虫具 有抑 制作 用 。 aet n对 2 15 天 然免 疫防御 效应 作 为天然免 疫 的效应分 子 , .. 某些 抗 菌肽 又可 作 为被 动免 疫 系统 的细 胞 化 学趋 化 因子 , 它们 在保 护 宿主抗 微生 物入侵 方 面起 着重 要作 用 。 Wio l n等¨ s 从 小 鼠体 内分 离到 一种酶 m tl i, 将肠 道 D f s ary n可 is e ni 体转 化为有 活性 的 D f s 。剔 e n前 e ni e n 除该酶基 因可以阻断肠道 D f s 前体转化为有活性 的 df s , e ni e n e ni 导致小 鼠对微生物的易感性提 高 1 。 e n O倍 另外 , 抗菌肽 C t li n ,eii —l e o cl C]杀菌/ a e c i R st h id s sn i l u 4, k m e e1 渗透性诱导蛋 白(at idl e eb i — n bc ria pr ait i ec / m l y . dc g re )1 以及抗菌的凝集素(niioi cn) 6 ui o i 5 n p tn ] at c b lets D] m r al i 在促进维持黏膜宿主 一 微生物平衡方面也起 着 重要 作用 。提 示对 这些 分子 调节 与功能 的研究 对于 发展肠道 急慢 性感染 的新 治疗 具有 重要 的价 值 。 2 16 其他 活性 除此之外 , .. 抗菌肽还具有抗精子作用, 以及中和 内毒素、 加速伤 口愈合和诱导血管生成 等 多种 功 能 。 ”
生物学中多肽抗菌肽的研究进展

生物学中多肽抗菌肽的研究进展多肽抗菌肽的研究进展在当今这个以抗生素药物滥用为主要特征的时代,对于细菌抗药性与传染病疫情的威胁与挑战日益加深,多肽抗菌肽作为一种新型抗菌药物近年来备受研究人员的关注。
多肽抗菌肽的独特结构和广泛的生物活性使其成为非常有吸引力的抗菌剂。
本文将从多肽抗菌肽的定义和分类、结构特点、生物活性及其应用等方向进行探讨。
一、多肽抗菌肽的定义和分类多肽抗菌肽是一类在非特异性和特异性防御机制下产生的分子。
其长度通常在10到100个氨基酸残基之间,分子量在1到10千道尔顿之间。
多肽抗菌肽可以抵御细菌、病毒、真菌和寄生虫等外来病原体的侵袭,并能够调节自身的免疫反应。
根据定位和它们防卫机制的不同,多肽抗菌肽可以分为胸腺肽、体液抗菌肽和细胞内部抗菌肽。
二、多肽抗菌肽的结构特点多肽抗菌肽的独特性质源于它们在空间结构上的多样性。
它们的结构特征区别于蛋白质的其他形式,其中最重要的特征是它们的α螺旋、β折叠、Cys桥等结构。
多肽抗菌肽通常包含亲水性和疏水性部分,因而在细胞膜上有良好的亲水性和亲脂性特性,使得它们能够穿过膜蛋白(这与普通药物进入细胞的方式不同)。
之后,它们依靠靶标蛋白(例如细胞壁合成酶、核酸、膜蛋白)作用于细菌体内。
三、多肽抗菌肽的生物活性多肽抗菌肽是一类具有广谱抗菌能力的分子,它们可以抑制细菌、真菌、病毒和寄生虫等多种病原体。
在抗菌活性方面,多肽抗菌肽具有几乎和抗生素相当的活性,同时能够超越一些抗生素。
抗菌肽的生物活性包括抑制细菌生长、溶磷酸作用、毒性作用和免疫调节等。
四、多肽抗菌肽的应用由于多肽抗菌肽具有抗菌效果、作用目标广泛、不易产生抗药性等优点,越来越多的研究者将其引入到临床应用和抗菌剂的研发中,成为生物技术领域中不可忽视的一部分。
一方面,多肽抗菌肽因为安全可靠,已经成为人类保卫健康的新治疗方案。
例如在西非伊波拉疫情中,BeautifulPeople肉鸡中发现的KLH-1 可以有效破坏埃博拉病毒的膜,成为确保人体抵御病毒增长的一种重要靶点。
抗菌肽的研究进展

抗菌肽的研究进展抗菌肽是一种生物活性肽类分子,具有广泛的抗菌谱和多种生物活性。
其研究涉及基础生物学、生物技术和医疗健康等多个领域,近年来得到了广泛关注。
一、抗菌肽的概述抗菌肽最初被发现于20世纪50年代,是一类长度在10~100个氨基酸之间、分子量在1~10千道尔顿的小分子化合物。
它们主要存在于植物、动物、微生物等生物体内,为一种特殊的免疫分子,具有广谱的抗菌、抗病毒和抗真菌等生物活性。
因此,抗菌肽已成为新型抗感染药物的研究热点之一。
抗菌肽可以激活宿主免疫系统,促进嗜中性粒细胞吞噬病原体,调控炎症反应等,同时还可以直接破坏细菌膜、DNA和RNA分子等,具有强大的杀菌能力。
二、抗菌肽的种类目前已经发现和鉴定的抗菌肽有数百种,其中最为常见的是以下几类:1、防御素:是由哺乳动物的单核细胞、肺泡、胃液和吐泄物等分泌的一种抗菌肽,主要作用于革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌。
2、宏观藻类鱼类抗菌肽:是由宏观藻类和鱼类细胞制造出的一些无效肽类,主要杀菌作用是针对革兰氏阳性菌。
3、微生物抗菌肽:是由某些微生物体分泌的与内共生菌、外来菌和真菌等有广泛抗菌作用的肽类。
4、合成抗菌肽:与其他抗菌肽不同,合成抗菌肽是经过化学合成得到的一系列分子,因此其抗菌谱、抗菌速度、抗菌强度等性质可以根据需要调整和改进。
三、抗菌肽的应用前景抗菌肽作为新型抗感染药物具有很好的应用前景。
据报道,美国一些单位已经使用抗菌肽制成肺炎克雷伯菌感染的口服制剂,并且该制剂已进入三期临床试验,有望在未来取代现有的抗生素。
此外,抗菌肽还可以用于保健食品、动物饲料、化妆品等领域。
比如抗菌肽可以用于保健食品中,改善人体免疫系统的健康水平,饲料则可以用于提高家禽、畜禽的生产效益和健康水平。
四、抗菌肽研究的挑战和机遇尽管抗菌肽的应用前景广阔,但是其研究也面临一些挑战和机遇。
1、抗菌肽的生产技术尚不成熟,生产成本较高;2、抗菌肽的应用场景和使用规模有待进一步扩展和加大;3、抗菌肽的作用机理和毒副作用还需要深入研究和认识,以及合适的应用剂量等。
抗菌肽的种类及免疫调节研究进展

抗菌肽的种类及免疫调节研究进展摘要:抗菌肽(AMPS)是生物体内经诱导产生的多种类的小分子蛋白,是所有生物自身免疫防御的第一道防线。
抗菌肽具有广泛的生物学活性,可以杀死细菌、酵母、真菌、病毒,甚至癌细胞。
近年来,随着对抗菌肽研究的日益深入,科研人员发现抗菌肽参与的免疫调节活性是多种多样的,包括在机体正常免疫时对各种细胞因子和生长因子的影响以及在某些情况的诱导下自体异常的产生抗菌肽也可以诱导自身免疫性疾病的发生,这些不同的免疫调节活性跟抗菌肽种类的繁多密切相关,从而进一步强调了抗菌肽复杂的生物学活性及对机体生命活动的重要影响。
本文将从抗菌肽的结构、种类功能及免疫调节等方面作一综述。
关键词:抗菌肽;分类;免疫调节;功能近年来,长期滥用抗生素不仅导致了耐药菌株“超级细菌”的出现,过量的药物残留还严重影响了动物和人类的健康,增加了环境污染的风险,迫切寻找抗生素替代品已然成为全球研究的热点。
抗菌肽(Antimicrobial peptides)又名抗微生物肽(AMPs)、抗生素肽,被认为是天然抗生素,目前所有已知的生物都可以产生,从细菌、真菌、植物到无脊椎动物、脊椎动物和哺乳动物等均可产生[1]。
自从Boman等人从惜古比天蚕中分离得到Cecropins,迄今为止,在单细胞生物、植物、昆虫和动物中已确定了2500多种的抗菌肽,不同生物产生的抗菌肽具有不同的生物功能,如抗菌、趋化或抗病毒等活性作用[1]。
1 抗菌肽的结构分类抗菌肽通常是由10-50个氨基酸组成,这些多肽主要由碱性氨基酸和疏水性氨基酸残基构成,因此形成了具有良好的水溶性和疏水性的独特结构的阳离子型多肽。
根据抗菌肽在细菌质膜上形成三维结构的不同,可将抗菌肽分为四种类别:α-螺旋结构型的抗菌肽、β-折叠结构型的抗菌肽、伸展螺旋结构型的抗菌肽和环状结构型的抗菌肽。
目前已知的α-螺旋结构型的抗菌肽包括青蛙蛙皮素和人类内源性抗菌肽LL37。
这种类型抗菌肽在水溶液中几乎没有二级结构,但当其进入一个非极性环境(如细胞膜)时会采用两亲性的α-螺旋型结构 [2]。
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抗菌肽的种类及免疫调节研究进展发表时间:2017-05-18T14:54:50.260Z 来源:《医师在线》2017年3月下第6期作者:王龙柳琳李笑驹余运运夏嫱通讯作者[导读] 抗菌肽存在于各种各样的生物中,包括从结构简单的细菌到由复杂系统构成的人类,是所有生物先天防御的重要组成部分之一。
(遵义医学院珠海校区/贵州省免疫学研究生教育创新基地;广东珠海519041)摘要:抗菌肽(AMPS)是生物体内经诱导产生的多种类的小分子蛋白,是所有生物自身免疫防御的第一道防线。
抗菌肽具有广泛的生物学活性,可以杀死细菌、酵母、真菌、病毒,甚至癌细胞。
近年来,随着对抗菌肽研究的日益深入,科研人员发现抗菌肽参与的免疫调节活性是多种多样的,包括在机体正常免疫时对各种细胞因子和生长因子的影响以及在某些情况的诱导下自体异常的产生抗菌肽也可以诱导自身免疫性疾病的发生,这些不同的免疫调节活性跟抗菌肽种类的繁多密切相关,从而进一步强调了抗菌肽复杂的生物学活性及对机体生命活动的重要影响。
本文将从抗菌肽的结构、种类功能及免疫调节等方面作一综述。
关键词:抗菌肽;分类;免疫调节;功能近年来,长期滥用抗生素不仅导致了耐药菌株“超级细菌”的出现,过量的药物残留还严重影响了动物和人类的健康,增加了环境污染的风险,迫切寻找抗生素替代品已然成为全球研究的热点。
抗菌肽(Antimicrobial peptides)又名抗微生物肽(AMPs)、抗生素肽,被认为是天然抗生素,目前所有已知的生物都可以产生,从细菌、真菌、植物到无脊椎动物、脊椎动物和哺乳动物等均可产生[1]。
自从Boman等人从惜古比天蚕中分离得到Cecropins,迄今为止,在单细胞生物、植物、昆虫和动物中已确定了2500多种的抗菌肽,不同生物产生的抗菌肽具有不同的生物功能,如抗菌、趋化或抗病毒等活性作用[1]。
1 抗菌肽的结构分类抗菌肽通常是由10-50个氨基酸组成,这些多肽主要由碱性氨基酸和疏水性氨基酸残基构成,因此形成了具有良好的水溶性和疏水性的独特结构的阳离子型多肽。
根据抗菌肽在细菌质膜上形成三维结构的不同,可将抗菌肽分为四种类别:α-螺旋结构型的抗菌肽、β-折叠结构型的抗菌肽、伸展螺旋结构型的抗菌肽和环状结构型的抗菌肽。
目前已知的α-螺旋结构型的抗菌肽包括青蛙蛙皮素和人类内源性抗菌肽LL37。
这种类型抗菌肽在水溶液中几乎没有二级结构,但当其进入一个非极性环境(如细胞膜)时会采用两亲性的α-螺旋型结构 [2]。
β-折叠结构型的抗菌肽,通常都包含两个或两个以上通过二硫键桥稳定的β-折叠结构,如牛bactenecins和防御素。
伸展螺旋型的抗菌肽分子不具有特定的空间结构顺序,而是由特殊的含量高的氨基酸残基构成,如组氨酸、精氨酸、甘氨酸或色氨酸。
环状结构型的抗菌肽其分子结构具有高度的可变性,通常C端有一个或多个二硫键构成。
该肽具有很强的杀菌能力,因此又被称为死亡素,如刺肩蝽产生的thanatin[2]。
2 抗菌肽的种类2.1动物抗菌肽抗菌肽和防御素是组成脊椎动物干扰肽的主要成员。
防御素被认为是发展最迅速的哺乳动物蛋白,目前已确定了数百种防御素。
防御素带正电荷呈阳性,能与带负电荷呈阴性的细菌质膜结合,结合后其分子的疏水区可插入细菌的胞膜,而其带正电荷的区域则可与细菌胞膜上带负电荷的磷脂头部和水分子相互作用,可显著地增加生物膜的通透性,破坏膜的完整性,导致目标微生物不可逆性死亡[3]。
像防御素一样,大多数的抗菌肽也是通过破坏细菌膜而杀死细菌。
在脊椎动物物种中,一些抗菌肽也通过调节宿主细胞免疫来促进宿主防御。
脊椎动物上皮表面的共生微生物产生的抗菌肽也有助于对这些结构的抗菌防护。
表皮葡萄球菌是皮肤最丰富的共生菌,它可以产生几种抗菌肽,包括葡萄球菌素1580、Pep5和epilancin K7 [4]。
实验证明,表皮葡萄球菌产生的苯酚水溶性的调控蛋白 PSMγ和PSMδ,它们是一种具有选择性能主动攻击皮肤致病菌的抗菌肽,如金黄色葡萄球菌、A组链球菌和大肠杆菌,但不会主动攻击它们的寄生物—表皮葡萄球菌。
最新的研究数据还表明,在皮肤上的共生细菌的表皮表面能产生许多有效的和有选择性的抗菌肽,这对某些皮肤病可能会起到一定的诊断和治疗效果。
2.2 人源性抗菌肽人源性抗菌肽已被确定存在于人体大多数的暴露于外界的组织,如皮肤、肠黏膜、口腔黏膜、肺、眼和生殖道等。
人源性抗菌肽的固有免疫性表达大部分是由感染、炎症或损伤引起的。
目前已认知有如下几类人体细胞可以产生抗菌肽,包括人类的皮肤细胞(如角质形成细胞、汗腺、皮脂腺细胞)和皮肤内发现的骨髓源性细胞(如中性粒细胞、肥大细胞和树突状细胞)。
皮肤角质形成细胞,是人体表皮的主要组成细胞,它会一直从外部环境中接触到微生物,因此它是宿主抵抗外来病原菌感染的第一道防线。
角质形成细胞受到外界微生物刺激会产生各种各样的抗菌肽。
其中一类叫做β-防御素,人类β-防御素1(hBD1)的作用体现了β-防御素的主要功能,hBD2和hBD3则通常是在机体损伤或感染的情况下诱导产生[4]。
另一类由角质形成细胞产生的抗菌肽叫做抗菌素,抗菌素是皮肤抗菌肽的主要成员,它最早是在哺乳动物的皮肤中发现的。
研究人员最近还发现,人体分化的脂肪细胞在金黄色葡萄球菌感染时会产生大量的抗菌肽,这表明在皮肤深层的脂肪细胞在宿主防御屏障功能中发挥了关键的作用[3]。
小肠的抗菌肽主要由小肠腺体底部的潘氏细胞产生,它可产生α-防御素、溶菌酶C、分泌型磷脂酶2和血管生成素4以及外源凝集素等[25]。
其中,α-防御素中的HD-5和HD-6型防御素在潘氏细胞中有着高水平的表达,同时也是潘氏细胞产生最丰富的抗菌肽。
实验测定显示,肠黏膜抗感染时可产生多种小分子肽,如分泌性白细胞蛋白酶抑制剂(SLPI)、杀菌/通透性增加蛋白(BPI)等。
2.3 昆虫抗菌肽昆虫与脊椎动物相比缺乏适应性免疫系统,但其有强大的先天免疫系统,主要通过体液免疫反应来有效地杀死入侵的微生物,这涉及昆虫体内不同类型抗菌肽的快速合成与释放。
从昆虫脂肪体(相当于脊椎动物的肝脏)分泌的抗菌肽进入血淋巴是昆虫防御感染的主要机制。
此外,跟脊椎动物不同的是昆虫肠上皮细胞也分泌特殊的抗菌肽,这是昆虫抵抗肠道病原体的一个重要反应。
昆虫抗菌肽最早是在天蚕蛹中发现,而最先确定抗菌肽基因编码的是果蝇[6]。
到目前为止,人们已从果蝇体内识别出八类不同的抗菌肽,基于它们的主要生物学指标可以进一步分为三组:抗革兰氏阳性菌活性的drosophila defensins和Andropin;抗革兰氏阴性菌有活性的attacins和diptericins;具有抗真菌活性的drosocin,Drosomycin和metchnikowin[6]。
果蝇的遗传分析表明,抗菌肽的产生是经IMD和Toll信号通路诱导产生。
Toll途径主要作用于革兰氏阳性细菌或真菌的感染,而IMD途径则作用于革兰氏阴性细菌感染。
蜘蛛和蝎子的毒液中含有多种化学成分,其毒液中的抗菌肽于20世纪90年代首次发现,到目前为止,抗菌肽数据库中已记载有42种蜘蛛和63种蝎子的抗菌肽。
这些肽对细菌、真菌、病毒和寄生虫表现出不同的抑活作用。
2.4 微生物抗菌肽微生物可以产生各种各样的抗菌肽,以限制其他微生物的生长,被视为抗菌肽的另一个天然资源。
这些微生物产生的抗菌肽跟脊椎动物产生的抗菌肽截然不同,因为他们可以经非核糖体肽合成酶合成。
非核糖体肽往往有循环或分支结构,包括D氨基酸在内的非蛋白质氨基酸。
氨基酸可以进行修饰,如N-甲基和N-甲酰基团;可糖基化、酰化、卤化或羟基化。
到目前为止,人们已从细菌中发现了250多种细菌素,其中一些表现出相对广谱的抑菌作用。
人们较为熟知细菌抗菌肽为阳离子多肽多粘菌素B(由多粘芽孢杆菌产生的)和非阳离子型糖肽类万古霉素(由东方拟无枝菌酸菌产生),这两者都是FDA批准的抗生素。
多粘菌素B主要对耐药革兰氏阴性菌如铜绿假单胞菌、鲍氏不动杆菌和肺炎克雷伯菌有较强的抑菌活性,而万古霉素则是对革兰阳性球菌感染非常有效的重要一线临床应用抗生素,包括耐甲氧西林金黄色葡萄球菌感染等。
而其他的抗菌肽如霍乱、白喉毒素、溶菌酶溶葡萄球菌酶和溶血素、细菌素以及细菌素样肽等都是细菌产生的毒素。
3 抗菌肽的免疫调节功能抗菌肽比药物抗生素更具优势的关键在于抗菌肽不仅具有抗菌活性,还具有调节免疫反应的能力。
抗菌肽可以通过一系列的机制保护机体,如趋化活性,吸引白细胞、宿主细胞反应的TLR配体刺激调节、血管生成、白细胞和单核细胞的活化及分化增强、促炎细胞因子和趋化因子表达的调节等[7]。
这些作用机制表明,在感染过程中,抗菌肽能杀死病原体,激活免疫细胞,同时抑制感染部位炎症的过度反应。
抗菌肽不仅可以击退病原体,还可以干预微生物群的组成,从而维护机体健康。
人体的肠道内存在着大量共生并具有潜在致病性的微生物,肠内的抗菌肽能抵御入侵的病菌并在维护机体与肠道共生的微生物的平衡关系中发挥至关重要的作用。
大量的临床研究指出:慢性肠道炎症患者肠道内的抗菌机制有缺陷。
其原因可能是因为慢性肠道炎症患者肠道内的抗菌肽的表达发生了改变。
研究发现,克罗恩病患者的回肠与潘氏细胞减少分泌α-防御素相关,而克罗恩病患者的结肠与人类β-防御素基因簇拷贝数的多态性相关,结肠黏膜上皮β-防御素的诱导减少使防御素不足从而削弱肠黏膜的抗菌防御能力,导致肠道致病菌群的形成,最终促进细菌侵入粘膜而患慢性炎症改变的克罗恩病[8]。
同样,抗菌肽的异常表达也与特应性皮炎的发展有关联。
特应性皮炎患者通常是因为相关抗菌肽的表达量减少,致使皮肤上的金黄色葡萄球菌异常增殖,如LL37和β-防御素。
与之相反,抗菌肽产生过量也可以直接引发炎症性疾病。
如银屑病,目前发现银屑病是由种类繁多且功能作用各不相同的免疫系统共同参与而导致的一种慢性复发性炎症性皮肤病,一般认为银屑病的发病机理多与感染、免疫、遗传等方面密切相关,其发病机理是通过Th1和Th17辅助性T细胞产生的高水平的细胞因子,在皮肤特异性产生过量的抗菌肽而致病,如抗菌素和hBD2等。
4 小结与展望抗菌肽存在于各种各样的生物中,包括从结构简单的细菌到由复杂系统构成的人类,是所有生物先天防御的重要组成部分之一。
不同的抗菌肽具有不同的化学结构和构象,它们的作用机制和方式也不尽相同,但它们展示出的抗菌效果却是惊人的。
如今,日益严重的抗生素滥用性问题极大的刺激了抗菌肽作为下一代抗感染药物的发展趋势,而人们已经发现抗菌肽在疾病的诊断、医疗器械的改进以及各种疾病的治疗等领域都有一定的应用价值。
虽然抗菌肽选择性地攻击病原体的方法仍然存在一些局限性,但抗菌肽无疑会是一个能广泛治疗人类和动物疾病的可选药品。
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