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抗菌肽的应用

来源:互联网  更新时间:2014-02-14 16:49:21

抗菌肽的应用

抗菌肽原指昆虫体内经诱导而产生的一类具有抗菌活性的碱性多肽物质,分子量在2000~7000左右,由20~60个氨基酸残基组成。这类活性多肽多数具有强碱性、热稳定性以及广谱抗菌等特点。世界上第一个被发现的抗菌肽的是1980年由瑞典科学家G.Boman等人经注射阴沟通杆菌及大肠杆菌诱导惜古比天蚕蛹产生的具有抗菌活性的多肽,定名为天蚕素。

作用机制

自从发现抗菌肽以来,已对抗菌肽的作用机理进行了大量研究。目前已知的是,抗菌肽是通过作用于细菌细胞膜而起作用的,在此基础上,提出了多种抗菌肽与细胞膜作用的模型。但严格地说,抗菌肽以何种机制杀死细菌至今还没有完全弄清楚。

目前一般认为,Cecropin类抗菌肽作用于细胞膜,在膜上形成跨膜的离子通道,破坏了膜的完整性,造成细胞内容物泄漏,从而杀死细胞。

对于抗菌肽破坏膜的完整性,使细胞内外屏障丧失,从而杀死细菌这一观点已得到基本统一的认识,但对其具体作用过程、是否存在特异性的膜受体、有无其它因子协同等问题尚不十分清楚,存在不同看法。不同抗菌肽的作用机制可能不一样,尚有待进一步研究。

作用效应

抗菌肽具有广谱抗菌活性,对细菌有很强的杀伤作用,尤其是其对某些耐药性病原菌的杀灭作用更引起了人们的重视。

除此之外,人们还发现,某些抗菌肽对部分病毒、真菌、原虫和癌细胞等有杀灭作用,甚至能提高免疫力、加速伤口愈合过程。

抗菌肽的广泛的生物学活性显示了其在医学上良好的应用前景。

理化作用

天然抗菌肽通常是由30多个氨基酸残基组成的碱性小分子多肽,水溶性好,分子量大约为4000道尔顿左右。大部分抗菌肽具有热稳定性,在l00℃下加热10~15min仍能保持其活性。多数抗菌肽的等电点大于7,表现出较强的阳离子特征。同时,抗菌肽对较大的离子强度和较高或较低的pH值均具有较强的抗性。此外,部分抗菌肽尚具备抵抗胰蛋白酶或胃蛋白酶水解的能力。

抗菌肽功能从目前的研究结果来看,一般认为抗菌肽杀菌机理主要是作用于细菌的细胞膜,破坏其完整性并产生穿孔现象,造成细胞内容物溢出胞外而死亡。首先由静电吸引而附于细菌膜表面,疏水性的C端插入膜内疏水区并改变膜的构象,多个抗菌肽在膜上形成离子通道而导致某些离子的逸出而死亡。亦有学者认为抗菌肽作用于膜蛋白引起凝聚、失活及离子通道,引起膜渗透性改变而导致死亡,亦有学者提出抗菌肽是否存在特异性的膜受休及有无其它因子的协同作用等问题。不同类别的抗菌肽的作用机理可能不一样。

抗菌肽多数具有强碱性、热稳定性以及广谱抗菌等特点。某些抗菌肽对部分真菌、原虫、病毒及癌细胞等均具有强有力的杀伤作用。

1、抗菌肽对细菌的杀伤作用

抗菌肽对革兰氏阴性及阳性细菌均有高效广谱的杀伤作用。国内外已报道至少有113种以上的不同细菌均能被抗菌肽所杀灭。

2、抗菌肽对真菌的杀伤作用

最先发现具有抗真菌作用的抗菌肽是从两栖动物蛙的皮肤中分离到的蛙皮素(Magainins),它不仅作用于G+、G-,对真菌及原虫亦有杀伤作用。Defensins是一种动物细胞内源性杀菌多肽,是从吞噬细胞中分离出来的,具有很宽的抗菌谱,对G+的杀伤作用大于对G-的杀伤作用,它也作用于真菌和部分真核细胞。Cecropin A及其类似物如天蚕素——蜂毒素杂合肽对感染昆虫的真菌具有一定的杀伤作用。

3、抗菌肽对原虫的杀伤作用

抗菌肽Magainins对原虫有杀伤作用。实验证明抗菌肽可以杀死草履虫、变形虫和四膜虫。柞蚕抗菌肽D对阴道毛滴虫亦有杀伤作用。

4、抗菌肽对病毒的杀伤作用

Melitiin和Cecropins在亚毒性浓度下通过阻遏基因表达来抑制HIV-1病毒的增殖。Magainin-2及合成肽Modelin1 和Moderln-5对疱疹病毒HSV-1和HSV-2有一定的抑制效果。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、抗菌肽对癌细胞的杀伤作用

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。已有有关抗菌肽对宫颈癌细胞、直肠癌细胞及肝癌细胞的杀伤作用与剂量相关的效应的报道。

6、预防败血症

天然抗菌肽具有选择性免疫激活和调节功能,对败血症有良好的预防和保护作用。传统抗生素的滥用导致临床上出现各种耐药菌株,严重危害人类健康。在与致病菌变异竞争的过程中,自然界各种来源的抗菌肽成为人们研发新型抗感染药物的新希望,但人们对抗菌肽的认识和研究仍集中于其直接杀灭细菌生长的效应上。

败血症是由细菌感染引起的,伴随有全身性炎症反应综合症状的一种危重疾病。病原微生物感染诱导促炎症因子大量释放,导致多种重要器官衰竭,具有较高死亡率。爬行动物cathelicidin抗菌肽及衍生物及其应用的基础上,深入揭示该抗菌肽在体内外具有选择性的免疫激活作用。在各种标准和临床耐药菌株诱导的败血症动物模型中,cathelicidin肽选择性地激活体内天然免疫响应,在不引起大量有害炎症因子激活的同时,通过p38 MAPK信号通路选择性地刺激炎症抑制细胞因子、免疫细胞趋化因子的表达和释放,对全身性和致死性败血症具有良好的预防和保护作用。

部分专业知识转自网络

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