抗茵肽在下呼吸道感染茵中的研究進(jìn)展

         劉培培       許凝 
         抗菌肽( antibacterial peptides，ABP)是指氨基酸數(shù)目小于 100，常帶正電荷，并具有抗菌活性的一類多肽。研究表明，抗 菌肽具有抗菌譜廣、相對分子質(zhì)量小、抗原性弱、穩(wěn)定性好， 快速殺菌等特性。近年長期濫用抗生素導(dǎo)致耐藥菌株逐漸增 多，而隨著抗菌肽的研究進(jìn)展，其較傳統(tǒng)抗生素具有不易產(chǎn) 生耐藥性優(yōu)勢?？咕牡奶匦灶A(yù)示著它將成為抗生素的理想替代者。 
         一、抗菌肽的分類、結(jié)構(gòu)及功能
         1．抗菌肽的分類：自1972年瑞典科學(xué)家Boman等 分離出抗菌肽天蠶素，迄今為止已發(fā)現(xiàn)及合成的抗菌肽有 4 000余種[1]。

         抗菌肽根據(jù)結(jié)構(gòu)不同分為五類： (1)單鏈無半胱 氨酸(Cys)的抗菌肽，或由無規(guī)則卷曲連接的兩段僅一螺旋組 成的肽。 (2)富含某些氨基酸殘基，但不含半胱氨酸的抗菌肽。 (3)有2個或2個以上二硫鍵，具有B一折疊結(jié)構(gòu)的抗菌 肽。 (4)含1個二硫鍵的抗菌肽。 (5)由其他已知功能較大的多肽衍生而來的抗菌肽。

          根據(jù)來源不同分為四類： (l)天然來 源的抗菌肽。 (2)酶解獲得的抗菌肽。 (3)基因工程生產(chǎn)的抗菌肽。 (4)化學(xué)合成的抗菌肽。

         根據(jù)作用不同分為四類： (1)抗 腫癌作用肽。(2)抗細(xì)菌作用肽。(3)抗病毒作用肽。(4)抗寄生蟲作用肽。 
         2．抗菌肽的結(jié)構(gòu)：抗菌肽多由6 - 84個氨基酸組成，不同來源、不同結(jié)構(gòu)的抗菌肽其一級結(jié)構(gòu)相差較大，多數(shù)抗菌肽一級結(jié)構(gòu)是N端含極性氨基酸、第二位氨基酸殘基為色氨酸及C端酰胺化。其二級結(jié)構(gòu)可分為d一螺旋、B-折疊、擴(kuò)展 結(jié)構(gòu)及環(huán)狀結(jié)構(gòu)[2]。大部分抗菌肽為陽離子型，極少數(shù)為陰離 子型。 
         3．抗菌肽的功能：抗菌肽具有耐酸堿、穩(wěn)定性好、抗病 毒、抗腫瘤、廣譜抗菌、抗寄生蟲作用。研究表明抗菌肽對細(xì)菌具有廣泛抗菌作用，尤其是對白念珠菌及金黃色葡萄球 菌[3】。 目前抗菌肽的抗菌機制尚不明確，一般認(rèn)為抗菌機制主要是作用于細(xì)菌細(xì)胞膜，破壞其完整性這一觀點H?？咕木哂锌共《咀饔?，田曼等圈研究表明抗菌肽LL-37可抑制呼吸 道合胞病毒的復(fù)制，其通過抑制呼吸道合胞病毒的核心功能區(qū)抑制病毒復(fù)制。同時抗菌肽可有效殺滅多種寄生蟲，如瘧 原蟲、杜氏利什曼原蟲等，Gelhaus等【q研究表明抗菌肽NK-2可殺死惡性瘧原蟲。抗菌肽亦具有廣譜抗腫瘤作用，包括宮頸癌、乳腺癌、髓樣白血病等，其抗腫瘤機制包括裂解腫瘤細(xì)胞膜、損傷腫瘤細(xì)胞骨架、破壞腫瘤綱胞線粒體結(jié)構(gòu)、破壞腫瘤細(xì)胞的細(xì)胞核染色質(zhì)等多種機制。 
        

         二、抗菌肽在下呼吸道感染中的研究進(jìn)展 下呼吸道感染常見病原體為肺炎鏈球菌、金黃色葡萄球 菌、肺炎克雷伯桿菌、銅綠假單胞菌、大腸埃希菌、流感嗜血桿菌等?？咕木哂袕V譜抗菌作用，Noore等[7研究表明抗菌
肽LL-37可高效、迅速殺死細(xì)胞內(nèi)及細(xì)胞外金黃色葡萄球菌，其在250 nmol/L濃度下可殺死90%細(xì)胞外的金黃色葡萄 球菌，與傳統(tǒng)抗生素相比具有明顯優(yōu)勢。Zhu等fs研究發(fā)現(xiàn)抗 菌肽HBD-3可以抑制耐甲氧西林金黃色葡萄球菌及耐甲氧 西林表皮葡萄球菌等耐藥性葡萄球菌，其機制為抑制細(xì)菌的 生物膜形成。Hirt和Gor-—9rh3f究發(fā)現(xiàn)抗菌肽GL13K可抑制銅綠假單胞菌生物膜的形成，其對銅綠假單胞菌的小抑菌濃度( MIC)為5.6 Jimol/L。Saiman等【1 0l研究表明抗菌肽SMAP29可在1 min內(nèi)引起銅綠假單胞菌細(xì)胞膜水腫，th內(nèi)將細(xì)菌殺死，其MIC為0.06 - 8.00“mol/L。而Kalita等1于2004年通 過體內(nèi)和體外實驗表明抗菌肽HNP-1與抗結(jié)核藥物有協(xié)同 作用，其機制可能是抗菌肽HNP-1在殺死了結(jié)核分枝桿菌的 同時增加了杭結(jié)核藥物的吸收率，這意味著抗菌肽可作為抗 結(jié)核的一種輔助藥物?？咕牟粌H有抗菌作用，其也可協(xié)助 臨床診斷，曾曉東等[tq研究認(rèn)為抗菌肽LL-37可為結(jié)核性胸膜炎提供診斷依據(jù)，其通過檢測58例結(jié)核性胸膜炎患者與30例非結(jié)核性胸膜炎患者血漿及胸腔積液中抗菌肽LL-37和ADA水平，結(jié)果表明結(jié)核患者胸腔積液抗菌肽LL-37水 平低于非結(jié)核患者，胸腔積液中抗菌肽LL-37與土DA呈負(fù)相關(guān)，通過檢測胸腔積液中抗菌肽LL-37水平可協(xié)助診斷結(jié)核性胸膜炎。 
         近年，支原體、衣原體等非典型病原菌感染在下呼吸道感染中的比例逐年增加，2007年一項全球性研究顯示非典型病原菌感染占220/e，其中亞洲非典型病原菌感染率為 20%c'3]。隨著抗生素的應(yīng)用，非典型病原菌耐藥性同樣逐年增 加，Liu等【'4lh3f究表明肺炎支原體對大環(huán)內(nèi)脂類藥物的耐藥率 達(dá)83%。而隨著抗菌肽的研究，Tani等【18發(fā)現(xiàn)cathelin-related抗菌肽( CRAMP)在小鼠肺炎支原體感染模型中的肺泡灌洗液中高表達(dá)，肺炎支原體感染可誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞產(chǎn)生CRAMP，這表明CRAMP在肺炎支原體感染中具有重要 作用。 此外，抗菌肽對多重耐藥菌同樣有效，Giacometti等【Iq體 外研究發(fā)現(xiàn)cecropin A-melitlin peptides、蜂毒肽及CA(1-7)M(2-9)具有抗耐藥鮑曼不動桿菌作用，其MIC分別為 0.25-16.00 mg/L、0.50 - 32.00 mg/L、0.50 - 32.00 mgfL.L 6 pez-Rojas等‘11于201 1年研究顯示cecropin A-melitlin peptides可 短效治療泛耐藥鮑曼不動桿菌感染引起小鼠腹膜膿毒癥 模型。 
        

         三、在其他疾病中的研究進(jìn)展20世紀(jì)90年代，研究者開始研究抗菌肽對口腔微生物的作用，Concannon等[1q研究發(fā)現(xiàn)KSL可抑制口腔常見致齲 齒菌，說明抗菌肽可作為一種潛在的擾生素應(yīng)用于口腔疾病的治療。Baroni等[19]2009年研究表明抗菌肽HBD-2可促進(jìn)人內(nèi)皮細(xì)胞毛細(xì)血管的形成，有利于傷口的愈合。Hirsch等剛用 動物模型研究表明抗菌肽HBD-3可顯著促進(jìn)糖尿病患者傷口的愈合，可有望用于糖尿病足的治療。李晶琴等研究表明抗菌肽BPI147-161可中和內(nèi)毒素，可能成為治療感染性 休克的新方案。此外，Lin等口日體外實驗研究表明蝦抗脂多糖因子肽可增強順鉑的抗癌活性，同時可抑制腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn) 移。
         另外，研究表明抗菌肽可增強生物體的免疫系統(tǒng)功能以 避免病原體的侵害四。
隨著耐藥菌株的不斷出現(xiàn)，臨床上迫切需要一種新的抗生素用于治療各種感染性疾病。此外，隨著腫瘤患者的逐年增多，我們也迫切需要一種新的抗腫瘤途徑，抗菌肽的廣譜 抗菌、廣譜抗腫瘤等作用意味著它將成為臨床中的新的治療選擇。 
        

         參考文 獻(xiàn) 
         [1] Li J,Xu X. Xu C,et al.Anti-infection peptidomics of amphibian skin[J] Mol Cell Proteomics, 2007,6(5):882-894.
         [2] Hancock RE.Peptide antibiotics[J]. Lancet, 1997,349 (9049): 418-422.
         [3] Ram 6 n-Gare I a S,MikutR,NgC,et al. Targeting Mycohacterium tuberculosis and other microbial pathogens using improved synthetic antibacterial peptides[J].Antimicrob Agents Chemother, 2013, 57 (5)：2295-2303.
         [4] Wieprecht T,Apostolov 0,Beyermann M,et al.Membrane binding and pore formation of the antibacterial peptide PGLa: thermodynamic and mechanistic aspects [Jl. Biochemistry,
2000.39(2)：442-452.
         [5] 田曼，趙德育，王宏偉．抗菌肽LL-37抑制呼吸道合胞病毒復(fù)制的核心功能區(qū)的研究[J]中華實驗和臨床病毒學(xué)雜志， 2011, 25(5)：335-357. 2012 , 141(2 Suppl) : S495-530.
         [6] Celhaus C, Jacobs T, Andra J. et al. The antimicrobial peptide NK-2 , the core region of mammalian NK-lysin , kills intraerythrocytic Plasmodium falciparum [Jl. Antimicrob Agents Chemother,2008 , 52(5 ) :1713-1720.
         [7] Noore J, Noore A, Li B. Cationic antimicrobial peptide LL-37 is effective against both extra- and intracellular Staphylococcus aureus [J l. Antimicrob Agents Chemother, 2013 , 57( 3 ) : 1283-1290.
         [8] Zhu C, Tan H, Cheng T, et al. Human p-defensin 3 inhibits antibiotic-resistant Staphylococcus biofilm formation [Jl. J Surg Res.2013 . 183( 1) : 204-213.
         [9] Hirt H, Gorr SU.Antirmcrobial peptide GL13K is effective in reducing biofilms of Pseudomonas aeruginosa [J]. Antimicrob Agents Chemother, 2013 , 57( 10 ) : 4903-4910.
         [IO] Sairuan L, Tabibi S. Starner TD. et al. Cathelicidin peptides inhibit multiply antibiotic-resistant pathogens from patients with cystic fibrosis [J ].Antimicrob Agents Chemother, 2001 , 45 ( 10) :2838-2844.
         [ 11 ] Kalita A , Verma I. Khuller GK.Role of human neutrophil peptide-l as a possible adjunct to antituberculosis chemotherapy [J ]. J Infect Dis, 2004, 190( 8 ) : 1476-1480.
         藥物 Cathelicidin hCAP18/LL-37濃度的臨床價r值cjl.國際檢駿 醫(yī)學(xué)雜志 , 2013 , 34(12) : 1539-1540.
         [13] Arnold FW, Summersgill JT, Lajoie AS.et al.A worldwide perspective of acypical pathogens in community-acquired pneumonia [J]. Am J Respir Crit Care Med , 2007 , 175( 10) : 1086-1093.
         [14] Liu Y, Ye X, Zhang H, et al. Antimicrobial susceptibility of Mycoplasma pneumoniae isolates and molecular analysis of macrolide-resistant strains from Shanghai, China [Jl. Antimicrob
Agents Chemother , 2009 , 53( 5 ) : 2160-2162.
         [15] Tani K, Shimizu T, Kida Y.et al. Mycoplasma pneumoniae infection induces a neutrophil-derived antimicrobial peptide, cathelin-related antimicrobial peptide [Jl. Microbiol Immunol.
2011,55(8) :582-588.
         [16] Giacometti A. Cirioni 0, Kamysz W, et al. Comparative activities of cecropin A , melittin , and cecropin A-meliitin peptide CA ( 1-7 ) M (2-9)NH2 against multidrug-resistant nosocomial isolates of Acinetobacter baumannii[J l. Peptides , 2003 , 24( 9) : 1315-1318.
         [17] L o pez-Rojas R, Docobo-P ~ rez F, Pach o n-lb a nez ME. et al. Efficacy of cecropin A-melittin peptides on a sepsis model of infection by pan-resistant Acinetobacter baumannii [ J ]. Eur J Clin Microbiol Infect Dis , 2011 , 30( 11 ) : 1391-1398.
         [ 18 ] Concannon SP . Crowe TD . Abercrombie JJ , et al. Susceptibility of oral bacteria to an antimicrobial decapeptide [ J ] . J Med Microbiol, 2003 . 52 Pt 12 : 1083-1093.
         [19] Baroni A, Donnarumma G, Paoletti I, et al. AntimicrobiaJ human beta-defensin-2 stimulates migration, proliferation and tube formation of human umbilical vein endothelial cells [J l. Peptides , 2009 ,30(2) :267-272.
         [20] Hirsch T, Spielmann M. Zuhaili B, et al. Human beta-defensin-3 promotes wound healing in infected diahetic wounds [J]. J Gene Med, 2009, 11( 3) : 220-228.
         [21]李晶琴，孔慶利，樊崢殺菌／滲透增強蛋白功能區(qū)抗菌肽與內(nèi)毒素親和性的SPR技術(shù)檢測[J-細(xì)胞與分子免疫學(xué)雜志， [23]2010, 26(11): 1143-1145.
         [22] Lin MC, Lin SB, Chen JC, et al.Shrimp anti-lipopolysaccharide factor peptide enhances the antitumor activity of cisplatin in vitro and inhibits HeLa cells growth in nude mice [J]. Peptides, 2010, 31(6):1019-1025. Polanco C,Samaniego JL, Buhse T, et al.Characterization of selective antibacterial peptides by polarity index[J]. Int J Pept,2012：585027.
         （收稿日期：2014-01-17） （本文編輯：李冬利）