昆蟲抗菌肽天蠶素的研究進(jìn)展

卞璐

（遼寧省農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)學(xué)校遼寧錦州 121000）

抗菌肽（antibacterial peptides，ABPs）在植物和動(dòng)物中普遍存在，是生物細(xì)胞特定基因編碼產(chǎn)生的一類小分子多肽，一般由12～50 個(gè)氨基酸組成。在宿主受到微生物的傷害或入侵后迅速被激活，是機(jī)體對(duì)抗微生物、病毒和真菌的先天防御系統(tǒng)。

抗菌肽的主要分類基于它的二級(jí)結(jié)構(gòu)：包括防御素（Defensins）、兩性螺旋肽（Amphoteric helical peptide）、爪蟾抗菌肽（Magainin）和天蠶素（Cecropin）。天蠶素是人類發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)、昆蟲體內(nèi)自然存在的一類抗菌肽，其分子質(zhì)量小，功能性質(zhì)明確。耐抗生素細(xì)菌菌株的出現(xiàn)增加了開發(fā)替代傳統(tǒng)抗生素的需要，天蠶素抗菌肽與傳統(tǒng)抗生素作用機(jī)制不同，具有不易產(chǎn)生耐藥性的特點(diǎn)，將此作為一個(gè)突破口，可以用來解決傳統(tǒng)抗生素多重耐藥性問題。

1 天蠶素抗菌肽的類型

1980 年，瑞典科學(xué)家Boman 研究團(tuán)隊(duì)用陰溝通桿菌及大腸桿菌誘導(dǎo)惜古比天蠶，在其血淋巴中分離得到具有抗菌活性的蛋白。次年，Steiner 等測(cè)定了這種抗菌活性蛋白的一級(jí)結(jié)構(gòu)，并命名為天蠶素。天蠶素抗菌肽是發(fā)現(xiàn)最早、研究最徹底、效果最明顯的一類抗菌肽。由34～39 個(gè)氨基酸殘基組成，分子大小為3,500～4,000Da，是陽離子線性α -螺旋結(jié)構(gòu)。隨后，天蠶素抗菌肽家族相繼在煙草天蛾、家蠶、果蠅中被分離純化。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的天蠶素抗菌肽分為A、B、C、D、E、P1 六種類型（見表1），其中天蠶素A、B、D 分子量大小十分接近，是天蠶素家族的主要成員，且三者之間氨基酸序列的同源性非常高。天蠶素抗菌肽具有熱穩(wěn)定性好、抗菌力強(qiáng)、無免疫原性等特點(diǎn)，對(duì)革蘭氏陽性菌、革蘭氏陰性菌、真菌、病毒等均敏感，同時(shí)具有抗腫瘤活性，在動(dòng)物生產(chǎn)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上等均有應(yīng)用。

表1 昆蟲抗菌肽天蠶素（Cecropin）的氨基酸序列

2 天蠶素抗菌肽的臨床應(yīng)用

2.1 抗菌作用

由于傳統(tǒng)抗生素治療無效，耐多藥銅綠假單胞菌和肺炎克雷伯菌引起的感染是一個(gè)嚴(yán)重的全球公共衛(wèi)生問題。迫切需要研究和開發(fā)新的抗生素替代品來控制這些細(xì)菌。

Iván Darío Ocampo-Ibá?ez 等[1]研究了一種新型的天蠶素D（Cecropin D）衍生的短陽離子抗菌肽（camp），研究了其對(duì)臨床分離的肺炎 K 和銅綠假單胞菌 P 的體外抗菌作用及其對(duì)人紅細(xì)胞的溶血活性的影響，研究結(jié)果表明 CAMP-CecD 對(duì)野生型和耐藥菌株均有殺菌作用，對(duì)耐藥型銅綠假單胞菌 MIC 值在 32～256μg/mL 之間，表現(xiàn)出較高的敏感性。

2.2 抗病毒作用

豬繁殖與呼吸綜合征病毒（PRRSV）是一種持續(xù)威脅養(yǎng)豬業(yè)的病毒，在世界范圍內(nèi)造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。目前的疫苗在安全性和有效性方面都有特定的局限性，因此迫切需要開發(fā)新型抗病毒藥物。

Chunhe Guo[2]和 Xiaohong Liu 等[3]分別研究了抗菌肽天蠶素P1 和天蠶素 D 對(duì)豬繁殖與呼吸綜合征病毒（PRRSV）的抑制作用。天蠶素 P1 的抑制作用發(fā)生在病毒附著時(shí)，不是病毒進(jìn)入 Marc-145細(xì)胞時(shí)。而天蠶素 D 的抑制作用發(fā)生在病毒進(jìn)入 Marc-145 細(xì)胞的早期。天蠶素 P1 和天蠶素 D 都能減弱 PRRSV 感染后期病毒誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡，這些都可能是抑制 PRRSV 感染的原因。

2.3 抗腫瘤作用

天蠶素 A 和天蠶素 B 除了眾所周知的抗菌特性外，最近的研究也證實(shí)了它們對(duì)哺乳動(dòng)物白血病、淋巴瘤和肝細(xì)胞癌細(xì)胞株以及其他類型的腫瘤細(xì)胞株都有特異性的抗腫瘤作用。

Radu Anghel[4]評(píng)估了天蠶素家族天然肽天蠶素 A 和天蠶素B 對(duì)一系列腫瘤細(xì)胞系 MDA-MB-231（乳腺腺癌）和 M14K（人間皮瘤）的殺傷能力。試驗(yàn)結(jié)果表明，這兩種肽的細(xì)胞毒作用與其濃度有關(guān)。另一方面，細(xì)胞毒性潛能并不明顯依賴于肽的類型，而更多地依賴于所使用的腫瘤細(xì)胞系的類型。MDA-MB-231 細(xì)胞株對(duì)天蠶素A 和天蠶素B 的作用比M14K 細(xì)胞株更敏感。試驗(yàn)研究包括收集這些天然細(xì)胞毒肽對(duì)腫瘤細(xì)胞的殺傷潛能的體外試驗(yàn)數(shù)據(jù)，為未來開發(fā)體內(nèi)試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，最終發(fā)現(xiàn)具有有效抗腫瘤特性的藥物提數(shù)據(jù)支撐。

2.4 農(nóng)業(yè)方面應(yīng)用

豆粕被廣泛應(yīng)用于水產(chǎn)飼料中，解決了水產(chǎn)飼料需求高漲與魚粉供應(yīng)不足的矛盾。然而，飼料中添加豆粕往往導(dǎo)致海魚因豆粕引起的腸炎，導(dǎo)致健康狀況和生長(zhǎng)性能較差。天蠶素AD（CAD）是一種人工陽離子兩性抗菌肽，具有生物活性相對(duì)穩(wěn)定、廣譜抗菌性強(qiáng)、易于獲取等優(yōu)點(diǎn)。

Jihong Dai 等[5]研究了高水平豆粕飼糧中添加CAD 對(duì)大菱鲆腸道健康的影響。試驗(yàn)采用4 種等氮等脂飼料，即以魚粉為基礎(chǔ)的飼料、以豆粕蛋白質(zhì)替代魚粉蛋白質(zhì)40%的飼料和在豆粕蛋白質(zhì)基礎(chǔ)上分別添加0.5g/kg（C1）和1.0g/kg（C2）CAD 的飼料。結(jié)果表明，飼料中添加CAD 可從豆粕所致的腸道損傷中積極調(diào)節(jié)大鲆的腸道健康，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，幫助魚類更好地適應(yīng)水飼料中不斷升高的植物蛋白水平。

3 小結(jié)

目前已經(jīng)鑒定出的200 多種昆蟲抗菌肽中，約包括30 種天蠶素。由于畜牧業(yè)中抗生素的使用種類和用量限制的越來越嚴(yán)格，國內(nèi)外研究人員正在利用各種技術(shù)來制備和發(fā)現(xiàn)更多天蠶素抗菌肽。隨著對(duì)天蠶素抗菌肽在理論和應(yīng)用上的全面研究，它終將作為一類能夠替代傳統(tǒng)抗生素的廉價(jià)而有效的藥物，來預(yù)防和控制耐藥細(xì)菌和病毒的感染。■