概述
抗菌肽(antibacterial peptide)拼音:kàng jūn tài
1980年后的数年间，人们相继从细菌、真菌、两栖类、昆虫、高等植物、哺乳动物乃至人类中发现并分离获得具有抗菌活性的多肽。由于最初人们发现这类活性多肽对细菌具有广谱高效杀菌活性，因而命名为“antibactetial pepiides，ABP”，中文译为抗菌肽，其原意为抗细菌肽。随着人们研究工作的深入开展，发现某些抗细菌肽对部分真菌、原虫、病毒及癌细胞等均具有强有力的杀伤作用，因而对这类活性多肽的命名许多学者倾向于称之为”peptide antibiotics”一多肽抗生素。
概念和分类
概念
抗菌肽原指昆虫体内经诱导而产生的一类分子量在4KD左右，具有抗菌活性的碱性多肽物质。最初，人们在研究北美天蚕的免疫机制时，发现其滞育蛹经外界刺激诱导后，其血淋巴中产生了具有抑菌作用的多肽物质，这类抗菌多肽被命名为天蚕素(Cecropins)。后来，从其他昆虫以及两栖类动物、哺乳动物中，也分离到结构相似的抗菌多肽。迄今为止，在不同动物组织中已发现了很多具有抗菌作用的蛋白质和多肽，已有70多种抗菌多肽的结构被测定，抗菌肽的概念得到了极大的扩展。
根据抗菌肽的结构分类
可将其分为5类：(1)单链无半胱氨酸残基的α-螺旋，或由无规卷曲连接的两段α-螺旋组成的肽；(2)富含某些氨基酸残基但不含半胱氨酸残基的抗菌肽；(3)含1个二硫键的抗菌多肽；(4)有2个或2个以上二硫键、具有β-折叠结构的抗菌肽；(5)由其它已知功能的较大的多肽衍生而来的具有抗菌活性的肽。其中最早分离到的Cecropins和从非洲爪蟾中分离到的Magainins等属于第一类抗菌肽，通常也将其称为Cecropin类抗菌肽，目前对此类抗菌肽的研究也较深入。
根据抗菌肽的来源分类
可将其分为6类：
（1）昆虫抗菌肽昆虫是种群最大的生物种类,抗菌肽的数量难以估量。现在,仅在鳞翅目、双翅目、鞘翅目和蜻蜓目等8个目的昆虫中发现超过200多种昆虫抗菌肽类物质,仅从家蚕这一种昆虫获得了40个抗菌肽基因。
（2）哺乳动物抗菌肽 1989年, 首次从猪小肠中分离到哺乳动物抗菌肽Cecropin P1。目前,从猪中分离出至少18种,绵羊中至少30种,牛中至少30种抗菌肽。人类机体中发现的防御素属于抗菌肽中的一个大家族,根据其氨基酸的空间结构和分泌部位的差别又分为三大类:人α-防御素(humandα-defensin)、人β-防御素(human β-defensin, HβD)、人θ-防御素(humanθ-defensin)[5],现已发现人防御素达35种以上,其中非常
重要的防御素有10种。
（3）两栖动物抗菌肽两栖类动物裸露的具多种功能,在皮肤的分泌物中存在的大量皮肤活性肽具有多样的生物学活性,其中大多数多肽类物质均具有一定的抗微生物活性,在进化上是一类非常古老而有效的天然防御物质,往往归为抗菌肽。在非洲爪蟾中就有十多种抗菌肽,不仅在皮肤颗粒腺表达,也有存在于胃粘膜和小肠道细胞。在非洲爪蟾皮肤中发现的小分子抗菌肽———爪蟾素(magainins)是较早发现的两栖动物抗菌肽,具有很高的抗菌
活性,此后相继发现了多种蛙类抗菌肽。据不完全统计,目前已经从无尾两栖动物8个属约40多种两栖类动物的皮肤中提取出了数百种抗菌肽,APD数据库中就收录了其中的548种。大量研究发现蛙类抗菌肽具有协同效应,但不同的蛙类抗菌肽很少具有同源性。
（4）鱼类、软体动物、甲壳类动物来源的抗菌肽 1986年,从豹鳎分离到一种含有35个氨基酸残基抗菌肽Pardaxin是最早从鱼类分离得到的两亲性阳离子α螺旋结构具有穿膜作用的多肽,该肽是离子型神经毒素,由该肽衍生出了一系列具有比蜂毒素抗菌活性更强,溶血活性更低的抗菌活性肽。1998年, 报道了鲶(Parasilurus asotus)受伤时上皮粘膜细胞层分泌一种19个氨基酸残基的组蛋白H2A抗菌肽parasinⅠ,具有广谱强抗菌活性,其抗菌活性是蛙皮素mainin 2的12~100倍。目前,从鱼类分离得到49种以上抗菌肽。防御素是贻贝等海洋软体动物的重要抗微生物肽,迄今发现的贻贝防御素根据其初级结构、性质和共有的半胱氨酸序列分为Defensin、mytilin 和myticin 3种。虾经细菌感染后可诱导多种基因表达,其中含有多种抗菌肽基因。自1997年首次报道甲壳动物抗菌肽氨基酸全序列以来,从甲壳类动物如对虾血细胞中分离出多种抗菌肽。
（5）植物抗菌肽植物中也存在一些结构上与昆虫、哺乳动物防御素结构相似的植物抗菌肽,称为植物防御素。大多数植物抗菌肽对植物病原具有良好活性,部分植物抗菌肽对革兰氏阳性菌、阴性菌、真菌、酵母及哺乳动物细胞均有毒性。Thi-onins是最早从植物中分离的抗菌肽。
（6）细菌抗菌肽细菌抗菌肽又称细菌素(bacteriocin),包括阳离子肽和中性肽,革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌均可分泌。细菌中已发现的抗菌肽有杆菌肽(Bacitracin)、短杆菌肽S(Gramicidin S)、多粘菌素E(Polymyxin E)和乳链菌肽(Nisin)4种类型。目前,APD数据库中就收录的细菌素有119种,其中乳酸链球菌肽nisin是由乳球菌产生的含3~4个氨基酸残基的短肽,它是一种耐酸性物质,即使在胃这样低pH环境中稳定性也很高,能抑制革兰氏阳性菌如梭状芽孢杆菌和李氏杆菌。Bacillus spp.产生的杆菌肽mersacidin对“超级耐药菌”———耐甲氧西林葡萄球菌(MRSA)具有良好的抑制作用,通过腹腔给药可以清除MRSA感染小鼠血液、肺、肝、肾、脾等脏器中的细菌,并且对小鼠各器官没有造成明显的损害。
生物学效应
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。
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
基因工程
抗菌肽在动物体内含量极微。从动物体内提取抗菌肽产量低、费时长、工艺复杂、费用昂贵，无法实现大规模生产，这成为制约抗菌肽进入实际应用的最大障碍。因此，开展抗菌肽基因工程研究具有重要意义。
目前，已进入临床应用的基因工程药物多数是采用原核表达系统生产的，但由于抗菌肽对细菌的杀伤作用，不能用原核表达系统直接表达具有生物活性的抗菌肽，而如果采用融合蛋白的形式表达，将给表达产物的后处理带来很大麻烦。因此，国内外的研究者多采用真核表达系统进行抗菌肽基因工程研究。
近年来，以酵母为基因工程受体菌的研究引起人们的重视，酵母具有比大肠杆菌更完备的基因表达调控机制和对表达产物的加工修饰及分泌能力，并且不会产生内毒素，是基因工程中良好的真核基因受体菌。自1978年Hinnen等首先试验酵母转化成功后，已有人干扰素基因、乙型肝炎表面抗原基因、α-淀粉酶基因等数十种外源基因在酵母中获得表达。国内研究者大量研究表明，利用酵母表达抗菌肽是一条可行的道路，如能在表达产率上得到进一步提高，将为抗菌肽早日进入临床应用奠定良好的基础。
理化性质作用机理和作用范围
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C+、C-，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。
发展现状
迄今为止，从不同的生物体内诱导分离获得的抗菌肽已不下200多种，仅从昆虫中分离获得的就多达170余种。人们根据抗菌肽的来源及结构性质进行了分类。根据抗菌肽的结构，可将其分为5类
1．具有螺旋结构的线性多肽
cecropins是第一个被发现的动物抗菌肽，1980年，由Boman等从美国天蚕蛹中分离得到。该类多肽抗生素一般含有37～39个氨基酸残基，不含半胱氨酸，其N端区域具有强碱性，可形成近乎完美的双亲螺旋结构，而在C端区域可形成疏水螺旋，两者之间有甘氨酸和脯氨酸形成的铰链区，多数多肽的C端被酰胺化，酰胺化对其抗菌活性具有重要作用。此后，人们相继从家蚕、柞蚕、果蝇、麻蝇中分离到了cecropins类抗菌肽。1989年，Lee 等人从猪小肠中分高到了cecropin P1，说明了cecropins可能在动物中广泛存在。cecropins对革兰阳性菌、阴性菌部具有很强的杀伤力，而对真菌和真核细胞没有毒性。目前cecropins已被人工合成并已商品化。
magainins也是较早发现的一类具有双亲螺旋结构的抗菌肽。最初是从蟾蜍的皮肤中分离得到的，后来在哺乳动物的神经组织和肠组织中发现了其类似物。magainins对革兰阳性菌、阴性菌、真菌、原生动物都有杀伤作用，但是对革兰阴性菌的活性比cecropins要低10倍左右。
此外，从一些动物的再生性器官和两栖类的多种组织器官中分离得到了一些具有螺旋结构的多肽，如来源于南美蛙的dermaseptin和来源于树蛙的bombininh。
2．富含某种氨基酸的线性多肽
apidaecins是从蜜蜂中分离得到的富含脯氨酸的多肽抗生素，一般含有16～18个氨基酸残基，其中脯氨酸含量高达33％，精氨酸含量可达17％。apidaecins对某些革兰阴性菌具有很强的活性，而对革兰阳性菌不起作用。apidaecins对某些革兰阴性的植物病原菌和肠杆菌科的致病菌的高杀伤力，使其在植物抗细菌病基因工程和食品工业中有着很好的应用前景。
drosocin是来源于果蝇的一种富含脯氨酸的抗菌肽，在结构上与apidaecins具有一定的相似性，但是在其11位的苏氨酸羟基上连接着一个O－二糖链（－N－乙酰半乳糖胺－半乳糖。）
coleoptericin和hemiptericin分别来源于鞘翅目和半翅目昆虫，一级结构中富含甘氨酸，分子量一般较大。Oppenheim等人从人的腮腺和下颌腺分泌物中分离得到了一组富含组氨酸的抗菌肽，长度在7～38个氨基酸残基不等，被称为histatins。对于引起口腔感染的多种微生物具有活性。indolicidin是来源于牛中性粒细胞的多肽抗生素，因其13个氨基酸中含有5个色氨酸而得名。其C端是酰胺化的。对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌都具有很强的杀菌活性。
3．含有一个二硫键的多肽
这是一类数量很少的抗菌肽，第1个被发现的这类多肽是bactenecin，来源于牛中性粒细胞。其12个氨基酸中含有4个精氨酸，在其第2位和第11位氨基酸残基间形成二硫键。bactenecin对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌都有活性。这类多肽中还包括一些来源于蛙类皮肤的多肽抗生素，一般在C 端有一个由7个氨基酸形成的“loop”和一个长的N端“尾巴”，如brevinin-1,brevinin-2。
4．含有两个或两个以上二硫键的多肽
这类多肽的典型代表是defensins，最初发现的α－defensins来源于哺乳动物的组织中，一般含有29～34个氨基酸残基，其中6个保守的半胱氨酸形成3个分子内二硫键，此外，其第6位和第15位的精氨酸，第24位的甘氨酸也是保守的。α－defensins可形成3层的β片层结构，通过3
个二硫键和Arg-6与Glu-24之间的盐桥而被稳定。目前，defensins已被合成并已商品化。defensins对多种细菌和某些真菌具有杀伤作用，并且对真核细胞有一定的毒性。defensins对革兰阳性菌的活性比革兰阴性菌强。defenssins的活性比cecropins弱，并且通常在低离子强度下起作用。β－defensins比α－defensins大一些，一般含有38～42个氨基酸残基。都含有3个二硫键和4～8个精氨酸。昆虫defensins在C末端与α－defensins相似，但是只有两个β片层结构，中间有一段α螺旋起稳定作用，主要对革兰阳性菌起作用，而对真菌没有作用。植物defensins一般有45～54个氨基酸残基，可形成4个二硫键，3个β片层结构和一个α螺旋结构。植物defensins一般只对真菌起作用而对细菌没有作用。不同植物defensins对真菌的抗菌谱不同。 thionins也是一类来源于植物的多肽抗生素，含有45～47个氨基酸残基，有6个或8个半胱氨酸形成的3个或4个二硫键。其二级结构可形成2个反平行的α螺旋结构和2个反平行的β片层结构。thionins抑制多种植物致病细菌和真菌，但是对假单胞菌属和欧文氏菌属的细菌不起作用。
5．羊毛硫抗生素
羊毛硫抗生素（1antibiotics）是指一些由细菌产生的，由基因编码在核糖体中合成，经翻译后加工而含有一些特殊有机基团的多肽抗生素。其中研究最广泛的是nisin。它是来源于乳酸菌的一种抗菌肽，成熟多肽由34
个氨基酸组成，含有羊毛硫氨酸、甲基羊毛硫氨酸等特殊基因。主要对革兰阳性菌起作用，而对革兰阴性菌不起作用，已被广泛应用作食品保鲜剂。nisin及其类似物在医药上的应用研究也正在进行。
应用及前景
目前，所有的常规抗生素都出现了相应的抗药性致病株系，致病菌的抗药性问题已经日益严重地威胁着人们的健康。寻找全新类型的抗生素是解决抗药性问题的一条有效途径。抗菌肽因为抗菌活性高，抗菌谱广，种类多，可供选择的范围广，靶菌株不易产生抗性突变等原因，而被认为将会在医药工业上有着广阔的应用前景。目前，已有多种多肽抗生素正在进行临床前的可行性研究，其中magainins已经进入三期临床试验阶段。一些多肽抗生素在医药研究中的进展情况。
Company Peptide Clinical indication Stage of development
Magainin Pharmaceutical MSI-78 Impetigo Abandoned after phaseⅢ（1997）
MSI-78 Topical treatment of diabetic foot ulcers pha seⅢ（1997）
Applied Microbiology/Astra/Merck Nisin(lantibiotic Gastric Helicobacter infection /ulcers Early clinical
trails(1997);PhaseI(1998)
Applied Microbiology/Nippon/Shoji Nisin variants
Vancomycin-resistant enterococci (parenteral) Preclinical research(1997)
Micrologix Biotech MBI-11CN+ Gram-positive infection Preclinical research(1997)
MBI-20 series(α－helical) Gram-negative infection; enhancers of conventional antibiotics Research and development（1997）Intrabiotics IB367(β-sheet) Topical treatment of oral mucositis(muoth ulcerations) Preclinical research(1997);Phase
I(1998)
Xoma Mycoprex(BPI-derived) Systemic candidiasis; enhancer of fluconazole activity Prelinical research(1997); PhaseⅡcompleted, Phase Ⅲ initated(1998)
现在大多数临床试验是用于局部治疗，这种治疗应该是安全和有效的，因为一些毒性更强的多肽和脂多肽，如短杆菌肽S，多粘菌素B已被用于制造皮肤软膏。这些多肽也可用于那些常规抗生素和常规疗法无效的地方。利用粉剂的方法治疗肺部感染是一个很有前途的发展方向。口服药物可能会被用于治疗肠道感染，nisin正在进行抗螺旋杆菌的临床试验。至少有两个公司正在开发非肠道给药的治疗方法。
抗菌肽基因工程在农业上的应用，主要是用于转化农作物培育抗病品种。由于抗菌肽对多种植物病原菌有杀菌活性，将抗茵肤基因导人植物体内表达可望提高其抗病能力。
抗菌肽基因用于转化农作物培育抗病品种，如抗马铃薯青枯病、烟草抗青枯病及水稻抗白叶枯病等已有良好的开端。
抗菌肽对正常哺乳动物细胞无不良影响，但对癌细胞株，部分病毒则有明显杀伤作用。这预示抗菌肽在治疗及预防癌症和抗病毒方面具有良好的应用前景。
由于某些多肽抗生素对一些植物致病细菌和真菌具有很强的抗性，一些多肽抗生素已经被用于植物抗病基因工程。如Jaynes等将两个cecropin的类似物基因，Shiva-I基因和SB－37基因转入烟草，发现Shiva－I的转基因烟草对青枯病具有一定的抗性，而SB－37的转基因烟草没有抗性。Huang 等的研究表明将cecropin类多肽MB－39基因与大麦、淀粉酶信号肽基因融合后转入烟草中，所得植株野火病的抗性增强。在国内，黄大年等利用cecropinB基因转化水稻，得到了一些对水稻细条病具有不同抗性的植株。
抗菌肽动物转基因的研究也已经取得了一些进展，比如可以通过基因工程的方法来阻断一些虫媒疾病的传播，Possani等的研究表明，在蚊子体内表达Shiva-3可以抑制疟疾的传播，但是在蚊子的转基因技术方面还存在着一些困难；Durasu1a等通过在长红猎蟋的共生菌中表达CecropinA明显减少了其体内锥虫的数量。Reed等将Shiva-Ia转入小鼠中，转基因小鼠对布
鲁氏杆菌的抵抗力显著增强，这为人工培育抗病饲养动物新品种提供了新思路。此外，抗菌肽在食品防腐，鲜花保鲜和动物饲料添加剂等方面的应用研究也正在进展之中。
国内抗菌肽研究开发现状
华南农业大学教授黄自然及其研究组从我国特有物种柞蚕蛹中经人工
诱导和提取的产物（溶菌酶）--抗菌肽，是经过十几年的努力取得的一项首创性科研成果。抗菌肽医药产品即以生物工程方法将抗菌肽纯化为一类新型药物。具有广谱性杀菌作用，并能抑制乙型肝炎病毒的复制。特别是对耐药性细菌，抗菌肽有较强杀灭作用，并能选择性杀伤肿瘤细胞，是一种具有作用靶点及新作用机制的化合物。
南开大学、天津大学和大港油田联手攻关，成功地从苍蝇体内分离出抑制多种病源菌和病毒的抗菌肽。目前多种抑菌实验已经完成，科研人员正在着手进一步纯化从苍蝇幼虫体内提取出的抗菌肽。
中国科学院上海生化与细胞所张永莲等人对名为Binlb的鼠源新基因
的功能研究取得突破（批准号：39893320）。该基因只在附睾头部上皮细胞中特异表达具有抗菌功能的多肽，生育旺期表达最高。这是目前第一个发现与附睾防御系统相关的天然抗菌肽，人体也类似，也是国际上发现的第一个与男性生殖系统炎症相关的功能基因，第一次证实附睾具有免疫系统。其研究成果：《大鼠生殖系统中的一个抗菌肽基因》，于2001年3月在《Science》上发表，是我国生命科学基础研究成果第一次在《Science》上刊载。
中国水稻所黄大年教授主持的蚕抗菌肽B基因转化水稻的研究，抗菌肽B基因转化植株表现出对白叶枯病合细条病的抗性有明显提高,为水稻白叶枯病的抗性育种提供了一条新的途径.将该基因导入推广品种,可以获得农
艺性状保持优良.另外,转基因第二代植株仍然表现对白叶枯病合细条病的
抗性。
中国农业科学院生物技术研究中心研究员贾士荣完成了抗菌肽Cecropin B及Shiva A基因的合成，构建了表达载体，并将这些基因成功地导入我国七个马铃薯主栽品种(品系)，获得1050个转基因株系，经多年多点抗病性鉴定,初步筛选出三个较起始品种抗病的株系。
黄亚东，郑青，王林川，廖富苹，黄自然等采用病毒载体pAcGP67B，通过PCR点突变技术将柞蚕抗菌肽基因起始密码ATG删除以利于形成信号肽切除位点的编码序列。gp67信号肽的插入能引导表达产物分泌到细胞外而便于表达产物的鉴定及其生物活性的测定，对柞蚕抗菌肽D基因重组杆状病毒表达载体的构建及其表达。
总结
抗菌肽要成为药物，目前还需要解决一些问题。首先是来源问题。由于昆虫抗菌肽的天然资源有限，化学合成和基因工程便成为获取抗菌肽的主要手段。化学合成肽类，成本较高。而通过基因工程，在微生物中直接表达抗菌肽基因，可能造成宿主微生物自杀而不能获得表达产物。以融合蛋白的形
式表达抗菌肽基因，虽然可以克服这一缺点，但仍有表达产物少的问题。尽管来自青蛙皮肤的抗菌肽maganin类作为基因工程药物已进入临床II，III 期实验，但人们认为，只有每克价格低于10美元，抗菌肽才可能商品化。因此，如何提高抗菌肽的生产效率，降低成本，是应用抗菌肽必须解决的问题。其次，与传统抗生素相比，昆虫抗菌肽的抗菌活性还不够理想。改造已有抗菌肽和设计新抗菌肽分子是创造高活力抗菌肽的有效途径。这就需要进一步研究抗菌肽结构与活性的关系和作用机理，为抗菌肽分子的改造和设计提供足够的理论依据
扩展阅读：
?1
1。抗菌肽的研究现状与展望（孙长江）
?2
2。抗菌肽的研究进展及在农业中的应用（丁汉凤）
?3
3。抗菌肽耐药性研究进展(陈福)
一、概述 抗菌肽是生物体内经诱导产生的一种具有生物活性的小分子多肽，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队是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Cecropins。此后数年间，人们相继从细菌、真菌、两栖类、昆虫、高等植物、哺乳动物乃至人类中发现并分离获得具有抗菌活性的多肽。由于最初人们发现这类活性多肽对细菌具有广谱高效杀菌活性，因而命名为“antibactetial pepiides，ABP”，中文译为抗菌肽，其原意为抗细菌肽。随着人们研究工作的深入开展，发现某些抗细菌肽对部分真菌、原虫、病毒及癌细胞等均具有强有力的杀伤作用，因而对这类活性多肽的命名许多学者倾向于称之 为”peptide antibiotics”一多肽抗生素。 二、抗菌肽的理化性质、作用机理和作用范围 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。
微量肉汤稀释法（borth microdilution method） 实验方法： 1.用无菌蒸馏水在聚丙烯离心管中将抗菌肽和抗生素溶解制成1280 g/L的储 备液，然后用等量无菌的0.02%乙酸（含0.4% BSA）稀释，在用0.01%乙酸（含0.2% BSA）溶液对等量稀释后的溶液在进行一系列的双倍稀释，得到质量浓度为640，320，160……1.25 mg/L的共10个梯度的系列稀释液， 4 ?C下保存备用。 2.将待测细菌在灭菌MH肉汤琼脂平板上过夜培养，挑取菌落接种于灭菌试管 中的MH肉汤，37 ?C，180 r/min过夜培养。将培养后的菌液稀释至2*10^5-7*10^5 CFU/mL，向无菌的96孔平板中的1-11孔各加入100 μL的菌液，12孔不加入菌液而加入100 μLMH肉汤，然后从1～10孔逐一加入相应的待测抗菌肽，11孔作为扫描对照组不加肽。37 ?C，90 r/min培养18-24 h，这样待测抗菌肽的终质量浓度分别为64，32，16，……0.125 mg/L。（不知道待测抗菌肽添加量是多少，最终抗菌肽的终浓度怎么缩小了10倍） 3.最小抑菌浓度MIC（mininmal inhibitory concentration）就是能阻止50%以 上细菌生长的最小肽浓度。用酶标仪在490 nm下对平板进行扫描，肽的MIC 的确定按照比对照孔（11孔）的浑浊程度低50%以上的最小质量浓度计算。 4.最小杀菌浓度MBC（minimal bactericidal concentration）就是能抑制任何残 余菌落生长的肽的最低浓度。从没有细菌生长的平板孔中的内容物中取10 μL涂布到MH琼脂平板上，37 ?C培养18 h，以此来确定肽的MBC。 参考文献： 【1】汪以真，抗菌肽与抗生素的体外抗菌效果比较[J].中国兽医学报，2004，24（3）：270-273. 抗菌肽的体外抑菌实验（平板法） 1.稀释：将一定效价的抗菌肽做6个浓度的稀释，将抗生素按正常使用剂量同 样做6个浓度的稀释 2.指示菌：指示菌用液体LB培养基培养24 h后稀释至10^6 CFU/mL
抗菌肽概况 1.1 抗菌肽的基本概况 抗菌肽又称抗微生物肽(antimicrobialpeptide)或肽抗生素(peptide antibiotics)，在动植物体内分布广泛，是天然免疫防御系统的一部分。 抗菌肽是近年来发现的广泛存在于自然界的一类阳离子抗菌活性肽。越来越多的证据表明它们在宿主先天性免疫和适应性免疫中有着重要的作用。目前国内外对抗菌肽的研究开发正不断深入。 抗菌肽(antibacterialpeptides)广义上是指存在于生物体内具有抵抗外界微生物侵害、消除体内突变细胞的一类小分子多肽。抗菌肽是由生物细胞特定基因编码，经特定外界条件诱导产生的一类多肽。 1972年，瑞典科学家Boman对惜古比天蚕(Hyalophoracecropia)蛹注射蜡状芽孢杆菌(Bacilluscereus)，首次发现了抗菌肽cecropin。此后，对抗菌肽的研究取得了很大的进展，目前在昆虫、植物、哺乳动物、病毒、两栖类以及人类中已发现类似的抗菌活性物质达2000多种。抗菌肽广泛存在于动物的免疫细胞(如吞噬细胞)、各种脏器的粘膜、皮肤以及植物的花、果、叶中。 有专家推测，抗菌肽在进化意义上最早可能参与了早期真核细胞的噬菌作用，这种作用既是细胞自身防御的需要，而且有可能通过降解微生物为自身生长提供需要的营养，并且最终在生物进化过程中作为防御分子被保留下来。 由于抗菌肽具有小分子的特点，可以快速合成并易于大量存储，与特异性免疫反应相比能更加迅速地对病原菌作出反应，使其成为生物机体先天性非特异性防御系统的重要组分，此外，抗菌肽还具有稳定、水溶性好、抗菌机制独特、对高等动物正常细胞无害等特点，显示了在医学和农业上潜在的研究价值和应用价值。 近年来，有关抗菌肽及其应用逐渐成为动物学、植物学、药理学及生理学等领
1.常用抗菌药物的分类
常用抗菌药物的分类 常用抗菌药物的分类。抗菌药物可以按照它的化学结构，抗菌谱，以及药代动力学的PK/PD 来分类。在抗菌药物专项整治方案里边抗菌药物根据它的临床的实用级别，又可以分为不同的级别。 一、抗菌药物的分类-按化学结构分类 通常常用的抗菌药物可以按照化学结构分为β内酰胺环类的、喹诺酮类的、大环内酯类、氨基糖苷以及糖肽类、噁唑烷酮类、四环素类、磺胺类、硝基咪唑类等，以它的母核来做它的分类。临床上常用的抗菌药物就是这几大类。 首先看一下β- 内酰胺环抗菌药物包括哪些？它分为青霉素类、头孢菌素类和非典型的β- 内酰胺的抗菌药物。 β- 内酰胺环的抗菌药物以青霉素为例，青霉素按照它的抗菌谱又可以分为抗葡萄球菌的青
霉素类以及抗铜绿假单的氨基青霉素类，还有根据青霉素它是天然来源发酵得来的还是合成的，又分为天然的青霉素。随着青霉素在临床的广泛使用，逐渐出现了耐酶的青霉素。为了克服在临床上使用过程中产生的β- 内酰胺酶对青霉素的耐药性，做过化学的结构改造以后又出现了像甲氧西林一类的耐酶的青霉素。在化学结构上做了一定的修饰以后，又出现了广谱的青霉素类药物，比如刚才说的氨基青霉素类。像青霉素类的药物主要是针对的常见的阳性球菌。在青霉素的结构做了改造以后，它就有一个氨基，所以氨基青霉素类的药物都具有抗铜绿假单的作用。头孢菌素类的抗菌药物根据它的生产的年代不同，分为了临床上现在在一类手术切口广泛使用的头孢唑啉，第二代头孢菌素，比如头孢呋辛，以及第三代头孢菌素，头孢哌酮、头孢曲松、头孢他啶、头孢唑肟等等，还有第四代的头孢菌素类药物头孢吡肟。 β- 内酰胺环类的药物还包括一大类非典型 的β- 内酰胺环抗菌药物，比如β- 内酰胺酶
抗菌药物分类 第一节青霉素类抗菌药物 青霉素 【青霉素类药物】 1.天然青霉素——不耐酸、不耐青霉素酶，抗菌谱较窄。 2.半合成青霉素 （1）青霉素V——耐酸，可口服； （2）甲氧西林、苯唑西林、氯唑西林、双氯西林——产青霉素酶的金黄色葡萄球菌； （3）氨苄西林、阿莫西林——广谱，作用于G+性菌以及部分G-杆菌； （4）羧苄西林、哌拉西林——某些G-杆菌包括铜绿假单胞菌。 （5）抗G-杆菌——美西林、替莫西林。 [半合成青霉素] （1）青霉素V——耐酸，可口服； （2）甲氧西林、苯唑西林、氯唑西林、双氯西林——产青霉素酶的金黄色葡萄球菌； （3）氨苄西林、阿莫西林——广谱，作用于G+性菌以及部分G-杆菌； （4）羧苄西林、哌拉西林——某些G-杆菌包括铜绿假单胞菌。 （5）抗G-杆菌——美西林、替莫西林。 β-内酰胺酶抑制剂——克拉维酸、舒巴坦、他唑巴坦。 第二节头孢菌素类抗菌药物 G+菌G-菌对β-内酰胺酶肾毒性 头孢菌素第一代强弱不稳定大 第二代不如第一代增强较稳定较小第三代弱强，铜绿假单胞菌有效高度稳定基本无第四代强稳定无 第五代超广谱——超完美（TANG） 三、主要药品 1.头孢唑林——一代 2.头孢氨苄——一代 3.头孢拉定——一代 4.头孢呋辛——二代 5.头孢克洛——二代 6.头孢地尼——三代，避免与铁剂合用，如必须合用，应在服用本品3h后再服用铁剂。 7.头孢克肟——三代 8.头孢噻肟——三代，可作为儿童脑膜炎的选用药物。 9.头孢曲松——三代，不得用于高胆红素血症的新生儿和早产儿；严禁与含钙注射液混合（尤其儿童）——增加发生结石的危险。 10.头孢哌酮舒巴坦——三代，主要经胆汁排泄。 11.头孢他啶——三代，加入万古霉素后，会出现沉淀。必须谨慎冲洗给药系统和静脉系统。 12.头孢吡肟——四代。 第三节其他β-内酰胺类抗菌药物 代表药特点（TANG） 1.头霉素类头孢西丁、 头孢美唑 对大多数超广谱β-内酰胺酶稳定，抗厌氧 菌作用强。 2.碳青霉烯类XX培南最广——G+菌、G-菌、需氧菌、厌氧菌。 3.单酰胺菌素类氨曲南氨基糖苷类的替代品。 窄，仅G-菌——铜绿假单胞菌等杆菌。 4.氧头孢烯类拉氧头孢、氟氧头孢广——多种G-菌及厌氧菌。
抗菌肽 一、抗菌肽概述 抗菌肽是本公司历经数年研发准备，于2013年发布的全新生物动物营养保健产品品牌，致力于从根本上减少人类食物链中抗生素使用，改善食品安全状况，增加饲料价值和养殖回报。 二、抗菌肽研究背景 近年来滥用抗生素引发耐药性病菌产生，又因抗生素残留在肉、奶、蛋中有害于人的健康，加以我国进入WTO以后，欧共体、日本及美国以抗生素超标问题用技术壁垒限制我国动物源产品出口，为此寻求新型饲料添加剂是人们迫切要求解决的问题。 随着传统抗生素的毒副作用及其耐药菌株的出现，许多致病菌几乎对现有的抗生素均产生耐药性，对人类的健康构成了巨大的威胁。寻找真正安全、高效的抗细菌和病毒感染药物已成为人们关注的焦点。抗菌肽及其衍生物以其广谱抗菌、独特的作用机制、无残留无耐药性和绿色安全，成为后抗生素时代的最佳选择，已经在医药、食品、畜牧业、农业等领域显示出广泛的应用前景。 三、抗菌肽 抗菌肽是一类很难导致微生物耐药性的新型抗感染药物多肽，目前世界上已知的抗菌肽共有1200多种。由于最初人们发现这类活性多肽对细菌具有广谱高效杀菌活性，因而命名为“antibacterial peptides，ABP”，中文译为抗菌肽，其原意为抗细菌肽。抗菌肽在医药、食品和农业都有广泛应用。抗菌肽用于饲料
添加剂既可以增强动物抵抗力，促进动物生长，同时还减少药物残留，是一种绿色饲料添加剂。 抗菌肽来源于天然抗菌物，具有两亲性α-螺旋和β- 折叠结构，最佳作用分子量分布在5000-10000道尔顿之间，是采用现代生物基因工程技术将设计合成的抗菌肽基因转化于芽孢中表达并分泌到胞外，通过发酵工程生产获得对革兰氏阳性如金黄葡萄球菌，绿脓杆菌有效，对革兰氏阴性菌包括大肠杆菌、沙门氏菌有效又能抑制真菌白色念珠菌及曲霉菌等，抗菌肽能抑制乙型肝炎病毒DNA的增殖，有选择性地杀伤肿瘤细胞，对正常细胞无毒副作用。本产品易溶于水可直接吸收到体内，对消化酶钝性，对热稳定，100℃水浴30分钟，不影响其杀菌作用。 四、抗菌肽作用机理 1、桶板模型：首先，由于抗菌肽带正电荷，与细胞膜负电荷相互吸引而结合在细胞膜表面；然后，单体的抗菌肽分子形成多聚体，其疏水基团插到磷脂双分子层，以与膜表面垂直的方式排列，形成横跨细胞膜的离子通道，离子通道一旦形成，外界的水分即可渗入细胞内部，细胞质也可渗透到外部，细胞膜崩解而导致细胞死亡。 2地毯模型：与前一种机制相比，抗菌肽并不插人细胞膜内部，同样在电荷作用下，抗菌肽在膜表面的展开，像地毯平行排列在细胞膜表面；在疏水作用和分子张力作用下改变细胞膜的表面张力，从而在细胞膜上出现暂时的孔洞，除了细胞液的相互渗透，抗菌肽分子也可通过此孔洞进入细胞。 五、抗茵肽作用机理的特点 1、作用部位的有效性
临床常用抗生素分类及化学名、商品名 一、β-内酰胺类（β-lactams）抗生素：包括青霉素类、头孢菌素类和非典型类。 非典型β-内酰胺类：包括头霉素类如头孢西丁、头孢美唑等；氧头孢烯类如拉氧头孢、氟氧头孢等；碳青霉烯类如亚胺培南、美罗培南、帕尼培南等；单环类如氨曲南、卡芦莫南等。 （一）青霉素类 1.阿莫西林（Amoxicillin）：即羟氨苄青霉素，商品名：“阿莫仙”、“阿莫灵”、“弗莱莫星”。 2.哌拉西林（Piperacillin）：氧哌嗪青霉素。 3.替卡西林（Ticarcillin）：羧噻吩青霉素钠，是羧苄青霉素的替代药。 4.阿洛西林（Azlocillin）：苯咪唑类广谱半合成青霉素新品，商品名：“阿乐欣”。 5.美洛西林（Mezlocillin）：商品名：天林。 6.β-内酰胺酶抑制剂：克拉维酸（Clavulanic acid）——棒酸；舒巴坦（Sulbactam）——青霉烷砜；三唑巴坦（Tazobactam）——他唑巴坦。 7.奥格门汀（Augmentin）：阿莫西林／克拉维酸，商品名：“安灭菌”、“力百汀”、“安奇”。 8.泰门汀（Timentin）：替卡西林／克拉维酸，商品名：“特美汀”。 9.优立新（Unasyn）：氨苄西林／舒巴坦。 10.克菌（Copliscan）：阿莫西林／双氯西林，同类产品：新灭菌（Biflocin）。 11.他唑西林（Tazocillin）：哌拉西林／三唑巴坦，商品名：“特治星”、“海他欣”。 （二）头孢菌素类 一代头孢 1.头孢唑啉（Cefazolin）：先锋Ⅴ。 2.头孢拉定（Cephradine）：先锋Ⅵ，商品名：“泛捷复”（Velosef）。 3.头孢噻吩(Cefinase)： 二代头孢 1.头孢呋辛（Cefuroxime）：又名头孢呋肟，商品名：“西力欣”（Zinacef）、“力复乐”。
抗菌肽的药物开发与临床应用 【摘要】抗菌肽是一种广泛存在于生物界的抵抗病原微生物入侵的小分子多肽，具有抗细菌、真菌、霉菌、病毒、原虫、癌细胞等多种活性，对多种癌细胞及动物实体瘤有明显杀伤作用。并具有抗菌广谱、作用强而迅速，是机体免疫防御的重要组成部分，不易产生耐药等众多优点。随着患者多耐药菌临床感染的日趋加重，抗菌肽成为一类潜力巨大的新型抗感染制剂。 【关键词】抗菌肽；药物开发；临床应用 抗菌肽(antimicmbia1 peptide，AMPs)是生物体防御系统产生的一类小分子多肽，广泛存在于植物、昆虫及哺乳动物中，不仅能够直接抑制和杀灭病原微生物，还具有多种免疫调节活性，在宿主抵抗病原体的侵入中起着非常重要的作用。人类抗菌肽主要包括抗菌素(cathe1icidins)和防御素(defensins)两大家族，具有广谱抗革兰阳性菌、革兰阴性菌、真菌及有包膜病毒的作用，并对某些耐药菌(如抗甲氧西林金黄色葡萄球菌)也具有杀菌活性[1]。这些抗菌肽除了具有病原体溶解活性以外，还具有抗肿瘤、促进细胞分裂以及作为信号分子的作用，抗生物肽由于分子量较小，具有良好的热稳定性和水溶性，广谱抗菌活性等特点，同时具有与抗生素完全不同的抗菌机理，已成为动植物的基因来源和新型抗菌、抗癌药物研究开发的重要候选者，其研究和应用已越来越成为人们关注的焦点[2]。抗菌肽有望开发成为新一代抗细菌、抗真菌、病毒和抗癌药物，其具有高效的抗菌活性和极低的耐药性。 1抗菌肽的结构特点 1.1抗菌肽的早期发现：早在几个世纪以前,人类就知道蛙皮有药用价值。直到1962年Kiss和Michl在铃蟾皮肤分泌物中发现一些能抗菌而且具血溶性(能破坏正常人体红血细胞)的肽类,并从中分离出由22个氨基酸组成的铃蟾抗菌肽(bombinin),人们才了解蛙皮之所以具有如此大的功效,是由于含有抗菌肽之类的活性物质。1972年,有人从蜜蜂的毒液中分离到蜂毒素(melittin)之后,人们开始对抗菌肽的结构和功能进行了研究。 在植物界中,抗菌肽的发现更早。大约50多年前,人类已从植物中分离到硫素(thionin),实验表明,它们在体外能抑制细菌及真菌的生长,但直到1972年才第一次证实硫素可以杀死许多种病原菌,对植物具有保护功能。 目前,国内外学者已经发现分离了2 000多个抗菌肽。有的种类分布极广,如防御素(defensin)在植物、昆虫及哺乳动物体内都有分布。近年来,还从猪小肠中分离到与抗菌肽相似的肽(cecp)[3]。 1.2抗菌肽的分子结构：抗菌肽是一种小分子多肽,天然的抗菌肽通常由30多个氨基酸残基组成,碱性,含有4个或4个以上带正电荷的氨基酸,N端亲水,C端疏水.水溶性好,分子量约为4KD。大部分抗菌肽具有热稳定性,在100℃加热
抗菌肽 抗菌肽概述 抗菌肽(Antibacterial Peptide) 又叫抗微生物肽(Antimicrobial Peptides),是由多种生物细胞特定基因编码经外界条件诱导产生的一类具有广谱抗细菌、真菌、病毒、寄生虫和肿瘤细胞等活性作用的多肽。由于抗生素的广泛使用导致了微生物耐药性,新型抗菌药物研发成为近年研究热点,而抗菌肽是生物天然免疫重要的效应分子,具有调节宿主免疫的作用,所以有极大的临床应用潜力。目前已有2200 多种的抗菌肽,来源有细菌、真菌、人体、昆虫等,其中有些抗菌肽的基因序列已得到测定。抗菌肽具有多种优点,如无毒副作用(仅少数种类具有溶血活性)、无污染、无残留,难以产生耐药性,能抑制癌细胞扩增,调节机体免疫反应、抗炎功能,已经成为近些年来生物学及药学领域研究的热点。 抗菌肽是带有正电荷的、螺旋的、序列较短的具有抑菌作用物质的总称,一般是指从各个生物体包括单细胞生物、植物、昆虫、鱼类、鸟类以及哺乳动物等分离出来的，由12~60个氨基酸残基组成的多肽,分子质量一般小于 10 ku,被认为是先天免疫的重要组成部分,因为其可以抵抗外来微生物的入侵。抗菌肽由于富含疏水基团,通常存在疏水区和亲水区,并且对细胞膜显现出两亲性。目前已经有很多学者从食源性蛋白质中分离出抗菌肽,其中研究最早的是 1966 年从牛乳酪蛋白中分离得到的对多种细菌均具有抑菌作用的 抗菌肽。在 1972 和 1980 年,瑞典科学家Boman 等和 Hultmark 等分别通过诱导眉纹天蚕蛾蛹和惜古比天蚕( Hyalophora cecropia) 发现了类似的具有抑菌活性的物质。而第一个真正意义上的抗菌肽就是由 Boman 命名的天蚕素( cecropins) , 该物质对革兰氏阳性和阴性菌都有抑制作用。此 后各种抗菌物质陆续被发现,其中昆虫和某些非 脊椎动物被广泛研究，迄今为止已发现超过 2 000种天然存在的抗菌肽。 1 抗菌肽的来源 1.1 来源于昆虫的抗菌肽 昆虫家族抗菌肽的一个典型例子就是天蚕素(cecropins),包括天蚕素A、B、C、D、E5 种结构。天蚕素具有广谱抗菌活性,其作用机理是天蚕素抗菌肽分子可以在细菌细胞膜上穿孔后形成离子孔道, 造成细菌细胞膜结构破坏而发挥抑菌作用。它们的分子中不含半胱氨酸,呈线性α- 螺旋结构,对革兰氏阳性菌和阴性菌均具有较强活性,并且所有昆虫抗菌肽的 C 端都被酰胺化,这一性质对其广谱抗菌性极为重要。 昆虫抗菌肽的另一大家族是昆虫防御素( insect defensins)。所有昆虫防御素均带一个净的正电荷, 都含有 6 个Cys 并形成 3 个分子内二硫键,呈反平行β-折叠结构。昆虫防御素对革兰氏阴性菌的抗菌活性较弱,且对真核细胞和真菌不起作用,但可以抗革兰氏阳性菌。 除以上两种,还有多种昆虫抗菌肽,如来自蜜蜂的apidaecin 和abaecin,来自天蚕H.cecropia 的attacin A – F,来自家蚕 B.mori 的moricin。 1.2 来源于植物的抗菌肽 自第一种植物抗菌肽(Triticumaestivum)从禾本科植物小麦中被分离出以来,至今已有多种有活性的植物抗菌肽被发现并鉴定,除了硫堇蛋白( Thionins),还有环蛋白、富含甘氨酸的蛋白、snakins 和hevein 状蛋白。硫堇蛋白是一类分子量约5kD、氨基酸残基数45~47、富含半胱氨酸的碱性蛋白。近来研究表明,硫堇蛋白能抑制多种病原细菌(如革兰氏阳性和革兰氏阴性菌)及真菌的生长。 目前关于防御素的研究是最多的,细胞防御素(Defensin)对许多种细菌有抑制作用,尤其能抑制病原体的增殖。不同种类的植物防御素的一级结构呈多样性,氨基酸组成相差较大,高含量的Cys 形成稳定的二硫键,可能与其生物学特异性功能相关。然而某些抗菌肽,如椰汁中以及石榴种子中富含甘氨酸的肽,只有多个正电荷不含二硫键。目前,已分离的大多数植物
抗菌肽及其在饲料中的应用 抗菌肽概述 ?1972年，瑞典科学家Boman等首先在果蝇中发现抗菌肽及其免疫功能，随后从惜古比天蚕蛹诱导分离到并命名为cecropin。此后人们相继从细菌、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蛋白。 ?抗菌肽又称抗微生物肽（antimicrobial peptide）或肽抗生素（peptide antibiotics），在动植物体内分布广泛，是天然免疫防御系统的一部分。 ?抗菌肽不仅具有广谱抗细菌能力，而且对真菌、病毒、及癌细胞也有作用。其对畜禽具促生长、保健和治疗疾病的功能，属无毒副作用、无残留、无致细菌耐药性的一类环保型制剂。具有广阔的应用前景。 抗菌肽的分类 ?抗菌肽按结构、功能大致分为四类：cecropin（天蚕素）类；富含pro残基(脯氨酸）的magainin（蛙皮素）；富含gly残基（甘氨酸）的melittin(蜂毒素）；富含cys 残基（半胱氨酸）的defensin（防御素）。 ?抗菌肽按来源一般分为六类：哺乳动物抗菌肽、两栖动物抗菌肽、昆虫抗菌肽、植物抗菌肽、细菌抗菌肽、病毒抗菌肽 抗菌肽的结构和特性 ?通常由数十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4KD。?含有4个或多于4个带正电荷的氨基酸，N端亲水C端硫水具有双亲的性质； ?具有热稳定性，在100℃加热10-15分钟仍能保持其活性。等电点大于7，表现出较强的阳离子特性。 ?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； ?具备抵抗胰蛋白酶和胃蛋白酶水解的能力。 抗菌肽的作用机理 ?抗菌肽是以一端插入细菌细胞膜，通过?°打孔?±形成一个通道，使细菌细胞膜破裂，原生质?°泄漏?±而死亡。 ?（对于G阴性菌，抗菌肽易与其外膜上的带负电荷脂多糖相互作用，从而破坏外膜结构以穿越内膜，而G阳性菌不具有脂多糖，但其表面由于肽聚糖中的胞壁酸、
临床常见的病原体包括下面几大类： 真菌：念珠菌、曲霉、毛霉、隐球菌、球孢子菌、组织胞浆菌等 革兰阳性球菌：葡萄球菌（金黄色葡萄糖菌与凝固酶葡萄糖球菌）、链球菌属（肺炎链球菌、化脓链球菌、草绿色链球菌等）、肠球菌等革兰阳性杆菌：结核分枝杆菌、非典型分枝杆菌、产单核细胞李斯特菌等 革兰阴性杆菌：肠杆菌科（大肠埃希菌、克雷伯菌属、肠杆菌属、变形杆菌属、沙雷菌属、沙门菌属）、假单胞菌属（铜绿假单胞菌）、不动杆菌属、产碱杆菌属、嗜血杆菌属等 厌氧菌：类杆菌、产气荚膜梭菌、具核梭杆菌、丙酸杆菌、消化球菌等 非典型微生物：支原体、衣原体、军团菌、立克次体等 1.青霉素类抗菌谱
青霉素为窄谱抗菌药物主要对革兰阳性菌起作用：包括革兰阳性球菌（肺炎链球菌、化脓性链球菌等）革兰阳性杆菌（白喉杆菌），对革兰阴性球菌（脑膜炎奈瑟菌、淋病奈瑟菌）也有一定作用。对螺旋体（梅毒螺旋体、回归热螺旋体、钩端螺旋体）有抗菌作用，目前临床使用耐药率高。 苯唑西林抗菌谱同青霉素，它是筛查是否耐甲氧西林葡萄球菌的标志性药物，如耐药应不选用任何β-内酰胺类的药物。 阿莫西林克拉维酸钾临床应用较多，抗菌谱偏革兰阳性菌，对链球菌效果好，临床常用于轻、中度呼吸道、尿路、胆道感染。
哌拉西林他唑巴坦临床应用广泛，抗菌谱广，抗菌谱略偏革兰阴性菌，对淋病奈瑟菌、大肠埃希菌、肺炎克雷伯菌、假单胞菌、不动杆菌等等作用强，对阳性菌中肠球菌也有效，对厌氧菌有较好效果（如拟杆菌、梭菌、消化球菌）。 2.头孢类抗菌谱
头孢唑林第一代头孢，抗菌谱为革兰阳性菌，主要用于一类切口的预防用药。 头孢呋辛为第二代头孢，对革兰阳性菌抗菌作用低于第一代头孢，临床应用多偏向革兰阴性菌治疗。
各类抗菌药物及抗真菌、抗结核药作用机制 （手敲分享帖） 1、青霉素类（含头孢类）抗菌药物：干扰细菌细胞壁黏肽合成，使细菌细胞壁缺损。繁殖期杀菌剂，时间依赖性抗菌药物。 2、氨基糖苷类：起始阶段能与细菌的30s核糖体结合；在肽链延伸阶段，可使mRNA 上密码错译；在中止阶段可阻碍以合成的肽链释放，还可阻止70s核糖体解离。对繁殖期和静止期均有杀菌作用，属于浓度依赖性速效杀菌剂。 3、大环内酯类：与细菌核糖体50s亚基结合，竞争性阻断肽链延伸过程中的肽基转移与移位作用。红霉素也可能促进肽基-tRNA从核糖体的解离。大环内脂类，如红霉素，属于时间依赖性抗菌药物，使T大于MIC%达到40%以上。克拉霉素、阿奇霉素等属于浓度依赖性抗菌药物，使血浆峰浓度/最小抑菌浓度≥10-12.5或者AUC/MIC≥125。低浓度抑菌，高浓度杀菌。 4、四环素类:与细菌核糖体30s亚基结合，阻止蛋白质合成始动复合物并一直酰胺基-tRNA和mRNA-核糖体复合物结合，从而抑制肽链延长和蛋白质合成。还能引起细胞膜通透性增加，使细菌细胞内核苷酸和其他重要物质外漏，从而抑制细菌DNA的复制。浓度依赖型，使血浆峰浓度/最小抑菌浓度≥10-12.5或者AUC/MIC≥125。快速抑菌剂，常规浓度抑菌，高浓度呈杀菌。 5、林可霉素类：与大环内脂类相同。时间依赖型使T大于MIC%达到40%以上。 6、多肽类抗菌药物：（万古霉素、去甲万古霉素、替考拉宁属糖肽类抗菌药物，属于时间依赖性：与细菌细胞壁前体肽聚糖末端的丙氨酰丙氨酸形成复合物，干扰甘氨酸五肽的链接，抑制细胞壁的合成，同时对胞浆中RNA的合成也有抑制作用。）（杆菌肽和多粘菌素属多肽类抗菌药物，其中杆菌肽为抑制细胞壁合成的脱磷酸化过程，从而阻碍细胞壁合成，对细胞膜也有损伤作用，使胞浆外漏。；多粘菌素B/E药物插入到细菌细胞膜中，使细菌通透性屏障失效，导致胞浆外漏，只对革兰氏阴性杆菌有效，口服不吸收）。杀菌剂
抗菌肽的研究进展 摘要：由于细菌对抗生素耐药性不断出现, 研发新型抗菌物质已迫在眉睫。而抗菌肽是广泛存在于自然界生物中的具有广谱抗菌、抗病毒、抑制杀伤肿瘤细胞等作用的多肽。本文介绍了抗菌肽的结构，抗菌肽的生物学活性，抗菌肽的作用机理和作用机制，以及抗菌肽的应用和前景。 关键词：耐药性，抗菌肽；作用机理；前景 抗菌肽，简称ABP,是由宿主产生的一类能够抵抗外界病原体感染的小分子多肽。广泛存在于各种生物体内。1980 年，瑞典科学家Boman 等从天蚕蛹的血淋巴中分离得到天蚕素( cecropin ) 抗菌肽，使人们对抗菌肽的作用机理和应用有了一个崭新的认识。目前世界上已知的抗菌肽共有1 700余种。由于热稳定性强，且对较高离子强度环境有较强的适应性，不仅有广谱抗细菌能力, 而且有的对真菌、病毒及癌细胞也有一定的抑杀作用，最重要的是可以杀伤动物体内的肿瘤细胞，却又极少破坏动物体内的正常细胞，因此，抗菌肽的开发和应用研究已成为国内外昆虫学、生理学、药理学研究热点，在动植物转基因工程及药物开发领域及农业、食品等领域具有广阔的应用前景。 1 .抗菌肽的结构 1 .1 一级结构 据报道，已分离并测定其氨基酸序列一级结构的抗菌肽达几十种，且一级结构都比较相似，具有以下典型的特征：由20~70多个氨基酸残基组成的肽链，其N 端富含赖氨酸和精氨酸等阳离子型氨基酸，C 端富含丙氨酸、缬氨酸、甘氨酸等非极性氨基酸，中间部分则富含脯氨酸，且在许多特定位置都有一些较保守的氨基酸残基，这些高度保守的氨基酸残基是一些抗菌肽分子具有抗菌活性所不可缺少的， 1. 2 二级结构 通过圆二色性分析、二维核磁共振谱法及脂质体模拟实验研究抗菌肽的二级结构特征，结果表明，抗菌肽在一定条件下形成a-螺旋和β-折叠结构。a-螺旋是一个近乎完美的水脂两亲结构,即圆柱形分子的纵轴一边为带正电-的亲水区，而对称面为疏水区。这种两亲性结构是抗菌肽杀菌的关键，改变a-螺 旋的螺旋度会影响抗菌肽的活性。抗菌肽有许多保守序列,在N端易形成a-螺旋,中间部分易形成β-折叠或铰链。a-螺旋肽主要包括天蚕素、爪蟾抗菌肽ma g a i n i n 、c a t h e l i n d i a 等，β-折叠肽主要包括哺乳动物防御素、植物防御素、昆虫防御素和富含脯氨酸的抗菌肽等。 2 抗菌肽的来源 2.1微生物抗菌肽
抗菌肽在畜牧业上的应用前景 文章来源：饲料工业更新时间：2005-11-4点击数：1165 抗菌肽又称抗微生物肽（antimicrobial peptide）或肽抗生素（peptide antibiotics），在动植物体内分布广泛，是天然免疫防御系统的一部分。抗菌肽不仅有广谱抗细菌能力，而且对真菌、病毒及癌细胞也有作用。近年来，由于药物的滥用，药物残留和细菌耐药性等问题日渐严重，从而引发了人们对食品和环境的关注，越来越多的国家开始呼吁禁用抗生素，而抗菌肽因其独特的生物活性以及不同于传统抗生素的特殊作用机理，已引起人们极大的研究兴趣，成为分子生物学和生物化学研究领域的热点之一。抗菌肽首先由瑞典科学家Boman G等人经注射阴沟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，即Cecropins。此后科学家们在昆虫、被囊动物（tunicate）、两栖动物、鸟类、鱼类、哺乳动物、植物乃至人类等多种生物体中发现并分离获得了300余种内源性抗菌肽。近来，对昆虫抗菌肽己进行了较为系统的理论和应用研究，有了基因工程肽供试验生产使用。 1 抗菌肽的结构和特性 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4kDa。大部分抗菌肽具有热稳定性，在100℃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。氨基酸N端富含赖氨酸和精氨酸等阳离子型氨基酸，其C端富含丙氨酸、缬氨酸、甘氨酸等非极性氨基酸。在许多特定位置都有一些较保守的氨基酸残基，这些高度保守的氨基酸残基是一些抗菌肽分子具有抗菌活性所不可缺少的，另外一些天然抗菌肽的C端往往是酰胺化的，这与抗菌肽的广谱抗菌活性有关。抗菌肽在一定条件下形成α-螺旋和β-折叠结构。 2 抗菌肽的抗菌机理和特点 2．1 抗菌肽的作用机理 研究表明，抗菌肽分子通过膜内分子间的位移而相互聚集在一起，从而在膜上形成离子通道，使膜蛋白凝集，使细菌因不能保持正常的渗透压而死亡。也有人提出是通过影响细胞膜上的能量转运和代谢，从而损伤细胞呼吸链的功能而杀死细菌。抗菌肽还可以断裂癌细胞的核DNA，通过抑制DNA的合成而杀死癌细胞。总而言之，抗菌肽作用机理的关键在于通过物理方式和细胞膜发生作用，不同类别的抗菌肽其作用机理可能不同。 2．2 抗菌肽作用机理的特点 2．2．1 作用部位的有效性
基金项目遵义医学院硕士科研启动基金资助项目（Ｆ－２７６）。 作者简介岳昌武（１９７５－），男，河南洛阳人，硕士，讲师，从事基因的分子生物学研究。 收稿日期 ２００７!１０!１５ 传统抗生素的大量使用造成耐药菌株不断产生，使得许多曾经高度有效的抗生素药物失效，因此寻求新的抗生素越来越重要。人们发现，生物受到微生物感染后，迅速、大量产生具有抗菌活性的小分子多肽（即抗菌肽）参与机体免疫，抗菌肽几乎是所有生命物种都有的重要免疫分子，具有广谱抗菌活性和抗病毒、抗真菌、抗寄生虫及抗肿瘤等生物活性。目前已从微生物、植物、昆虫、节肢动物、两栖动物、哺乳动物甚至人体内鉴定出上千种抗菌肽，这类抗菌肽在合成机制、氨基酸组成和作用机制等方面不同于传统的微生物（包括细菌、 真菌和链霉菌等）产生的多肽类抗生素［１－３］。抗菌肽的作用与其２级结构有密切的联系（表１）［２］，抗菌肽通过与膜相互作用改变了脂双层的构造，增加了膜的通透性，导致膜去极化，从而发挥抗菌作用。尽管多数抗菌肽表现出很低的１级结构同源性，但对某些抗菌肽氨基酸序列比对后发现，在某些特定的位点，不同来源的抗菌肽表现出高度的一致性。从２级结构水平上看，抗菌肽分子同时具有α!ｈｅｌｉｘ、β!ｓｈｅｅｔ和ｓ!ｓ!ｂｒｉｄｇｅ以及无规则结构等几种类型，这为设计新的抗菌肽提供了一定的依据。 抗菌肽的发现为发展新型肽类抗生素提供了丰富的资源，其独特的作用方式使其有望解决传统抗生素长期使用带来的细菌耐药性问题，在医药卫生、农业生产、食品工业等领域都有广泛的应用前景。随着对抗菌肽的作用机理和结构特点认识的深入，人们除了利用生物化学方法从生物体内分离出天然抗菌肽外，还可以通过化学合成法在短时间内获得大量的抗菌肽，基因工程的发展为人们提供了一个获得大量廉价抗菌肽的新途径。近年来，越来越多的研究倾向于用基因工程的办法获得重组抗菌肽。 １抗菌肽的生物活性与作用机制１．１ 抗菌肽的生物活性 现有的绝大多数抗菌肽都具有 抗Ｇ＋、Ｇ!细菌的活性，有些抗菌肽还具有抗真菌、抗病毒、抗肿瘤活性，有些则偏好其中１种，如ａｎｄｒｏｐｉｎ和昆虫抗菌肽偏好于杀死Ｇ＋细菌；ａｐｏｄａｅｃｉｎ、ｄｒｏｓｏｃｉｎ和ｃｅｃｒｏｐｉｎＰ１偏好于杀死Ｇ!细菌；ｄｒｏｓｏｍｙｃｉｎ和植物抗菌肽偏好于杀死真菌。某些抗菌肽具有体外抗病毒活性，例如防御素能使单纯疱疹病毒（ＨＳＶ）、水泡性口膜炎病毒（ＶＳＶ）、流感病毒（ＩＶ）失活；鲎肽（ｐｏｌｙｐｈｅｍｕｓｉｎｓ）具有抗ＶＳＶ、ＩＶ!Ａ和人获得性免疫缺陷综合症病毒（ＨＩＶ）的活性；天蚕素具有抗ＨＩＶ活性。部分抗菌肽具有抑制或者杀灭肿瘤作用，如ｍａｇａｉｎｉｎｓ能溶解造血肿瘤细胞和实体瘤细胞，中国鲎肽能够抑制肿瘤细胞，从欧洲林蛙（Ｒａｎａｔｅｍｐｏｒａｉａ）体内分离的ｔｅｍｐｏｒｉｎＬ（含有１３个氨基酸残基）能诱导肿瘤细胞坏死，其他的抗菌肽如防御素、天蚕素、乳铁蛋白素和乳铁蛋白也具有抗肿瘤活性。也有一些抗菌肽如蜜蜂的蜂毒素（ｍｅｌｉｔｔｉｎ）、黄蜂毒素（ｓｃｏｒ－ｐｉｏｎｓ）、蝎子的蝎毒素（ｃｈａｒｙｂｄｏｔｏｘｉｎ）等对正常人体细胞具有溶血毒性［３－７］。 １．２抗菌肽的作用机制［２］人们对抗菌肽的作用机理有多 种不同的看法。很多学者认为，抗菌肽通过与细胞膜作用，使膜蛋白凝聚、失活，形成离子通道，引起膜通透性改变，最后导致细菌死亡，即细胞膜损伤机理。也有人认为，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的，即胞内损伤机理。图１描述了抗菌肽的 抗菌肽的结构特点? 作用机理及其应用前景岳昌武，莫宁萍，刘坤祥，凌锌，曾霓 （遵义医学院中心实验室，贵州遵义５６３０００） 摘要抗菌肽是一种广泛存在于生物界的抵抗病原微生物入侵的重要防御分子，是生物先天免疫的重要防御物质，不仅具有广谱抗菌活性和抗病毒、抗真菌、抗寄生虫及抗肿瘤等生物活性，还具有随物种适应环境而产生的结构多样性以及区别于传统抗生素杀菌机理的独特性，且不易产生耐药性，是一类极具潜力的肽类抗生素。抗菌肽对靶细胞表现出选择性，有助于设计出活性更高的新型肽类抗生素。从抗菌肽的作用机制、结构特点、新型抗菌肽分子设计、抗菌肽基因工程等方面阐述了抗菌肽研究的新进展。关键词抗菌肽；作用机制；基因工程；分子设计；研究进展中图分类号Ｑ５１６文献标识码Ａ文章编号０５１７－６６１１（２００８）０５－０１７３６－０４ ＳｔｒｕｃｔｕｒｅＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ，ＥｆｆｅｃｔＭｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＰｒｏｓｐｅｃｔｏｆＡｎｔｉｍｉｃｒｏｂｉａｌＰｅｐｔｉｄｅｓＹＵＥＣｈａｎｇ!ｗｕｅｔａｌ（ＣｅｎｔｒａｌＬａｂｏｆＺｕｎｙｉＭｅｄｉｃａｌＣｏｌｌｅｇｅ，Ｚｕｎｙｉ，Ｇｕｉｚｈｏｕ５６３０００） ＡｂｓｔｒａｃｔＡｎｔｉｍｉｃｒｏｂｉａｌｐｅｐｔｉｄｅｓ（ＡＭＰｓ）ａｒｅｉｍｐｏｒｔａｎｔｄｅｆｅｎｓｅｍｏｌｅｃｕｌｅｗｈｉｃｈｅｘｉｓｔｓｗｉｄｅｌｙｉｎｌｉｖｉｎｇｎａｔｕｒｅａｎｄｃａｎｋｅｅｐｆｒｏｍｐａｔｈｏｇｅｎｙｍｉｃｒｏｂｅ．ＡＭＰｓａｒｅｋｅｙｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓｏｆｔｈｅｉｎｎａｔｅｉｍｍｕｎｅｓｙｓｔｅｍｏｆｍｏｓｔｍｕｌｔｉｃｅｌｌｕｌａｒｏｒｇａｎｉｓｍｓ．ＡＭＰｓｈａｖｅｔｈｅｂｒｏａｄｓｐｅｃｔｒｕｍａｎｔｉｂａｃｔｅｒｉａｌａｃｔｉｖｉｔｙａｎｄａｒｅｔｈｅｐｏｔｅｎｔａｎｔｉｍｉｃｒｏｂｉａｌａｃｔｉｖｉｔｉｅｓａｇａｉｎｓｔｖｉｒｕｓｅｓ，ｃａｎｃｅｒ，ｂａｃｔｅｒｉａ，ｆｕｎｇｉａｎｄｐｒｏｔｏｚｏａｗｉｔｈｏｕｔｄｒｕｇｔｏｌｅｒａｎｃｅ．ＡＭＰｓｈａｖｅｓｅｌｅｃｔｉｖｉｔｙｔｏｔａｒｇｅｔｃｅｌｌ，ｗｈｉｃｈｃａｎｈｅｌｐｔｏｄｅｓｉｇｎｎｅｗｐｅｐｔｉｄｅａｎｔｉｂｉｏｔｉｃｓｗｉｔｈｈｉｇｈｅｒａｃｔｉｖｉｔｙ．ＴｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆＡＭＰｓｉｓｓｕｍｍａｒｉｚｅｄｆｒｏｍｔｈｅｅｆｆｅｃｔｍｅｃｈａｎｉｓｍ，ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃａｎｄｇｅｎｅｔｉｃｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｏｆＡＭＰｓａｎｄｓｏｏｎ． ＫｅｙｗｏｒｄｓＡｎｔｉｍｉｃｒｏｂｉａｌｐｅｐｔｉｄｅｓ；Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ；Ｇｅｎｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；Ｍｏｌｅｃｕｌａｒｄｅｓｉｇｎ；Ｐｏｔｅｎｔｉａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ 名称 Ｎａｍｅ结构特征 Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓ－ ｔｉｃｓ来源Ｏｒｉｇｉｎ作用机制 Ａｃｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍ Ｍａｇａｉｎｉｎ α!螺旋蛙穿透细菌细胞壁ＣｅｃｒｏｐｉｎＡα!螺旋丝蛾破坏细胞膜稳定性Ｍｅｌｌｉｔｉｎα!螺旋蜜蜂破坏细胞膜稳定性 ＬＬ!３７α!螺旋人类破坏细胞膜稳定性，离子外流ＢｕｆｏｒｉｎＩＩα!螺旋／松散蟾蜍结合核酸防御素 β!折叠哺乳类 离子外流、破坏细胞膜，抑制大分子合成 Ｐｒｏｔｅｇｒｉｎβ!折叠人类，猪穿透细胞膜Ｐｏｌｙｐｈｅｍｕｓｉｎβ!折叠马蹄蟹穿透细胞膜Ｉｎｄｏｌｉｃｉｄｉｎ松散结构牛抑制大分子合成，钙离子相互作用ＰＲ!３９松散结构 猪抑制ＤＮＡ／ＲＮＡ／蛋白质合成 表１部分天然抗菌肽来源、结构及作用机制 Ｔａｂｌｅ１Ｏｒｉｇｉｎ，ｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄａｃｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｓｏｍｅｎａｔｕｒａｌ ａｎｔｉｂａｃｔｅｒｉａｌｐｅｐｔｉｄｅｓ 安徽农业科学，ＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｎｈｕｉＡｇｒｉ．Ｓｃｉ．２００８，３６（５）：１７３６－１７３９责任编辑金琼琼责任校对王淼
（一）青霉素类 １.阿莫西林（Amoxicillin）：即羟氨苄青霉素，商品名：“阿莫仙”、“阿莫灵”、“弗莱莫星”。 ２.哌拉西林（Piperacillin）：氧哌嗪青霉素。 ３.替卡西林（Ticarcillin）：羧噻吩青霉素钠，是羧苄青霉素的替代药。 ４.阿洛西林（Azlocillin）：苯咪唑类广谱半合成青霉素新品，商品名：“阿乐欣”。 ５.美洛西林（Mezlocillin）：商品名：天林。 ６.β-内酰胺酶抑制剂：克拉维酸（Clavulanic acid）——棒酸；舒巴坦（Sulbactam）——青霉烷砜；三唑巴坦（Tazobactam）——他唑巴坦。 ７.奥格门汀（Augmentin）：阿莫西林／克拉维酸，商品名：“安灭菌”、“力百汀”、“安奇”。 ８.泰门汀（Timentin）：替卡西林／克拉维酸，商品名：“特美汀”。 ９.优立新（Unasyn）：氨苄西林／舒巴坦。 10.克菌（Copliscan）：阿莫西林／双氯西林，同类产品：新灭菌（Biflocin）。 11.他唑西林（Tazocillin）：哌拉西林／三唑巴坦，商品名：“特治星”、“海他欣”。 （二）头孢菌素类 一代头孢 1.头孢唑啉（Cefazolin）：先锋Ⅴ。 2.头孢拉定（Cephradine）：先锋Ⅵ，商品名：“泛捷复”（Velosef）。 3.头孢噻吩(Cefinase)： 二代头孢 1.头孢呋辛（Cefuroxime）：又名头孢呋肟，商品名：“西力欣”（Zinacef）、“力复乐”。 2.头孢克罗（Cefaclor）：商品名：“希刻劳”（Ceclor）、“可福乐”（Keflor），为口服药。 3.头孢替安（Cefotiam）：商品名：“泛可博林”。 4.头孢丙烯（Cefprozil）：商品名：“施复捷”（Cefzil）。 三代头孢 1.头孢噻肟（Cefotaxime）：商品名：“头孢氨噻肟钠”、“泰可欣”（Taxime）、“凯福隆”（Clafolan） 2.头孢曲松（Ceferiaxone）：又名头孢三嗪，商品名：“罗氏芬”(Rocephin)。 3.头孢他啶（Ceftazidime）：即头孢噻甲羧肟，商品名：“复达欣”（Fortum）、“凯福定”（Kefadim） 4.头孢哌酮（Cefoperazone）：商品名：“先锋必”（Cefobid）、“赛必欣”。头孢哌酮／舒巴坦：商品名：“舒普深”、“海舒必”、“舒乐哌酮”。 5.头孢唑肟（Ceftizoxime）：商品名：“益保世灵”（Epocelin）、“施福泽”（Cefizox）。 6.头孢甲肟（Cefmenoxime）：商品名：“倍司特克”（Bestcall）。 7.头孢地嗪（Cefodizime）：商品名：“莫敌”（Modivid）。 8.头孢泊肟酯（Cefpodoxime proxetil）：口服药。 9.头孢克肟（Cefixime）：商品名：“世福素”（Cerspan），口服药。 10.头孢布烯（Ceftibuten）：商品名：“先力腾”，口服药。
增3
1 抗菌肽的特点 1.1 分子量小、热稳定性好
特别策划 饲料聚焦 ·
出版日期：2009 年 4 月 30 日 农历四月初六 尽管己经取得的研究结果表明， 抗菌肽具备作为一类新药开发的巨 大 潜 力 ，但 就 象 任 何 事 物 都 有 两 面 性 一 样 ，抗 菌 肽 应 用 同 样 也 还 存 在 一 些 问 题 。 一 是 来 源 问 题 ：天 然 提 取 资 源 有 限 ，工 艺 复 杂 ，成 本 昂 贵 ；化 学 合 成 肽类则成本太高，产 业 化 困 难 ；基 因 工 程 方 法 存 在 抗 菌 肽 的 抗 菌 、抗 病 毒 能 力 使 其 难 以 用 常 用 的 细 菌 、病 毒 作 表 达 体 系 ，抗 菌 肽 分 子 量 较 小 且 容 易 被蛋白酶水解， 分离纯化工艺复杂， 基因表达产量还不高。 二是活性问 题 ：一 些 分 子 较 大 的 抗 菌 肽 的 活 性 与 其 空 间 结 构 密 切 相 关 ，甚 至 其 手 性 也 是抗菌肽活性的重要因素。 通过基因 工程得到的抗菌肽虽然在一级结构 上 与 天 然 抗 菌 肽 一 致 ，却 无 法 保 证 在 空 间 结 构 上 的 一 致 ，因 而 造 成 抗 菌 肽 活 性 上 存 在 差 异 。 三 是 应 用 问 题 ：目 前 机 理 的 研 究 可 能 比 较 多 一 些 ，如 果 作 为 药 物 应 用 或 食 品 防 腐 剂 等 ，还 必 须 加 强 药 理 、药 代 动 力 学 、药 效 、毒 理 性 等 研 究 ，以 及 解 决 毒 性 、稳 定 性 、用 量等问题。 关于抗菌肽及合成肽的药 效 学 、药 代 动 力 学 及 体 内 应 用 稳 定 性 方 面 的 研 究 还 很 少 ，抗 菌 肽 作 为 药 物 在 全 身 应 用 时 ，其 代 谢 的 半 衰 期 及 代 谢 产 物 是 否 对 人 体 有 害 还 不 清 楚 ，而 且尚不能确定肽类物质在被吸收入 血 流 后 ，是 否 可 能 会 被 血 流 内 的 蛋 白 水 解 酶 所 降 解 ，从 而 致 其 活 性 下 降 或 丧 失 ；与 传 统 抗 生 素 相 比 ， 某 些 抗 菌 肽的抗菌活性还不够理想。 尽管转基因动物生产抗菌肽具有 巨 大 潜 力 ，但 也 存 在 许 多 问 题 ： 利 用 动物乳腺生物反应器生产多肽或蛋 白 质 周 期 较 长 ，因 此 应 寻 找 快 速 发 育 的 生 物 体 。 此 外 ，在 将 转 基 因 生 殖 细 胞 或 胚 胎 植 入 受 体 前 ，需 用 有 效 方 法 检 测 外 源 基 因 的 整 合 情 况 ，并 将 转 基 因 技 术 与 克 隆 技 术 相 结 合 ，缩 短 研 制 周期。 减少盲目性，提高成功率；目的基因在宿主基 因组中的随机整 合 有 可 能 造 成 宿 主 染 色 体 突 变 ，同 时也可能影响目 的 基 因 的 表 达 ；转 基 因 动 物 阳 性 率 低，建立稳定的转基因动物系也十分困难。 抗菌肽作为饲料添加剂的研究最近几年才发 展起来的，还处于探 索 阶 段 ，距 形 成 成 熟 的 技 术 ，大 规模的应用到动物生产中除上述的一些共性问题 外，还有一些问题需 要 解 决 ：抗 菌 肽 的 种 类 很 多 ，哪 种抗菌肽作为饲 料 添 加 剂 效 果 较 好 而 且 比 较 经 济 ， 不同种类的抗菌 肽 之 间 是 否 有 相 互 作 用 ，还 有 待 于 进 一 步 的 研 究 ；目 前 ，人 们 关 于 抗 菌 肽 作 为 饲 料 添 加剂的可行性大 部 分 还 只 是 理 论 上 的 推 测 ，真 正 用 在实际生产方面 的 试 验 还 比 较 少 ，其 效 果 以 及 是 否 有副作用，还需 要 更 多 的 动 物 试 验 来 证 实 。 随 着 抗 菌肽及转基因技 术 在 理 论 和 应 用 上 更 深 入 的 研 究 ， 上述问题会进一步得到研究解决。 今后抗菌肽的相关研究重点方向 鉴别新型抗菌肽； 抗菌肽的生理活性功能研 究；抗菌肽在生 命 体 特 别 是 高 等 生 命 体 防 御 系 统 中 的准确地位以及 模 式 生 物 研 究 ；抗 菌 肽 表 达 水 平 与 各种疾病的相关 性 ；抗 菌 肽 面 临 的 或 者 潜 在 的 耐 药 性威胁； 进一步 研 究 抗 菌 肽 构 效 关 系 和 作 用 机 制 ， 为抗菌肽分子的 改 造 和 设 计 提 供 足 够 的 理 论 依 据 ； 研制各种高效低 成 本 的 抗 菌 肽 制 备 生 产 系 统 ；以 天 然 抗 菌 肽 为 母 本 ，对 其 进 行 结 构 改 造 ，得 到 活 性 更 强功能更多的化 合 物 ；进 行 抗 菌 肽 的 药 理 毒 理 实 验 等。 目前随着研 究 的 进 展 ，针 对 上 述 问 题 己 经 找 到 了部分解决方案。 国家饲料工程技术研究中心 祝发明
抗菌肽的特点和在饲料中的应用
目前发现的抗菌肽分子量都比较 小 ， 一 般 有 45～54 个 氨基酸残基，含 8 个半胱氨酸。 蛙皮素含有 21～27 个氨基酸 的 残 基 。 凤 仙 花 种 子 中 发 现 的 抗 菌 肽 1b-AMPs, 仅 有 20 个 氨基酸残基，是迄今为止在植物中发现的最短的抗菌肽。 这 就 为 利 用 基 因 工 程 的 方 法 对 抗 菌 肽 进 行 大 规 模 的 生 产 ，以 及对其进行局部的结构改 造提供较好的 条 件 。 抗 菌 肽 在 沸 水中煮 30 分钟仍不变性失活，能耐受饲 料 制 粒 时 的 高 温 作 用，规模化发酵生产抗菌肽时经高温浓缩 工 序 ，可 充 分 杀 灭 酵母菌体而不导致抗菌 肽失活， 使产品 在 推 广 应 用 后 不 会 出现因工程菌的扩散而导致的环境生态问题。 1.2 有 广 谱 的 抗 细 菌 活 性 ，高 效 的 抗 真 菌 、病 毒 和 原 虫 的活性 Cirioni 等挑 选 3 种 阳 离 子 抗 菌 肽 对 感 染 性 休 克 的 小 鼠 进 行 治 疗 效 果 观 察 , 结 果 表 明 抗 菌 肽 可 抑 制 细 菌 增 长 、血 浆 内毒素和 TNF2 的浓度。 Mygind 等 从 腐 物 寄 生 的 子 囊 菌 (Pseudoplectania nigrella) 中 分 离 得 到 抗 菌 肽 Plectasin, 研 究 表明对肺炎链球菌具有良好 的杀菌 活性 , 效 果 与 万 古 霉 素 和青霉素相当。 吴诗光等研 究发现受到创伤的蛙在不干 净的水中仍能安然存活，其 原因是它们体内能产生抗菌 肽 ， 抵 御 病 菌 的 侵 害 。 Wachinger 等 的 研 究 结 果 表 明 , 蜂毒 素 和 天 蚕 素 可 以 在 亚 毒性浓度下抑制艾滋病毒 HIV-1 的基因表达 , 减少 HIV1 的增殖。 朱元军等在无血清存在的情况下 , 高浓度 (>100 克 / 毫升 ) 防御素有细胞毒性 , 会引发 HIV 膜通透性大大提 高。 1.3 抗菌机理独特，不易产生抗药性 抗菌肽的抗菌机理与传统的抗生素有较大的不同。 传统的抗生素主要是细菌的发酵 产物，由酶促反应合成， 通过抑制细菌细胞壁或 DNA 的合成而发挥作用，发挥作 用时需与细菌细胞膜或胞内特异的受体结合， 细菌容易 通过变异而产生抗药性。 虽然人们对抗菌 肽的作用机理 有多种不同的看法。 但是目前很多学者都认为它的抗菌 机理与离子通道的形成有关 。 抗菌肽首先通过静电相互 作 用 吸 附 到 细 菌 的 表 面, 分 别 作 用 于 革 兰 氏 阴 性 细 菌 表 面 LPS 的阴离子磷脂和磷酸基团以及革兰氏阳性细菌表 面的 LTA, 进而穿过细胞壁与细胞膜结合。 一旦结合到细胞 膜, 两 亲 性 的 抗 菌 肽 就 可 以 通 过 疏 水 作 用 和 静 电 作 用 与 脂 双层相互作用 , 导致膜穿孔 形成离子 或 溶 质 通 道 , 当 达 到 某 种能量阈值时 , 质膜的屏障作用丧失 , 引 发 细 胞 内 水 溶 性 物 质 大 量 渗 出 ， 胞 内 三 磷 酸 腺 苷 ( ATP) 含 量 下 降 , 从 而 导 致 细 胞受损或死亡。 2 在饲料中的应用 2.1 抑菌效果 抗菌肽由于其作为饲料添加剂的众多优点，已引起人们 的关注，有望成为替代抗生素的产品之一。目前，不少研究者 做了一些相关的试验，得到了较好的结果。 马卫明等检测了 猪 小 肠 抗 菌 肽 对 鸡 大 肠 杆 菌 (O1)C83845 株 、 鸡 白 痢 沙 门 氏 菌 C79-13 株 、大 肠 杆 菌 (O2) 、大 肠 杆 菌 (O78) 、猪 致 病 性 大 肠 杆菌 自 然 分 离 株 、鸡 致 病 性 大 肠 杆 菌 自 然 分 离 株 、白 色 葡 萄 球菌、金黄色葡萄球菌 ATCC25923 株、猪致病性沙门氏菌自 然分离株、绿脓杆菌 ATCC27853 株、鱼致病性嗜水气单胞菌 等 11 株 细 菌 的 作 用 。 结 果 发 现 ，猪 小 肠 抗菌肽对以上各株细菌均有不同程度的 抑制作用，杀菌率 59.5%～98.5% 不等。 汪 以真等将抗菌肽与抗生素在体外抗大肠 杆 菌 (E.coli)K88 、 大 肠 杆 菌 ATCC25922 、 猪霍乱沙 门 氏 菌 ATCC50020 、 鼠 伤 寒 沙 门 氏 菌 和 金 黄 色 葡 萄 球 菌 ATCC25923 的效果进行了研究。 结果表明，抗生素抗 金黄色葡萄球菌的效果要好于抗菌肽， 但对大肠杆菌的效果要差得多。 2.2 促进动物生长， 提高动物抗病能 力 陈 晓 生 等 研 究 抗 菌 肽 CADYP 在 肉 鸭饲料中添加效果 , 试验组在基础日粮中每千克分别添加 1 、 2 、3 毫升抗菌肽制剂 , 其杀菌价不低于 4000 毫升 , 发现 2 、3 毫 升 / 千 克 添 加 量 组 日 增 重 显 著 提 高 , 净 肉 率 显 著 升 高 ；从 尿 素氮和总蛋白浓度结果看，添加抗菌肽会使机体在蛋白质合 成量变化不大的情况下减少机体蛋白质的分解代谢，从而促 进生长。 马卫明给 7 、14 、21 、28 、35 、42 日龄雏鸡肌肉注射猪 小肠抗菌肽每天每只 0.1 毫升 , 饲养 6 周。 他发现 , 注射 抗 菌 肽组雏鸡日增重显著提高 , 料重比显著降低。在 49 日龄 , 试验 组鸡十二指肠和空肠绒毛长度及其绒毛长度 / 隐窝深度比 值 (V/C) 高于对照组鸡 , 二者差异显著。 黄永彤等发现，抗菌肽对 肉鸡有促进生长和提高免疫力作用。 与中草药抗生素相比， 在出栏率、平均体重、饲料效率等方面均无显著性差异，且在 出栏前 3 天停喂。 扬州大学兽医学院 张瑞姿 林琳 22500
抗 菌 肽 应 用 存 在 的 问 题
抗 菌 肽 饲 料 的 现 状
目前 ， 已 有 一 些 企 业 开 发出了抗菌肽饲料添加剂， 例如： 浙江清 华 长 三 角 研 究 院与瑞鑫 百奥生 物 科 技 （深 圳） 有限公司 合 作 开 发 的 抗 菌多肽 ，它 是 应 用 DNA 重 组 技术， 将蟾蜍中 的 四 种 抗 菌 肽、 两种防御 素 的 基 因 在 可 食用面包酵母菌中高效表 达，并通过制粒、包 被 等 后 加 工技术制成的 ， 不 仅 能 有 效 抑制病毒，对大肠 杆 菌 、布 氏 杆 菌 、绿 脓 杆 菌 、链 球 菌 、 葡 萄球 菌、 霉菌等 均 具 有 很 强 的杀灭能力。 这 些 饲 料 添 加 剂在养殖应用 中 都 有 取 得 了 一定成效。 河北邯郸涉县农牧 局 更乐防检站 史丽娟
抗 菌 肽又称抗 微生物肽 或肽抗生 素，在动植物体内分布广 泛，是天然免疫防御系统 的一部分。抗菌肽和常规 的抗生素不同，它是某个 特定基因编码的蛋白产 物，因此具有独特的抗菌 机制。 抗菌肽是通过物理 作用造成细胞膜的穿孔 而达到广谱抗菌的效果， 所以不容易产生抗性菌 作用和交叉抗性反应；另 一方面，在改造合成抗菌 肽基因以及动物的转抗 菌肽基因工程等方面，抗 菌肽的药用前景也已经
抗菌肽的药用前景
受到人们广泛关注。 1 局部感染治疗 机体受感染后趋向 于在局部区域产生抗菌 肽，最早临床研究也是从 局部感染治疗开始。 目 前，已进入临床实验阶段 的抗菌肽有细菌素、源于 蛙 马 盖 宁 的 MSI - 78 及 源 于 猪 Protegrin 的 IB 367 。 用细菌 素治疗奶牛 乳头皮肤局部感染时，发 现它在 1 分钟内就可杀 死金黄色葡萄球菌、大肠 杆菌、肺炎克氏杆菌等病 原菌，且无毒副作用。
2 抗菌 肽的抗寄生 虫作用 抗菌肽可 有效杀灭使 人类及动物共同发生寄 生虫病的寄生虫，目 前 发 现一种合成的天蚕素蜂毒素杂合体对莱什曼 原鞭毛虫有损伤作用； Shahabuddin 研 究 发 现 昆 虫抗菌肽对感染蚊子的 疟原虫发育的不同时期 有不同的作用，主 要 对 疟 原虫的卵囊期和子孢子 期造成明显的损伤。 河南亚卫动物药业 有限公司 李明魁 郭菊 张遂平 450008
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