昆蟲抗菌肽天蠶素的研究進展

卞璐

（遼寧省農(nóng)業(yè)經(jīng)濟學校遼寧錦州 121000）

抗菌肽（antibacterial peptides，ABPs）在植物和動物中普遍存在，是生物細胞特定基因編碼產(chǎn)生的一類小分子多肽，一般由12～50 個氨基酸組成。在宿主受到微生物的傷害或入侵后迅速被激活，是機體對抗微生物、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、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)抗生素作用機制不同，具有不易產(chǎn)生耐藥性的特點，將此作為一個突破口，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，瑞典科學家Boman 研究團隊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 等測定了這種抗菌活性蛋白的一級結(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、無免疫原性等特點，對革蘭氏陽性菌、革蘭氏陰性菌、真菌、病毒等均敏感，同時具有抗腫瘤活性，在動物生產(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嚴重的全球公共衛(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人紅細胞的溶血活性的影響，研究結(jié)果表明 CAMP-CecD 對野生型和耐藥菌株均有殺菌作用，對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，不是病毒進入 Marc-145細胞時。而天蠶素 D 的抑制作用發(fā)生在病毒進入 Marc-145 細胞的早期。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，最近的研究也證實了它們對哺乳動物白血病、淋巴瘤和肝細胞癌細胞株以及其他類型的腫瘤細胞株都有特異性的抗腫瘤作用。

Radu Anghel[4]評估了天蠶素家族天然肽天蠶素 A 和天蠶素B 對一系列腫瘤細胞系 MDA-MB-231（乳腺腺癌）和 M14K（人間皮瘤）的殺傷能力。試驗結(jié)果表明，這兩種肽的細胞毒作用與其濃度有關(guān)。另一方面，細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胞系的類型。MDA-MB-231 細胞株對天蠶素A 和天蠶素B 的作用比M14K 細胞株更敏感。試驗研究包括收集這些天然細胞毒肽對腫瘤細胞的殺傷潛能的體外試驗數(shù)據(jù)，為未來開發(fā)體內(nèi)試驗?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，具有生物活性相對穩(wěn)定、廣譜抗菌性強、易于獲取等優(yōu)點。

Jihong Dai 等[5]研究了高水平豆粕飼糧中添加CAD 對大菱鲆腸道健康的影響。試驗采用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)抗生素的廉價而有效的藥物，來預(yù)防和控制耐藥細菌和病毒的感染?！?/p>