抗菌肽的生物学功能和作用机制

赵雪娇，李文茜

（东北农业大学动物科学技术学院，黑龙江 哈尔滨 150030）

抗菌肽的生物学功能和作用机制

赵雪娇，李文茜

（东北农业大学动物科学技术学院，黑龙江 哈尔滨 150030）

抗菌肽具有分子量小、热稳定性好、无免疫原性、抗菌谱广等特点，是一种新兴的饲料添加剂，并且具低毒性、无耐药性、无残留与无污染等优点，已经成为抗生素替代的热门选择。本文综述了抗菌肽的概念、分类、功能和作用机制。

抗菌肽；功能；分类；作用机制

抗菌肽（Antimicrobial peptides）是一类广泛存在于生物体中的具有抗菌活性的碱性多肽物质，是生物体天然免疫防御系统的重要的组成部分，能够参与免疫应答反应，具有广谱抗菌活性、热稳定性和强碱性。狭义上讲，抗菌肽是指由生物体的基因编码、核糖体合成的、具有抗菌活性的肽类物质。广义上讲，抗菌肽泛指那些能够抗病毒、杀灭细菌等物质或抑制其危害的肽类，这包括被蛋白质降解之后所得到的肽类，比如乳铁蛋白的抗菌区域，其经分离之后显示出了抗菌的活性（Odell等，1996）。

1 抗菌肽的分类

1.1 根据抗菌肽的结构特征分类

根据其的结构特征，共有四种类型：一是属于芳香族二肽的抗菌肽，二是含有最多种类阳离子型抗菌肽，三是阴离子型抗菌肽和最后一类是从氧结合蛋白中得到的多肽。

1.2 根据抗菌肽的氨基酸组成分类

从抗菌肽氨基酸的组成上，有四类：含有环链结构的抗菌肽、螺旋结构类抗菌肽、α-螺旋型抗菌肽和β-折叠型抗菌肽。

伸展性螺旋结构类抗菌肽，一般呈线型，其结合不依赖于残基间的氢键，但其中含有1～2种特殊的氨基酸残基。针对某种特殊的抗菌肽，在氨基酸残基的特定位点上还会有O-糖基化的特殊结构。

由30～40个左右的氨基酸构成的α-螺旋型抗菌肽，无半胱氨酸、二硫键，属于线性肽。

具有稳定结构的β-折叠型抗菌肽，含有二硫键和半胱氨酸对，有利于其透过膜。例如属于小型的阳离子多肽的防御素（defensins），它可杀死细菌、真菌或者病毒等微生物，具有普遍的抗菌活性的特点，并且能够增强先天性免疫作用。

2 抗菌肽的功能

2.1 抗细菌作用

抗菌肽主要的功能为抗菌。通常一种抗菌肽就可以消灭多种类型细菌，因为绝大部分抗菌肽都有较高的抗菌活性，然而，不同类别的抗菌肽的抗菌活性不同，对细菌的杀伤力也就不同。

抗菌肽在具有良好的抗菌活性的同时，传统的抗生素与和某些抗菌肽之间通过适当方法结合起来，可增强它们的药性，增强对细菌的杀伤作用。

2.2 抗真菌作用

抗菌肽具有优良的抗真菌的特性，例如最先发现具有抗真菌作用的蛙皮素，可以抑制或杀伤真菌，还有，在天蚕素作用下可以消灭曲霉菌属等病原菌。

2.3 抑制和杀伤病毒和癌细胞

抗菌肽能够直接作用在不同的拥有膜结构靶细胞上，从而发挥其生物学特性。例如，抗菌肽可以作用于疱疹病毒，疱疹性口炎病毒等，起杀伤作用。

2.4 对原虫等的作用

有些抗菌肽对原虫有杀伤作用。在实验中发现抗菌肽能够消灭草履虫、变形虫等。对原虫的作用过程首先是附在原虫的膜上，接着会引发原虫细胞的内部功能和细胞器的变化，使其不能进行正常物质代谢。

2.5 抗菌肽其他作用

在其生理浓度范围内时，抗菌肽不仅不会因血清和盐的存在失去其生物学活性，而且有改变宿主免疫相关基因的表达等作用。除此之外，天然抗菌肽对败血症有良好的预防和保护作用，可以预防败血症。

3 抗菌肽的作用机制

3.1 作用机制

抗菌肽的作用机制有两类，分为膜结构破坏型机制与非膜结构破坏型机制。抗菌肽可以通过选择性地吸附在膜的结构上、与膜融合，然后产生跨膜通道，导致其内容物外泄致其死亡，从而产生对细菌的杀伤作用；此外，抗菌肽也可以迅速进入细菌内部在特定的靶细胞位点发生作用、阻碍代谢和生长，有效地杀菌灭菌。

3.2 膜结构的破坏模式

抗菌肽的主要作用机制是膜结构破坏模式，在这种机制作用下杀灭细菌时，带正电荷的抗菌肽与带负电荷的靶细胞相互作用，附着在细菌细胞质膜上产生不稳定区域。抗菌肽会透过这个不稳定区域进入细胞膜的脂质双分子层中，导致细胞壁结构发生变形，通透性增加，因此透过细胞壁，然后通过阴阳离子的相互作用附着在细胞膜表面上，接着抗菌肽的疏水尾部结合到细胞膜中的疏水区域，穿过细胞外膜，最终使得胞外大量水分内流、胞内大量内容物外流，从而引起胞内渗透压发生改变，最后杀伤失去保护的细菌。此模式机制包括两种：地毯式（Carpet）模型和孔洞（Barrel stave）学说。

3.3 非膜结构破坏模式

一部分抗菌肽在不破坏细胞膜结构的情况下通过复杂的机制迅速穿膜，通过与细胞内物质的作用能够阻碍靶细胞壁合成其组分，或破坏细胞壁的结构，从而杀死靶细胞，可以较为广泛的影响其核酸（DNA和RNA）的合成与修复、蛋白质的合成、物质代谢和细胞信号的传导等生理过程。例如细胞膜上的类脂能够结合于马蹄蟹体内的抗菌肽，在细胞膜脂质发生运动时，抗菌肽穿透胞膜作用于特定的胞内靶点，而细胞膜保持完整结构。

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10．3969/J.ISSN．1671-6027．2015．08.007