抗菌肽的應(yīng)用前景

●郭志龍

抗菌肽的應(yīng)用前景

●郭志龍

通過對抗菌肽的介紹，闡述了有關(guān)抗菌肽的應(yīng)用前景，為抗生素的篩選提出了可能的研究方向。

抗菌肽；應(yīng)用；抗生素

近年來，隨著抗菌肽理論及其應(yīng)用研究的日益深入，人們認(rèn)識到它是新一代抗生素的理想候選者，可能作為一大類新型抗菌機(jī)理的天然多肽抗生素和抗癌藥物。抗菌肽作為一類具有廣譜的抗微生物特性的功能多肽，抗菌能力強(qiáng)、種類多、可供選擇范圍廣、作用機(jī)理特殊，不但對真菌、細(xì)菌以及病毒都有廣譜的毒殺效果，而且對艾滋病毒、某些惡性腫瘤細(xì)胞也有較強(qiáng)的抑制殺滅作用。抗菌肽在動植物抗病轉(zhuǎn)基因工程、臨床醫(yī)學(xué)、臨床藥學(xué)、化妝品、食品工業(yè)、畜牧業(yè)和農(nóng)業(yè)領(lǐng)域方面將有廣闊的應(yīng)用前景并且具有非常大的潛力。

1 抗菌肽在動植物轉(zhuǎn)基因工程的應(yīng)用

在轉(zhuǎn)基因技術(shù)方面，由于抗菌肽具有分子量小、抗菌譜廣等許多優(yōu)點(diǎn)，人們可將強(qiáng)效抗菌肽基因?qū)胫参锘騽游矬w內(nèi)進(jìn)行品種改良，達(dá)到增強(qiáng)其抵抗病原菌的能力，從而從中獲得有效抗病品種。例如美國路易斯安納州立大學(xué)的Jaynes實驗室與馬鈴薯中心(CIP)通過合作，將Shiva-I基因轉(zhuǎn)入到煙草和馬鈴薯內(nèi)，其中轉(zhuǎn)基因煙草青枯病的發(fā)病時間明顯延遲，病情指數(shù)降低，植株死亡率降低[1]。另外，中國農(nóng)科院生物技術(shù)中心與中國科學(xué)院上海生物工程中心承擔(dān)的抗青枯病的轉(zhuǎn)基因馬鈴薯已經(jīng)獲得了巨大成功。

2 抗菌肽在食品及化妝品業(yè)的應(yīng)用

抗菌肽又是非常良好的保鮮劑、保藏劑和防腐劑。抗菌肽可以被研制開發(fā)成有應(yīng)用價值的新型綠色食品添加劑和防腐劑。例如乳鏈菌肽可作為食品保藏劑和香口劑，并可以通過運(yùn)用基因工程方法大量表達(dá)抗菌肽基因用于臨床預(yù)防和治療的某些病原微生物；另外，抗菌肽在化妝品上可以用作防腐劑。魚類抗菌肽不僅是營養(yǎng)成分更重要的是它的抗菌和美容作用比化學(xué)防腐劑用于化妝品具有更加獨(dú)特的優(yōu)勢和廣泛的市場潛力[2]。

3 抗菌肽在畜牧業(yè)中的應(yīng)用

近年來，由于傳統(tǒng)抗生素和傳統(tǒng)獸藥以及飼料添加劑廣泛使用所導(dǎo)致的抗藥性以及藥物殘留問題嚴(yán)重破壞了動物腸道的微生態(tài)平衡并在動物體內(nèi)殘留，已經(jīng)十分嚴(yán)重地威脅著畜產(chǎn)品質(zhì)量和人類健康。抗菌肽能可作為畜禽飼料添加劑減少目前飼喂動物所使用的生物制劑藥物，減少畜禽養(yǎng)殖中對抗生素的嚴(yán)重依賴，減少畜禽體內(nèi)抗生素殘留，降低抗生素類藥物對家禽的危害。抗菌肽的有效成分為很容易被消化吸收成為體內(nèi)的氨基酸，可作為畜禽飼料添加劑，同時還可以減少抗生素對動物體的損害，提高畜禽作為食品的質(zhì)量。而且還可以通過抗菌肽基因轉(zhuǎn)化酵母后再進(jìn)行高效表達(dá)，然后對其發(fā)酵條件進(jìn)行優(yōu)化，生產(chǎn)出具有抗菌肽性質(zhì)的酵母制劑，應(yīng)用于畜禽及水產(chǎn)品生產(chǎn)加工，替代抗生素藥物的預(yù)防及治療都具有顯著的效果[3]。

4 抗菌肽在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用

由于傳統(tǒng)抗生素的廣泛而大量的使用，尤其是抗生素的濫用問題始終沒有得到有效控制，導(dǎo)致多重抗藥菌的產(chǎn)生。有研究表明一些抗菌肽在較低毒性濃度下能夠抑制艾滋病毒的某些基因表達(dá)，而且抗菌肽還能特異性的抑制某些腫瘤的健康生長，而且對人體內(nèi)的正常細(xì)胞無毒副作用，因此很有可能成為抗腫瘤類新藥。

根據(jù)已知抗菌肽的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系，進(jìn)行新的抗菌肽的設(shè)計與改造，尋求一些具有抗真菌、病毒和腫瘤細(xì)胞以及高效抗細(xì)菌的新型抗菌肽，為新藥研發(fā)提供了一種有效途徑。抗菌肽廣泛運(yùn)用還有許多問題尚待解決，這些問題包括低成本規(guī)模化生產(chǎn)、毒副作用、體內(nèi)的穩(wěn)定性、耐藥性和免疫原性等。

抗菌肽能抑制某些腫瘤細(xì)胞的生長，而對人體正常細(xì)胞無毒害作用，這就給抗癌藥物的研發(fā)帶來了極大的希望。研究表明，抗菌肽對直腸癌、艾氏腹水瘤、人髓樣白血病以及宮頸癌細(xì)胞HeLa等均有殺傷作用，而且在同等劑量下抗菌肽僅殺死腫瘤細(xì)胞，對正常細(xì)胞具有無毒副作用[4]，這顯然是人類征服腫瘤的一大利好。美國馬蓋寧制藥公司已開發(fā)出2種用于腫瘤治療的抗菌肽類新藥進(jìn)入了臨床III期[5]。

1998 年，已有研究表明，天蠶素和蜂毒素都可以在它們的亞致死濃度抑制艾滋病毒基因HIV-1的表達(dá)，顯著降低艾滋病毒的廣泛增殖，表明抗菌肽能夠抑制殺滅艾滋病病毒。因此，對抗菌肽的抑制病毒潛能方面的研究是一個值得深入探討的具有廣泛意義的重大課題。

總之，抗菌肽由于具有抗菌譜廣、熱穩(wěn)定性強(qiáng)、無致畸變作用，無蓄積毒性、無免疫原性、不易產(chǎn)生抗藥性等優(yōu)點(diǎn)，極有可能是新型抗菌素的來源，為人類戰(zhàn)勝耐藥微生物提供了潛在的解決方法。抗菌肽可以不直接作用于病原微生物，而是通過調(diào)節(jié)多種炎癥介質(zhì)來殺滅病原微生物，使得它成為首選的抗感染制劑。盡管還面臨很多困難，但隨著進(jìn)一步對天然抗菌肽結(jié)構(gòu)與作用機(jī)理的不斷深入研究，上述一系列問題終究會得到完美解決。新型高效、低毒、廣譜的抗菌肽在農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生、食品工業(yè)等許多領(lǐng)域都將會為感染性疾病的治療帶來新的契機(jī)，并且會發(fā)揮著越來越重要的作用，為人類創(chuàng)造更大更多的實際價值。

（作者單位：廣東科貿(mào)職業(yè)學(xué)院生物技術(shù)系）

[1]Hwang PM,Zhou N,Shan X.Three-dimensional solution structure of lactoferricin B,an antimicrobial peptide derived from bovine lactoferrin.Biochemistry.1998,37:4288-4298

[2]布冠好,李宏基,楊國宇等.抗菌肽的作用特點(diǎn)及應(yīng)用前景.動物醫(yī)學(xué)進(jìn)展.2005,26(3):26-28

[3]文加才,秦永忠,宋愛剛.陽離子抗菌肽的研究進(jìn)展.國外醫(yī)藥-抗生素分冊.2002,23 (6): 269-270

[4]Wang Z,Wang G.APD:the Antimicrobial Peptide Database. Nucleic Acids Res.2004,32:590- 592.

[5]韓玉萍,翟朝陽.抗菌肽的抗腫瘤作用.生命的化學(xué).2006,26(2):181-183

郭志龍（1984～），男，醫(yī)學(xué)碩士，研究方向為微生物與生化藥學(xué)。