陳 晨

（鄭州工業(yè)應用技術學院，河南新鄭 451150)

抗菌肽屬于一種生物細胞經特定的基因編碼合成的多肽，在特定外界條件誘導下被激活，具有一定的生物活性。抗菌肽本身的分子量較小，再加上廣譜殺菌、熱穩(wěn)定性以及作用機制特殊等特征，其能夠殺滅的活性物質非常多，不僅涉及真菌、細菌還涉及一些活性細胞，這也促使抗菌肽的臨床應用價值得到了最大程度的提升?？咕目梢詫崿F單核細胞和T淋巴細胞的趨化作用，可以一直大量聚集在炎癥部位，從而達到化學因子表達以及T輔助淋巴細胞的增殖反應作用。對此，探討抗菌肽生物活性及其影響因素具備顯著實踐性價值。

1 抗菌肽生物活性

對近些年的臨床研究進行統(tǒng)計后認為，抗菌肽的生物活性主要體現在下面幾種：①抗菌與抗感染活性?？咕牡目咕V相對而言具備比較突出的廣泛性特征，其與傳統(tǒng)的抗生素相比可以實現對更多細菌的影響，抗真菌以及病毒的抗生素較少[1]。國外研究指出，抗菌肽的SB37對于多種植物病原菌具備抗菌活性的抑制作用，其可以實現對細菌致死濃度的調整，其濃度一般在0.1～4.5μmol/L，同時抗菌肽在農作物以及經濟作物等病原菌方面也可以達到相應的抑制性作用，可以達到比較突出的高度耐藥等特性，尤其是對于金黃色葡萄球菌和傷寒桿菌都可以借助抗菌肽實現敏感性影響達到比較突出的干預作用[2-3]。從腐物寄生的子囊菌當中可以實現抗菌肽Plectasin的分離，其對于肺炎鏈球菌具備較好的殺菌作用，效果和萬古霉素以及青霉素高度相似；②抗病毒活性。臨床研究中發(fā)現對煙芽夜蛾幼蟲血淋巴的病毒具備比較突出的抑制影響，其可以實現病毒感染功能的控制。在人中性粒細胞的防御素HNP21對于皰疹病毒也具備比較突出的抑制作用。有研究認為，蜂毒素與天蠶素在亞毒性濃度之下，可以實現對艾滋病毒HIV21基因表達的抑制作用，可以有效減少病毒增值。在無血清存在的情況下，高濃度的防御素會提高HIV膜通透性。另外，還有許多關于抗菌肽抑制感染病毒、乙型肝炎病毒的研究；③抗腫瘤活性。腫瘤細胞的骨架并不是相當成熟，抗菌肽可以快速地進入到細胞脂膜并形成離子通道，從而達到腫瘤細胞的損壞作用。在多數的化療藥物治療方面，可以實現對癌細胞的治療作用，但是這一種治療的副作用問題比較突出?？咕目梢蕴禺愋缘臍绮糠帜[瘤細胞，同時對于人體中正常細胞無殺滅的作用。1μg/mL的人源性抗菌肽對腫瘤細胞的作用在14h左右非常突出，其可以達到癌細胞殺滅作用。天蠶素以及爪蛙素的表達對于腫瘤細胞中的纖維瘤細胞以及肺癌細胞等具備殺滅作用；④抗寄生蟲活性。抗菌肽可以實現對人類和動物源寄生蟲殺滅作用，其對于Chagas氏病毒以及瘧疾具備比較突出的治療作用。目前認為天蠶素和蜂毒素的雜合體可以實現對萊什曼原鞭毛蟲的抑制，在作用靶點方面主要是集中在細胞脂膜上，其可以實現高度通透性，并達到膜電位的損壞，促使質膜的形態(tài)得到有效的改變。另外，國外的研究中發(fā)現，昆蟲抗菌肽對于感染瘧疾的預防具備比較突出的效果，其可以實現對卵囊期的有效抑制；⑤其他活性?？咕某松鲜鏊姆N代表性活性以外，還具備一定的抗精子、胚胎活性、溶血活性以及神經細胞毒性等多方面的生物學活性功能。

2 抗菌肽生物活性的影響因素

2.1 自身因素對活性的影響

自身因素對活性的影響中最具代表性的便是末端殘基和長度對于抗菌肽活性的影響。某研究對人工合成的抗菌肽C和N端可以實現氨基酸的切除，并在末端殘疾和肽鏈的長度方面實現對抗菌肽活性的影響，抗菌肽活性會隨著末端的殘疾形成切除。同時將抗菌肽的CMIV基因和突變克隆GST融合進行表達，其可以采用不同切割的表達方式，獲得N端的多余氨基酸抗菌肽和C端抗菌肽的CMIV表達，其可以促使抗菌活性逐漸丟失。在臨床試驗中發(fā)現，抗菌肽本身的末端結構對于生物結構的活性影響非常突出，其可以實現對抗菌肽的最低長度控制，并基于抗菌肽的作用機制特征，可以促使抗菌肽細胞膜的膜孔逐漸形成，并達到細菌殺滅的作用。在基礎理論方面最短的長度在18個氨基酸左右。這一種長度主要是通過細胞的細胞壁和細胞膜構成，在抗菌肽的N端上可以直接連接十二烷基，對于脂肽的殺菌活性可以實現有效的檢測，其結果證明殺菌活性的提高。對此，在抗菌活性和多肽的長度方面的研究中，認為超過24個殘基時抗菌肽的活性會表現出明顯的活躍度，整個抗菌活性得到顯著提高。

2.2 影響膜孔成型能力的因素

膜孔成型是抗菌肽實現殺滅功能的關鍵，同時也是活性得以發(fā)揮的關鍵。國外研究中認為，在質膜和水相界面之上，抗菌肽和脂質雙層之間先是借助靜電吸附的方式接近，并借助分子中N端和C端之間的連接結構以結合，抗菌肽的分子疏水端插入質膜當中，借助兩親性α螺旋插入到質膜當中，并形成膜孔，最終促使細胞的內容物外泄。對于不同的內源性陽離子抗菌肽在細胞膜上可以形成的孔差異比較大，導致膜孔形成的能力發(fā)生改變。對于pH而言，pH屬于中性時，抗菌肽與膜的結合功能會得到提升，同時pH屬于抗菌肽溶解脂粒功能的決定性因素。介質的離子強度和溫度會直接影響膜孔的形成，提升介質的離子強度或者是控制溫度可以控制孔形成，從而促使抗菌肽的活性下降。另外，每摩爾Kappacin可以結合Zn2＋，這一種結合可以促使抗菌肽在中性環(huán)境之下的活性提升。另外，國外研究者在多肽LL37基礎上設計并合成抗菌肽WLBU2，在實驗當中發(fā)現了LL37的效價在1～6mmol/L的Mg2+與Ca2+中存在不同的抑制程度，同時環(huán)境活性保持作用比較突出。

2.3 抗菌肽和膜的相互作用

在抗菌肽活性影響因素中，對于肽和膜的相互作用影響研究并不多。在部分研究中發(fā)現，抗菌肽和膜脂脂質之間存在陽離子脂質物質，其很少且有限，這些物質在電荷與兩性分子、傳遞細胞內物質方面和抗菌肽有著較高相似性。在部分研究中發(fā)現，脂質的非雙分子層形成對跨膜遷移以及蛋白質折疊的影響突出，認為肽遷移需要特殊的磷脂和膜相，其可能作為肽結構決定遷移率。在研究中，脂肪酸和生物學上缺少活性陽離子肽的N端不同長度的聯結形成不同細胞并具備溶解活性的脂肽，這些脂肽屬于真菌、細菌靶點的候選之一，同時也是之后的主要研究方向之一。

2.4 帶電氨基酸對抗菌肽活性的影響

研究表明，正電荷確實會提高抗菌活性，相反，負電荷的存在一定程度上使抗菌活性下降。這些現象的發(fā)生可能是因為電荷對肽單體或聚合物的潛在影響可能包括r-螺旋結構的穩(wěn)定和失穩(wěn)，這是形成攻擊膜結構所必需的。

2.5 特殊殘留氨基及一些次生結構對抗菌肽活性的影響

這些特殊殘基可以是二次Trp、C端酰胺化和中間產物，它們的取代將直接影響抗菌肽的抗菌活性。S.A.Taran等曾將人工合成的抗菌肽Sarcotoxin IA通過羥基取代酰胺基，酪氨酸取代第二Trp，發(fā)現I和Ⅱ的活動比Sarcotoxin IA下降20%～50%，6%～33%。此外，Dong Gun Lee用Leu取代了中間Pro，導致P18活性降低了50%。對于蛋白質來說，其功能主要依賴于較高的結構，而對于抗菌肽來說，其功能和活性則依賴于二級結構，即抗菌肽分子內部形成的兩親性結構。一些實驗表明，cecropin Pl溶液的構象通過圓二色性和二維核磁共振光譜的構象發(fā)現，cecropin Pl是自由地蜷縮在水溶液中，而在與細胞膜疏水環(huán)境相似的六氟異丙醇溶液中，則形成r-螺旋類似于細胞膜的疏水環(huán)境。上述說明抗菌肽在水中沒有太過明顯的結構，而環(huán)境狀態(tài)接近細胞膜時，才可以使結構穩(wěn)定性更高?？梢?，兩親螺旋結構是其抗菌活性的基本結構。進一步的研究表明，抗菌肽的活性可能會受螺旋度的改變而發(fā)生變化。倘若將氨基酸殘基由螺旋傾向高向螺旋傾向低轉化，會發(fā)現抗菌活性有了明顯的提高。

2.6 氨基酸構象對抗菌肽活性的影響

近幾年對于抗菌肽的認識中發(fā)現，大多數的氨基酸都由L型氨基酸組成，當然也有一些抗菌肽含有D型氨基酸。那么，D型或L型氨基酸會影響抗菌肽的活性嗎?1999年Hong等報道說，L型氨基酸被D型氨基酸所取代可以在不影響抗菌肽的抗菌活性的前提下有效提高了抗菌肽的穩(wěn)定性。然而，在2002年，K.A.Hiraj等用Baetenecin7進行了同樣的實驗，結果完全不同。他們發(fā)現原來的L型和D型氨基酸被Baetenecin7而導致了氨基酸的抗菌活性在一定程度上失去，但是，值得高興的是抗真菌

活性Baetenecin7意外顯著增加，因此也就否定了Hong等的看法。同時，這或許也是一種新合成和生產針對某種病原體的抗菌肽，進而為臨床上的應用提供了技術支持。

3 結語

綜上所述，抗菌肽具備廣譜抗菌活性，其對于病毒、腫瘤細胞以及寄生蟲等有一定殺滅功能，和上皮細胞、吞噬細胞以及溶解體等可以共同構成機體的非特異性防御系統(tǒng)，其可以充當單核細胞以及T淋巴細胞的趨化因子參與炎癥反應與應答等功能，這也是提升抗菌肽生物學活性的重要途徑。另外，在抗菌肽的耐藥性方面，國外的部分研究對PXB敏感的突變體與mtrCDE操縱子內含有插入序列，mtrCDE操作子編碼可以形成藥物輸出泵蛋白?？傊咕膶儆谝环N公認的抗菌藥物，今后可以進一步深入研究，從而提高抗菌肽的臨床應用價值，更好地造福于人類。