抗菌肽是生物體內經誘導產生的一種具有生物活性的小分子多肽，分子量為2 000~7 000左右，由20~60個氨基酸殘基組成。Hultmark等[1]從誘導的惜古比天蠶蛹淋巴液中分離到第1種抗菌肽，命名為天蠶素（cecropin）。此后，人們從各種植物、昆蟲、兩棲類動物、哺乳動物、海洋生物、細菌、病毒等中發現了1 700多種抗菌肽，并且連續不斷有新的抗菌肽發現。多數抗菌肽是陽離子多肽，pI>7.0,活性結構具有兩親極性，因此易溶于水或有機溶劑[2].活性多肽多數具有強堿性、熱穩定性以及廣譜抗菌，而且不易被消化酶水解[3].抗菌肽被認為是現有抗生素的最佳替代品，由于其重要的理論及應用價值而成為研究熱點。本文綜述了國內外最新的抗菌肽來源、分類、功能及其應用研究進展。

1 抗菌肽的來源

抗菌肽的來源廣泛，迄今為止，國內外報道大約有1 700多種抗菌肽被分離、鑒定出來，以天然抗菌肽作模板進行人工合成的模擬肽已達數千種。

1.1 源于植物的抗菌肽

植物當中也存在一種抗菌肽，被稱為植物防御素。硫堇是最早從植物中分離的抗菌肽，廣泛存在于植物的種子、葉及根的表皮細胞中，可以抑制多種植物病原細菌以及20多種病原真菌的生長[4,5].迄今為止在植物中發現的抗菌肽分子中都含有二硫鍵。最近的研究表明，小麥抗菌肽具有很好的殺利什曼原蟲的作用[6].

1.2 源于昆蟲的抗菌肽

昆蟲是世界上種類最多的生物，來源于昆蟲的抗菌肽更是難以估量，其中第一個抗菌肽就是從昆蟲體內發現的。昆蟲抗菌肽屬陽離子堿性多肽，可分為4種類型：天蠶素類、昆蟲防御素、富含脯氨酸的抗菌肽、富含甘氨酸的抗菌肽[7].最近在昆蟲體內發現的新抗菌肽有hinnavin Ⅱ、S1家蠶抗菌肽、奢錦天牛天蠶素、防御素NV、ASABF-6Cys-α acaloleptin isoform 5、armadilli-din、細菌素1、OdVP1、SK84、富含脯氨酸肽2等[8].

1.3 源于哺乳動物的抗菌肽

哺乳動物抗菌肽主要存在于中性粒細胞、黏膜和皮膚等[9].Cathelicidins是哺乳動物中一大類抗菌肽，最初是從豬的白細胞中分離到的[10],它具有抗革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌及人類免疫缺陷病毒（HIV）活性。在豬、羊、馬、牛、豚鼠、兔和山羊的嗜中性細胞中含有大量的catheicidins,它們具有廣譜抗菌性。人體抗菌肽有數種，以防御素較多。防御素是哺乳動物中研究最多的一類抗菌肽，包括α-防御素、β-防御素，在哺乳動物的白細胞、吞噬細胞或小腸的潘氏細胞較為常見，特別是中性粒細胞中。Cathelicidins有6個半胱氨酸，能形成3個穩定的二硫鍵，具有十分廣泛的抗菌譜，除抗細菌、真菌、病毒外，還對支原體、衣原體、螺旋體及一些活性細胞（如腫瘤細胞）有殺滅作用[11].現已發現人防御素達35種以上，其中非常重要的防御素有10種[23].

1.4 源于兩棲動物的抗菌肽

目前已經從無尾兩棲動物8個屬約40多種兩棲類動物的皮膚中提取出了數百種抗菌肽，APD數據庫中就收錄了其中548種[12].其中，蛙科是分布最廣泛的兩棲動物，幾乎遍及各大洲，占據著重要的生態地位，從它們皮膚中分離到的抗菌肽無論在種類上還是數量上都極其驚人[13].兩棲類抗菌肽多數具有廣譜活性，抗細菌、病毒、真菌和寄生蟲等，且具有溶血活性。

1.5 源于水生動物的抗菌肽

水生動物在這里主要包括魚類、軟體動物、甲殼類動物等。魚類抗菌肽多數是從表皮黏液中分離到的，研究在組織臟器（肝臟、脾臟、腎臟、鰓、血細胞、腸道等）中發現了hep-cidins cathelicidinsLEAP-2 chrysophsins等抗菌肽。軟體動物是重要抗微生物肽的來源，迄今發現的貽貝防御素根據其初級結構、性質和共有的半胱氨酸序列分為防御素、mytilin和myticin 3種[14].研究表明，抗菌肽主要存在于甲殼類動物血細胞和血漿中[15].還有一類甲殼動物抗菌肽源自血藍蛋白，包括從凡納濱對蝦血漿中和細角濱對蝦血漿中分離到的小分子抗菌肽，對真菌具有抑菌活性[16].

1.6 源于細菌的抗菌肽

迄今為止，細菌中已發現的抗菌肽有桿菌肽、短桿菌肽S、多黏菌素E和乳鏈菌肽4種類型[23].細菌抗菌肽也稱細菌素，是由細菌在代謝中產生的一類具有抑菌活性的多肽。乳鏈球菌素有預防牛的乳房炎的作用?，F在，APD數據庫中收錄的細菌抗菌肽有200多種，其中研究最多、最深入的為乳酸菌產生的桿菌肽[17].

1.7 人工合成的抗菌肽

隨著抗菌肽研究的不斷深入，已經人工合成許多種抗菌肽，并且在醫學上已有應用。利用抗菌肽研制的藥物已進入市場，如美國馬蓋寧制藥公司研發出來的馬蓋寧藥物可殺死病毒和腫瘤細胞，柞蠶抗菌肽能抑制乙型肝炎和殺滅腫瘤細胞，在醫藥上已制成腎肝寧膠囊治療腎炎及肝炎等[18].

2 抗菌肽的分類

抗菌肽種類繁多，在自然界中分布十分廣泛，根據抗菌肽的結構不同可分4類[19],即含有兩親性α-螺旋結構的抗菌肽、β-折疊型抗菌肽、具有環鏈結構的抗菌肽和伸展性螺旋結構類抗菌肽。

2.1 α-螺旋結構的抗菌肽

α-螺旋結構的抗菌不含半胱氨酸，現在此類抗菌肽最多，天蠶素、滑瓜蟾素屬于此類。天蠶素抗菌肽又稱為殺菌肽，1974年瑞典科學家Boman等[20]從惜古比天蠶蛹中發現了一種多肽類物質，1980年經過分離純化后發現其具有免疫功能，并將其命名為天蠶素[21],這是第一個被發現的天蠶素類抗菌肽，也是第一次人類真正意義上發現的抗菌肽。天蠶素不但在家蠶、柞蠶、果蠅等體內均有廣泛分布，而且在一些哺乳動物，如從豬小腸中可分離出的天蠶素P1;另外，鳥類體內也有分布[22].

2.2 β-折疊型抗菌肽

β-折疊型抗菌肽在分子內有2個或2個以上二硫鍵，動物防御素多數屬此類結構，如綠蠅防御素分子內有6個半胱氨酸形成3個分子內二硫鍵，肽鏈C末段是帶有擬β轉角的反向平行的β片層[23].這種抗菌肽的二級結構中還會存在一些螺旋結構。這類抗菌肽主要包括昆蟲、植物、哺乳動物類的防御素及富含脯氨酸的抗菌肽。

2.3 環鏈結構的抗菌肽

該類抗菌肽由于C端形成一個分子內二硫鍵，形成環狀結構，N端為線性結構。如牛的環狀十二肽、刺肩蝽中分離的抗菌肽（thanatin）以及青蛙皮膚細胞產生的brevinins和bacte necin均屬于此類。

2.4 伸展性螺旋結構類抗菌肽

伸展性螺旋結構類抗菌肽缺少二級結構，一級結構中多含有某一種或幾種氨基酸，如脯氨酸、甘氨酸等，不含半胱氨酸，通常呈線型。在富含脯氨酸的昆蟲抗菌肽分子中，脯氨酸含量通常大于25%,并且分子中常同時含有精氨酸和賴氨酸[24].富含脯氨酸的抗菌肽一級結構中有多個特征性的Pro-Arg-Pro基序[25].某些富含脯氨酸的抗菌肽，在特定位置的氨基酸殘基上還存在O-糖基化結構。

3 抗菌肽的作用抗菌肽有抗細菌、病毒、真菌、寄生蟲、原蟲及癌細胞的作用，且在免疫中起重要作用。

3.1 抗細菌功能

眾所周知，抗菌肽具有廣譜抗細菌活性，抗革蘭氏陽性細菌、革蘭氏陰性細菌以及革蘭氏兼性細菌?？咕墓δ芘c結構有密切的關系，殺菌機理主要是作用于細菌的細胞膜，破壞其完整性并產生穿孔現象，造成細胞內容物溢出胞外而死亡。

然而不同種類的抗菌肽的抗菌活性存在較大差異，抗菌譜也存在明顯不同。最近研究表明，抗菌肽不僅自身具有良好的抗菌活性，在抗菌時不同的抗菌肽之間甚至抗菌肽與傳統的抗生素之間也有協同和輔助作用，將抗菌肽和抗生素兩者連用可以提高藥物療效，或者拓寬傳統抗生素的抗菌譜[26].

3.2 抗病毒功能

研究表明，有些抗菌肽具有抗病毒作用。多種抗菌肽如人α-防御素、牛中性粒細胞、鱟源抗菌肽美洲鱟素等都具有抗病毒活性[27].Fernandes等[28]從虹鱒魚皮中分離得到一種具有抗菌作用的核蛋白肽，在抵御胞內或胞外病毒方面起關鍵作用。

目前已證明抗菌肽有3種不同的機制起抗病毒作用。第一種是通過直接與病毒粒子結合而起作用；第二種是抑制病毒的繁殖而起作用；第三種是模仿病毒的侵染過程而起作用。

3.3 抗真菌功能

一些抗菌肽對真菌具有很好的殺傷作用，如天蠶素在25~100 mg/L時對曲霉菌屬和鐮刀菌屬的病原菌有殺滅作用[29].目前已經發現的抗真菌肽有果蠅抗菌肽、線肽素、貽貝素、蝎血素以及人工改造的各種抗菌肽等[30].抗真菌的作用機理包括：①阻止、破壞真菌細胞壁的合成；②細胞內線粒體、核酸等大分子細胞器相互作用導致真菌死亡；③攻膜作用，在脂膜上形成孔洞，使重要的內容物外泄。

3.4 抗寄生蟲和原蟲功能

抗菌肽可以有效殺死寄生于人類或動物體內的寄生蟲。研究發現，抗菌肽可用于疾病控制、治療宿主感染，或防止攜帶寄生蟲的昆蟲宿主對疾病的傳播[30].目前，發現了一種合成的對利什曼原鞭毛蟲有殺傷作用的天蠶素-蜂毒素雜合肽[31].抗菌肽先作用于原蟲的質膜，然后間接引起細胞內部結構和細胞器的變化，干擾細胞的正常代謝過程[32].

3.5 抗癌細胞功能

抗菌肽具有殺傷腫瘤細胞的作用?？咕脑诮佑|性抑殺癌瘤方面主要是從細胞膜、細胞器（主要是線粒體）、核膜細胞核、染色體DNA、溶酶體、細胞骨架等幾個方面來影響癌細胞的生存?，F已有文獻報道抗菌肽對宮頸癌細胞、膀胱癌細胞、肝癌細胞的殺傷作用及劑量相關效應的研究[33~35].抗菌肽能特異性地抑制腫瘤細胞的生長，而對正常人體細胞無害，這給抗癌藥物的開發提供了新的方向。

3.6 免疫功能

抗菌肽是生物體的免疫防御系統在受到外界病原體侵染時產生的一類生物非特異性免疫應答產物，具有免疫調節作用，主要表現在促進免疫細胞增殖、提高宿主抗感染力、調節免疫因子活性、抑制過度炎癥反應、激活特異性免疫反應等?？咕囊部梢猿洚斨行粤＜毎?、單核細胞、肥大細胞和T輔助細胞等的趨化因子或刺激宿主中性粒細胞和單核細胞趨化因子的釋放，使它們能快速聚集在炎癥反應部位，發揮各自相應的功能并消除炎癥[36].

4 抗菌肽的作用機理

抗菌肽都是陽離子型或兩親性的，使得其擁有獨特的抗菌機制?？咕淖饔脵C理的研究主要集中在抗菌肽與質膜的相互作用和胞內作用?？咕耐ǔ６ㄎ辉诩毦?、真菌和真核生物細胞膜的表面，當抗菌肽的濃度達到一定值時破壞細菌細胞膜[37].大多數抗菌肽都能破壞細菌細胞膜，使內容物泄漏，出現空泡化，還發現抗菌肽具有胞內作用靶點，能夠與細菌DNA、RNA結合，抑制蛋白質合成，并導致細菌死亡。與傳統的抗生素相比，抗菌肽結合脂多糖有著巨大的臨床優勢，因為它可以防止內毒素血癥發生。研究發現，某些抗菌肽可以通過抑制細胞的呼吸作用來殺菌，某些富含脯氨酸的抗菌肽和細菌的熱休克蛋白結合而發揮抗菌活性。最新研究表明，抗菌肽α-Defensin6可以結合到細菌表面，自身可以組裝形成一些很小的纖維和納米樣纖維包在鼠傷寒沙門菌周圍，減少細菌黏附到腸道黏膜進而保護機體[38].

5 抗菌肽的應用

抗菌肽作為一類可供選擇范圍廣、種類多、抗菌能力強、抗菌譜廣、靶菌株不易產生抗性突變的功能肽，在動物生產、臨床、食品防腐劑、化妝品和動植物抗病等方面將有廣闊的應用。

5.1 在動物生產中的應用

抗菌肽具有獨特殺菌機制和抗菌廣譜性，且病原菌不易對抗菌肽產生耐藥性等特性，成為新型飼料添加劑進入人們的視野。在動物飼糧中添加抗菌肽能夠抑制病菌繁殖，改善動物腸道菌群結構，提高動物生產性能。Tang等[39]發現，在仔豬飼糧中添加抗菌肽能夠增加腸道益生菌數量，控制腹瀉率，提高仔豬生長性能，從而提高成活率。

研究表明，在蝦的養殖過程中添加抗菌蛋白，可以顯著提高生長速度、相對增重率、飼料系數、成活率及抗病能力等[40].飼料中添加抗菌肽對肉鴨有促進生長的作用[41].王秀青等[42]研究發現，抗菌肽可以增加雛雞的平均日增重以及雛雞發育早期的免疫器官重量，增強雞的腹腔巨噬細胞吞噬功能。

5.2 在臨床中的應用

抗菌肽應用于臨床方面有兩條途徑：①直接作為臨床應用藥物，殺死病原體；②利用外界刺激或者分子調控等方法調節內源性抗菌肽的表達。

抗菌肽具有新的抗生素類所需要的很多特性，它可以作為單獨的抗菌劑使用，也可以與傳統的抗生素聯合使用具有協同作用，作為免疫調制劑或中和內毒素，因此抗菌肽的臨床應用潛力很大。

抗菌肽能很好地解決細菌耐藥性的問題，抗菌肽的作用機制與傳統抗生素不同，代替傳統抗生素將成為新的趨勢[43].抗菌肽對皰疹病毒等有膜病毒都有一定的殺傷作用：meliiins和cecropins在亞毒性濃度下可以通過對基因表達的影響來抑制HIV增殖[44].抗菌肽還可以加速傷口處細胞的分裂增殖：如LL-37通過刺激呼吸道上皮細胞移動與增殖，達到加速傷口愈合的目的[45].

5.3 在食品行業中的應用

抗菌肽由于其分子量較小、熱穩定性強、水溶性好、無免疫原性、對人無毒副作用等特點，在食品工業領域逐漸顯示出廣闊的應用前景?？咕囊种莆⑸锏纳L，對食品中的多種革蘭氏陰性細菌和革蘭氏陽性細菌都有很強的殺滅作用?？咕脑谌诵篌w內易被消化水解，無毒副作用，在酸性條件下活性強，有良好的溶解性和穩定性，是一種新型的食品防腐劑，如食品中添加抗菌肽可用來制作各種功能性食品，也可以制成口服型藥品、保健營養品等[30].抗菌肽還可作為食品質量增效劑，LL-37作為趨化因子或細胞因子誘導劑而發揮免疫調節作用[46].

5.4 在植物抗病中的應用

植物抗菌肽是植物自身合成的能夠防御環境中微生物侵害的一類小分子多肽。它們都是陽離子多肽，有較好的熱穩定性。在植物抗病中的作用：通過干擾微生物細胞壁的合成來抑制微生物生長；作用于質膜使其產生穿膜孔洞，從而導致微生物因細胞物質外泄受損；通過抑制某些細胞器的作用而起到抑菌的效果[47].硫堇可抑制多種植物病原細菌以及20多種病原真菌的生長。

Carmona等[48]將大麥硫堇基因轉入煙草，得到高抗病植株，可對假單胞菌產生明顯抗性。植物防衛素對多種真菌有較強的抑制作用，而對細菌的作用卻不明顯?？咕囊蚱洳灰资刮⑸锂a生耐藥性且基本不對真核細胞產生作用而成為一類很有開發前景的抗菌藥物。

6 小 結

抗菌肽具有廣譜抗菌的功能，其作用不同于傳統抗生素的作用機制，不易產生耐藥性、不存在藥物殘留以及污染環境，它的出現為解決抗生素應用的負面作用提供了新的手段，在許多領域顯示出了巨大的應用潛力。但抗菌肽應用于養殖領域還面臨著巨大的挑戰。如抗菌肽的來源問題，其含量低、分離難、合成成本高和重組表達率低等，從而不能得到廣泛應用；活性問題，殺菌能力與抗生素相比偏弱，抗菌譜偏窄等；藥用性問題、生產加工問題、作用機理等尚需深入研究。近年來，利用基因工程技術制備抗菌肽進行了大量的研究工作，促進了抗菌肽的開發與應用。隨著科學研究的不斷深入，上述問題將逐漸被解決，促進抗菌肽的廣泛應用。

參考文獻：

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