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前沿科技|抗菌肽,远不止是抗菌这么简单

2017-11-07 05:04 来源: 同裕集团公司 作者: 同裕集团公司 浏览量:2465

1980年,瑞典科学家 Boman 等人用阴沟肠杆菌及大肠杆菌诱导惜古比天蚕蛹产生出具有抗菌活性的多肽类物质,定名为天蚕素(cecropins),这是世界上发现的第1种抗菌肽(antibacterial peptide)。随后,人们从微生物、植物、动物中都分离得到抗菌肽,目前已经可以通过生物工程和基因工程人工合成大量的抗菌肽。2008年起国内业已公开发表的论文从多个维度论述了抗菌肽的神奇效果,抗菌肽的功效也得到诸多养猪公司的认可。

一、抗菌肽的概念和种类

  抗菌肽,又称抗微生物肽(antimicrobial peptide),它广泛存在于多种生物体,是生物体内诱导产生的具有生物活性的小分子多肽。抗菌肽分子量约为 2000~ 7000,由 20~60 个氨基酸残基组成,这类活性多肽普遍具有强碱性、热稳定性以及广谱抗菌等特点。从哺乳动物嗜中性粒细胞、淋巴细胞、单核细胞、血小板、骨髓、脾脏和上皮细胞等分泌表达的抗菌肽是生物体抵抗病原微生物入侵的重要防线。近年来,在哺乳动物体内发现的抗菌肽有 Defensions (防御素)和Cathelicidins 两大类。Cathelicidins 是一类在结构上存在很大差异的抗菌肽,也是最大的抗菌肽家族。在猪上发现的抗菌肽主要包括:PG(protegrin)1~5、PR-39(proline-arginine-rich 39-amino acid peptide)、PF(prophenin)1~2 和 PMAPs(porcine myeloid antimicrobial peptides)


  

 

 抗菌肽的作用效果和作用机理

  抗菌肽具有广谱抗菌作用,它对魏氏梭菌、金黄色葡萄球菌、巨大芽孢杆菌、蜡样芽孢杆菌、链球菌等革兰氏阳性菌,以及嗜水气单胞菌、梅氏弧菌、沙门氏菌、大肠杆菌、荧光假单胞菌等革兰氏阴性菌有抑制或杀灭作用。抗菌肽通过杀灭动物肠道中的有害菌,调节肠道微生物菌群平衡,从而促进动物生长;也可以通过促进动物免疫器官、特异性免疫以及非特异性免疫系统形成,增强机体抵抗有害微生物的能力,从而保证动物健康。诸多研究结果表明,抗菌肽是通过改变细菌细胞膜的通透性,使细菌细胞内的物质大量外渗,从而起到杀菌作用;部分研究指出,抗菌肽是通过作用于细菌细胞内,抑制核酸、蛋白质的合成,酶的活性以及细胞壁的合成等,进而引起细菌细胞死亡。

  总之,抗菌肽可以作用于:细菌、真菌、囊膜病毒、寄生原虫和肿瘤细胞,其作用机理见下图所示。




      

抗菌肽作用机制之一:破坏细胞膜

抗菌肽作用机制之二:抗病毒活性



  

  机体受到病毒感染后,防御素表达选择性上调,并反过来抑制病毒复制

  ——from Mary E. Klotman et al. NATURE REVIEWS, 2006

  

  粘膜上皮细胞中,防御素抑制病毒感染

  ——from Mary E. Klotman et al. NATURE REVIEWS 2006

  

  防御素抗病毒的分子机制.

  抗菌肽作用机制之三:免疫调节活性

  抗菌肽的免疫调节活性,我们目前所知可能仅仅是冰山一角!

    抗菌肽参与免疫调节反应

  ——from B. Brett Finlayet al. NATURE REVIEWS 2004

  

 

  l参与感染清除;

  l改变宿主基因表达;

  l作为趋化因子及诱导趋化因子产生;

  l促进巨噬细胞吞噬活性;

  l促进伤口愈合;

  l调控树突状细胞反应;

  l招募T B 淋巴细胞

  

  动物实验表明,抗菌肽在预防和控制感染性疾病方面发挥着关键性的作用;这种被命名为抗菌肽的物质可能有许多人们尚未探明的功能。目前所知的抗菌肽的主要作用机制包括三方面:

  1、直接破坏细胞膜,杀灭病菌;

  2、调控基因表达,杀灭病毒;

  3、调节免疫,抵御疾病与感染。

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