温涛 何斌, 王泽岩 高英杰
(吉林大学畜牧兽医学院, 长春 130062) 随着抗生素的广泛应用和耐药性菌株的不断出现，细菌性疾病的预防和治疗再次成为一大难题。目前，临床上应用的大部分抗菌药物的毒副作用很大、容易产生耐药性，且价格很高。因此，寻求和研制高效、安全、抗菌谱广、不易产生耐药性、普遍实用的新型抗菌药物成为当今一项新的课题。近年来，具备新型抗菌药物潜在优点的抗菌肽不断被发现，引起研究者的重视，其中猪源抗菌肽倍受关注。本文主要就猪源抗菌肽做一综述。
1 猪源抗菌肽的分类
目前猪源抗菌肽已发现10多种，都具有分子量小、带有正电荷、热稳定性好等特点，同时对多种微生物有杀灭作用。根据其分子结构特征，主要分为两大类：防御素家族（defensins）和Cathelicidins家族。
1．1 防御素家族
哺乳动物的防御素是由骨髓细胞或上皮细胞以前体形式合成，前体包含信号肽、保守的PRO结构序列和一个具有生物学活性的抗菌肽构成。分子量为3～5KD，多聚阳离子型，成熟肽含有6～8个保守的半胱氨酸残基，形成了3～4个分子内的二硫键桥。根据半胱氨酸的位置和二硫键的连接，哺乳动物的防御素进一步可分为3个群，即α、β、θ防御素。
防御素家族的抗菌肽具有广泛的抗细菌、真菌的活性。同时也是单核细胞、T淋巴细胞的趋化肽，并且可抑制ACTH与受体的结合，抑制补体激活的经典途径，诱导组胺从肥大细胞中释放，增强脂蛋白和血管基质的结合等作用[1]。
猪的上皮β防御素pBD-1(porcine β-defensin 1)是目前在猪体内唯一发现的防御素[2]，基因全长约1.9kb，含有两个外显子和一个内含子，其mRNA在舌上皮中大量表达，在呼吸道和消化道较少。重组的pBD-1具有很强的抗菌活性，可抵抗革兰氏阳性/阴性菌以及真菌，但是，对微生物的杀灭是pH、盐和血清依赖性的，当pH小于5.5、高盐（100~150mmol/L NaCl）或有血清时都可以使之失活[3]。
1．2 Cathelicidins家族
Cathelicidins家族抗菌肽具有共同的结构特征，即N末端都含有一个cathelin区域[4]，其基因结构呈严紧型排列，有4个外显子和3个内含子[5]（如图1）。猪的Cathelicidin家族抗菌肽主要包括PR-39、Protegrinsl～5、PMAP-23，-36，-37。它们都来源于骨髓细胞，以前肽的形式储存在周边PMNs颗粒中。
PR-39是1991年Agerberth等人从猪肠道分离出来的一种Cathelicidins家族抗菌肽，该抗菌肽是富含脯氨酸和精氨酸的蛋白质多肽，具有广谱的抗菌性，对革兰氏阴性菌的抗菌活性最强[6~9]。
Protegrins是Cathelicidins家族中一群具有杀灭微生物活性，抵抗各种革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、真菌以及病毒的广谱抗菌肽，其抗微生物活性不受细胞外阳离子或血清成分的抑制。Protegrins一般由16～18个氨基酸残基组成，四个半胱氨酸形成两个分子内二硫键，以维持反平行的β-折叠结构的稳定性[10~11]。
PMAP-23，-36，-37 属于猪骨髓源性抗菌肽，其中PMAP-36，37具有两亲性α-螺旋，而PMAP-23呈发卡样结构。该类抗菌肽具有很强的抗菌活性：PMAP-37是最强的膜活性因子，在0.2~1μmol/L时可引起细菌细胞内膜的渗透作用，而PMAP-23,36的杀菌活性分别为1~10 mol/L和10~50μmol/L[12~13]。
2 猪源抗菌肽的作用机制
抗菌肽的作用机制与传统抗生素有很大的不同：首先，在杀菌机制上，传统抗生素大多数是通过抑制细菌细胞壁或DNA的合成而发挥作用，而抗菌肽主要通过对带负电的微生物细胞膜直接作用，改变其通透性，造成膜的物理性损伤，导致细胞内容物外渗而死亡；其次，在作用方式上，传统抗生素作用涉及到细菌细胞膜上或胞内特异的受体结合，且受体类型有限，细菌容易通过变异而产生耐药性，抗菌肽的作用不涉及特定的受体，完全是阴阳离子的物理作用，它可以很快杀灭微生物而不产生耐药性。
大多数抗菌肽最基本的作用机制是破坏细胞或细菌质膜结构，引起胞内水溶性物质大量渗出，从而最终导致细胞和细菌的死亡。其杀菌作用的具体过程可分为3步，即：（1）肮菌肽分子通过静电作用结合于细胞膜带负电荷的磷脂双层，使磷脂双层局部变薄；（2)在细胞膜电势的作用下，抗菌肽分子的疏水部分插入细胞膜，其两性分子的α-螺旋插入膜内，然后多个抗菌肽分子共同形成离子通道，使膜通透化；(3)改变细胞膜的通透性及细胞能量状态，导致细胞膜去极化，呼吸作用受到抑制以及细胞ATP含量严重下降，最终导致靶细胞死亡。
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