摘要 動物抗菌肽是動物先天免疫系統的重要組分，廣泛存在于動物界中，具抗細菌、真菌、病毒、原蟲和癌細胞等廣譜活性，具作傳統飼用抗生素代替品的潛力。尋找各種飼養動物的內源性抗菌肽，以現代生物技術方法工業化生產這些在抗病原上具有動物“種”專一性或特異性的系列產品，將是在“后抗生素時代”研發動物健康藥的重要方向。
關鍵詞：抗菌肽，抗生素
1. 動物抗菌肽的研究進展
1.1 動物抗菌肽的發現
人們首先在昆蟲中發現抗微生物肽（antimicrobial peptides，下簡稱為抗菌肽），隨后分別從多種昆蟲中均分離到多種抗菌肽，并測定了許多肽的一級結構( Brey 等，1998)。我國科學家張永蓮領導的科研小組，在大鼠附睪頭部上皮細胞中發現一個與生育有關的抗菌肽及其基因(Li等，2001)；這一個天然肽有望發展為特異的治療男性附睪炎的新型藥物。至今從不同生物體內分離得的抗菌肽已超過400種 (Hoffmann等，1999)。
1.2動物抗菌肽的分類
根據動物內源抗菌肽的結構，可將其分為５類：
（1）無二硫鍵的α-螺旋肽，或由無規卷曲連接的兩段α-螺旋組成的肽。其N端具堿性，C端具疏水性；抗菌譜廣。如昆蟲的Cecropins、豬小腸的cecropin P1、蟾蜍的Magainins、南美蛙的dermaseptin和樹蛙的bombinin等。目前對此類肽的研究較深入，甚至已商品化。
（2）不含半胱氨酸但富含某些氨基酸殘基的肽。如蜜蜂抗菌肽apidaecins，富含脯氨酸（P）和精氨酸（R），具有PRP和PP的典型基序（motifs），主要抑G－菌；果蠅的drosocin，富含脯氨酸；鞘翅目昆蟲的coleoptericin和半翅目昆蟲的hemiptericin，富含甘氨酸；人腮腺和下頜腺分泌物中抗菌肽Oppenheim（histatins），富含組氨酸；牛中性粒細胞的indolicidin，富含色氨酸。
（3）含１個二硫鍵的肽。如牛中性粒細胞抗菌肽bactenecin，能抑制大腸桿菌和金黃色葡萄球；蛙類皮膚的brevinin-1和brevinin-2。
（4）有２個或２個以上二硫鍵和具有β-折疊的肽。如來源于哺乳動物組織的α-defensins，主要抑制G＋細菌和某些真菌；昆蟲defensins，主要抑制G＋細菌，而對真菌沒有作用。
（5）由已知功能的多肽或蛋白質衍生的抗菌肽。如牛乳LfcinB、人乳LfcinH、山羊乳LfcinC、鼠乳LfcinM和雞蛋清溶菌酶分裂片段等。
1.3 動物抗菌肽的一些特性
理化特性：(1)由約30個氨基酸殘基組成的堿性多肽，水溶性好；(2)具熱穩定性，在100℃下加熱10～15min仍能保持其活性；(3)有些對較高的離子強度或較大pH變化具較好的耐受性，甚至有抵抗消化道多肽酶水解的能力 (郭玉梅，1997)。
廣譜抗菌活性：不僅對植物病原菌有強抑制作用（李文楚等，1994），而且對畜禽和水產動物的病原菌也有強殺菌作用 (溫劉發等，2001)。
1.4 動物抗菌肽的生物學功能和作用機制
動物以抗菌肽、吞噬作用和蛋白質級聯分解反應（如補體系統的級聯反應）來消毀入侵的病原微生物；其中抗菌肽除了可直接發揮殺滅微生物的作用外，還具有引發吞噬和特異性蛋白質級聯反應的趨化作用；近年來的研究表明，抗菌肽還具抗炎癥（Sepsis）功能（圖1）（Hancock 等，2000）。
作用機理（圖2）：其正電荷與細菌細胞膜的磷脂頭負電荷相互作用，促進抗菌肽附著在細菌胞膜上；在細菌質膜上形成通道，引起胞內物質泄漏，從而殺滅細菌。N端的兩性螺旋是裂解細菌的主
作者簡介：溫劉發（1965-），男，副教授，中山大學在職博士生.
要部分；C端酰胺化與抗菌肽的廣譜抗菌有關。模擬試驗結果表明，當脂質體中存在有膽固醇時，這些抗菌肽對脂質體的裂解作用減弱，這可能是這類多肽對高等動物細胞不起作用的原因。
圖 1. 細菌誘導炎癥發生的主要事件及抗菌肽干預的模型(Hancock等，2000)
1.5 動物抗菌肽的酵母基因工程研究
動物抗菌肽具多種生物功能，但在正常動物體中含量少，給其應用帶來了困難。為能降低抗菌肽的生產成本，進行大規模工業化生產，人們已人工設計合成并在酵母中表達生產defensin A，cecropinA、B、D、AD及多種雜合肽基因（黃亞東等，2002）?，F世界各國正在組織力量，欲從動物消化道、分泌組織、免疫細胞、乳品和蛋品中，尋找到在各種動物自然進化中得以保存或正在生物體中起功能作用的內源性抗菌肽，并利用酵母基因工程方法生產這些抗菌肽。
2. 動物抗菌肽與傳統多肽類抗生素的異同
動物抗菌肽與傳統多肽類抗生素在許多方面具有一些共性：（1）分子量小，由約30個氨基酸殘基組成；（2）在消化道中不易吸收，排泄迅速，在動物產品中殘留少；（3）經腸道外排后在糞中快速失活，環保效果好；（4）具抗菌、促生長、改善飼料利用率和防治疾病等功效；（5）抗菌作用及臨床用途的多樣性。
它們之間也具有一些明顯的差異性（表1）。
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表1. 動物抗菌肽與傳統多肽抗生素的差異性比較 | ||
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傳統多肽抗生素 |
動物抗菌肽 |
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1、基因來源 |
微生物 |
動物 |
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2、生物合成方式及產物性質 |
核糖體外的酶促合成反應，為代謝衍生物。 |
由動物基因組編碼并直接在核糖體上合成，為動物的免疫應答因子。 |
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3、組成和分子結構特點 |
含非蛋白質氨基酸（如D-氨基酸）；多為瑣環狀肽鏈；多含有一些非肽附加基團；常含內酯鍵和雜環結構（如噻唑）。 |
全為L-型氨基酸；為含有雙親α-螺旋或β-折疊結構的帶正電荷的線性肽鏈；不含其它附加基團。 |
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4、作用機制 |
主要作用于DNA和蛋白質的合成系統，也有作用于細菌細胞壁和膜結構。 |
主要作用于細胞膜。 |
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5、生物活性 |
主要為抗菌，對動物病原菌的針對性差。 |
可針對性地抑制病原細菌、真菌、病毒、寄生蟲和腫瘤，而對動物自身細胞的保護性好。 |
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6、耐藥性 |
易產生耐藥菌。 |
難以產生耐藥菌。 |
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7、毒性 |
對腎、神經系統有一定毒性；誘導宿主生產細胞素而誘發膿毒性反應，加重膿毒性休克癥。 |
有些具溶血性；優點是可抑制細胞素的生產，防止內毒素引發炎癥。 |
3.傳統抗生素替代品的研發為大勢所趨
據歐盟第70/524號令的精神，傳統抗生素將在很短時間內被一個個取消，并將在2006年后全部禁作飼用。至1999年9月底，歐盟只允許使用4種抗生素作飼用。為保證動物源性食品安全，維護人民身體健康，農業部制定了《食品動物禁用的獸藥及其它化合物清單》，并于2002年3月5日以農業部農牧發[2002]1號文件發布。 傳統抗生素作飼料添加劑的使用已面臨著嚴峻的挑戰。應用無毒無公害的新型抗菌劑代替抗生素作飼料添加劑已成為重要發展趨勢。
4.動物抗菌肽具作傳統飼用抗生素代替品應用的潛力
溫劉發等(2001)以蠶抗菌肽飼喂豬和禽的試驗證明，蠶抗菌肽具有代替傳統飼用抗生素應用的潛力。我國是飼料生產大國，抗菌肽制劑作飼料添加劑應用的經濟效益極大。
5．動物抗菌肽制劑的研制方向
抗菌肽具有抗細菌、真菌和病毒，甚至原蟲和腫瘤的廣譜活性，因而在生物自然進化過程得于保存下來，是動物先天免疫系統的重要組分，應廣泛存在于動物界中（Hoffmann et.al. 1999）。尋找各種飼養動物的內源性抗菌肽，以現代生物技術方法工業化生產這些在抗病原上具有動物“種”專一性或特異性的系列產品，無疑將是“后抗生素時代”的一條出路和發展方向。
參考文獻
郭玉梅. 1997. 某些抗菌肽的研究進展. 生命科學, 9(1):29~39
黃亞東，鄭青，黃自然等.2002. 抗菌肽ＡＤ基因的改造及在畢赤酵母中的表達. 華南理工大學學報 (自然科學版 )，30（2）：13-16
李文楚,溫劉發,黃自然等. 1994. 柞蠶殺菌肽對熱帶作物病原細菌的殺菌作用.熱帶作物學報, 15（1）:97~101
溫劉發，何丹林，張常明等.2001. 抗菌肽酵母制劑的生產及其作飼料添加劑應用價值的探討.廣東蠶業,35（2）：34-36
鄭青,黃自然,姚汝華等. 1999. 人工合成Cecropin AD基因在酵母中表達. 蠶業科學, 25（3）：175~180
Brey P T, Hultmark D. 1998. Molecular mechanisms of immune responses in insects. Great Britain,London:Chapman & Hall．
Hoffmann J A, Kafatos F C, Janeway C A, et.al. 1999. Phylogenetic Perspectives in Innate Immunity. Science, 284: 1313-1318.
Hancock REW and Scott MG.2000. The role of antimicrobial peptides in animal defenses. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 97(16): 8856-8861.
Li P, Chan HC, He B et al. 2001. An antimicrobial peptide gene found in the male reproductive system of rats. Science ,291(5509):1783-1785
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