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抗生素神队友——抗菌肽

发布时间: 2019-03-25 16:24:41   作者:本站编辑   来源: 本站原创   浏览次数:        字号:[ 常规 ]

1929年,英国细菌学家弗莱明发现了青霉素,这是抗生素发展具有里程碑意义的事件,这一年也被视为“抗生素元年”。随后的近100年中,抗生素的发展先后经过淘菌时代——放缓时代——黄金时代和再放缓时代。尤其在进入21世纪后已经很难发现新型的抗生素,而临床上却出现了越来越多的耐药菌,这给临床感染性疾病的治疗带来了极大的挑战和困扰。针对这一现状,人们迫切需要具有更高活性的抗生素或者取代抗生素应用的新型抗菌药物。抗菌肽作为一种新型的抗菌候选药物,因来源广泛、抗菌谱广、不易产生耐药性等优势,已经受到越来越多的关注。

抗菌肽是生物体先天免疫的重要组成部分,来源十分广泛,并可存在于多种生物体中。细菌、真菌、植物、昆虫、两栖类动物、哺乳类动物以及人体内均发现多种抗菌肽的存在。抗菌肽数据库显示:截止到目前,大概有生物源性的抗菌肽两千余种。除此之外,以生物源性抗菌肽为蓝本、辅以合理的人工手段、综合考虑多方面因素设计出的人工合成抗菌肽也极大程度地丰富了抗菌肽的多样性,为临床抗菌药物的选择提供更多的策略。

抗菌肽结构多为带正电荷的两亲性结构,一般由20~100个氨基酸残基组成,空间结构常为线性或带有环状,按其结构序列可人为地分为3类,分别为线性α-螺旋肽、具有二硫键桥的 β-折叠结构多肽以及富含Pro、Gly、Tyr等特殊氨基酸的无规卷曲肽。其中,抗菌肽分子表面的阳离子丰度和两亲性二级结构是其抗菌功能的重要基础,且抗菌功能与α-螺旋、β-折叠和特殊氨基酸的含量密切相关。

抗菌肽功能十分多样,根据作用对象不同大致可分为:抗细菌肽、抗真菌肽、抗病毒肽、抗肿瘤肽、抗原虫肽等,部分抗菌肽可以同时作用于多种病原生物。其中,关注较多的是抗细菌肽对临床耐药菌的活性,大量研究结果显示抗细菌肽不仅可以通过与抗生素协同作用达到杀灭耐药菌的目的,甚至还有部分抗菌肽能在极低浓度时单独作用于耐药菌获得不错的杀菌效果。抗菌肽的抗菌机制尚不明确,目前毯式模型、桶板模型等经典模型得到了较为广泛的认可。以毯式模型为例,抗菌肽作用于细菌细胞膜主要经过两个步骤:(1)正电荷α-螺旋肽单体与带负电荷的磷脂头部结合;(2)分子的旋转导致疏水残基向膜疏水中心的重新定位,破坏双层膜形成胶束,进而脂膜裂解。因此,通过毯式模型作用于细胞膜的抗菌肽可以选择性的作用于带负电荷的生物膜,但对正常哺乳动物细胞的中性膜不造成破坏,具有较好的细胞选择性。

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抗菌肽毯式模型杀菌机制示意图(图片来自网络)

A.抗菌肽通过静电引力结合到膜上 B.抗菌肽聚集形成胶束,破坏双层膜

 虽然抗菌肽具有来源广泛、抗菌谱广、不易产生耐药性等诸多优点,但抗菌肽应用于临床前还有许多困难需要克服。首先,抗菌肽作为一类多肽药物很容易被机体或病原生物体释放的酶水解而降低活性;其次,一些抗菌肽在起到杀菌效果的同时还可能对正常细胞产生毒性;同时抗菌肽的杀菌机制还不明确,难以作为药物去供患者使用;最后,抗菌肽较高的生产成本也严重地阻碍了抗菌肽的应用与发展。综合考虑抗菌肽的优缺点,抗菌肽的临床使用确实有着相当不错的开发前景,尤其在“后抗生素时代”的今天,面对越来越多耐药菌的威胁,抗菌肽应尽早克服现有的不足以更好地造福于人类。