抗菌肽作用机制
近年来由于抗生素的滥用出现了很多耐药性的细菌 ,而抗菌肽对一些耐药性的细菌具有一定的抑制作用[, 这说明其与抗生素的作用机理可能是不同的 。至今为止对于抗菌肽的作用机制还没有一个准确的定论 ,研究学者提出各种假说 ,大致可以分为 3 类 ,一是细胞膜损伤 ,二是细胞内杀菌 ,三是通过参与免疫调节发挥抑菌作用。
1 细胞膜损伤机理
细胞膜损伤机理大致可以分为 2 步 ,首先抗菌肽选择性的吸附到带有负电荷的细菌细胞膜表面 ,然后通过穿孔或非穿孔模式进行杀菌。膜穿孔模式可以分为 4 种模型 。第 1 种模型是桶- 板模型( barrel⁃stave model) , 抗菌肽吸附到细胞膜表面后将其疏水基团嵌入到细胞膜内部 ,形成孔道结构 ,从而导致细菌的细胞内容物外溢而死亡 , 例如 Ctx⁃Ha ; 第 2 种模型是毯式模型 ( carpet model) , 抗菌肽改变膜表面张力从而使膜变形 ,最终导致细胞膜的崩解 ,研究表明 aurein 1 .2 就是属于该种作用机制的抗菌肽;第3种模型是环形孔模型( toroidal⁃pore model) , 抗菌肽通过聚集作用插入到细胞膜内部 ,并诱导细菌磷脂单分子层 弯曲直至形成直径 1 ~ 2 nm 的环洞 ,最终导致细菌 死亡 ,例如 Lacticin Q; 第4种模型是聚集体模型( aggregate channel) , 抗菌肽会与细胞膜表面的磷脂分子结合成肽-脂质分子的聚合物而进入到细胞中 ,从而使细菌受到损伤 ,例如 Maculatin1.1 。而非膜穿孔模式认为抗菌肽是结合在细菌细胞膜表面 ,然后通过扰乱细胞正常生理功能,例如影响 DNA 复制、RNA 转录或者蛋白质合成等,从而导致细胞死亡。
2 细胞内杀菌机制
研究表明有些抗菌肽能穿透细菌细胞膜进入细胞质内 ,影响细胞的生化进程,从而在细胞内起到杀菌作用 。例如合成的来自NK-溶解素的抗菌肽 NK-18, 其对革兰氏阴性细菌和阳性菌都有一定的抑制作用 ,探究其杀菌机制发现NK-18 不仅可以破坏细胞膜而杀死细菌 ,也可以进入细胞质内与DNA结合 ,扰乱其生理活性 ,从而起到杀菌作用 ,这种双重作用机制使NK-18 具有很高的活性及稳定性。
3 通过参与免疫调节发挥抑菌作用
然而不是所有的抗菌肽都是通过直接杀菌而发挥作用的 ,有的可以通过参与免疫调节作用而 发挥其活性。抗菌肽参与免疫调节作用主要有 以下几种方式:降低内毒素诱导的炎症反应 ; 诱导细胞因子的分泌 ,从而募集巨噬细胞等发挥免 疫调节作用 ; 诱导促炎症因子的合成; 调节适应性免疫作用。虽然这些抗菌肽不能直接杀死细菌 ,但是其能起到增强机体抗感染的能力。抗菌肽能发挥抗菌作用而不伤害正常细胞主要是因为抗菌肽表面的正电荷能与带负电荷的细菌细胞膜发生作用 ,而真核细胞的细胞膜是由不带电荷的中性磷脂、鞘磷脂和胆固醇组成的 ,所以抗菌肽和细菌膜表面的阴离子的相互作用是杀死细菌的关键因素。此外有学者认为抗菌肽的氨基酸组成会决定其电荷、两亲性以及疏水性等性质 ,而这些性质恰好会使其作用方式以及对微生物细胞的选择性作用起重要影响。总之 ,不管抗菌肽的具体作用机制是哪一种,毋庸置疑的是,其作用机制与细菌表面细胞膜的 结构和性质有密切关系。