抗菌肽與革蘭氏陽性菌的互作及其機(jī)制

魏 媛 龔國利,2*

(1.陜西科技大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，西安710021；2.西安市微生物藥物工程實(shí)驗(yàn)室，西安710021)

抗菌肽與革蘭氏陽性菌的互作及其機(jī)制

魏 媛1龔國利1,2*

(1.陜西科技大學(xué)食品與生物工程學(xué)院，西安710021；2.西安市微生物藥物工程實(shí)驗(yàn)室，西安710021)

抗菌肽(AMP)因其具有理化性質(zhì)穩(wěn)定、抗菌譜廣、耐高溫以及不易使靶菌株產(chǎn)生耐藥性等特點(diǎn)，作為一種新型的抗菌劑被提出，有望成為飼料抗生素的理想替代品，具有廣闊的應(yīng)用前景。但是隨著對AMP的深入研究，發(fā)現(xiàn)部分細(xì)菌能對AMP產(chǎn)生耐藥性。目前，還沒有對AMP對革蘭氏陽性(G+)菌芽孢的抗性機(jī)制進(jìn)行深入的研究。AMP對G+菌的抑菌機(jī)制還知之甚少。在本文中，我們對AMP對G+菌的作用靶點(diǎn)、抑菌機(jī)制以及G+菌對AMP產(chǎn)生的耐藥性等方面進(jìn)行了綜述。

抗菌肽；革蘭氏陽性菌；枯草芽孢桿菌；金黃色葡萄球菌；抑菌機(jī)制；耐藥性機(jī)制

目前，大多數(shù)抗生素是20世紀(jì)40—60年代之間發(fā)現(xiàn)的[1]。近些年來，抗生素濫用現(xiàn)象日益嚴(yán)重，越來越多的細(xì)菌發(fā)展成對傳統(tǒng)抗生素耐藥性菌株?？咕?AMP)是一類廣泛存在于自然界生物體中的小分子多肽類物質(zhì)，是機(jī)體先天性免疫的重要組成部分[2]。AMP因其穩(wěn)定的理化性質(zhì)、廣譜的抗菌性以及對靶菌株不易產(chǎn)生耐藥性等特點(diǎn)，且具有與抗生素不同的靶點(diǎn)和作用機(jī)制，對抗生素耐藥菌也有很好的抑菌效果，有望成為抗生素的理想替代品，受到了廣泛的關(guān)注。AMP按其結(jié)構(gòu)可分為α-螺旋、β-折疊、環(huán)鏈狀和伸展性結(jié)構(gòu)等[3]。盡管AMP在序列和結(jié)構(gòu)上表現(xiàn)出多樣性，但是它們有共同的特性：陽離子性、疏水性以及兩親性[4]。當(dāng)AMP與靶微生物脂質(zhì)膜表面相互接觸時，可以造成膜損傷；也可以不引起膜損傷穿過靶膜進(jìn)入到細(xì)菌細(xì)胞內(nèi)部發(fā)揮作用，例如，AMP可以進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部影響DNA、RNA或蛋白質(zhì)的生物合成[5-6]。

許多研究者利用脂質(zhì)體為模型模擬細(xì)菌細(xì)胞膜，以確定AMP的作用機(jī)制。但人工脂質(zhì)膜與細(xì)菌細(xì)胞膜在組成以及結(jié)構(gòu)上都存在差異，且細(xì)胞生長的環(huán)境條件和試驗(yàn)條件也不相同，所以這些模型并不能完全解釋AMP與細(xì)菌細(xì)胞膜的相互作用模式以及細(xì)菌對AMP產(chǎn)生的抗性的原因。隨著對AMP研究的深入，發(fā)現(xiàn)越來越多的細(xì)菌能對AMP產(chǎn)生抗藥性。本文以枯草芽孢桿菌(Bacillussubtilis)為革蘭氏陽性(G+)菌的模式生物，以由金黃色葡萄球菌(Staphylococcusaureus)和其孢子形成的艱難梭狀芽胞桿菌(Clostridiumdifficile)為病原菌，對AMP對G+菌的作用靶點(diǎn)和抗性機(jī)制以及G+菌對AMP產(chǎn)生的抗藥性進(jìn)行闡述。

1 AMP對G+菌的作用機(jī)制

1.1 AMP與G+菌細(xì)胞壁的相互作用

G+菌的細(xì)胞壁主要由肽聚糖和磷壁酸組成?？莶菅挎邨U菌的細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)是動態(tài)的，在細(xì)胞膜細(xì)胞生長和分裂過程中不斷進(jìn)行合成和水解[7]。由于細(xì)胞壁中陰離子基團(tuán)(肽聚糖中的羧基和磷壁酸的羧基和磷酸基團(tuán))的存在，枯草芽孢桿菌細(xì)胞表面呈陰離子性，因此陽離子型AMP首先與細(xì)菌通過靜電引力相互作用。磷壁酸及其衍生物在與陽離子AMP作用時起著重要的作用。例如，金黃色葡萄球菌中介導(dǎo)磷壁酸D-丙氨酸酯添加的dlt操縱子的缺失導(dǎo)致AMP對細(xì)菌的抵抗效力降低[8]。

1.1.1 AMP抑制G+菌細(xì)胞壁的合成

AMP可以與細(xì)胞壁合成前體分子脂質(zhì)Ⅱ結(jié)合，從而使細(xì)胞壁的生物合成受到抑制。細(xì)胞壁的生物合成過程如下：首先在細(xì)胞質(zhì)中通過一系列的反應(yīng)形成尿苷二磷酸-N-乙酰胞壁酸五肽(UDP-MurNAc-pentapeptide)；然后對UDP-MurNAc-pentapeptide進(jìn)行進(jìn)一步的固定與跨膜的C552P結(jié)合形成脂質(zhì)Ⅰ，再與尿苷二磷酸-N-乙酰氨基葡萄糖(UDP-GlcNAc)結(jié)合形成脂質(zhì)Ⅱ，之后脂質(zhì)Ⅱ被轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞膜外；最后在膜周質(zhì)空間中完成肽聚糖的組裝形成細(xì)胞壁[9]。

G+菌中肽間橋形成后，脂質(zhì)Ⅱ被轉(zhuǎn)運(yùn)到膜的外側(cè)，并納入肽聚糖鏈。乳酸鏈球菌素、菌絲霉素可以與脂質(zhì)Ⅱ結(jié)合，從而防止其并入肽聚糖鏈[9]。不同的是，菌絲霉素并未造成膜損傷和膜電位改變，而乳酸鏈球菌素疏水部分插入雙層界面會引起脂質(zhì)Ⅱ的離域[9-10]。人類β-防御素3(hBD3)能干擾細(xì)胞壁的生物合成而不造成膜損傷，通過誘導(dǎo)細(xì)胞壁的病變引起充滿細(xì)胞質(zhì)的突起的形成，抑制蛋白質(zhì)參與脂質(zhì)Ⅱ的形成，并抑制其與脂質(zhì)Ⅱ通過靜電相互作用的相互結(jié)合，使UDP-MurNAc-pentapeptide在細(xì)胞質(zhì)中積累[11]。人類α-防御素1(HNP1)也可以與脂質(zhì)Ⅱ結(jié)合從而抑制細(xì)胞壁生物合成[12]。

1.1.2 AMP破壞G+菌的細(xì)胞壁

AMP也可以通過觸發(fā)細(xì)菌自溶而間接作用于細(xì)胞壁，這個過程中細(xì)胞釋放自溶素，切割肽聚糖，從而破壞細(xì)胞。脂磷壁酸(LTA)位于隔膜，能調(diào)節(jié)自溶酶并能在AMP作用時釋放自溶酶[3]。硫醚抗生素、多肽抗原(Pep5)、乳酸鏈球菌素和舊世界猴白細(xì)胞的AMPθ-防御素能造成菌體自溶[3]?？傊珹MP能夠抑制細(xì)菌生長并殺死細(xì)菌，但首先必須穿過細(xì)胞壁才能發(fā)揮作用。

1.2 AMP與G+菌細(xì)胞膜的相互作用

細(xì)胞膜是AMP的主要靶點(diǎn)。目前提出了多種AMP與膜的作用模型。例如，筒板模型：肽積聚在膜的表面上，當(dāng)達(dá)到一個閾值后，肽插入到膜中[4]；環(huán)形孔模型：肽和脂排孔形成無序的環(huán)形孔模型；此外還有地毯模型、去垢劑模型等。然而，這些模型基礎(chǔ)上的脂質(zhì)囊泡的研究，并不能完全解釋AMP與細(xì)菌膜之間的相互作用。AMP與細(xì)胞膜相互作用引起膜損傷從而形成跨膜電位并造成重要分子的損失[13]。膜損傷擾亂細(xì)胞的穩(wěn)態(tài)，導(dǎo)致細(xì)胞萎縮或體積增加[14]。由于膜損傷導(dǎo)致細(xì)胞孔隙或通道中熒光染料(如碘化丙啶)的形成，所以透射電鏡下可以觀察到起泡現(xiàn)象(當(dāng)細(xì)胞骨架脫離細(xì)胞膜造成膜膨脹形成膜突起)和異常隔膜的形成。綿羊骨髓抗菌肽(SMAP-29)作用于金黃色葡萄球菌時，起泡現(xiàn)象頻繁發(fā)生在細(xì)胞分裂期。但是，上述研究只能說明肽能引起膜損傷而不能證明膜是AMP初始且唯一靶點(diǎn)，也不能說明肽是否穿過膜進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)及其是否影響細(xì)菌其他的生理功能，如DNA和RNA的合成。

AMP LL-37對枯草芽孢桿菌單細(xì)胞膜活性的影響的研究結(jié)果表明，低濃度的肽能與膜相互作用引起的膜損傷是可修復(fù)；高濃度的肽，當(dāng)超過閾值后將導(dǎo)致嚴(yán)重的不可逆的膜損傷，導(dǎo)致細(xì)胞萎縮或異常的隔膜形成[15]。因此，可以通過致死到亞致死的濃度范圍來確定肽的作用模式。在上述研究中，用顯微鏡觀察若丹明染料標(biāo)記的LL-37(Rh-LL-37)對枯草芽孢桿的作用模式。Rh-LL-37作用于靶細(xì)胞可分為3個階段。第1階段，Rh-LL-37與外膜、脂多糖和O-抗原層快速結(jié)合。外膜表面肽濃度超過外膜結(jié)合肽的閾值后肽能夠穿過外膜，而不造成嚴(yán)重的局部膜損傷。一旦Rh-LL-37進(jìn)入胞質(zhì)，大腸桿菌立即停止生長，這被稱為第2個階段。Rh-LL-37進(jìn)入隔膜的周質(zhì)，與固定的肽聚糖結(jié)合后穿過細(xì)胞質(zhì)膜。第3階段是細(xì)胞質(zhì)膜的通透性增加的過程，這個過程在細(xì)胞間隔發(fā)生。

Rh-LL-37、天蠶素A易與間隔細(xì)胞結(jié)合，此外，天蠶素A更易作用于新極點(diǎn)[16]。隔膜、新極點(diǎn)以及新形成的細(xì)胞中富含陰離子磷脂(如雙磷脂酰甘油)[17]。這種隔膜中富含雙磷脂酰甘油的區(qū)域使DNA復(fù)制機(jī)制得到補(bǔ)充，是細(xì)胞分裂蛋白質(zhì)的關(guān)鍵[18]。因此，肽與雙磷脂酰甘油的結(jié)合可以引起蛋白質(zhì)局部解離，嚴(yán)重影響細(xì)胞穩(wěn)態(tài)。

通過熒光顯微鏡觀察AMP的作用方式，結(jié)果表明達(dá)托霉素的亞致死濃度能引起枯草芽孢桿菌膜結(jié)構(gòu)彎曲[19]。細(xì)胞分裂蛋白DivIVA能識別負(fù)膜曲率，并與這些膜結(jié)合，引起細(xì)胞壁的變形及間隔的形成，造成其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性降低，導(dǎo)致膜被擠出形成泡，最終可能導(dǎo)致細(xì)胞膜和細(xì)胞壁的破裂[19]。除此之外，還可能造成膜結(jié)定位蛋白的離域從而影響細(xì)胞的正常功能[19]。膜結(jié)合蛋白的離域是改變膜電位的結(jié)果。MP196能引起的膜結(jié)合蛋白的離域，如：乙酰葡萄糖胺移位酶(MurG)參與脂質(zhì)Ⅱ的生物合成[20]。MP196與膜的相互作用并未造成膜損傷或離子的損失，通過從細(xì)胞膜分離細(xì)胞色素C作用于呼吸鏈，使呼吸鏈活性降低，從而造成ATP及大分子的生物合成減少[20]。因此，膜結(jié)合蛋白在AMP的抗菌模式中起著重要作用。

1.3 AMP與胞內(nèi)靶點(diǎn)的相互作用

AMP可以破壞細(xì)胞膜也可以不引起膜損傷穿透質(zhì)膜后在胞內(nèi)累積，與細(xì)胞內(nèi)富集的陰離子分子(DNA、RNA或蛋白質(zhì))結(jié)合，從而影響細(xì)胞的正常功能。例如，凝血酶誘導(dǎo)的來自兔子血小板殺菌蛋白(tPMPs)，使膜通透性減小，抑制DNA和RNA合成，從而間接的抑制蛋白質(zhì)合成。AMP可以使膜通透性降低，通過與DNA雙鏈結(jié)合，阻止它解鏈，抑制DNA復(fù)制和翻譯[21]。合成肽SP1-1在天然α-螺旋型AMP的基礎(chǔ)上，能夠穿過金黃色葡萄球菌細(xì)胞膜進(jìn)入到細(xì)胞質(zhì)與反σ-因子絲氨酸蛋白激酶相互作用[22]。

1.4 AMP對G+菌孢子活性的影響

AMP對孢子有抗菌性，但只作用于萌發(fā)后的孢子，即當(dāng)皮層已經(jīng)退化，2,6-二羧酸吡啶(DPA)被釋放，孢子核心與水結(jié)合。皮層的退化是由于孢子核的再水化，代謝活性降低使其喪失抵抗外界環(huán)境保護(hù)孢子的能力[23]。孢子一旦失去DPA就會變得非常不穩(wěn)定而失去抗性。

目前為止，只對由枯草芽孢桿菌產(chǎn)生的枯草菌素和乳酸乳球菌產(chǎn)生的乳酸鏈球菌素進(jìn)行了孢子活性研究。乳酸鏈球菌素和枯草菌素只作用于萌發(fā)后孢子內(nèi)膜，內(nèi)層膜的破壞能防止代謝反應(yīng)的發(fā)生和芽孢外被的脫落，從而防止副產(chǎn)物的產(chǎn)生[24]。孢子對外界環(huán)境非常敏感，一旦外界存在適宜萌發(fā)的環(huán)境，孢子便開始萌發(fā)。由于AMP的存在，萌發(fā)受體被激活，DPA被釋放，孢子核心水含量升高，孢子失去其休眠特性并失去抗性。研究表明，乳酸鏈球菌素對炭疽桿菌的芽孢生長的抑制依賴于脂質(zhì)Ⅱ與營養(yǎng)細(xì)胞的結(jié)合[24]。

2 G+菌對AMP的耐藥性及其作用機(jī)制

隨著對AMP的深入研究發(fā)現(xiàn)少數(shù)細(xì)菌對AMP產(chǎn)生耐藥性現(xiàn)象，但G+菌對AMP產(chǎn)生抗性比較罕見，這里我們用非敏感G+菌為例解釋他們對AMP產(chǎn)生的抗性。G+菌對AMP的抗性主要通過表型的改變，包括細(xì)胞壁的增厚、膜流動性的改變、磷脂成分的改變、表面凈電荷的改變、蛋白酶的釋放以及將肽和氨基酸降解到環(huán)境中降低低滲透壓的壓力等。

2.1 增厚細(xì)胞壁

一些G+菌通過增厚細(xì)胞壁來降低AMP的抗菌活性。AMP作用于金黃色葡萄球菌、糞腸球菌會使其細(xì)胞壁增厚[25-26]。增厚的細(xì)胞壁外肽聚糖層結(jié)構(gòu)的交聯(lián)性降低，起著阻止AMP通過膜的分子篩的作用[27]。金黃色葡萄球菌細(xì)胞壁類肽聚糖層非酰胺化胞壁肽的成分增加使AMP與細(xì)胞壁的親和力增加，從而降低AMP的抗菌活性[27]。非敏感的金黃色葡萄球菌中細(xì)胞壁的增厚并非一直存在，也可能只是暫時的。例如：萬古霉素可以引起金黃色葡萄球菌細(xì)胞壁的增厚，但當(dāng)從培養(yǎng)基中除去萬古霉素時，細(xì)胞壁的厚度降低，在培養(yǎng)基中重新加入萬古霉素時細(xì)胞壁重新變厚[28]。

2.2 改變膜流動性

G+菌也能通過改變膜流動性對AMP做出抗性[29]。達(dá)托霉素作用于金黃色葡萄球菌時，細(xì)胞膜中類胡蘿卜素含量降低從而使膜的流動性降低[30]。達(dá)托霉素作用于屎腸球菌時，細(xì)胞膜中不飽和脂肪酸(如環(huán)丙烷脂肪酸)增加從而使膜的流動性降低[29]。

2.3 改變表面凈電荷

一些G+菌可以通過磷壁酸的D-丙氨?；淖兤浔砻鎯綦姾桑纾焊袷湘溓蚓?、艱難梭狀芽孢桿菌、金黃色葡萄球菌和枯草芽孢桿菌等[31-32]。磷壁酸的D-丙氨?；梢越档陀蒬lt操縱子調(diào)控的陰離子電荷。有報道表明，在艱難梭狀芽孢桿菌、肺炎鏈球菌和蠟樣芽胞桿菌中dlt操縱子缺失會引起陽離子AMP敏感性增加[32]。

膜的磷脂組合物改變也可以引起膜表面的凈電荷的改變。達(dá)托霉素作用于屎腸球菌時，賴氨?；⒈滨；秃辛字木滨；黾?，磷脂酰甘油(PG)濃度減少，導(dǎo)致細(xì)胞膜表面電荷降低[29]。細(xì)菌素Mundticin KS作用于屎腸球菌和達(dá)托霉素作用于金黃色葡萄球菌時獲得類似的結(jié)果[33]。刪除參與膜組件的多種基因也可改變枯草芽孢桿菌的細(xì)胞膜成分。研究表明，缺失MprF的突變體比野生型對乳酸鏈球菌素更敏感，缺失UgtP的突變體對細(xì)菌素Sublancin敏感。敲除MprF可阻止lysyl-PG和PG的合成，使膜上雙磷脂酰甘油(CL)和PG濃度增加。除了降低膜的凈負(fù)電荷，氨酰化磷脂酰甘油(如lysyl-PG)還可增強(qiáng)細(xì)胞膜的穩(wěn)定性[34]。UgtP參與糖脂合成，糖脂是LTA的前體，缺失UgtP的突變體導(dǎo)致枯草菌素的敏感性增加。

金黃色葡萄球菌的缺失突變體菌株對防御素和protegrin-1敏感。只有MprF操縱子局部點(diǎn)突變引起具有增益表型的金黃色葡萄球菌菌株中l(wèi)ysyl-PG合成增加[25]。具有MprF增益功能表型的金黃色葡萄球菌對三羥甲基丙烷鄰苯二甲酸單酯(tMPPs)和HNP1的敏感性降低[26]。MprF存在于各種細(xì)菌基因組中，表型改變是金黃色葡萄球菌抵抗AMP的一個總體戰(zhàn)略[35]。然而，通過減少細(xì)菌膜凈負(fù)電荷產(chǎn)生對AMP的抗性是受限的。通過增加AMP的濃度，AMP敏感性降低的細(xì)菌仍然可以被殺死。

2.4 蛋白酶介導(dǎo)

一些G+菌可以釋放能直接降解AMP的蛋白酶。例如，綠膿假單胞菌、糞腸球菌、奇異變形桿菌、釀膿鏈球菌等可以產(chǎn)生能裂解AMP的蛋白酶。金黃色葡萄球菌可以產(chǎn)生能降解LL-37并使其失去活性的溶金菌素(aureolysin)，還可以產(chǎn)生能與α-防御素高度親和的葡激酶，發(fā)揮對防御素抗性作用。銅綠假單胞菌、糞腸球菌、和化膿性鏈球菌產(chǎn)生能與α-防御素結(jié)合的硫酸皮膚素，使防御素失去活性?；撔枣溓蚓€可產(chǎn)生半胱氨酸蛋白酶SpeB，可以與細(xì)胞膜表面結(jié)合并降解與細(xì)胞膜相互作用的LL-37。

2.5 枯草芽孢桿菌細(xì)胞膜對AMP的抗藥性

枯草芽孢桿菌通過表型改變產(chǎn)生對AMP的抗性主要是由信號轉(zhuǎn)導(dǎo)調(diào)控系統(tǒng)調(diào)控，可以誘導(dǎo)細(xì)胞修復(fù)損傷并在胞外被膜改變和反應(yīng)異常時保護(hù)細(xì)胞[36]?？莶菅挎邨U菌應(yīng)激反應(yīng)由外周作用(ECF)σ-因子和雙組分系統(tǒng)(TCS)調(diào)控[36-37]。這2個都是信號系統(tǒng)，包括膜傳感器激酶和反應(yīng)調(diào)節(jié)器[36]。調(diào)節(jié)器在不引起細(xì)胞壁應(yīng)力的條件下保持不活動狀態(tài)，但一旦檢測到壁應(yīng)力，調(diào)節(jié)器被激活并誘導(dǎo)靶基因的表達(dá)。

在LL-37亞致死濃度作用下，枯草芽孢桿菌激活由ECF σ-因子調(diào)節(jié)控制的SigM和SigW[38]。SigM由細(xì)胞壁抗生素、酸性pH、熱、乙醇、超氧化物歧化酶和細(xì)胞壁應(yīng)力等激活，參與激活多種基因、細(xì)胞壁的生物合成、細(xì)胞分裂、細(xì)胞形成、DNA損傷反應(yīng)和脫毒酶等[39-40]。SigW也是由細(xì)胞壁活性抗生素(如萬古霉素、protegrin-1)或堿性沖擊誘導(dǎo)。SigW調(diào)控細(xì)胞膜脂肪酸成分，從而改變膜的流動性[37]。Protegrin-1激活枯草芽孢桿菌的SigM和SigX因子[38]。SigX參與調(diào)節(jié)膜整體凈電荷，調(diào)控dltABCDE和pssA-ybfM-psd[40]。dlt操縱子控制LTA和PssA/PSD的D-丙氨?；?，促進(jìn)磷脂酰乙醇胺(PE)的合成。除了激活ECF σ-因子，雙組分系統(tǒng)也被激活。LL-37激活YxdJK TCS和LiaRS(YvqCE)TCS雙組分系統(tǒng)[38]?？莶菅挎邨U菌雙組分系統(tǒng)的激活與肽有關(guān)。例如：protegrin-1能激活LiaRS(YvqCE)TCS而不激活YxdJK TCS系統(tǒng)[38]。在細(xì)胞壁的抗生素反應(yīng)系統(tǒng)中，LiaRC TCS和ECF σ-因子保護(hù)細(xì)胞膜的完整并防止其破壞[36]。

枯草芽孢桿菌有3種TCS/ABC轉(zhuǎn)運(yùn)模式：BceRS-BceAB、YxdJK-yxdLM和YvcPQ-yvcRS系統(tǒng)。參與BceRS-BceAB系統(tǒng)的ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白從細(xì)胞膜去除桿菌肽，研究表明去除的桿菌肽由磷脂雙分子層直接轉(zhuǎn)運(yùn)到細(xì)胞外環(huán)境中[41]。BceRS-BceAB系統(tǒng)由細(xì)胞壁合成抑制肽(如菌絲霉素、mersacidin和ctagardine等)誘導(dǎo)[42]。YxdJK-yxdLM系統(tǒng)由LL-37激活[38]。當(dāng)脂質(zhì)Ⅱ與硫醚抗生素(如乳酸鏈球菌素、gallidermin)結(jié)合時YvcPQ-yvcRS系統(tǒng)被激活[42]。與細(xì)胞壁合成和桿菌肽抗性有關(guān)的bcrC(ywoA)基因、細(xì)胞壁應(yīng)力引誘的青霉素結(jié)合蛋白(PBPE)以及dltB操縱子都與LL-37抗性有關(guān)[38]?？莶菅挎邨U菌可以通過減少細(xì)胞表面的凈負(fù)電荷維持膜穩(wěn)態(tài)和除去胞表面的AMP對AMP產(chǎn)生抗藥性。

2.6 金黃色葡萄球菌細(xì)胞膜對AMP的抗藥性

為了了解其他G+菌對AMP的反應(yīng)是否類似于枯草芽孢桿菌，對葡萄球菌屬的抗藥性進(jìn)行研究。類似于枯草芽孢桿菌，陽離子肽激活表皮葡萄球菌和金黃色葡萄球菌雙組分調(diào)控系統(tǒng)(Aps系統(tǒng))[38]。Aps系統(tǒng)調(diào)節(jié)與陽離子AMP(如防御素、LL-37)抗性的有關(guān)基因位點(diǎn)。Aps系統(tǒng)由3個部分組成：ApsS、ApsR和ApsX。Aps系統(tǒng)通過外輸泵調(diào)控dlt、mprF、vraFG和ABC轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白，外輸泵對藥物的外排作用是細(xì)菌抗藥性機(jī)制之一[43-44]。除了將Aps系統(tǒng)作為監(jiān)管體系，ApsS細(xì)胞外的傳感環(huán)具有高密度的負(fù)電荷結(jié)合肽，可直接使AMP無活性[43]。

盡管與抗生素相比，部分微生物可以對AMP產(chǎn)生耐藥性，但是由于AMP具有作用靶點(diǎn)較多、殺菌較快的作用機(jī)制，因此大多數(shù)細(xì)菌在產(chǎn)生抗藥性之前就被AMP殺死，僅有一小部分細(xì)菌能對AMP產(chǎn)生耐藥性。但同時為避免細(xì)菌對AMP產(chǎn)生廣泛的耐藥性，必須警惕AMP的耐藥性菌的出現(xiàn)[45]。

3 小 結(jié)

目前，在畜牧業(yè)中，為了增強(qiáng)動物抵御疾病的能力，通常會在飼料中添加適量的抗生素添加劑，但是這些抗生素添加劑容易在動物體內(nèi)殘留，從而間接在人體內(nèi)殘留，危害人類健康。AMP具有與抗生素飼料添加劑相同的性能且不會造成體內(nèi)殘留，完全符合畜產(chǎn)品安全生產(chǎn)的需要，極具有作為新一代飼料添加劑的潛質(zhì)。但真正的把AMP應(yīng)用于畜牧業(yè)仍具有許多挑戰(zhàn)，如：天然AMP含量低且不宜分離純化；與抗生素相比殺傷能力較弱；潛在的毒性、溶血性以及AMP的耐藥性等問題都不容忽視。

更好地了解各種AMP的抑菌機(jī)制將為高效抗菌藥物的研發(fā)提供幫助。一些AMP在預(yù)臨床研究中具有較好的療效，副作用較低，而且也有一些AMP已成功應(yīng)用到農(nóng)業(yè)和食品工業(yè)中，具有良好的應(yīng)用前景。AMP作為最有潛力的抗生素替代藥品，在醫(yī)藥衛(wèi)生、畜牧養(yǎng)殖、食品加工以及農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域擁有廣闊的應(yīng)用前景。但同時為避免重蹈抗生素的覆轍，防止細(xì)菌對其產(chǎn)生廣泛的耐藥性，必須警惕AMP耐藥性菌的出現(xiàn)，對AMP應(yīng)當(dāng)采取合理的應(yīng)用方式。

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*Corresponding author, professor, E-mail: 15029027717@126.com

(責(zé)任編輯 武海龍)

Interreaction and Its Mechanism between Peptides and Gram-Positive Bacteria

WEI Yuan1GONG Guoli1,2*

(1.CollegeofFoodandBiologicalEngineeringCollege,ShanxiUniversityofScience&Technology,Xi’an710021,China; 2.Xi’anMicrobialDrugEngineeringLaboratory,Xi’an710021,China)

Antimicrobial peptides (AMP) have been used as a new type of antibacterial agent because of their stable physical and chemical properties, wide antibacterial spectrum, high-temperature resistance. Besides, possibilities of resistance that bacteria might develop toward AMP are much lower than other antibiotics. These characteristics make AMP become the ideal substitute for antibiotics, and thus make AMP having a broad application prospect. However, with the in-depth study of AMP, we found that some microbes can still produce resistance to AMP. At present, there is no in-depth study on the mechanism of gram-positive spores’s resistance toward AMP. In addition, little is known about the antibacterial mechanism of AMP to gram-positive bacteria. This review summarized researches on the target of AMP, its antibacterial mechanism against gram-positive and the antibiotic resistance of gram-positive strains.[ChineseJournalofAnimalNutrition, 2017, 29(8)：2636-2642]

antimicrobial peptides; gram-positive bacteria;Bacillussubtilis;Staphylococcusaureus; antibacterial mechanism; drug resistance mechanism

10.3969/j.issn.1006-267x.2017.08.004

2017-02-01

魏 媛(1994—)，女，河南新鄉(xiāng)人，碩士研究生，從事微生物工程研究。E-mail: 1057543933@qq.com

*通信作者:龔國利，教授，碩士生導(dǎo)師，E-mail: 15029027717@126.com

S811.3

A

1006-267X(2017)08-2636-07