第十一章
抗菌肽 —— 抗菌药物新资源
第一节 抗菌肽类活性物质的发展
一、抗菌肽简介
? 从微生物代谢产物中分离得到的一些多肽类抗
生素很早已经被应用 ;
? 但继 1980年在美国天蚕体内发现了第一个动物
来源的抗生素多肽－杀菌肽 （ cecropin） 以来，
在昆虫、两栖类、水产动物、包括人在内的哺
乳动物甚至植物及细菌等广泛的生物谱中发现
了至少 1700余种抗菌肽 ;
? 它们构成了宿主抵抗外来病原菌感染的第一道
防线。
一、抗菌肽简介
? 抗菌肽是一类带正电荷的两亲性小分子肽的总
称,通常含有 11～ 50个氨基酸残基 。
? 按抗菌肽来源分为,
? 微生物抗菌肽 ;
? 动物抗菌肽 ;
? 人源性抗菌肽 ;
? 植物抗菌肽等。
一、抗菌肽简介
? 其中动物抗菌肽又分为,
? 昆虫抗菌肽 ;
? 哺乳动物抗菌肽 ;
? 两栖动物抗菌肽 3大类。
? 根据抗菌肽作用对象的不同，又可以分为,
? 抗细菌肽 ;
? 抗真菌肽 ;
? 抗肿瘤肽 ;既抗细菌又抗真菌的抗菌肽 ;
? 既抗肿瘤又抗微生物的抗菌肽等类型。
一、抗菌肽简介
? 如此繁多的抗菌肽有其共同的特性，即微
量抗菌谱广（包括革兰阳性菌、革兰阴性
菌、真菌、寄生虫），同时有抗某些带包
膜病毒的作用，甚至可杀伤肿瘤细胞，但
且 大多数抗菌肽对正常真核细胞无毒性或
低毒性，且几乎无耐药性 。
? 正因如此，抗菌肽亦被称为 "天然的抗生素
",因其有望克服日益严重的抗生素耐药问
题而引起了人们极大的兴趣。
一、抗菌肽简介
? 对动物来源的抗菌肽的研究发现它们中的大多数是生物
预防微生物感染的 天然防卫系统 的重要组成 ;
? 在人和其它哺乳类中，这些多肽如防御素 （ defensins）
是中性白细胞构成中的主要蛋白类物质（总共为 10～
18%）,中性白细胞是对微生物侵袭和急性感染起着直
接防卫作用的最重要的细胞 ;
? 其它细胞也能产生这些多肽 ;
? 在 受伤的黏膜表面 包括舌、气管、肠等发现有 高浓度的
多肽,这可能是一种重要的黏膜保护成分。
一、抗菌肽简介
? 当科学家研究受伤的青蛙和蟾蜍为什么在
恶劣的环境下不受感染的原因时，发现了
滑瓜蟾素（ magainins） ;
? 滑瓜蟾素和昆虫多肽如杀菌肽都由受伤后
诱导产生，可以假定，这种诱导反应与生
物体产生的免疫反应相似。
二、阳离子多肽的基本结构和功能
? 阳离子多肽有两个显著的特征,
? 一是根据组成多肽分子的精氨酸和赖氨酸的数量，这些
多肽具有至少一个净的二价正电荷，这些氨基酸在自然
pH条件下都带有正电荷；
? 二是这些带有正电荷的多肽能够在与细菌质膜发生作用
时折叠成三维空间结构，从而可以形成由一个非极性氨
基酸侧链组成的疏水面，和另外一个由极性氨基酸残基
和带有正电荷氨基酸残基组成的亲水面 ;
? 尽管这些阳离子多肽都具有这两个面，但其在氨基酸组
成、多少和与细胞质膜发生作用后所形成的三维结构上
差距甚大。
二、阳离子多肽的基本结构和功能
? 根据已经发现的 100多种阳离子多肽在细菌质膜上形成的三维结
构可以将其分为 4种类别,
? 第一种为 α -螺旋结构,如 cecropins（从 Hyalophora cecropia
昆虫中分离得到）和 magainins(从 Xenopus laevis非洲蛙中分离
得到 );
? 第二种为由 2至 3个二硫键桥稳定的 β -片层结构,如 defensins
（可来自于不同的动物和植物）,protegrins（来自于猪）和
tachyplesins（来自于蟹）等 ;
? 第三种为含有一个或多个二硫键而形成环状结构的多肽,如
bactenecin（来自于牛） ;
? 第四种为富含某种特殊氨基酸如脯氨酸 /精氨酸的伸展螺旋,如牛
多肽 Bc5和 Bac7，以及猪多肽 PR-39等。
（ a）,β -片层结
构的人源 defensin-1；
（ b）,α -螺旋结
构的 cecropin-
melitlin杂合体；
（ c）：伸展螺旋的
indolicidin；
（ d）：环状结构的
bactenecin
三、阳离子多肽的作用机制
? 目前，国内外学者一致认为 细胞膜是抗菌
肽的主要作用靶点，多肽通过肽－膜脂作
用而在细胞膜上形成孔道,
? 造成细胞膜结构破坏 ;
? 膜内外电压失衡 ;
? 内容物泄漏 ;
? 最终导致细胞死亡。
带有正电荷的多肽（ 1）与带有负电荷的磷脂双层外表面（细胞质
膜 2）结合，导致局部的磷脂双层变窄。在膜电位的影响下，多肽
插入膜内形成通道（ 3），导致胞质内分子外流，最终导致细胞死
亡。
? 阳离子多肽穿过革兰阴性菌细胞外膜的自身促进吸收作用
? 带有正电荷的多肽与结合在脂多糖上的二价阳离子产生交互作用，
导致增强穿越细胞外膜的阳离子多肽的自身吸收。阳离子多肽在
细胞外膜上产生的交互作用也能导致增加其它常用抗菌药物的吸
收，因而具有抗菌增强剂的作用。阳离子多肽与细胞外膜上脂多
糖的结合可以用来解释这些多肽具有抗内毒素作用的原因。
三、阳离子多肽的作用机制
? 肽－膜脂作用的具体机制，观点不一，较
为经典的有如下几种模式,
? 桶状孔道模式（ barrel stave model） ;
? 毯式模式（ carpet model） ;
? 虫蚀样孔道模式（ toroidal (wormhole)
pore model）。
桶状孔道模式和毯式模式
1,桶状孔道模式
? 抗菌肽抗菌机制的早期研究多认为抗菌肽是通过桶
状孔道模式形成细胞膜孔道而实现其杀菌作用的,
? 以此模式形成细胞膜孔道的抗菌肽需符合如下要求,
? ①抗菌肽以单体或多聚体的形式吸附于细胞膜；
? ②吸附于膜的抗菌肽在低浓度下可以彼此识别并形成多
聚体；换句话说，如果它们在细胞膜表面仅以小分子的
单体或寡聚体存在，则不能破坏细胞膜；
? ③在与膜作用的疏水环境中可以插入到细胞膜的疏水核
心；
? ④单体或寡聚体的后续募集可以增大孔径。其肽－膜脂
作用过程与虫蚀样孔道形成相似。
2、毯式模式
? 在此过程中：带正电荷的抗菌肽单体分子通过静电
作用象毯子一样吸附于带负电荷的细胞膜,α -螺旋纵
轴与质膜平行，且其亲水侧与细胞膜脂质头端相接；继
之，因疏水作用 α -螺旋旋转重排至其疏水侧朝向细胞
膜的疏水核心；当抗菌肽分子超过一定浓度时，通过破
坏细胞膜脂质排列而致其破碎，就象去污剂破坏细胞一
样，故此模式又称去污剂样模式。而在细胞溶解之前，
可能有一个膜脂暂时性成孔（虫蚀样孔）的过程。
?
与桶状孔道模式相比，毯式模式无需抗菌肽的特殊
结构，也无需形成膜孔道，但需要强调的是，抗菌肽的
正电荷需要分布于多肽全长，且在脂－膜作用的整个过
程中抗菌肽始终与脂质头端作用而无多肽垂直重排过程。
3、虫蚀样孔道模式
3、虫蚀样孔道模式
? Ludtke等在研究滑瓜蟾素的作用机制时提出了此
形成明显的 α 螺旋结构且其纵轴与质膜平行，
其疏水侧埋入膜脂双分子层中间的疏水层，而亲
水侧则与质膜的极性头端作用并暴露于溶液；
? 在肽 /脂比例超过一定范围时，为避免抗菌肽亲
水性残基暴露于膜的疏水性骨架,抗菌肽开始
自身聚集，并在多肽引起的正向曲面张力的作用
下，由与膜平行方向转为透膜的垂直方向，并形
成透膜孔道。
3、虫蚀样孔道模式
? 透膜孔道除允许离子自由通过而形成离子流外，同时形
成一过性脂质流，即：因径向弥散作用，孔道相连的两
侧脂质单层的脂质头端向膜脂中间骨架快速跳跃，并参
与形成透膜孔道的孔壁。孔壁由多肽 α -螺旋的亲水侧
和细胞膜脂质的亲水头端组成，而且孔径较桶状孔道模
式大；
? 这是虫蚀样孔道模式与桶状孔道模式的区别所在；
? 外来多肽的加入、透膜孔道的形成、脂质的移位造成了
膜结构的紊乱，最终导致细菌死亡。
4、选择性杀伤机制
?
抗菌肽的选择性杀伤机制一直是人们感
兴趣的热点之一，有人认为原核生物和真
核生物细胞膜的脂质特异性可以解释这一
点。
原核生物和真核生物细胞膜最主要的区别在于其脂质的组成和排列：
哺乳动物细胞膜外层脂质为其所特有的呈电中性的两性磷脂，主要
是卵磷脂和鞘磷脂；而细菌细胞膜则含有大量的带有负电荷的磷脂
（如磷脂酰甘油和心磷脂），且有时其含量会超过 50％，使其必然
暴露于细胞外膜；
此外，革兰阴性菌细胞壁主要由带大量负电荷的脂多糖组成。
4、选择性杀伤机制
? 抗菌肽可以选择性的结合并渗透带有负电荷的细胞膜，
其动力在于 2方面,
? ①膜与抗菌肽疏水端的疏水作用；
? ②膜脂质所带的负电荷与抗菌肽所带的正电荷间的静电
吸引作用。然而，起自身防御作用的抗菌肽的疏水性通
常太弱以至不足以与两性磷脂有效结合，从而防止了自
身毒性。
原核生物和真核生物细胞膜另一重要的区别在于后
者含有丰富的真核细胞特有的固醇类物质,Matsuzaki
等研究表明胆固醇的存在可以使人红细胞免受滑瓜蟾素
2的破坏。肿瘤细胞等病变细胞膜脂质成分或排列变化
可能是导致抗菌肽对其杀伤的关键。
4、选择性杀伤机制
? 总之，细胞膜的理化性质决定了抗菌肽可以选择性的
广谱杀菌而且可以防止耐药的产生。首先，酶解和向
细胞外排药物等耐药机制不存在于抗菌肽的抗菌过程；
? 另外，抗菌肽的靶分子（阴离子脂质）是广泛存在于
微生物界的重要的保守的细胞膜成份，所以，耐药的
产生尤其困难甚至几乎不可能；
? 也就是说，原核细胞和真核细胞膜间最简单的电荷区
别是抗菌肽选择性杀伤、抗菌谱广且对正常真核细胞
几乎无毒性或低毒性的关键所在。
四、阳离子多肽的应用
? 抗菌肽的发现不仅会推动临床抗菌药物的
应用和对控制各种难以治疗病原菌的感染
起到重要的作用，同时应用转基因技术将
编码抗菌肽的这些基因转入到植物或动物
中，能够起到防止病原菌感染的作用。
? 抗菌肽因其独特的抗菌机制在工业、农业、
畜牧业及医药等方面具有广阔的应用前景。
研究开发的公司名称 多肽 适应症
Magainin Pharmaceuticals MSI-78(α -螺旋 )
MSI-78
脓疱病
糖尿病足溃疡表面感染
Applied Microbiology/Astra/Merck Nisin(lantibiotic) 胃幽门杆菌感染 /溃疡
Applied Microbiology/Nippon Shoji Nisin突变体 万古霉素耐药肠球菌
Micrologix Biotech MBI-CN
MBI-20系列（ α -螺旋
）
革兰阳性菌感染
革兰阴性菌感染、普通
抗菌药物的增效剂
Intrabiotics IB367(β -片层 ) 口腔黏膜炎（口腔溃疡）
Xoma Mycoprex(BPI衍生物 ) 系统性念珠菌病、
fluconazole 增效
剂
目前正在进行临床研究的一些阳离子多肽的适应症
应用转基因技术将抗菌肽基因转入植物或动物的一些例子
转基因
品种
所用的多肽 多肽的二级
结构
多肽的表达
水平
对病原菌的抗性
烟草 大麦 α-hordothionin β-片层 2-60ng/mg
叶蛋白
Clavibacter michiganesis
烟草 大麦 β-hordothionin β-片层 2-60ng/mg
叶蛋白
Clavibacter michiganesis对 syringae
假单孢菌无效
烟草 大麦 α-hordothionin β-片层 ++ capestris黄单孢菌，对 Clavibacter
michiganesis无效
烟草 巨大 silk moth cecropin B α-螺旋 未测到 对 B,solanacearum和 syringae假单
孢菌无效
烟草 巨大 silk moth cecropin B α-螺旋 未测 syringae假单孢菌 pv.tabaci
土豆 巨大 silk moth cecropin B α-螺旋 无 对 Erwinia无效果
土豆 马蹄蟹 tachyplesin1 β-片层 + 对 Erwinia有轻微的抗性
烟草 小萝卜植物 -defensin Rs-
AMP2
β-片层 0.2-2.4μg/mg叶蛋白 Alternaria longpipes(真菌 )
烟草 Amaranth hevein Ac-AMP2 β-片层 0.6-1.1μg/mg叶蛋白 体外有抗真菌活性，但在体内无作
用
烟草 甜胡椒结 Mj-AMP2 β-片层 0.9-1.4μg/mg叶蛋白 体外有抗真菌活性，但在体内无作
用
烟草 Cecropin B 类似物 SB-37和
Shiva-1
α-螺旋 -1μ g/mg
叶蛋白
细菌减少（ Burkholderia
solanacearum）
烟草 Chimeric cecropin A/B杂合体 α-螺旋 微量 无效
烟草 大麦 α-thioin β-片层 20 ng/mg
叶蛋白
丁香假单孢菌 pv,syringae
烟草 小麦 α-thioin β-片层？ 无效
小鼠 类似物 螺旋 未报道 Brucella abortus
第二节 防御素抗菌肽家族的研究进展
? 一、防御素的结构特征
? 哺乳动物的抗菌肽主要有两大类：防御素和
cathelicidins。
? 防御素为一族脊椎动物来源的抗菌肽，其富含
β -片层结构及有一个由六个二硫键连接的半
胱氨酸构架，进一步可分为 α -和 β -两个亚族；
? 在这两种防御素都含有一个三重交链的 β -片
层结构，其中带有一个明显的, 防御素折叠, 。
人源 α -和 β -防御素的空间结构，其折叠方式相似
人源 α -和 β -防御素的空间结构
? Mitta 等从 2种贻贝菌（ Mytilus edulis,
Mytilus galloprovincialis） 中分离到
多种抗菌肽，根据抗菌肽的一级结构和半
胱氨酸的不同分为 4种,
? 防御素 (defensins)；
? 贻贝素（ mytilins）；
? 贻贝肽（ myticins）；
? 贻贝霉素（ mytimycins）；
? 目前对贻贝素研究的比较透彻。
二、防御素的分布
? 早在 20世纪 60年代，当人们研究豚鼠白细胞的抗
菌活性时，就对多肽产生了兴趣，因为在白细胞
中富含这种物质且具有广谱抗菌的活性；
? 当人们在人白细胞中发现抗菌肽后，发现这种物
质的分布很广泛，其由上皮细胞产生并对宿主具
有防御作用。在已经研究过的哺乳动物以及小鸡
和火鸡中，都发现有典型的防御素多肽。从蛇毒
也已分离到防御素类多肽（生长捕集多肽，
growth arresting peptide和响尾蛇胺，
crotamines），其可能作为一种上皮宿主防御多
肽，以抵御更大的捕食者。
三、微生物对防御素的耐受性
? 通过插入诱变的方法，已经鉴定了一些
细菌对防御素产生耐受性的特异性机制。
破坏 phoP-phoQ双组分转录调节子，能够增
加沙门菌对防御素和其他阳离子多肽的敏
感性。
四、防御素的其他生物活性
? 防御素还具有许多其他生理活性，如对单
核细胞,T-淋巴细胞和树突细胞的趋化活
性（ chemotactic activity）；
? 人源的 β -防御素 1和 2，具有吸引记忆 T-细
胞和未成熟树突细胞，这种化学吸引剂的
作用可能是由于防御素与细胞因子受体
CCR6结合的缘故。尽管这一生理学意义还
没有被了解，但在发炎的皮肤中高浓度的
HBD-2（人源 β -防御素 2）使防御素有可能
与天然的细胞因子配体竞争。
四、防御素的其他生物活性
? 某些被称之为皮质激素抑制剂（ corticostatins）
的防御素，通过与促肾脏腺皮质激素受体
（ adrenocorticotropic hormone,ACTH）的非
活化结合，达到相反的效果；
? 尽管这种活性将抑制免疫抑制性激素可的松的产
生，但对感染是有用的。另有报道称某些防御素
在纳摩尔浓度下，对哺乳细胞具有活化硝苯吡啶
敏感的钙通道。也有报道称某些与防御素遗传和
结构相似的多肽，已经在雄性生殖道，特别是副
睾中发现。
第三节 Cathelicidins抗菌肽家族的研究进展
? 一,Cathelicidins基因组成和生物合成
? 20世纪 90年代，在进行 bactenecin5 cDNA
的克隆时发现 cathelicidins抗菌肽具有共
同的结构特征，即 N末端都含有一个
cathelin区域（一个来自猪白细胞的大小
约 12kDa的蛋白），所以在 1995年将其命名
为 cathelicidins家族。研究证明
cathelicidins基因有 4个外显子和 3个内含
子 。
Cathelicidins的基因组成
二,Cathelicidins抗菌肽家族的结构特征
? 根据不同 cathelicidins抗菌肽氨基酸的组
成和在特定环境中的空间结构特征，可将
其分为 4类，即 α -螺旋、伸展螺旋,β -片
层和环状结构抗菌肽。
用 Shiffer-Edmundson的车轮投影模型表示 PMAP-36
和 LL-37的 α －螺旋多肽结构
（一） α －螺旋 cathelicidins抗菌肽的抗菌活性
? α －螺旋 cathelicidins抗菌肽的抗菌谱广，既抗
革兰阳性菌，又抗革兰阴性菌，还抗许多耐药菌，
如耐甲氧西林金黄色葡萄球菌、耐万古霉素肠球
菌、多重耐药菌铜绿假单胞菌、大肠埃希菌包膜
和非包膜菌株，以及肺炎克雷伯氏菌等。
? 人 LL-37的抗菌活性比人嗜中性白细胞肽 1（ 一种
α －防御肽）还强，可以抗铜绿假单胞菌和嗜麦
芽糖寡养单胞菌等许多菌。
（一） α －螺旋 cathelicidins抗菌肽的抗菌活性
? 带有疏水性 C末端 的 α -螺旋 cathelicidins还具有
抗真菌的活性；它们抗真菌的 MIC值与抗细菌的相
同或略高。
? 包括敏感性真菌白念珠菌（ Candida albicans）
和从免疫抑制病人中分离得到的 Cryptococcus
neoformans。
? α -螺旋 cathelicidins抗菌肽以剂量依赖型方式，
在 MIC浓度时可迅速穿透敏感微生物的生物膜或人
工膜，提高细菌细胞膜的通透性,从而导致细胞死
亡。
（一） α －螺旋 cathelicidins抗菌肽的抗菌活性
? 缺少疏水区域 的 BMAP-27,BMAP-28和 LL-
37/hCAP18的合成片段，能够使其选择性提
高和对真核细胞毒性降低，但仍保持抗菌
活性。
? 当 BMAP-28的 C端高度疏水性残基被一些亲
水性残基替代后，对哺乳动物细胞的毒性
极大降低，且对革兰阴性菌的活性提高，
而对革兰阳性菌的活性降低。
（一） α －螺旋 cathelicidins抗菌肽的抗菌活性
? 体内研究表明 CAP18抗菌肽可能被用来治疗革兰阴
性菌引起的败血症 (G- sepsis)。
? SMAP-29,BMAP-27及 BMAP-28腹膜内给药 0.2～
0.8mg/kg，能够完全保护由铜绿假单胞菌、金黄
色葡萄球菌或大肠埃希菌包膜菌株感染的腹膜炎
小鼠，而对照组小鼠死亡率超过 90%。
? CF病人气管表面液体的高盐浓度能够抑制在肺上
皮细胞中表达 β -防御素 1,2和 LL-37/hCAP18。
? Wilson及其合作者的气管异种皮移植实验表明 LL-
37/hCAP18的超表达可以逆转 CF特异性的抗菌活性
的缺失，这为将来治疗 CF病人慢性气管炎指出了
新的基因治疗方法。
（二）伸展螺旋 cathelicidins抗菌肽的抗菌活性
? Bac5和 Bac7在体外有很强的抗菌活性，主要抗肠道革兰阴
性菌和一些革兰阳性菌。
? 在浓度为 0.5～ 20μM 时，能有效杀死大肠埃希菌、鼠伤寒
沙门氏菌、肺炎克雷伯氏菌,Enterococcus cloacae、表
皮葡萄球菌和巨大芽孢杆菌。
? 在相同浓度下,Bac7可抑制铜绿假单胞菌的生长。 Bac5和
Bac7均可抗螺旋体，如问号钩端螺旋体和双曲钩端螺旋体,
但伯氏疏螺旋体对它们耐药。
? 绵羊和山羊的 Bac5同系物在低盐浓度的介质中表现出强大
的广谱的抗菌活性，可以抗革兰阴性菌、革兰阳性菌和某
些真菌。
? 有关 Bac5和 Bac7的作用机制研究表明，在杀菌浓度下可以
迅速抑制细菌细胞呼吸，从而杀死细菌。
（二）伸展螺旋 cathelicidins抗菌肽的抗菌活性
? 猪 cathelicidin PR－ 39（ proline－
arginine－ rich 39），抗革兰阴性菌的浓
度与四环素相似，在低浓度下可以抗一些
革兰阴性菌（如大肠埃希菌、鼠伤寒沙门
氏菌和乙酸钙不动杆菌），以及一些革兰
阳性菌（如巨大芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌
和酿脓链球菌），但普通变形菌、铜绿假
单胞菌和金黄色葡萄球菌对它耐药。
（二）伸展螺旋 cathelicidins抗菌肽的抗菌活性
? Indolicidin具有广谱的抗菌活性，对革兰
阴性菌、革兰阳性菌和真菌的抗菌活性都
很强，其杀菌浓度为 0.1～ 1μM 。在相同浓
度下，它可以迅速渗透敏感性大肠埃希菌
菌株的内外膜。
? 另外,indolicidin还抗许多种需氧革兰阳
性菌和革兰阴性菌的临床分离株,如铜绿假
单胞菌的临床分离株，念珠菌亚种和
C.neoformans的临床分离株，以及寄生虫
（如 Cryptosporadium parvum和
Pneumocystis carinii）。
（二）伸展螺旋 cathelicidins抗菌肽的抗菌活性
? Indolicidin还表现出直接的剂量依赖性和
时间依赖性的杀病毒活性，可以抗人类免
疫缺陷病毒 (HIV-1),此时它的抗病毒所需
浓度比抗菌和抗真菌时高。
? Indolicidin对真核细胞有细胞毒性。在浓
度为 40mg/kg时,可有效地抗小鼠系统性曲
霉病感染。
? Indolicidin可以诱导细胞膜形成离散通道,
从而使跨膜电位大大超过 -70～ -80mv,细胞
内容物向外流出而死亡。
（三）环状结构的 cathelicidins抗菌肽的抗菌活性
? 天然的环肽具有抗大肠埃希菌和金黄色葡
萄球菌的活性，而合成的环肽可以抗革兰
阴性菌，却不抗绝大多数的包括金黄色葡
萄球菌在内的革兰阳性菌。
? 绵羊 OaDode也是如此。它在 10-7～ 10-5M
浓度下对大肠埃希菌和金黄色葡萄球菌表
现出强大的抗菌活性，然当合成肽为环状
时，只抗革兰阴性菌，不抗革兰阳性菌。
（三）环状结构的 cathelicidins抗菌肽的抗菌活性
? 当牛 dodecapeptide环状分子解环成线性分子后，
它的抗菌活性就从抗革兰阴性菌转变到抗革兰阳
性菌。
? 环状 dodecapeptide与 LPS的结合更有效，更能
提高外膜的渗透性，这就是环肽选择性抗革兰阴
性菌的原因。
? 环状 dodecapeptide对鼠和人 T淋巴细胞，鼠胚
胎神经元细胞和星形胶质细胞，以及人成胶质细
胞瘤细胞有毒性。
（四） β －片层 cathelicidins抗菌肽的抗菌活性
? 具有 β－片层结构的 protegrins家族成员有广谱的
抗菌活性，尤其是 PG-1，其在浓度 1～ 5μg/ml时，
体外可杀死多种革兰阴性菌如：大肠埃希菌、铜
绿假单胞菌、肺炎克雷伯氏菌、鼠伤寒沙门氏菌，
以及多种革兰阳性菌如：甲氧西林耐药金黄色葡
萄球菌、万古霉素耐药肠球菌和分支结核杆菌，
对真菌和包被病毒也具有活性。
? 性传播病原体奈瑟氏淋球菌、砂眼衣原体,II型单
纯性病毒和 HIV-1对 PG-1都敏感。
（四） β －片层 cathelicidins抗菌肽的抗菌活性
? Protegrins中 β －片层的存在是其结构稳定的关键。线性类似
物或者消除了维持 β －片层结构的氨基酸的取代类似物，其抗
菌活性大大下降，且在生理盐浓度下活性下降更多。
? 维持 protegrins的两亲性对其活性也很重要，当疏水性氨基酸
取代极性氨基酸时活性下降。正电荷较少的类似物活性也变小。
? Protegrins抗菌活性所必须的最小片段是长为 12个氨基酸，因
为对类似物 NH2LTYCRRRFCVTVconh2的分析表明：这 12个氨基酸
的类似物的活性与 PG-1一样，其也是 β －片层结构，由一个二
硫键构成。
? 实验表明抗砂眼衣原体的活性基团主要是 PG-1的 5～ 15残基
（ LCYCRRRFCVC），而且两个二硫键存在时抗菌活性最佳。
（四） β －片层 cathelicidins抗菌肽的抗菌活性
? Cathelicidins抗菌肽主要是认为具有抗菌活性，
不过近来发现它还有其他的生物功能，包括伤口
修复，化学吸引剂，诱导血管生成。
? 这些作用可能与病原体的消除没有直接的关系，
而是 cathelicidins参与调控的作用，有助于增强
宿主防御机制。
? 不过有关这些活性的病理生理重要性还不是很清
楚，主要是因为这些活性表现出种族特异性。
谢谢大家！
抗菌肽 —— 抗菌药物新资源
第一节 抗菌肽类活性物质的发展
一、抗菌肽简介
? 从微生物代谢产物中分离得到的一些多肽类抗
生素很早已经被应用 ;
? 但继 1980年在美国天蚕体内发现了第一个动物
来源的抗生素多肽－杀菌肽 （ cecropin） 以来，
在昆虫、两栖类、水产动物、包括人在内的哺
乳动物甚至植物及细菌等广泛的生物谱中发现
了至少 1700余种抗菌肽 ;
? 它们构成了宿主抵抗外来病原菌感染的第一道
防线。
一、抗菌肽简介
? 抗菌肽是一类带正电荷的两亲性小分子肽的总
称,通常含有 11～ 50个氨基酸残基 。
? 按抗菌肽来源分为,
? 微生物抗菌肽 ;
? 动物抗菌肽 ;
? 人源性抗菌肽 ;
? 植物抗菌肽等。
一、抗菌肽简介
? 其中动物抗菌肽又分为,
? 昆虫抗菌肽 ;
? 哺乳动物抗菌肽 ;
? 两栖动物抗菌肽 3大类。
? 根据抗菌肽作用对象的不同，又可以分为,
? 抗细菌肽 ;
? 抗真菌肽 ;
? 抗肿瘤肽 ;既抗细菌又抗真菌的抗菌肽 ;
? 既抗肿瘤又抗微生物的抗菌肽等类型。
一、抗菌肽简介
? 如此繁多的抗菌肽有其共同的特性，即微
量抗菌谱广（包括革兰阳性菌、革兰阴性
菌、真菌、寄生虫），同时有抗某些带包
膜病毒的作用，甚至可杀伤肿瘤细胞，但
且 大多数抗菌肽对正常真核细胞无毒性或
低毒性，且几乎无耐药性 。
? 正因如此，抗菌肽亦被称为 "天然的抗生素
",因其有望克服日益严重的抗生素耐药问
题而引起了人们极大的兴趣。
一、抗菌肽简介
? 对动物来源的抗菌肽的研究发现它们中的大多数是生物
预防微生物感染的 天然防卫系统 的重要组成 ;
? 在人和其它哺乳类中，这些多肽如防御素 （ defensins）
是中性白细胞构成中的主要蛋白类物质（总共为 10～
18%）,中性白细胞是对微生物侵袭和急性感染起着直
接防卫作用的最重要的细胞 ;
? 其它细胞也能产生这些多肽 ;
? 在 受伤的黏膜表面 包括舌、气管、肠等发现有 高浓度的
多肽,这可能是一种重要的黏膜保护成分。
一、抗菌肽简介
? 当科学家研究受伤的青蛙和蟾蜍为什么在
恶劣的环境下不受感染的原因时，发现了
滑瓜蟾素（ magainins） ;
? 滑瓜蟾素和昆虫多肽如杀菌肽都由受伤后
诱导产生，可以假定，这种诱导反应与生
物体产生的免疫反应相似。
二、阳离子多肽的基本结构和功能
? 阳离子多肽有两个显著的特征,
? 一是根据组成多肽分子的精氨酸和赖氨酸的数量，这些
多肽具有至少一个净的二价正电荷，这些氨基酸在自然
pH条件下都带有正电荷；
? 二是这些带有正电荷的多肽能够在与细菌质膜发生作用
时折叠成三维空间结构，从而可以形成由一个非极性氨
基酸侧链组成的疏水面，和另外一个由极性氨基酸残基
和带有正电荷氨基酸残基组成的亲水面 ;
? 尽管这些阳离子多肽都具有这两个面，但其在氨基酸组
成、多少和与细胞质膜发生作用后所形成的三维结构上
差距甚大。
二、阳离子多肽的基本结构和功能
? 根据已经发现的 100多种阳离子多肽在细菌质膜上形成的三维结
构可以将其分为 4种类别,
? 第一种为 α -螺旋结构,如 cecropins（从 Hyalophora cecropia
昆虫中分离得到）和 magainins(从 Xenopus laevis非洲蛙中分离
得到 );
? 第二种为由 2至 3个二硫键桥稳定的 β -片层结构,如 defensins
（可来自于不同的动物和植物）,protegrins（来自于猪）和
tachyplesins（来自于蟹）等 ;
? 第三种为含有一个或多个二硫键而形成环状结构的多肽,如
bactenecin（来自于牛） ;
? 第四种为富含某种特殊氨基酸如脯氨酸 /精氨酸的伸展螺旋,如牛
多肽 Bc5和 Bac7，以及猪多肽 PR-39等。
（ a）,β -片层结
构的人源 defensin-1；
（ b）,α -螺旋结
构的 cecropin-
melitlin杂合体；
（ c）：伸展螺旋的
indolicidin；
（ d）：环状结构的
bactenecin
三、阳离子多肽的作用机制
? 目前，国内外学者一致认为 细胞膜是抗菌
肽的主要作用靶点，多肽通过肽－膜脂作
用而在细胞膜上形成孔道,
? 造成细胞膜结构破坏 ;
? 膜内外电压失衡 ;
? 内容物泄漏 ;
? 最终导致细胞死亡。
带有正电荷的多肽（ 1）与带有负电荷的磷脂双层外表面（细胞质
膜 2）结合，导致局部的磷脂双层变窄。在膜电位的影响下，多肽
插入膜内形成通道（ 3），导致胞质内分子外流，最终导致细胞死
亡。
? 阳离子多肽穿过革兰阴性菌细胞外膜的自身促进吸收作用
? 带有正电荷的多肽与结合在脂多糖上的二价阳离子产生交互作用，
导致增强穿越细胞外膜的阳离子多肽的自身吸收。阳离子多肽在
细胞外膜上产生的交互作用也能导致增加其它常用抗菌药物的吸
收，因而具有抗菌增强剂的作用。阳离子多肽与细胞外膜上脂多
糖的结合可以用来解释这些多肽具有抗内毒素作用的原因。
三、阳离子多肽的作用机制
? 肽－膜脂作用的具体机制，观点不一，较
为经典的有如下几种模式,
? 桶状孔道模式（ barrel stave model） ;
? 毯式模式（ carpet model） ;
? 虫蚀样孔道模式（ toroidal (wormhole)
pore model）。
桶状孔道模式和毯式模式
1,桶状孔道模式
? 抗菌肽抗菌机制的早期研究多认为抗菌肽是通过桶
状孔道模式形成细胞膜孔道而实现其杀菌作用的,
? 以此模式形成细胞膜孔道的抗菌肽需符合如下要求,
? ①抗菌肽以单体或多聚体的形式吸附于细胞膜；
? ②吸附于膜的抗菌肽在低浓度下可以彼此识别并形成多
聚体；换句话说，如果它们在细胞膜表面仅以小分子的
单体或寡聚体存在，则不能破坏细胞膜；
? ③在与膜作用的疏水环境中可以插入到细胞膜的疏水核
心；
? ④单体或寡聚体的后续募集可以增大孔径。其肽－膜脂
作用过程与虫蚀样孔道形成相似。
2、毯式模式
? 在此过程中：带正电荷的抗菌肽单体分子通过静电
作用象毯子一样吸附于带负电荷的细胞膜,α -螺旋纵
轴与质膜平行，且其亲水侧与细胞膜脂质头端相接；继
之，因疏水作用 α -螺旋旋转重排至其疏水侧朝向细胞
膜的疏水核心；当抗菌肽分子超过一定浓度时，通过破
坏细胞膜脂质排列而致其破碎，就象去污剂破坏细胞一
样，故此模式又称去污剂样模式。而在细胞溶解之前，
可能有一个膜脂暂时性成孔（虫蚀样孔）的过程。
?
与桶状孔道模式相比，毯式模式无需抗菌肽的特殊
结构，也无需形成膜孔道，但需要强调的是，抗菌肽的
正电荷需要分布于多肽全长，且在脂－膜作用的整个过
程中抗菌肽始终与脂质头端作用而无多肽垂直重排过程。
3、虫蚀样孔道模式
3、虫蚀样孔道模式
? Ludtke等在研究滑瓜蟾素的作用机制时提出了此
形成明显的 α 螺旋结构且其纵轴与质膜平行，
其疏水侧埋入膜脂双分子层中间的疏水层，而亲
水侧则与质膜的极性头端作用并暴露于溶液；
? 在肽 /脂比例超过一定范围时，为避免抗菌肽亲
水性残基暴露于膜的疏水性骨架,抗菌肽开始
自身聚集，并在多肽引起的正向曲面张力的作用
下，由与膜平行方向转为透膜的垂直方向，并形
成透膜孔道。
3、虫蚀样孔道模式
? 透膜孔道除允许离子自由通过而形成离子流外，同时形
成一过性脂质流，即：因径向弥散作用，孔道相连的两
侧脂质单层的脂质头端向膜脂中间骨架快速跳跃，并参
与形成透膜孔道的孔壁。孔壁由多肽 α -螺旋的亲水侧
和细胞膜脂质的亲水头端组成，而且孔径较桶状孔道模
式大；
? 这是虫蚀样孔道模式与桶状孔道模式的区别所在；
? 外来多肽的加入、透膜孔道的形成、脂质的移位造成了
膜结构的紊乱，最终导致细菌死亡。
4、选择性杀伤机制
?
抗菌肽的选择性杀伤机制一直是人们感
兴趣的热点之一，有人认为原核生物和真
核生物细胞膜的脂质特异性可以解释这一
点。
原核生物和真核生物细胞膜最主要的区别在于其脂质的组成和排列：
哺乳动物细胞膜外层脂质为其所特有的呈电中性的两性磷脂，主要
是卵磷脂和鞘磷脂；而细菌细胞膜则含有大量的带有负电荷的磷脂
（如磷脂酰甘油和心磷脂），且有时其含量会超过 50％，使其必然
暴露于细胞外膜；
此外，革兰阴性菌细胞壁主要由带大量负电荷的脂多糖组成。
4、选择性杀伤机制
? 抗菌肽可以选择性的结合并渗透带有负电荷的细胞膜，
其动力在于 2方面,
? ①膜与抗菌肽疏水端的疏水作用；
? ②膜脂质所带的负电荷与抗菌肽所带的正电荷间的静电
吸引作用。然而，起自身防御作用的抗菌肽的疏水性通
常太弱以至不足以与两性磷脂有效结合，从而防止了自
身毒性。
原核生物和真核生物细胞膜另一重要的区别在于后
者含有丰富的真核细胞特有的固醇类物质,Matsuzaki
等研究表明胆固醇的存在可以使人红细胞免受滑瓜蟾素
2的破坏。肿瘤细胞等病变细胞膜脂质成分或排列变化
可能是导致抗菌肽对其杀伤的关键。
4、选择性杀伤机制
? 总之，细胞膜的理化性质决定了抗菌肽可以选择性的
广谱杀菌而且可以防止耐药的产生。首先，酶解和向
细胞外排药物等耐药机制不存在于抗菌肽的抗菌过程；
? 另外，抗菌肽的靶分子（阴离子脂质）是广泛存在于
微生物界的重要的保守的细胞膜成份，所以，耐药的
产生尤其困难甚至几乎不可能；
? 也就是说，原核细胞和真核细胞膜间最简单的电荷区
别是抗菌肽选择性杀伤、抗菌谱广且对正常真核细胞
几乎无毒性或低毒性的关键所在。
四、阳离子多肽的应用
? 抗菌肽的发现不仅会推动临床抗菌药物的
应用和对控制各种难以治疗病原菌的感染
起到重要的作用，同时应用转基因技术将
编码抗菌肽的这些基因转入到植物或动物
中，能够起到防止病原菌感染的作用。
? 抗菌肽因其独特的抗菌机制在工业、农业、
畜牧业及医药等方面具有广阔的应用前景。
研究开发的公司名称 多肽 适应症
Magainin Pharmaceuticals MSI-78(α -螺旋 )
MSI-78
脓疱病
糖尿病足溃疡表面感染
Applied Microbiology/Astra/Merck Nisin(lantibiotic) 胃幽门杆菌感染 /溃疡
Applied Microbiology/Nippon Shoji Nisin突变体 万古霉素耐药肠球菌
Micrologix Biotech MBI-CN
MBI-20系列（ α -螺旋
）
革兰阳性菌感染
革兰阴性菌感染、普通
抗菌药物的增效剂
Intrabiotics IB367(β -片层 ) 口腔黏膜炎（口腔溃疡）
Xoma Mycoprex(BPI衍生物 ) 系统性念珠菌病、
fluconazole 增效
剂
目前正在进行临床研究的一些阳离子多肽的适应症
应用转基因技术将抗菌肽基因转入植物或动物的一些例子
转基因
品种
所用的多肽 多肽的二级
结构
多肽的表达
水平
对病原菌的抗性
烟草 大麦 α-hordothionin β-片层 2-60ng/mg
叶蛋白
Clavibacter michiganesis
烟草 大麦 β-hordothionin β-片层 2-60ng/mg
叶蛋白
Clavibacter michiganesis对 syringae
假单孢菌无效
烟草 大麦 α-hordothionin β-片层 ++ capestris黄单孢菌，对 Clavibacter
michiganesis无效
烟草 巨大 silk moth cecropin B α-螺旋 未测到 对 B,solanacearum和 syringae假单
孢菌无效
烟草 巨大 silk moth cecropin B α-螺旋 未测 syringae假单孢菌 pv.tabaci
土豆 巨大 silk moth cecropin B α-螺旋 无 对 Erwinia无效果
土豆 马蹄蟹 tachyplesin1 β-片层 + 对 Erwinia有轻微的抗性
烟草 小萝卜植物 -defensin Rs-
AMP2
β-片层 0.2-2.4μg/mg叶蛋白 Alternaria longpipes(真菌 )
烟草 Amaranth hevein Ac-AMP2 β-片层 0.6-1.1μg/mg叶蛋白 体外有抗真菌活性，但在体内无作
用
烟草 甜胡椒结 Mj-AMP2 β-片层 0.9-1.4μg/mg叶蛋白 体外有抗真菌活性，但在体内无作
用
烟草 Cecropin B 类似物 SB-37和
Shiva-1
α-螺旋 -1μ g/mg
叶蛋白
细菌减少（ Burkholderia
solanacearum）
烟草 Chimeric cecropin A/B杂合体 α-螺旋 微量 无效
烟草 大麦 α-thioin β-片层 20 ng/mg
叶蛋白
丁香假单孢菌 pv,syringae
烟草 小麦 α-thioin β-片层？ 无效
小鼠 类似物 螺旋 未报道 Brucella abortus
第二节 防御素抗菌肽家族的研究进展
? 一、防御素的结构特征
? 哺乳动物的抗菌肽主要有两大类：防御素和
cathelicidins。
? 防御素为一族脊椎动物来源的抗菌肽，其富含
β -片层结构及有一个由六个二硫键连接的半
胱氨酸构架，进一步可分为 α -和 β -两个亚族；
? 在这两种防御素都含有一个三重交链的 β -片
层结构，其中带有一个明显的, 防御素折叠, 。
人源 α -和 β -防御素的空间结构，其折叠方式相似
人源 α -和 β -防御素的空间结构
? Mitta 等从 2种贻贝菌（ Mytilus edulis,
Mytilus galloprovincialis） 中分离到
多种抗菌肽，根据抗菌肽的一级结构和半
胱氨酸的不同分为 4种,
? 防御素 (defensins)；
? 贻贝素（ mytilins）；
? 贻贝肽（ myticins）；
? 贻贝霉素（ mytimycins）；
? 目前对贻贝素研究的比较透彻。
二、防御素的分布
? 早在 20世纪 60年代，当人们研究豚鼠白细胞的抗
菌活性时，就对多肽产生了兴趣，因为在白细胞
中富含这种物质且具有广谱抗菌的活性；
? 当人们在人白细胞中发现抗菌肽后，发现这种物
质的分布很广泛，其由上皮细胞产生并对宿主具
有防御作用。在已经研究过的哺乳动物以及小鸡
和火鸡中，都发现有典型的防御素多肽。从蛇毒
也已分离到防御素类多肽（生长捕集多肽，
growth arresting peptide和响尾蛇胺，
crotamines），其可能作为一种上皮宿主防御多
肽，以抵御更大的捕食者。
三、微生物对防御素的耐受性
? 通过插入诱变的方法，已经鉴定了一些
细菌对防御素产生耐受性的特异性机制。
破坏 phoP-phoQ双组分转录调节子，能够增
加沙门菌对防御素和其他阳离子多肽的敏
感性。
四、防御素的其他生物活性
? 防御素还具有许多其他生理活性，如对单
核细胞,T-淋巴细胞和树突细胞的趋化活
性（ chemotactic activity）；
? 人源的 β -防御素 1和 2，具有吸引记忆 T-细
胞和未成熟树突细胞，这种化学吸引剂的
作用可能是由于防御素与细胞因子受体
CCR6结合的缘故。尽管这一生理学意义还
没有被了解，但在发炎的皮肤中高浓度的
HBD-2（人源 β -防御素 2）使防御素有可能
与天然的细胞因子配体竞争。
四、防御素的其他生物活性
? 某些被称之为皮质激素抑制剂（ corticostatins）
的防御素，通过与促肾脏腺皮质激素受体
（ adrenocorticotropic hormone,ACTH）的非
活化结合，达到相反的效果；
? 尽管这种活性将抑制免疫抑制性激素可的松的产
生，但对感染是有用的。另有报道称某些防御素
在纳摩尔浓度下，对哺乳细胞具有活化硝苯吡啶
敏感的钙通道。也有报道称某些与防御素遗传和
结构相似的多肽，已经在雄性生殖道，特别是副
睾中发现。
第三节 Cathelicidins抗菌肽家族的研究进展
? 一,Cathelicidins基因组成和生物合成
? 20世纪 90年代，在进行 bactenecin5 cDNA
的克隆时发现 cathelicidins抗菌肽具有共
同的结构特征，即 N末端都含有一个
cathelin区域（一个来自猪白细胞的大小
约 12kDa的蛋白），所以在 1995年将其命名
为 cathelicidins家族。研究证明
cathelicidins基因有 4个外显子和 3个内含
子 。
Cathelicidins的基因组成
二,Cathelicidins抗菌肽家族的结构特征
? 根据不同 cathelicidins抗菌肽氨基酸的组
成和在特定环境中的空间结构特征，可将
其分为 4类，即 α -螺旋、伸展螺旋,β -片
层和环状结构抗菌肽。
用 Shiffer-Edmundson的车轮投影模型表示 PMAP-36
和 LL-37的 α －螺旋多肽结构
（一） α －螺旋 cathelicidins抗菌肽的抗菌活性
? α －螺旋 cathelicidins抗菌肽的抗菌谱广，既抗
革兰阳性菌，又抗革兰阴性菌，还抗许多耐药菌，
如耐甲氧西林金黄色葡萄球菌、耐万古霉素肠球
菌、多重耐药菌铜绿假单胞菌、大肠埃希菌包膜
和非包膜菌株，以及肺炎克雷伯氏菌等。
? 人 LL-37的抗菌活性比人嗜中性白细胞肽 1（ 一种
α －防御肽）还强，可以抗铜绿假单胞菌和嗜麦
芽糖寡养单胞菌等许多菌。
（一） α －螺旋 cathelicidins抗菌肽的抗菌活性
? 带有疏水性 C末端 的 α -螺旋 cathelicidins还具有
抗真菌的活性；它们抗真菌的 MIC值与抗细菌的相
同或略高。
? 包括敏感性真菌白念珠菌（ Candida albicans）
和从免疫抑制病人中分离得到的 Cryptococcus
neoformans。
? α -螺旋 cathelicidins抗菌肽以剂量依赖型方式，
在 MIC浓度时可迅速穿透敏感微生物的生物膜或人
工膜，提高细菌细胞膜的通透性,从而导致细胞死
亡。
（一） α －螺旋 cathelicidins抗菌肽的抗菌活性
? 缺少疏水区域 的 BMAP-27,BMAP-28和 LL-
37/hCAP18的合成片段，能够使其选择性提
高和对真核细胞毒性降低，但仍保持抗菌
活性。
? 当 BMAP-28的 C端高度疏水性残基被一些亲
水性残基替代后，对哺乳动物细胞的毒性
极大降低，且对革兰阴性菌的活性提高，
而对革兰阳性菌的活性降低。
（一） α －螺旋 cathelicidins抗菌肽的抗菌活性
? 体内研究表明 CAP18抗菌肽可能被用来治疗革兰阴
性菌引起的败血症 (G- sepsis)。
? SMAP-29,BMAP-27及 BMAP-28腹膜内给药 0.2～
0.8mg/kg，能够完全保护由铜绿假单胞菌、金黄
色葡萄球菌或大肠埃希菌包膜菌株感染的腹膜炎
小鼠，而对照组小鼠死亡率超过 90%。
? CF病人气管表面液体的高盐浓度能够抑制在肺上
皮细胞中表达 β -防御素 1,2和 LL-37/hCAP18。
? Wilson及其合作者的气管异种皮移植实验表明 LL-
37/hCAP18的超表达可以逆转 CF特异性的抗菌活性
的缺失，这为将来治疗 CF病人慢性气管炎指出了
新的基因治疗方法。
（二）伸展螺旋 cathelicidins抗菌肽的抗菌活性
? Bac5和 Bac7在体外有很强的抗菌活性，主要抗肠道革兰阴
性菌和一些革兰阳性菌。
? 在浓度为 0.5～ 20μM 时，能有效杀死大肠埃希菌、鼠伤寒
沙门氏菌、肺炎克雷伯氏菌,Enterococcus cloacae、表
皮葡萄球菌和巨大芽孢杆菌。
? 在相同浓度下,Bac7可抑制铜绿假单胞菌的生长。 Bac5和
Bac7均可抗螺旋体，如问号钩端螺旋体和双曲钩端螺旋体,
但伯氏疏螺旋体对它们耐药。
? 绵羊和山羊的 Bac5同系物在低盐浓度的介质中表现出强大
的广谱的抗菌活性，可以抗革兰阴性菌、革兰阳性菌和某
些真菌。
? 有关 Bac5和 Bac7的作用机制研究表明，在杀菌浓度下可以
迅速抑制细菌细胞呼吸，从而杀死细菌。
（二）伸展螺旋 cathelicidins抗菌肽的抗菌活性
? 猪 cathelicidin PR－ 39（ proline－
arginine－ rich 39），抗革兰阴性菌的浓
度与四环素相似，在低浓度下可以抗一些
革兰阴性菌（如大肠埃希菌、鼠伤寒沙门
氏菌和乙酸钙不动杆菌），以及一些革兰
阳性菌（如巨大芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌
和酿脓链球菌），但普通变形菌、铜绿假
单胞菌和金黄色葡萄球菌对它耐药。
（二）伸展螺旋 cathelicidins抗菌肽的抗菌活性
? Indolicidin具有广谱的抗菌活性，对革兰
阴性菌、革兰阳性菌和真菌的抗菌活性都
很强，其杀菌浓度为 0.1～ 1μM 。在相同浓
度下，它可以迅速渗透敏感性大肠埃希菌
菌株的内外膜。
? 另外,indolicidin还抗许多种需氧革兰阳
性菌和革兰阴性菌的临床分离株,如铜绿假
单胞菌的临床分离株，念珠菌亚种和
C.neoformans的临床分离株，以及寄生虫
（如 Cryptosporadium parvum和
Pneumocystis carinii）。
（二）伸展螺旋 cathelicidins抗菌肽的抗菌活性
? Indolicidin还表现出直接的剂量依赖性和
时间依赖性的杀病毒活性，可以抗人类免
疫缺陷病毒 (HIV-1),此时它的抗病毒所需
浓度比抗菌和抗真菌时高。
? Indolicidin对真核细胞有细胞毒性。在浓
度为 40mg/kg时,可有效地抗小鼠系统性曲
霉病感染。
? Indolicidin可以诱导细胞膜形成离散通道,
从而使跨膜电位大大超过 -70～ -80mv,细胞
内容物向外流出而死亡。
（三）环状结构的 cathelicidins抗菌肽的抗菌活性
? 天然的环肽具有抗大肠埃希菌和金黄色葡
萄球菌的活性，而合成的环肽可以抗革兰
阴性菌，却不抗绝大多数的包括金黄色葡
萄球菌在内的革兰阳性菌。
? 绵羊 OaDode也是如此。它在 10-7～ 10-5M
浓度下对大肠埃希菌和金黄色葡萄球菌表
现出强大的抗菌活性，然当合成肽为环状
时，只抗革兰阴性菌，不抗革兰阳性菌。
（三）环状结构的 cathelicidins抗菌肽的抗菌活性
? 当牛 dodecapeptide环状分子解环成线性分子后，
它的抗菌活性就从抗革兰阴性菌转变到抗革兰阳
性菌。
? 环状 dodecapeptide与 LPS的结合更有效，更能
提高外膜的渗透性，这就是环肽选择性抗革兰阴
性菌的原因。
? 环状 dodecapeptide对鼠和人 T淋巴细胞，鼠胚
胎神经元细胞和星形胶质细胞，以及人成胶质细
胞瘤细胞有毒性。
（四） β －片层 cathelicidins抗菌肽的抗菌活性
? 具有 β－片层结构的 protegrins家族成员有广谱的
抗菌活性，尤其是 PG-1，其在浓度 1～ 5μg/ml时，
体外可杀死多种革兰阴性菌如：大肠埃希菌、铜
绿假单胞菌、肺炎克雷伯氏菌、鼠伤寒沙门氏菌，
以及多种革兰阳性菌如：甲氧西林耐药金黄色葡
萄球菌、万古霉素耐药肠球菌和分支结核杆菌，
对真菌和包被病毒也具有活性。
? 性传播病原体奈瑟氏淋球菌、砂眼衣原体,II型单
纯性病毒和 HIV-1对 PG-1都敏感。
（四） β －片层 cathelicidins抗菌肽的抗菌活性
? Protegrins中 β －片层的存在是其结构稳定的关键。线性类似
物或者消除了维持 β －片层结构的氨基酸的取代类似物，其抗
菌活性大大下降，且在生理盐浓度下活性下降更多。
? 维持 protegrins的两亲性对其活性也很重要，当疏水性氨基酸
取代极性氨基酸时活性下降。正电荷较少的类似物活性也变小。
? Protegrins抗菌活性所必须的最小片段是长为 12个氨基酸，因
为对类似物 NH2LTYCRRRFCVTVconh2的分析表明：这 12个氨基酸
的类似物的活性与 PG-1一样，其也是 β －片层结构，由一个二
硫键构成。
? 实验表明抗砂眼衣原体的活性基团主要是 PG-1的 5～ 15残基
（ LCYCRRRFCVC），而且两个二硫键存在时抗菌活性最佳。
（四） β －片层 cathelicidins抗菌肽的抗菌活性
? Cathelicidins抗菌肽主要是认为具有抗菌活性，
不过近来发现它还有其他的生物功能，包括伤口
修复，化学吸引剂，诱导血管生成。
? 这些作用可能与病原体的消除没有直接的关系，
而是 cathelicidins参与调控的作用，有助于增强
宿主防御机制。
? 不过有关这些活性的病理生理重要性还不是很清
楚，主要是因为这些活性表现出种族特异性。
谢谢大家！
