1. 抗菌肽概念 ?
抗菌肽又称抗微生物肽,是一类由基因编码,在核糖体上合成的多肽,是生物天然免疫防御系统的重要组成部分,具有分子量小、理化性质稳定、抗菌谱广、抑菌作用机理独特等特点。
2. 抗菌肽的作用机理?
(1) 膜结构破坏型机制
膜结构破坏型机制被广泛认为是抗菌肽的作用机理,该机制认为代阳离子的抗菌肽具有膜结合活性。细胞壁上的镁离子能被抗菌肽取代,然后与负电性的脂多糖紧紧结合或者中和细胞壁上某一区域的电荷,导致细胞壁结构变形,抗菌肽可以穿过细胞壁,然后通过静电作用结合到细胞膜表面,随后抗菌肽疏水尾部插入细胞膜中的疏水区域,穿过细胞外膜,然后通过以下三种方式杀死细菌:
1) 形成离子通道。抗菌肽在细胞膜表面聚集到一定程度后,以垂直方式重新定位作用于细 胞膜,从而形成有规则结构的离子通道,破坏细胞膜的完整性,导致细胞内大量的K+和内容物外流;
2) 毯式学说。抗菌肽先是聚集在膜的表面,多个肽分子形成肽聚体,直至触发浓度,肽聚体相互协作,向内部塌陷,毁坏了膜屏障。
3) 抗菌肽穿过细胞膜和核膜,定位于细胞内相应的位点,作用于细胞内大分子,如DNA、RNA和蛋白质分子,可导致其合成受抑制,阻碍或抑制细胞组成的合成,影响代谢从而引起细胞死亡。
(2) 非结构破坏型机制
研究表明,有些抗菌肽能够通过复杂的机制抑制靶细胞壁组成的合成,或是破坏细胞壁结构 ,从而杀死靶细胞,有些抗菌肽可以通过抑制细胞呼吸、抑制细胞外膜蛋白的合成杀死细菌。如溶菌酶就是一种通过非膜结构破坏机制抑制细菌的抗菌肽,其作用机理有两种:
1) 溶菌酶水解细胞中β-1,4糖苷键,破坏了细胞壁结构使细胞壁出现部分缺失,失去了对细胞的保护作用,细胞质解体出现空腔;
2) 溶菌酶通过渗透进入细胞内,吸附细胞内带有阴离子的细胞质,并发生絮凝作用,扰乱细胞正常的生理活动,从而杀死细胞。
3. 抗菌肽的专一性和非专一性?
所谓“非专一性”,一是指诱导源与诱导产物无相应的特异性结合,不同的诱导源如生物的、物理的、化学的因子,均可诱导昆虫产生类似的抗菌物质;二是指诱导产生的抗菌物质具有广谱性,而并非针对某一特定的抗原(诱导)物质,称之为获得性免疫。
4. 抗菌肽安全性?
微生物的细胞膜和多细胞生物的细胞膜在结构特点上的不同决定了抗菌肽作用具有选择性,微生物的细胞膜由脂质双分子层组成,其带有负电荷的磷脂头暴露在外层,而动植物的脂质双层的外层则没有静电荷的分布,其大部分的带负电荷的磷脂头均面向细胞质而位于脂质双层的内层,这样,就使得抗菌肽对正常哺乳动物细胞及昆虫细胞不产生不良影响。
5. 抗生素的作用机理?
抗生素等抗菌剂的抑菌或杀菌作用,主要是针对“细菌有而人(或其它高等动植物)没有”的机制进行杀伤,有5大类作用机理:
1. 阻碍细菌细胞壁的合成,导致细菌在低渗透压环境下膨胀破裂死亡,以这种方式作用的抗生素主要是β-内酰胺类抗生素。哺乳动物的细胞没有细胞壁,不受这类药物的影响。
2. 与细菌细胞膜相互作用,增强细菌细胞膜的通透性、打开膜上的离子通道,让细菌内部的有用物质漏出菌体或电解质平衡失调而死。以这种方式作用的抗生素有多粘菌素和短杆菌肽等。
3. 与细菌核糖体或其反应底物(如tRNA、mRNA)相互所用,抑制蛋白质的合成——这意味着细胞存活所必需的结构蛋白和酶不能被合成。以这种方式作用的抗生素包括四环素类抗生素、大环内酯类抗生素、氨基糖苷类抗生素、氯霉素等。
4. 阻碍细菌DNA的复制和转录,阻碍DNA复制将导致细菌细胞分裂繁殖受阻,阻碍DNA转录成mRNA则导致后续的mRNA翻译合成蛋白的过程受阻。以这种方式作用的主要是人工合成的抗菌剂喹诺酮类(如氧氟沙星)。
5. 影响叶酸代谢抑制细菌叶酸代谢过程中的二氢叶酸合成酶和二氢叶酸还原酶,妨碍叶酸代谢。因为叶酸是合成核酸的前体物质,叶酸缺乏导致核酸合成受阻,从而抑制细菌生长繁殖,主要是磺胺类和甲氧苄啶。
6. 抗菌肽与抗生素对比?
抗生素主要通过特异性穿透膜屏障,当通道发生突变形成突变缺陷株可产生有效的耐药性,而抗菌肽可通过多种渠道杀死细菌。抗菌肽分子常见的一种抑杀细菌途径是通过在细菌细胞质膜上穿孔而形成离子通道,造成细菌细胞膜结构破坏,引起胞内水溶性物质大量渗出而导致细菌死亡。具体表现为以下方面:
(1) 杀菌机制不同
抗菌肽主要通过细胞膜直接作用造成膜的物理性损伤,还有其他多种机制。抗菌肽可能存在多靶点。抗菌肽可以相对独立的发挥其抗菌作用,也可以与其他因子协同作用, 显示出更高的活性。抗菌肽之间,抗菌肽与传统抗生素具有协同作用,也与乳铁蛋白、溶菌酶等发生作用以提高活性。
传统抗生素大多数是通过抑制细菌细胞壁或DNA的合成而发挥作用,作用靶点通常是单一的个体或者族群(如青霉素结合蛋白、拓扑异构酶等)。
(2) 产生耐药性的速度不一样
抗菌肽的作用不涉及特定的靶位,完全是阴阳离子的物理作用,它可以很快杀灭微生物。由
于细菌表面的结构和带电性能无法改变,因此很难产生抗药性 ,但由于蛋白酶的水解作用,
其半衰期较传统抗生素要短许多。
传统抗生素作用涉及到细菌细胞膜上或胞内特异的靶位结合,且靶位类型有限,细菌容易
通过变异而产生耐药性。
(3) 作用速度不一样
抗菌肽最大的优点在于它们作用迅速,作用于细菌的细胞膜, 通过改变细菌的膜结构杀死细菌。对原核生物细胞有很高的杀菌活性。
传统抗生素通过作用于增殖的细菌内的某些部位起抑菌作用为主, 所以作用时间需要几天。
(4) 合成速度不一样
抗生素是通过一系列酶合成的产物,而抗菌肽则是某个基因编码的产物,且合成迅速,比IgM快100 多倍。
(5) 生物活性谱不同
抗生素主要是抗菌作用,而抗菌肽具有多种生物活性。