防御素的研究进展和应用前景

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1、防御素的研究进展和应用前景防御素的研究进展和应用前景作者：刘媛媛，赵宝华作者单位：050016石家庄，河北师范人学生命科学学院近年來，在植物、昆虫、两栖类、鸟类和哺乳动物体内发现了一组具有抵抗外界微生物侵害的小分子多肽，称为防御素(defensins)。口1984年从人中性粒细胞分离出HNP123以来，已有数十种防御素陆续被发现或报道［1］。防御素具有十分广泛的抗菌谱，对细菌、真菌、病毒等多种微生物都具有杀伤作用，尤其是哺乳动物防御索，除了对细菌、真菌、被膜病毒具有杀伤作用外，述能杀伤支原体、衣原体、螺旋体以及一些恶性肿瘤细胞。由于防御素具有众多的生物活性，因此对于它们的研

2、究冃前也越來越受到人们的广泛关注。现本文就防御索的结构与类型、生物活性、应用及基因工程制备做一•综述。1防御索的结构与类型防御素是富含精氨酸残基的阳离子多肽，一般由18适4个氨基酸组成，和対分子质量为4000~6000左右，分子中含有6~8个半胱氨酸残基，形成3〜4对分子内二硫键，并通过半胱氨酸分子间二硫键使肽坏形成反向平行的片状结构，而某些防御素(如昆虫和植物防御素)还含有一个a-螺旋结构。分了内二硫键对于维持防御素的结构稳定性具有巫要作用，也是防御索抗微生物活性和细胞毒效应的重要结构基础。根据分了内半胱姐酸的位置和连接方式、前体性质以及表达位置的差异，防御素町分为a-防

3、御素、B-防御素、0-防御素、昆虫防御素和植物防御素5种类型。现已发现6种人a-防御素,包括髓源性的HNP-1>HNP-2、HNP-3、HNP-4和肠源性的HD-5、HD-6,而人B-防御素包括HBD-l、HBD-2、HBD—3、HBD-4、HBD-5及HBD-6［2］。2防御索的生物活性2.1抗菌作用防御索能有效地杀灭革兰阴性细菌和革兰阳性细菌。在体外浓度为10~100mg/L的防御素即对多种细菌具有杀伤作川，而防御素在中性粒细胞中的浓度为g/L级，远远超过上述数值，这表明在体内防御素可能具冇更强的杀菌活性，忖前研究发现防御素对革兰阳性细菌的杀伤能力明显要强于革兰阴性细菌

4、［3］。在体外，HBD-2対大肠杆菌的半数致死量(LD50)为0.46nmol/ml,最小抑菌浓度(MIC)为15ug/ml,而对绿脓杆菌、金黄色葡萄球菌的MIC为62Mg/ml［4］0体外实验证明大多数防御素的MIC范围为0.5~10umol/L［5］o植物防御素能广泛抑制真菌生长，被认为是真菌生长的有效抑制剂。观察抗真菌「硫堇蛋白Rs-AFPl和RS-AEP2对真菌生长的抑制作用,发现在仅含1ug/ml低浓度防御素的条件下即可形成明显的抑菌圈［6］。a-防御素和13-防御素也都具有较强的抗真菌作用,兔a-防御素RabNP-1和RabNP—2均可在数分钟之内以相当低的浓度

5、杀灭白假丝酵母菌。但昆虫防御索对真菌则无抑制作用。L1前，防御素的抗菌机制还不十分明确，通常认为其通过破坏微生物细胞膜而发挥杀伤作用，具体作用机制可能与电压依赖性膜通道的形成有关［7］,细胞膜上多个防御索分子聚集形成孔隙或通道，使正常情况下处于细胞外的离子、多肽等流入细胞内，而细胞内重耍的盐类、大分子等泄漏到细胞外，最终导致不可逆性菌体死亡［8］。另外，防御素的杀菌活性还受盐离子浓度的影响。除防御素外，a-防御索和B-防御索在150mmol/L的NaCl浓度状态下其抗菌活性将会降低⑸。2.2抗病毒作用防御索能杀灭一些被膜病毒，如HIV、疱疹病壽、水泡型口炎病壽，但对无衣壳病

6、毒却无效。0-防御素还具冇抗滤过性病原体和抗毒素作用。体内实验显示，防御素可延缓或根除兔梅毒病，并使兔牙周炎龈卜•菌群恢复正常［9］。防御素主要通过与病毒外売蛋白结合从而导致病毒丧失生物活性，这一特殊作用机理也使得微生物不易对具产生抵抗性。防御素可直接抑制病毒，对病毒的抑制程度依赖于防御素浓度以及分了内二硫键的紧密程度，其抗病毒功效同样受时间、pH值、离了强度和温度等因索的影响，在中性及低离子强度条件下，防御索具有较强的抗病毒活性［10］,而在实验体系中加入血清或血清蛋口则可大大削弱防御素的抗病毒功效。2.3细胞毒作用防御索对正常和恶性哺乳动物细胞都表现出非特异性的细胞毒作

7、丿I」，并且对人淋巴细胞及实体瘤细胞的细胞毒作川更为显著，尤其对抗TNF的U9TR细胞、抗NK细胞细胞毒因了的小鼠淋巴瘤YAC-1细胞和人组织细胞淋巴瘤U937细胞具有杀伤性。在体外，HNP可抑制烟酰胺腺瞟吟二核昔酸(NADPH)氧化酶的活性，HNP的细胞毒活性部分依赖于靶细胞膜脂质成分的代谢活性，它述对以与过氧化氢酶协同诱导细胞毒作用。体外观察纯化防御索对人及小鼠数种肿瘤细胞的杀伤作用，发现防御索对门血病细胞系、淋巴瘤细胞系及实体瘤细胞均具有细胞毒作用，并口这种抗肿瘤功效与其作用时间和剂量呈止相关⑹。2.4免疫调