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美容业中抗菌多肽的有效运用

临床应用的抗菌药物(包括化学合成抗菌药和抗生素),必须对病原微生物具有较高的“选择性毒性作用”,但对患病畜禽毒性很小甚至没有毒性,这种选择性毒性作用对于临床安全用药十分重要。研究并了解抗菌药物“选择性毒性”的作用机制,对于临床合理选用抗菌药物、新抗菌药物的研制和开发以及细菌耐药性的研究,均有重要意义。

包括东京农业技术大学(TUAT)和横滨国立大学研究人员在内的日本科学家已经确定了分子机制,该机制可以为青蛙提供一种有效抗菌特性的皮肤分泌物。

时间:2016-12-24 19:37点击: 次来源:好文学作者:admin评论:- 小 + 大

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他们的研究结果于2019年2月20日在ACS Applied Bio Materials上发表。该蹼杂色的青蛙,也称为多彩铃蟾,栖息于森林,草原,湿地和水生环境横跨中欧。他们的皮肤分泌物含有抗菌剂

抗菌肽通常作为抵御病原体的第一道防线,是生物天然免疫防御系统的重要组成部分,下面是小编搜集整理的一篇探究抗菌多肽有效运用的论文范文,欢迎阅读借鉴。

抗菌药物的“选择性毒性作用”,主要来源于药物对于病原微生物某些特殊靶位的作用。根据主要作用靶位的不同,抗菌药物的作用原理一般可分为以下四种类型。

  • 称为Bominin H2和H4--在保护物种免受感染方面起着关键作用。

前言

抑制细菌细胞壁的合成细菌细胞膜外是一层坚韧的细胞壁,能抗御菌体内强大的渗透压,具有保护和维持细菌正常形态的功能。细菌细胞壁主要结构成分是胞壁黏肽,由N-乙酰葡萄糖胺和与五肽相连的N-乙酰胞壁酸重复交替连接而成。胞壁黏肽的生物合成可分为胞浆内、胞浆膜与胞浆外三个阶段。胞浆内黏肽前体的形成可被磷霉素与环丝氨酸所阻碍。磷霉素抑制有关酶系阻碍N-乙酰胞壁酸的形成;环丝氨酸通过抑制D-丙氨酸的消旋酶和合成酶阻碍了N-乙酰胞壁酸五肽的形成。胞浆膜阶段的粘肽合成可被万古霉素和杆菌肽所破坏,它们能分别抑制MurNAc-五肽与脂载体结合并形成直链十肽二糖聚合物和聚合物转运至膜外受体的过程及脱磷酸反应。青霉素与头孢菌素类抗生素则能阻碍直链十肽二糖聚合物在胞浆外的交叉连接过程。青霉素等的作用靶位是胞浆膜上的青霉素结合蛋白,表现为抑制转肽酶的转肽作用,从而阻碍了交叉连接。能阻碍细胞壁合成的抗生素可导致细菌细胞壁缺损。由于菌体内的高渗透压,在等渗环境中水分不断渗入。致使细菌膨胀、变形,在自溶酶影响下,细菌破裂溶解而死亡。属于这种作用类型的抗生素有青霉素类、头孢菌素类、杆菌肽等。

Bombinin H2和H4是抗菌肽(AMPs) - 或宿主防御肽 - 在免疫反应中起重要作用。他们因抑制利什曼病的能力引起了人们的关注 - 利什曼病是一种高度传染性和潜在致命的热带疾病,已影响全球约2000万人,每年报告130万新病例和20,000至30,000人死亡。

抗菌肽又叫抗微生物肽(AntimicrobialpeptideAMPs),是由生物体内产生的有广谱抗真菌、细菌、病毒、抑杀肿瘤细胞等活性作用的小分子多肽。在自然界中,已经从各种生物中分离出了抗菌肽,在序列,物理化学性质和结构显示了广泛的多样性。抗菌肽通常作为抵御病原体的第一道防线,是生物天然免疫防御系统的重要组成部分[1].根据抗菌肽的氨基酸序列和二级结构核磁共振的测定结果显示,AMPs大致可分为五个家族如下:①α-螺旋型抗菌肽;②β-折叠及小蛋白质的肽段抗菌肽;③带有一个硫代-醚环的肽段的抗菌肽;④无规则的卷曲型抗菌肽;⑤富含半胱氨酸的抗菌肽[2].抗菌肽杀死细菌的作用模式多种多样,包括破坏细菌的细胞膜结构、干扰其代谢过程或靶向破坏细胞质成分等。肽和目标生物之间的初次接触一般是通过静电力的作用,因为大多数细菌表面是阴离子带负电荷。一方面,AMPs的氨基酸组成具有兼性离子性质,阳离子型的氨基酸和侧链可插入到细菌的脂质双分子膜中,并形成栅桶式、地毯状以及环形孔等结构,在细菌细胞膜上通过建立孔洞,破坏细胞膜的结构,引起细胞内物质的泄漏和瓦解跨膜电势,影响细胞的正常生理过程,从而导致细胞的死亡;另一方面,AMPs渗透进入细胞并与细胞内对于正常生活是至关重要的分子结合,结合模式包括抑制细胞壁合成、改建胞质膜,活化自溶酶,抑制DNA、RNA和蛋白质的合成,并抑制某些酶的活性等,从而影响到细菌的生长。但在许多情况下,AMPs杀死细菌的确切分子机制尚不清楚[3].

增加细菌细胞膜的通透性细菌细胞膜主要是由类脂质和蛋白质分子构成的一种半透膜,具有渗透屏障和运输物质的功能。多黏菌素类抗生素具有表面活性物质,能选择性地与细菌细胞膜中的磷脂结合;而制霉菌素和两性霉素等多烯类抗生素则仅能与真菌细胞膜中固醇类物质结合。它们均能使细胞膜通透性增加,导致菌体内的蛋白质、核苷酸、氨基酸、糖和盐类等外漏,从而使细菌死亡。属于这种作用方式而呈现抗菌作用的抗生素有两类:一是多肽类,如多黏菌素等;二是多烯类,如两性霉素B、制霉菌素等。

H4是H2的异构体 - 它们具有相同的配方,但分子中的原子排列不同--H4在分子链的末端具有天然存在的D-氨基酸。就其抗菌性而言,H4比H2更有效,但直到现在,其原因一直是未解决的生物学谜。

自然界中AMPs除了具有广谱抗革兰氏阳性和革兰氏阴性细菌和真菌的作用外,其毒性作用也可能扩展到针对具有包囊的病毒、寄生虫、甚至于是癌细胞。另外,AMPs还可通过对促炎细胞因子和趋化因子基因的诱导表达,据有调节先天和适应性免疫的作用。这些效应会抑制炎症反应,同时刺激巨噬细胞,中性粒细胞,嗜酸性粒细胞和T淋巴细胞的增殖。AMPs功能的多样性吸引了越来越多研究者的注意力。也正是出于这个原因,具有不同的化学性质新颖抗菌肽被持续不断的从各种生物中分离,筛选新型抗菌肽依然是人们一直努力的方向。

抑制细菌菌体蛋白质的合成细菌为原核细胞,其核蛋白体为70S,由30S和50S亚基组成,哺乳动物是真核细胞,其核蛋白体为80S,由40S与60S亚基构成,因而它们的生理、生化与功能不同,抗菌药物对细菌的核蛋白体有高度的选择性毒性,而不影响哺乳动物的核蛋白体和蛋白质合成。多种抗生素能抑制细菌的蛋白质合成,但它们的作用点有所不同。

D-和L-氨基酸是彼此的镜像,自然界中的大多数氨基酸都具有L结构,TUAT生物技术和生命科学系副教授,该研究的共同作者Ryuji Kawano解释道。一些蛋白质被修饰成具有D-氨基酸。在青蛙的情况下,具有D-氨基酸的作用尚不完全清楚。

1海洋生物抗菌肽种类

能与细菌核蛋白体50S亚基结合,使蛋白质合成呈可逆性抑制的有氯霉素、林可霉素和大环内酯类抗生素。

为了更好地理解驱动Bombinin H2和H4多肽的抗菌活性的分子机制以及H4在这方面比H2更有效的原因,作者在脂质双层膜上进行了电生理学实验,复制了脂质膜周围细胞或微生物然后使用现有的AMP模型分析结果,以确定这些抗微生物肽在破坏微生物细胞膜方面的效率。

海洋是生物物种的巨大宝库,据估计全球约一半生物分布在海洋中。海洋生物中蕴藏着世界上丰富的抗菌活性物质,目前已从多种海洋生物中分离到多种多样的AMPs,其中以海洋动物AMPs的研究报道比较多。

能与核蛋白体30S亚基结合而抑菌的抗生素如四环素能阻止氨基酰tRNA向30S亚基的A位结合,从而抑制蛋白质合成。

研究小组发现H2和H4肽通过在微生物细胞膜上形成孔来抑制微生物活动,导致离子从细胞中渗出,最终杀死它们。这种抗微生物活性的效率受离子渗透性(离子从细胞中泄漏的速度),孔形成速度和形成的孔的大小的影响。

1.1海洋脊椎动物AMPs抗菌肽

能与30S亚基结合的杀菌药有氨基苷类抗生素。它们的作用是多环节的。影响蛋白质合成的全过程,因而具有杀菌作用。 抑制细菌菌体蛋白质合成的药物的作用位点 说明:30S、50S表示组成核蛋白体的两个亚基;A、P分别表示A位、P位;R表示终止因子;aa1-tRNA、aa2-tRNA、aa3-tRNA表示tRNA1、2、3携带三种不同的活化氨基酸;表示tRNA,上面三个小点表示反密码,它能翻译mRNA上相应的密码;mRNA上的1、2、3、T表示四个密码,T为终止密码,即停止合成的密码,T前可能有许多密码,为图示简便,仅顺序标出T前的三个密码,每个密码包含三个核苷酸,称为三联密码。

结果表明,肽转化为具有相同原子组成但具有不同原子排列的另一分子的能力促进了更快的孔形成。虽然H2形成比H4更大的孔,但H4更快地形成孔。同时,H2 / H4的混合物以比H4慢的速率形成中等大小的孔,但D-氨基酸的存在增强了对脂质膜的结合亲和力,从而改善了其破坏能力。

海洋脊椎动物中以鱼类抗菌肽研究的为深入。海洋鱼类中抗菌肽主要存在于黏液层,作为其作为非特异性免疫系统的一部分,能够将致病细菌在皮肤屏障外消除。其合成速度快,在体内扩散迅速、灵活的等特点是其他大分子蛋白质和免疫细胞所不具备的。从海洋鱼类已分离出多种抗菌肽,如比目鱼、美洲鲽、美洲拟庸鲽、大比目鱼、大西洋大比目鱼线形抗菌肽Pleurocidin;从盲鳗中分离出的抗菌肽HFIAPs;从红鲷鱼中分离出的抗菌肽chrysophsins;从白鲈鱼和条纹鲈中分离出的抗菌肽piscidin或moronecidin;从石斑鱼和鞍带石斑鱼中分离的抗菌肽hepcidins等[4].

抑制细菌核酸的合成核酸具有调控蛋白质合成的功能。新生霉素、灰黄霉素和抗肿瘤抗生素(如丝裂霉素C、放线菌素)、利福平等可抑制或阻碍细菌细胞DNA或RNA的合成。磺胺类与甲氧苄啶可妨碍叶酸代谢,最终影响核酸合成,从而抑制细菌的生长和繁殖。

可以把它想象成一个不同大小的陷阱场;较大的陷阱需要更长的挖掘时间,但可以捕获更多的动物而不是较小的坑。另一方面,人们可以在挖掘几个大坑的同时挖掘许多较小的坑。挖掘中等大小的陷阱并添加诱饵或诱饵以吸引动物到达坑中,这将是最有效的方法。

1.2海洋无脊椎动物动物抗菌肽

揭示促进这些肽的抗微生物活性的分子机制可以帮助我们更好地了解青蛙的防御系统是如何进化的,以及如何将其用于对抗具有医学重要性的微生物感染。根据Kawano的说法,最终目标是利用这种机制开发出更好的抗菌药物,特别是抗生素抗性细菌的抗菌药物

海洋无脊椎动物如被囊动物、软体动物、甲壳动物等主要依靠体液免疫和细胞反应的先天免疫机制作为防御系统。而其中AMPS是其先天免疫防御系统的一个重要组成部分,能对入侵的微生物做出即时和快速的反应[5].

1.2.1海鞘抗菌肽在被囊动物的柄海鞘和红海鞘中均分离出了具有广谱抗菌活性的抗菌肽;根据海鞘抗菌肽的一级结构不同,可将海鞘抗菌肽分为三种类型:线性α-螺旋结构的两性抗菌肽分子,包括Clavanins,Styelins和Clavaspirin;含有多巴残基的抗菌肽分子,包括Plicatamide和Halocyamine;含有二硫键的抗菌肽分子,包括Halocindin和Ddicynthaurin[6-7].

1.2.2甲壳动物的抗菌肽海洋生物抗菌肽是1988由日本学者首先在在鲎血细胞发现的一种17个氨基酸的多肽-鲎素.它在低浓度下就能抑制G-菌和G+菌的生长,并对真菌、流感病毒A、口腔疱疹病毒和获得性免疫缺陷综合症病毒有抗性。后来在白纳滨对虾、凡纳对虾、岸蟹等甲壳动物中均发现了对革兰阳性菌强抑制剂的抗菌肽[8].

1.2.3软体动物抗菌肽目前,对贝类抗菌肽研究较为透彻的是贻贝抗菌肽,根据抗菌肽的一级结构和半胱氨酸的不同分为四种:防御素、贻贝素、贻贝肽和贻贝霉素。贻贝素对革兰阳性菌和革兰阴性菌均有活性,还能抑制肿瘤细胞生长[9].

2抗菌多肽作为天然化妆品的防腐剂

在美容院中也存在感染的可能性,例如在做美甲项目时,消费者所处的环境可能是细菌、真菌或者病毒的感染源;同时,美容操作者不良的习惯和所提供的服务和做法不卫生也可能引起感染。一些具体的做法如:切割角质层时使用设备操作不当,以至于在皮肤上造成割伤或开口,在客户裸露皮肤上操作时不洗手或不使用手套,或者使用非一次性设备或所用用品未经严格消毒等均能引起指甲指甲感染的问题。感染的症状包括红肿、疼痛、瘙痒、变色、指甲周围的区域以及指甲上有脓液。同时,细菌感染还包括急性或慢性甲沟炎,一般是金黄色葡萄球菌在角质层或皮肤褶皱处造成的感染。在美甲过程中使用多人用过的不够清洁的漩涡足浴盆可引起更加严重的是非结核分枝杆菌引起的感染,一般都发生在腿部,它可以导致严重的皮肤和软组织感染病。后来发现是由于皮肤和头发的碎片大量积聚在入口抽吸屏幛处的后面所致。轻微的细菌感染可以通过浸泡和引流脓液进行治疗;比较严重的可使用外用药膏;重的则需通过口服抗生素治疗。另一方面,真菌如酵母菌中的念珠菌和皮金钱癣菌的感染也可引起一些问题如灰指甲,真菌感染一般需要口服抗感染药物。病毒可以传输湿疣给进行过美甲沙龙的客户。这类病患可通过去疣手术、冷冻、激光或化学品等进行医治。

因此,为使化妆品在应用和存储过程中具有无菌性以及抗感染性,防腐剂是化妆品配方中的必要成分。例如为了保持安全无菌,对羟基苯甲酸酯常被用作清洁剂、洗手液、保湿剂以及牙膏等产品的防腐剂。近的一项研究发现,对羟基苯甲酸酯有雌激素样作用。性激素的干扰可能会增加某些癌症的患病风险。虽然目前还不知道对羟基苯甲酸酯是否会引起癌症,但在乳腺癌组织已发现对羟基苯甲酸酯的存在[10].迄今应用的防腐剂大多为有机酸、醛、醇以及酚的有机衍生物,胍的衍生物,汞和氨盐的有机衍生物。以上防腐剂能抑制微生物代谢产物的合成,具有很高的抗菌活性,但也可能造成对皮肤和粘膜的刺激及其它不良的影响,如容易引起人体过敏性反应等。而理想的防腐剂应具有多种特性,例如无毒、低浓度高效应、应用领域广泛以及不会引起过敏或过敏症。随着消费者越来越多的选择具有天然活性成分化妆品的消费趋势,世界化妆品行业开始尝试放弃合成防腐剂而选用天然化合物。特别是生物化妆制品其所有成分都应来源于植物或动物。因此,对天然来源的新型防腐剂的需求是十分旺盛的。天然来源的抗菌肽是一个很好的选择,近年来已从各类生物中分离出来大量天然的抗微生物多肽,并研究了其作为抗菌药物的可能性显示了良好的应用前景.

目前抗菌肽作为防腐剂的研究较少,已开始有少数几个肽已被用来作为防腐剂,如细菌来源的具有肽段结构羊毛硫氨酸抗菌肽被加入到面膜里面,可延长其保质期达到18个月.

由于海洋抗菌肽具有广泛的抑菌和杀菌效果范围以及良好的杀菌活性,所以可被当做新型抑菌剂应用于人类或整个动物界中。海洋抗菌肽一方面可以作为一种蛋白质药物应用于临床;另一方面,可复配制成各种不同制剂形式如溶液、凝胶、乳胶剂、乳膏、软膏、洗剂、透皮系统、注射液,悬浮液以更方便使用;既可作为杀菌剂、杀真菌剂,又可以作为防腐剂以及表面活性剂应用于及防止伤口感染以用于人类的局部治疗。以上的资料显示了海洋抗菌肽对于化妆品制剂的储存和保存所具备的巨大潜力[11-14].

3抗菌多肽治疗痤疮

皮肤是人体与外界接触的第一道屏障,皮肤表层存在着一定量的微生物群,但事实上却很少被感染。皮肤自身生产的抗菌肽是主要的保护系统,表达的这些抗菌肽可进一步抵抗微生物的侵袭。人的机体能产生一种内源性抗菌多肽类物质cathelicidin和α-防御素,可通过两个不同的途径保护皮肤:①直接的抗菌活性;②启动宿主的响应机制如细胞因子的释放、炎症反应、血管生成和表皮细胞再生。葡萄球菌是皮肤定殖丰富和导致医院内感染及社区皮肤感染主要的的细菌。