...家饲料工程技术研究中心-抗菌肽抗菌肽的抗菌机制
寇志茹
[摘 要]抗菌肽 （AMPs）是宿主防御的第一道防线，具有光谱的抗菌能力，而且是先天免疫防御系统的重要组成部分。然而，已有研究证明病菌对抗菌肽产生了耐药性，并且在体外阐明病菌对抗菌肽的耐药机制取得了很大的成果，但却不太了解在体内的意义。然而这一领域也取的了一些进展，在很大的程度上是使用小鼠模型和人类感染模型。本文主要对抗菌肽研究中已有的体内模型进行综述和讨论。
[关键词]抗菌肽；体内模型；耐药机制
中图分类号：TF046.6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）18-0161-01
抗菌肽 （AMPs）是两亲性小分子肽，具有抗细菌、真菌、病菌、抑制肿瘤细胞等多种生物活性。因为抗菌肽可以直接或间接抗菌作用，也被成为“宿主防御肽”[1，2]。在抗菌肽的作用下，微生物为适应其免疫反应产生了耐受和抵抗能力。在体外的研究中，利用各种药敏实验和细菌遗传工具，已经阐明了一些细菌对抗菌肽的耐药机制[3]，然而在一个感染过程中，要完全了解细菌如何抵抗抗菌肽的作用，需要结合体内研究和体外研究。对于理解基因和蛋白质参与的耐药机制，体外工作是至关重要的。然而，细菌性疾病在体外建立的机制只能在体内阐明。在这里我们整理了已有的体内研究，主要描述了用于这些研究的动物模型。
1 人类感染模型
为了研究类的病原体，一个理性的体内模型将是一个人类实验感染模型，在医疗和伦理方面的限制下，少数的人类实验感染模型正在使用。这些模型可以准确概括人类疾病的物质动力学，重要的是，人类模型允许在特定的情况下，研究在宿主的压力下病菌的进化。人类模型另一个优点是，它们可以用于测试治疗感染的新疗法和疾病的防预。
与任何模型一样，人类感染模型有一定的局限性，由于宿主的安全原因，这些模型通常仅限于疾病的局部感染和早期阶段，并且在这些疾病有症状发作时就开始治疗。长期感染、全身性感染和后遗症并不能在人类志愿者上检测。为了确保控制感染，人类模型通常仅限于一个或两个特征的野生型菌株和同基因的衍生物，这些容易治疗并且不含有能传递遗传物质的质粒或噬菌体。人类感染模型的其他方面，如接种途径和剂量的使用，没有动物模型灵活。然而人类感染模型能够准确的再现获得性疾病并且提供与人类直接相关的宿主-病菌关系中的重要信息。已经有两个这样的模型用于检测人类传染病中的耐药机制[5，6]。
2 非人类感染模型
对于大多数病菌，并不存在人类实验中。研究人员依靠各种非人类脊椎动物和无脊椎动物对致病机制进行研究，包括抗菌肽在体内的耐药机制。这些模型我们统称为动物模型。和人类模型相比，有成本低、能够选择甚至操纵宿主的研究背景等优点。动物模型也存在一些缺点，包括无法研究限制宿主方面的疾病和宿主的反应，动物身上取得的成果很难建立与人类的关联。虽然有这些限制，但是大多数细菌的发病机制已经在动物中研究，并提供了丰富的宿主-病菌间相互作用的信息。
2.1 小鼠感染模型
用于体内研究抗菌肽的耐药机制，使用最普遍的动物为老鼠。使用小鼠为感染模型的一个优点是能够使用不同的接种途径，已检查不同阶段的疾病。最为广泛的使用体内系统研究细菌对抗菌肽的耐药机制是用鼠伤寒沙门氏菌（S. Typhimurium）感染小鼠，这种菌能够引起人类的肠胃炎和小鼠的伤寒等疾病[7]。小鼠模型的另一个优点是有能力使用宿主的遗传信息，作为接种的一种途径，从而引起宿主遗传学上的改变，可以用来检测不同阶段的疾病[8]。小鼠在体内研究中可作为另一种工具是表达人类基因的转基因动物，例如，表达人α-防御素的HD-5转基因小鼠有助于理解抗菌肽在伤寒沙门氏菌感染中的重要性和疾病发展过程的耐药机制[9]。可以肯定的是，小鼠感染模型将在未来发展中检测宿主和细菌因素，调节宿主防御的先天免疫（包括抗菌肽）起到重要的作用。
2.2 其他体内模型
除了人类和小鼠，各种各样不常见的体内模型已被用来研究细菌性疾病中的抗菌肽的耐药机制。这些涉及到特殊疾病的天然宿主和长期建立的模型。在天然宿主模型之间用于研究抗菌肽耐药机制的模型是鼠疫耶尔森菌感染的跳蚤模型，鼠疫耶氏菌（Y. pestis），鼠疫的病原体是一种虫媒传染病，主要感染啮齿目动物并由跳蚤传播。另一个天然宿主模型是鸡，已被用来研究人畜共患病病菌对抗菌肽的耐药机制，如空肠弯曲菌（Campylobacter jejuni），此菌可由家禽感染到人类，并引发食源性肠胃炎；和出血败血性巴斯德菌（Pasteurella multocida），能够在多种鸟类物种中引起家禽霍乱和严重的动物咬伤伤口感染，并可以感染人类。其他被用来研究抗菌肽的耐药机制的体内模型包括牡蛎，是一种海洋灿烂弧菌（Vibrio splendidus）病原体模型。还有土豆、菊苣菜叶被用来研究植物菊欧文氏菌（Erwinia chrysanthemi）。龙猫虽然不是一个天然宿主，但却一直作为研究中耳炎的模型[9]。
细菌对抗菌肽产生的抗药性，极大地降低了先天免疫的作用，对抗菌肽的应用前景带来了威胁。对抗菌肽耐药机制的研究有助于避免抗菌肽耐药性的产生，而建立有效的体内模型为更好的研究抗菌肽的耐药机制打下基础。
参考文献
[1] H. Jenssen， P. Hamill， R.E. Hancock， Peptide antimicrobial agents， Clin. Microbiol. Rev. 19 （2006） 491-511.
[2] F. Pinheiro da Silva， M.C. Machado， Antimicrobial peptides： clinical relevance and therapeutic implications， Peptides 36 （2012） 308-314.
[3] M. Goytia， J.L. Kandler， W.M. Shafer， Mechanisms and sign？cance of bacterial resis- tance to human cationic antimicrobial peptides， in： P. Hiemstra， S. Zaat （Eds.）， Anti- microbial peptides and human disease， Springer Press， 2013， pp. 219-254.
[4] K.L. Brown， R.E. Hancock， Cationic host defense （antimicrobial） peptides， Curr. Opin. Immunol. 18 （2006） 24-30.
[5] S.M. Spinola， L.M. Wild， M.A. Apicella， A.A. Gaspari， A.A. Campagnari， Experimental human infection with Haemophilus ducreyi， J. Infect. Dis. 169 （1994） 1146-1150.
[6] M.S. Cohen， J.G. Cannon， A. Jerse， L. Charniga， S. Isbey， L. Whicker， Human experi- mentation with Neisseria gonorrhoeae： rationale， methods， and implications for the biology of infection and vaccine development， J. Infect. Dis. 169 （1994） 532-537.
[7]D.M. Monack， D.M. Bouley， S. Falkow， Salmonella typhimurium persists within mac- rophages in the mesenteric lymph nodes of chronically infected Nramp1+/+ mice and can be reactivated by IFNγ neutralization， J. Exp. Med. 199 （2004） 231-241.
[8]I.E. Brodsky， N. Ghori， S. Falkow， D. Monack， Mig-14 is an inner membrane- associated protein that promotes Salmonella typhimurium resistance to CRAMP， sur- vival within activated macrophages and persistent infection， Mol. Microbiol. 55 （2005） 954-972.
[9]N.H. Salzman， D. Ghosh， K.M. Huttner， Y. Paterson， C.L. Bevins， Protection against en- teric salmonellosis in transgenic mice expressing a human intestinal defensin， Na- ture 422 （2003） 522-526.
