全 文 ：·综述与专论· 2014年第4期
生物技术通报
BIOTECHNOLOGY BULLETIN
2010 年，Lancet Infect Dis 杂志报道的“超级细
菌”，对临床应用的绝大多数抗生素都具有耐药性，
引起了全世界的恐慌，被誉为“抗生素的替代品”
的抗菌肽为人类战胜耐药微生物带来了新的契机［1］。
起初，人们称抗菌肽为“Antibacterial peptides”，意
为“抗细菌的肽”，中文译为“抗菌肽”，随后研究
发现有些“抗菌肽”还可以抗真菌、抗病毒和抗寄
生虫等，故改称为“Antimicrobial peptides，AMPs”，
即“抗微生物的肽”［2］，但在国内“抗菌肽”作为
一个通俗名称，已被广泛采用。据查证，已经有
2 000 多种抗菌肽被发现，且以很快的速度增长。这
些最新抗菌肽都可以在国际上权威的抗菌肽数据库
（http ：//www.bbcm.univ.trieste.it/~tossi/antimic.html 和
收稿日期 ： 2013-09-16
基金项目 ：中央高校基本科研业务费专项（XDJK2012C099），重庆市科委自然科学基金计划资助项目（cstc2012jjA80013）
作者简介 ：陈红伟，男，博士研究生，讲师，研究方向 ：兽医药理学与毒理学 ；E-mail ：chw80926@126.com
抗菌肽的临床应用与内源性表达调控研究进展
陈红伟1  李英伦2  刘娟1  吴俊伟1  黄庆洲1
（1. 西南大学动物医学系，重庆 402460 ；2. 四川农业大学动物医学院，雅安 625014）
摘 要 ： 抗菌肽是具有抗菌活性的一类短肽，具有分子量低、热稳定、广谱的抗菌、抗病毒及抑制肿瘤的生物活性，是动
植物防御体系的一个重要组成部分，在机体抵抗病原的入侵方面起着重要的作用。但实践表明，作为抗生素替代品的抗菌肽的开
发并非易事。针对近年来抗菌肽研究的热点，对抗菌肽的临床应用和表达调控进行了简要综述。
关键词 ： 抗菌肽 Ⅲ期临床试验 基因表达调控 开发 策略
Progress on Antimicrobial Peptides’Gene Endogenous Expression
Regulation and Clinical Application
Chen Hongwei1 Li Yinglun2 Liu Juan1 Wu Junwei1 Huang Qingzhou1
（1. Department of Veterinary Medicine，Southwest University，Chongqing 402460 ；2. College of Veterinary Medicine，Sichuan Agricultural
University，Ya’an 625014）
Abstract:  Antimicrobial peptides are a group of small molecular proteins with antibacterial activities, which are key components of animal
and vegetation defense system and play an important role in protecting body from invasion of pathogens. These peptides have many characters
such as low molecular weight, thermostability. And they have the wide range of antibacterial, antiviral spectrum and inhibiting growth of tumor
cells. However, the development of antimicmbial peptides as antibiotic substitutes is far from easy. The recent warm spots about antimicrobial
peptides, especially gene expression regulation and clinical application were reviewed.
Key words:  Antimicrobial peptides Ⅲ clinical trials Gene expression regulation Development Strategy
http ：//aps.unmc.edu/AP /main.html）中查询，抗菌肽
多来于自微生物、植物和动物［2，3］。目前，部分抗
菌肽已进入Ⅲ期临床试验阶段。本文对其开发策略、
临床研究与应用和表达调控作一综述。
1 抗菌肽开发的基本策略
一般而言，抗菌肽可通过以下 3 种途径获得［4］：
（1）从生物体内直接提取纯化 ；（2）化学人工合成 ；
（3）采用基因工程技术构建抗菌肽基因工程菌株。
然而由于抗菌肽为体内诱导合成，生物体中含量较
低，从宿主有机体中分离抗菌肽的成本极高，并且
对于大多数抗菌肽而言也不现实［5］；随着多肽及蛋
白质化学结构的进一步阐明和多肽合成技术的产生，
人工合成具有生物活性的肽或肽段为抗菌肽的研究
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2014年第4期26
提供了很大方便，但针对一些特殊结构的多肽，如
人防御素分子中含有 3 对二硫键，化学合成的多肽
时难以保证正确配对，从而影响其生物活性［6］；另
外化学合成的方法同样存在成本较高的问题，10 个
残基以上多肽的合成很昂贵，限制了抗菌肽的推广
应用［4］。
由此可见，采用提取或合成的方法进行抗菌
肽的工业化生产目前还不现实，与此相比，基因工
程技术的快速发展正使得借助细菌或酵母等表达系
统大规模制备抗菌肽成为可能［4，5］。但从目前抗菌
肽基因工程改良方面来看，还存在一些问题有待解
决［7］：第一，抗菌肽在转基因表达过程中对蛋白酶
较为敏感，如何解决易被分解的问题 ；第二，如何
保持基因工程改造后与天然抗菌肽空间结构一致性
的问题 ；第三，如何采取适当工艺提高产品回收率，
降低回收成本的问题［7］。
2 抗菌肽的临床研究与应用
一些阳离子抗菌肽已经通过详细的临床试验调
查，并完成了Ⅲ期临床试验［8］。2012 年，Andres 等［9］
对抗菌肽的临床研究情况进行了报道，如表 1 所示。
虽然，抗菌肽的临床试验研究已经取得了阶
表 1 阳离子抗菌肽的临床试验阶段［9］
抗菌肽（公司） 结构特点 来源 给药途径 临床试验阶段
Pexiganan（Genaera 公司） α-螺旋 爪蟾皮肽 外用霜剂 脓疱病和糖尿病患者足底溃疡，Ⅲ期
Iseganan（Intrabiotics 公司） 含二硫键 猪白细胞 口服液或喷雾剂 抗肿瘤治疗引发的口腔炎，Ⅲ期 ；囊肿性纤维化病人肺
感染，Ⅲ期
MBI-肽（Micrologix 生物技术公司） α-螺旋 牛 外用乳膏 尿道相关的血流感染，Ⅲ期临床 ；鼻腔感染，Ⅱ期
Histatin 衍生肽（Demgen and Dow
制药公司）
α-螺旋 人唾液 口腔洗剂 牙跟炎和口腔感染，Ⅱ-Ⅲ期 ；口腔念珠菌感染（HIV），
Ⅱ期 ；慢性绿脓杆菌感染，Ⅰ期
XMP 629（Xoma 公司） α-螺旋 人 外用乳膏 痤疮，Ⅲ期临床
Neuprex（Xoma 公司） α-螺旋 人 静脉注射 脑膜炎双球菌血症患儿，Ⅲ期
Mycoprex（Xoma 公司） α-螺旋 人 静脉注射 霉菌感染
Thanatin 衍生肽（EntoMed SA 公司） 含二硫键 昆虫 静脉注射 免疫低下患者全身性真菌感染和多重耐药菌感染
段性成功，但要大面积地用于临床还会遇到很多问
题［8］，如免疫排斥反应、生理作用的复杂性、潜在
的毒副作用、稳定性以及如何有效地降低成本等。
可以通过开展研制各种高效低成本的抗菌肽制备生
产系统，包括基因工程方法、人工合成法、天然抗
菌肽提取纯化等制备方法，以及以天然抗菌肽为母
体化合物进行结构改造，得到药物新化合物等［10］，
为抗菌肽最终大规模应用于临床提供坚实的理论基
础和技术保障。与此同时，可积极开展如何提高机
体内源性抗菌肽表达的研究，特别是畜禽内源性抗
菌肽的表达，这是当前实现抗菌肽推广应用于畜牧
业中经济而有效的途径。
3 抗菌肽内源性表达调控研究进展
如上所述，由于天然抗菌肽的来源非常有限，
现阶段通过化学合成或由基因工程重组表达抗菌肽
还存在成本相对较高、难度大等问题，因此提高内
源性抗菌肽表达水平是比较经济有效的方法［4，11］，
尤其是针对畜牧生产中抗菌肽的推广和应用。主要
途径有 ：（1）通过遗传方法选育出具有高抗菌肽表
达水平的品种或品系 ；（2）通过外源途径调控机体
内源性抗菌肽表达，而后者有赖于对抗菌肽表达调
控机制的深入研究［11］。一般认为，抗菌肽基因表达
调控主要表现在以下几个方面 ：（1）转录水平上的
调控 ；（2）mRNA 加工、成熟水平上的调控 ；（3）
翻译水平上的调控。
近年来，已有大量的研究报道了病原微生物诱
导机体内源抗菌肽的表达［12-16］，如采用沙门氏菌
攻毒，猪抗菌肽 PR-39 和 protegrin 基因转录水平提
高［17］，但志贺氏细菌对家兔抗菌肽 CAP-18 的表达
起下调作用［18］，也有学者提出如果动物感染疾病严
2014年第4期 27陈红伟等 ：抗菌肽的临床应用与内源性表达调控研究进展
重到一定程度时，其抗菌肽基因表达水平可能下降，
病情加剧［19］。另外，在通过外源途径（非病原微生
物）调控机体内源性抗菌肽表达，从而提高机体的
防御能力方面，已有部分学者开展了微量养分或中
药对抗菌肽表达调控的研究。
3.1 微量养分对抗菌肽表达的影响
目前，国内外学者已在积极开展诸如维生素、
微量元素等微量养分对动物内源性抗菌肽表达的影
响研究。2005 年，汪以真等［20］报道仔猪日粮中添
加不同形式的锌源 ZnSO4、ZnO、纳米 ZnO 均能提
高 PR-39mRNA 表达量，其中以高剂量 ZnO（3 000
mg/kg）的调控效果最为显著，提高量为 378.26％。
王燕等［21］采用 RT-PCR 法研究日粮和骨髓细胞中
添加不同浓度牛乳铁蛋白（bLF）对仔猪髓源性抗
菌肽 PMAP-37 基因表达的影响，结果发现，与对照
组相比，日粮中添加 0.125％和 0.25％ bLF 组分别使
PMAP-37 基因的表达提高了 109.62％和 69.23％，骨
髓细胞中分别添加 10、100 和 1 000 g/mL bLF 在 3
和 6 h 诱导后均能提高 PMAP-37 基因表达趋势。赵
玉蓉等［22］报道了断奶仔猪日粮中添加 1.0% 谷氨酰
胺（Gln）能显著增加仔猪血清中 IL-1β 的含量，显
著上调骨髓和空肠黏膜抗菌肽 PR-39 mRNA 的相对
表达量，分别提高了 50.5% 和 24.0%。Pigeon 等［16］
采用高铁饲料喂养或胃肠外途径给铁，造成小鼠铁
负荷增多，小鼠肝细胞抗菌肽 Hepcidin mRNA 表达
水平显著增加，并与铁累积剂量呈正相关，而机
体内缺铁可使 Hepcidin 的表达显著降低。2007 年，
Schwab 等［23］ 报道了丁酸盐能诱导人肠道抗菌肽
LL-37 的表达，并表明丁酸盐介导的 LL-37 表达上调
是受多条信号通路和 VDR、TGF-β1 等受体的影响。
与此同时，Raqib 等［24］研究证实，感染志贺氏细菌
后，家兔结肠发生溃烂时其肠道上皮细胞不能表达
CAP-18 抗菌肽，但用丁酸盐处理后家兔肠道上皮细
胞 CAP-18 表达量增加，严重程度减缓以及粪便细菌
数量也减少。2012 年，Campbell 等［25］报道了维生
素 A、D，膳食组蛋白，丁酸和次胆汁酸对人抗菌肽
Cathelicidins 等基因表达具有调控作用。黎德兵等［26］
研究发现，短期内在饲料中添加 2 000 IU/kg 的维生
素 D3 可显著提高黄鳝内脏组织中 hepcidin 基因的表
达量 ；饲喂周期较长，饲料中添加 500 IU/kg 维生素
D3 可显著提高 hepcidin 基因在黄鳝肝胰脏和头肾中
的表量。
3.2 中药对抗菌肽表达的影响
近年来，部分学者在中药对抗菌肽表达的影响
方面进行了大胆的尝试，为提高机体内源性抗菌肽
的表达水平，同时也为中药作用机理提出新的合理
的解释开辟了新的研究思路。2008 年，赵玉蓉等［27］
报道了牛膝多糖能显著促进断奶仔猪骨髓抗菌 PG-
1 mRNA 表达，且日粮中以 0.10％添加量为适宜。赵
燕飞等［28］采用白术微粉对仔猪抗菌肽 PR-39 mRNA
和 Protegrin-1 mRNA 表达的影响进行研究，结果发
现，与对照组相比，0.5% 和 1% 微米白术组分别显
著 提 高 了 PR-39 mRNA 表 达 量 27.86% 和 58.81% ；
1% 微米白术组显著提高了 Protegrin-1 mRNA 表达
量 75.76%，并提出白术对这两种抗菌肽的表达有
调控作用，可能是通过激活巨噬细胞、内皮细胞
和平滑肌细胞等来释放内源性免疫调控物质，如
TNFα、interleukins、INF 等， 进 一 步 激 活 PR-39 和
Protegrin-1 的调控因子，进而调控基因表达。2013 年，
Guo 等［29］研究发现姜黄素可以通过维生素 D 受体
依赖性途径诱导抗菌肽 cathelicidin 基因表达。
4 展望
随着抗生素的广泛应用甚至滥用，抗生素在畜
禽产品中的残留、细菌耐药性、过敏反应和环境污
染等问题日渐严重，从而引发了人们对饲料、食品
和环境安全的极大关注，迫使人们开始寻找新型抗
菌剂［30］。由于抗菌肽具有分子量小、水溶性好、耐热、
对高等动物的正常细胞几乎无毒害作用等特点，极
有可能成为一种高效、低毒并且无残留的抗菌、抗
病毒和抗癌新药，近年来，国内外对抗菌肽类物质
的研究越来越多，已经成为研究的热点。
如前所述，虽然有不少抗菌肽已经进入Ⅲ期临
床试验，但主要集中在人医临床领域，目前抗菌肽
要在畜牧生产中推广应用，还存在一些瓶颈问题需
要解决，首先，天然抗菌蛋白的来源非常有限，分
离纯化难度大、耗费大、收率低，难以实现工业化
生产 ；其次，现阶段通过化学合成或由基因工程重
组表达抗菌肽对于需要大面积、大剂量使用的经济
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2014年第4期28
动物而言，还存在成本相对较高、难度大等问题。
因此提高动物机体内源性抗菌肽表达水平是比较经
济有效的方法［10］，如可以通过添加外源性物质（微
量养分、中药等）来提高动物机体内源性抗菌肽水平，
进而提高机体的防御能力，为最终实现畜牧业的“健
康养殖”提供新途径。
参 考 文 献
［1］ 彭博 , 郭中敏 , 陆家海 . 人工合成抗菌肽的常用方法及应用前
景［J］. 中国抗生素杂志 , 2012, 37（3）：176-183.
［2］ 黄文树 . 锯缘青蟹一种新的阴离子抗菌肽 scygonadin 及其基因
的分离与鉴定［D］. 厦门 ：厦门大学 , 2006.
［3］ 宁超 . 细菌诱导对离体昆虫细胞生长的影响和抗菌蛋白活性研
究［D］. 北京 ：中国林业科学研究院 , 2012.
［4］ 庹晓晔 , 柴家科 . 抗菌肽的基因工程研究进展［J］. 生物技术
通讯 , 2007, 18（2）：298-300.
［5］ 付登峰 , 胡建和 , 刘兴友 . 抗菌肽基因工程表达技术研究进
展［J］. 中国畜牧兽医 , 2010, 37（9）：124-126.
［6］ 马艳 . 黄芪等四种中药诱导小鼠肺组织 β-防御素 2、3 的基因
表达［D］. 成都 ：四川大学 , 2006.
［7］ 罗振福 , 李俊波 , 贺建华 , 等 . 抗菌肽及其基因表达体系研究进
展［J］. 饲料工业 , 2009, 30（1）：45-48.
［8］ 庞广昌 . 一种新型具抗菌作用的免疫活性肽及其抗菌机理［D］.
天津 ：天津大学 , 2007.
［9］ Andres E. Cationic antimicrobial peptides in clinical development,
with special focus on thanatin and heliomicin［J］. Eur J Clin
Microbiol Infect Dis, 2012, 31（6）：881-888.
［10］ 崔奕 , 王平 , 黄赤夫 . 抗菌肽的基因工程研究及应用［J］. 中
南林业科技大学学报 , 2011, 31（7）：209-216.
［11］ 张龚炜 , 周定刚 , 雷荣苹 , 等 . 1, 25-（OH）_2-D_3 对抗菌肽
表达调控的影响［J］. 中国畜牧杂志 , 2009, 45（13）：59-63.
［12］ Garreis F, gottschalt M, Schlorf T, et al. Expression and regulation
of antimicrobial peptide psoriasin（S100A7）at the ocular surface
and in the lacrimal apparatus［J］. Invest Ophthalmol Vis Sci,
2011, 52（7）：4914-4922.
［13］ Brandenburg LO, Varoga D, Nicolaeva N, et al. Expression and
regulation of antimicrobial peptide rCRAMP after bacterial infection
in primary rat meningeal cells［J］. J Neuroimmunol, 2009, 217
（1-2）：55-64.
［14］ 张媛媛 . Hepcidin 表达调控与铁代谢研究进展［J］. 中国卫
生产业 , 2011, 8（34）：176.
［15］ Shike H, Lauth X, Westerman ME, et al. Bass hepcidin is a novel
antimicrobial peptide induced by bacterial challenge［J］. Eur J
Biochem, 2002, 269（8）：2232-2237.
［16］ Pigeon C, Ilyin G, Courselaud B, et al. A new mouse liver-specific
gene, encoding a protein homologous to human antimicrobial
peptide hepcidin, is overexpressed during iron overload［J］. J
Biol Chem, 2001, 276（11）：7811-7819.
［17］ Wu H, Zhang G, Minton JE, et al. Regulation of cathelicidin gene
expression ：induction by lipopolysaccharide, interleukin-6, retinoic
acid, and Salmonella enterica serovar typhimurium infection［J］.
Infect Immun, 2000, 68（10）：5552-5558.
［18］ Raqib R, Sarker P, Bergman P, et al. Improved outcome in
shigellosis associated with butyrate induction of an endogenous
peptide antibiotic［J］. Proc Natl Acad Sci USA, 2006, 103（24）：
9178-9183.
［19］ 雷剑 , 王敏奇 , 李卫芬 . 家畜内源性 Cathelicidin 抗菌肽的表
达调控及其生物学作用［J］. 中国饲料 , 2007（24）：25-29.
［20］ 汪以真 , 王静华 , 林文学 , 等 . 不同锌源对断奶仔猪抗菌肽
PR-39 mRNA 表达的影响［J］. 中国兽医学报 , 2005, 25（5）：
523-526.
［21］ 王燕 , 汪以真 , 姚国佳 , 等 . 牛乳铁蛋白对断奶仔猪抗菌肽
PMAP-37 mRNA 表达的影响［J］. 农业生物技术学报 , 2007,
15（5）：757-761.
［22］ 赵玉蓉 , 王红权 , 贺建华 , 等 . 谷氨酰胺对断奶仔猪抗菌肽
PR-39 mRNA 的表达调控［J］. 动物营养学报 , 2009, 21（4）：
567-572.
［23］ Schwab M, Reynders V, Shastri Y, et al. Role of nuclear hormone
receptors in butyrate-mediated up-regulation of the antimicrobial
peptide cathelicidin in epithelial colorectal cells［J］. Mol
Immunol, 2007, 44（8）：2107-2114.
［24］ Raqib R, Sarker P, Bergman P, et al. Improved outcome in
shigellosis associated with butyrate induction of an endogenous
peptide antibiotic［J］. Proc Natl Acad Sci USA, 2006, 103（24）：
9178-9183.
［25］ Campbell Y, Fantacone ML, Gombart AF. Regulation of
antimicrobial peptide gene expression by nutrients and by-products
of microbial metabolism［J］. Eur J Nutr, 2012, 51（8）：899-
907.
［26］ 黎德兵 , 李超 , 张龚炜 , 等 . 饲料中维生素 D_3 水平对黄鳝抗
2014年第4期 29陈红伟等 ：抗菌肽的临床应用与内源性表达调控研究进展
菌肽 hepcidin 基因表达的影响［J］. 动物营养学报 , 2012, 24
（8）：1520-1526.
［27］ 赵玉蓉 , 陈清华 , 贺建华 , 等 . 牛膝多糖对断奶仔猪抗菌肽
Protegrin-1 mRNA 表达的影响［J］. 动物营养学报 , 2008, 20
（1）：80-84.
［28］ 赵燕飞 , 汪以真 . 白术微粉对仔猪抗菌肽 PR-39 mRNA 和
Protegrin-1 mRNA 表达的影响［J］. 中国兽医杂志 , 2008, 44
（10）：50-51.
［29］ Guo C, Rosoha E, Lowry MB, et al. Curcumin induces human
cathelicidin antimicrobial peptide gene expression through a
vitamin D receptor-independent pathway［J］. J Nutr Biochem,
2013, 24（5）：754-759.
［30］ 黎观红 , 洪智敏 , 贾永杰 , 等 . 抗菌肽的抗菌作用及其机制［J］.
动物营养学报 , 2011, 23（4）：546-555.
［31］ Shin JR, Lim KJ, Kim DJ, et al. Display of multimeric antimicrobial
peptides on the Escherichia coli cell surface and its application as
whole-cell antibiotics［J］. PLoS One, 2013, 8（3）：e58997.
（责任编辑 狄艳红）