吳 迪 王連生

(中國水產(chǎn)科學(xué)研究院黑龍江水產(chǎn)研究所，黑龍江省水生動(dòng)物病害與免疫重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，哈爾濱 150070)

抗生素的廣泛使用導(dǎo)致其在水生生物中大量積累，并嚴(yán)重威脅到動(dòng)物甚至人類的健康。避免在水產(chǎn)養(yǎng)殖中使用抗生素已成為人類健康和獸醫(yī)領(lǐng)域面臨的主要挑戰(zhàn)之一[1]。宿主防御肽(host defense peptides，HDPs)，也稱為抗微生物肽或抗菌肽(antimicrobial peptides，AMPs)，是機(jī)體先天免疫系統(tǒng)的重要組成部分，具有抵抗細(xì)菌、真菌、病毒和寄生蟲等多種微生物病原體的能力[2]。在大多數(shù)情況下，HDPs對(duì)病原體的特異性較低，不易產(chǎn)生耐藥性[3]。此外，部分HDPs還具有中和內(nèi)毒素、促進(jìn)血管生成、促進(jìn)傷口愈合等調(diào)節(jié)作用[4]。魚類是HDPs的重要來源，目前已經(jīng)在魚類中發(fā)現(xiàn)了150余種HDPs。已經(jīng)被分離出來的魚源HDPs除了對(duì)其小部分進(jìn)行抗菌活性研究外，其余魚源HDPs的潛在應(yīng)用還未被深入研究[5]。因此，闡明魚源HDPs的分類、生物學(xué)活性、作用機(jī)制及其潛在的應(yīng)用前景，不僅能為魚源HDPs的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用提供理論參考，也對(duì)畜牧及水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的飼料開發(fā)與資源利用具有重要意義。

1 魚源HDPs的分類

1.1 具有α-螺旋結(jié)構(gòu)的魚源HDPs

具有α-螺旋結(jié)構(gòu)的魚源HDPs一般含有13～50個(gè)氨基酸殘基，主要包含piscidins、pardaxins和其他α-螺旋魚源HDPs。α-螺旋魚源HDPs的物種來源、氨基酸序列和活性特征等信息見表1。

表1 具有α-螺旋結(jié)構(gòu)的魚源HDPsTable 1 HDPs isolated from fish with α-helical structure

續(xù)表1家族Family物種Species序列Sequence活性Activity參考文獻(xiàn)ReferenceGrammistinsGrammistin Pp 2b/Gs EPogonoperca punctataFIGGIISFIKKLF 抗細(xì)菌(G+/G-)[31]Grammistin Pp 2aPogonoperca punctataFIGGIISLIKKLF抗細(xì)菌(G+/G-)[32]Grammistin Pp 4bPogonoperca punctataLFGFLIPLLPHLIGAIPQVIGAIR抗細(xì)菌(G+/G-)[32]Grammistin Pp 4a/Gs GPogonoperca punctataLFGFLIPLLPHIIGAIPQVIGAIR抗細(xì)菌(G+/G-)[32]Grammistin Pp 3 Pogonoperca punctatasNWRKILGQIASVGAGLLGSLLAGYE 抗細(xì)菌(G+/G-)[31]Grammistin Pp 1/Gs DPogonoperca punctatasFIGGIISFFKRLF抗細(xì)菌(G+/G-)[31]Grammistin Gs FGrammistes sexlineatusLFGFLIKLIPSLFGALSNIGRNRNQ抗細(xì)菌(G+/G-)[31]Grammistin Gs CGrammistes sexlineatusNWRKILGKIAKVAAGLLGSMLAGYQV抗細(xì)菌(G+/G-)[31]Grammistin Gs AGrammistes sexlineatusWWRELLKKLAFTAAGHLGSVLAAKQSGW抗細(xì)菌(G+/G-)[31]Grammistin Gs BGrammistes sexlineatusIGGIISFFKRLF抗細(xì)菌(G+/G-)[31]EpinecidinEpinecidinEpinephelus coioidesFIFHIIKGLFHAGKMIHGLVTRRRH抗細(xì)菌(G+/G-)[18]ChrysophsinsChrysophsin-1Pagrus majorFFGWLIKGAIHAGKAIHGLIHRRRH抗細(xì)菌(G+/G-)[20]Chrysophsin-2Pagrus majorFFGWLIRGAIHAGKAIHGLIHRRRH抗細(xì)菌(G+/G-)[33]Chrysophsin-3Pagrus majorFIGLLISAGKAIHDLIRRRH抗細(xì)菌(G+/G-)[33]

1.1.1 piscidins

piscidins是一類具有典型α-螺旋結(jié)構(gòu)的陽離子HDPs，一般由22～46個(gè)氨基酸殘基組成，且序列中含有大量的苯丙氨酸(Phe，F(xiàn))、組氨酸(His，H)和異亮氨酸(Ile，I)[6]。piscidins在軟骨細(xì)胞、肝臟、皮膚和鰓等多種器官中均有表達(dá)，但不同亞型的piscidins表達(dá)量往往也不盡相同[7]。目前發(fā)現(xiàn)的piscidins主要有3類：Ⅰ類piscidins具有22個(gè)氨基酸殘基，即piscidin-1、piscidin-2和piscidin-3，對(duì)細(xì)菌和纖毛原生動(dòng)物具有廣泛的活性，僅在肥大細(xì)胞中被分離；Ⅱ類piscidins通常含有44～46個(gè)氨基酸殘基，對(duì)細(xì)菌和原生動(dòng)物具有活性，但其活性水平處于Ⅰ和Ⅲ類之間；Ⅲ類piscidins含有55個(gè)氨基酸殘基，對(duì)原生動(dòng)物具有較高的活性[8]。piscidins的抗菌活性主要依賴于氨基酸序列中含有的His[9]。此外，部分piscidins還具有抗真菌及抗腫瘤的能力[6]。

moronecidins、pleurocidins和piscidins之間具有相似的基因結(jié)構(gòu)，同屬于一類HDPs[10]。moronecidins和piscidins幾乎是同時(shí)在條紋鱸(Moronesaxatilis)中被發(fā)現(xiàn)。相比于C-末端區(qū)域的氨基酸殘基，pleurocidins處于N-末端區(qū)域的氨基酸殘基往往對(duì)其抗菌活性具有更為重要的作用；其中，位于N-端區(qū)域第2號(hào)位上的色氨酸(Trp，W)和第5、6號(hào)位上的Phe殘基在HDPs插入細(xì)胞膜中起著主要作用[11]。

1.1.2 pardaxins

pardaxins最初是從豹鰨(Pardachirusmarmoratus)背鰭及臀鰭腺體中分離的一類離子型神經(jīng)毒素，其序列中含有33個(gè)氨基酸殘基[12]。目前發(fā)現(xiàn)的pardaxins主要有5種，各種類之間具有高度的序列同源性，其氨基酸殘基僅在第5、14或31號(hào)位上存在不同[10]。除抗細(xì)菌活性外，pardaxins還可抑制各種癌細(xì)胞，包括人纖維肉瘤[13]、乳腺癌[14]和犬肛周腺瘤[15]等。此外，pardaxins對(duì)綿羊紅細(xì)胞表現(xiàn)出一定的溶血活性，且不同種類的pardaxins的溶血活性也不盡相同，如pardaxin-1的細(xì)胞毒性可達(dá)pardaxin-2的5～10倍[5]。

1.1.3 其他α-螺旋魚源HDPs

目前還發(fā)現(xiàn)了幾種與piscidins和pardaxins序列同源性較遠(yuǎn)的HDPs，分別是gaduscidins、grammistins、epinecidin和chrysophsins。

gaduscidins是一類富含His的HDPs，最早在大西洋鱈魚(Gadusmorhua)中被分離，在頭腎、血液、腦、鰓、腸道和脾臟中均可表達(dá)[16]。目前分離出的gaduscidins主要有2種：gaduscidin-1和gaduscidin-2。gaduscidin-1對(duì)細(xì)菌具有廣泛的活性，而gaduscidin-2對(duì)細(xì)菌則無活性，但gaduscidin-2表現(xiàn)出更高的抗寄生蟲活性[17]。gaduscidins與moronecidins的同源關(guān)系較遠(yuǎn)，這可能是其序列中缺少谷氨酰胺(Gln，Q)組成的基序?qū)е碌腫16]。

3．用法用量[33]：推薦PEI患者餐中服用胰酶制劑，效果優(yōu)于餐前或餐后服用[39]。胰酶制劑用量主要取決于其所含的脂肪酶量，成人推薦初始劑量為25 000～40 000 IU脂肪酶/餐，如療效不佳，可依個(gè)體增加劑量，最大劑量可用至75 000～80 000 IU脂肪酶/餐(40 000 IU/正餐，2 000 IU/小食)。兒童可給予500～4 000 IU脂肪酶/g膳食脂肪。嬰幼兒推薦500～1 000 IU脂肪酶/g膳食脂肪。嬰幼兒也可予2 000～4 000 IU脂肪酶/母乳喂養(yǎng)或120 ml嬰幼兒配方奶粉。嬰幼兒和兒童的推薦最大劑量為10 000 IU脂肪酶/(kg·d)。

grammistins具有高度的兩親性，對(duì)革蘭氏陽性菌和革蘭氏陰性菌均具有良好的抗菌活性。根據(jù)序列同源性，grammistins可分為3個(gè)亞類：Ⅰ類grammistins通常含有24～25個(gè)氨基酸殘基，即Gs 1、Pp 4a(Gs 2)和Pp 4b；Ⅱ類grammistins含有12～13個(gè)氨基酸殘基，即Gs B、Pp 1(Gs D)、Pp 2a、Pp 2b(Gs E)；Ⅲ類grammistins含有25～28個(gè)氨基酸殘基，即Gs A、Gs C和Pp 3。除Gs A、Gs B和Gs C外，其余grammistins均具有不同程度的溶血活性[10]。

epinecidin是從斜帶石斑魚(Epinepheluscoioides)的鰓和腸道中分離到的一類能夠保護(hù)魚類免受病原菌感染的HDPs，通常含有21個(gè)氨基酸殘基[18]。epinecidin除對(duì)大多數(shù)水產(chǎn)病原菌具有很強(qiáng)的抑菌活性外，還能夠促進(jìn)傷口愈合、血管新生，抑制血液中細(xì)菌數(shù)量，降低免疫相關(guān)炎癥因子的基因表達(dá)水平[19]。

chrysophins最初是從真鯛(Pagrusmajor)鰓中分離純化得到的，肽鏈長度一般為19～25個(gè)氨基酸殘基[20]。目前已知的chrysophins主要有3種：chrysophsin-1、chrysophsin-2和chrysophsin-3。chrysophins C-末端區(qū)域由精氨酸(Arg，R)和His組成的RRRH氨基酸基序可以干擾細(xì)胞膜的磷脂雙分子層，在HDPs插入脂質(zhì)膜的過程中起著關(guān)鍵作用[21]。

1.2 含有二硫鍵的魚源HDPs

魚源HDPs按照含有二硫鍵的數(shù)量不同可分為cathelicidins、防御素(defensins)和hepcidins。含有二硫鍵的魚源HDPs的物種來源、氨基酸序列和活性特征等信息見表2。

表2 含有二硫鍵結(jié)構(gòu)的魚源HDPsTable 2 HDPs isolated from fish with disulfide bond structures

1.2.1 cathelicidins

cathelicidins是一類具有cathelin結(jié)構(gòu)域的高度保守的N-末端前肽，分子質(zhì)量通常在12 ku且含有單個(gè)二硫鍵[34]。大多數(shù)cathelicidins家族的HDPs都含有4個(gè)半胱氨酸(Cys，C)殘基，主要在中性粒細(xì)胞和黏膜等部位表達(dá)。成魚體內(nèi)cathelicidins的表達(dá)存在高度變異，并隨cathelicidin基因和魚體組織的變化而變化[35]。盲鰻科cathelicidins對(duì)革蘭氏陰性菌和革蘭氏陽性菌具有很強(qiáng)的抑菌活性，但對(duì)白色念珠菌(Moniliaalbican)無抑菌活性[36]。而鱈科cathelicidins對(duì)革蘭氏陰性菌及白色念珠菌具有一定的抑菌活性，對(duì)革蘭氏陽性菌則無抑菌活性。另外，鮭科cathelicidins普遍存在1個(gè)包含6個(gè)氨基酸(RPGGGS)的重復(fù)基元，在遺傳上具有不穩(wěn)定性，呈現(xiàn)出與哺乳動(dòng)物cathelicidins一定的相似性[37]。

1.2.2 防御素

防御素一般含有6～8個(gè)Cys，可以形成β-折疊結(jié)構(gòu)，分子質(zhì)量為3～6 ku[38]。防御素按照Cys的位置及配對(duì)情況，可以分為3個(gè)不同的構(gòu)型：α-防御素、β-防御素和θ-防御素。截至目前，僅在魚類中發(fā)現(xiàn)一種構(gòu)型的HDPs，即β-防御素[39]。魚源β-防御素是一類長度為60～77個(gè)氨基酸殘基的防御肽[40]。除對(duì)細(xì)菌有抑菌活性外，魚源β-防御素對(duì)魚類特異性病毒，如病毒性出血性敗血癥病毒(VHSV)、病毒性神經(jīng)壞死病毒(VNNV)和新加坡石斑魚虹彩病毒(SGIV)等也具有抗病毒活性[41]。β-防御素的基因表達(dá)由β-葡聚糖、脂多糖(LPS)和肽聚糖誘導(dǎo)，主要在皮膚中表達(dá)，也可在腎臟、鰓、脾臟等多種組織中高水平表達(dá)[42]。β-防御素在魚類組織中的廣泛分布證明了β-防御素在先天免疫中的作用及其在抗感染中的重要性[43]。目前，β-防御素除被用作抗菌劑外，也作為免疫應(yīng)答因子在細(xì)胞信號(hào)活動(dòng)、未成熟樹突狀細(xì)胞激活以及免疫調(diào)節(jié)等方面發(fā)揮作用[44]。

1.2.3 hepcidins

hepcidins是目前已知的含有最多Cys的陽離子HDPs[45]。hepcidins通常由20～26個(gè)氨基酸組成，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為4個(gè)二硫鍵形成的穩(wěn)定β-折疊發(fā)夾結(jié)構(gòu)[46]。hepcidins主要在肝臟中表達(dá)，少部分在皮膚、鰓、腎臟、性腺、心臟和血液中表達(dá)[47]。目前，已經(jīng)在鮭科、鱸科、鰈科及其他科中鑒定并分離出30多種hepcidins。不同強(qiáng)度的病原體攻擊、氧合水平和鐵離子(Fe3+)濃度是引起hepcidins表達(dá)變化的重要因素[48]。除了與運(yùn)鐵蛋白相互作用外，二硫鍵在維持hepcidins的穩(wěn)定構(gòu)象中起著至關(guān)重要的作用[40]。hepcidins具有很強(qiáng)的DNA結(jié)合能力，利用亮氨酸(Leu，L)取代Cys后可導(dǎo)致DNA結(jié)合能力和抗菌活性完全喪失[49]。hepcidins除了對(duì)原生動(dòng)物寄生蟲具有較強(qiáng)的活性外，還對(duì)革蘭氏陰性菌和革蘭氏陽性菌具有一定的抗菌活性[50]。此外，hepcidins還能夠促進(jìn)腸內(nèi)鐵吸收，促進(jìn)巨噬細(xì)胞鐵再循環(huán)。因此，hepcidins也被稱為鐵調(diào)素[51-52]。

1.3 組蛋白衍生肽

組蛋白是核小體結(jié)構(gòu)的主要組成部分，它通過形成組蛋白衍生肽在生物體的防御系統(tǒng)中起著至關(guān)重要的作用[53]。組蛋白衍生肽已經(jīng)在多種魚類中被鑒定，并證明具有廣譜抗微生物活性。除少部分組蛋白衍生肽在鰓、腸道和脾臟等組織中發(fā)現(xiàn)外，其余均在皮膚中表達(dá)。最近，一種來自于沃爾窄尾魟(Himanturawalga)的組蛋白H2A衍生肽——hipposin被鑒定并分離出來。同源性分析表明，hipposin屬于組蛋白H2A超家族，與魚類中其他組蛋白來源的HDPs具有序列同源性。作為一種DNA結(jié)合蛋白，組蛋白是染色質(zhì)的重要蛋白質(zhì)組成部分，也是細(xì)菌和病毒蛋白的受體，主要與DNA穩(wěn)定和基因表達(dá)調(diào)控有關(guān)[54]。因此，組蛋白衍生肽除具有抗菌、抗癌和抗生物膜等生物學(xué)活性外，還參與細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄調(diào)控和凋亡，在機(jī)體先天免疫中起著關(guān)鍵作用[55]。

2 魚源HDPs的生物學(xué)活性

2.1 抗細(xì)菌

HDPs的抗細(xì)菌活性研究的最為深入，幾乎所有的魚源HDPs對(duì)革蘭氏陰性菌和革蘭氏陽性菌都具有抑制作用。對(duì)于革蘭氏陰性菌，鯰魚(Silurusasotus)皮膚黏液提取出的CF-14在最小抑菌濃度(MIC)為31.3 μg/mL時(shí)，表現(xiàn)出對(duì)大腸桿菌(Escherichiacoli)的抑制作用[67]。伯氏肩孔南極魚(Trematomusbernacchii)轉(zhuǎn)錄組獲得的trematocine除對(duì)大腸桿菌具有抑制作用外，還對(duì)短小芽孢桿菌(Bacilluspumilus)和枯草芽孢桿菌(Bacillussubtilis)具有極強(qiáng)的抑制作用[68]。翹嘴鲌(Erythroculterilishaeformis)肝臟中分離得到的leap-2在濃度為5×MIC條件時(shí)，1 h內(nèi)即可殺死嗜水氣單胞菌(Aeromonashydrophila)[69]。組蛋白衍生肽NK-lysin截短得到的NKL-24通過膜活性細(xì)胞殺傷機(jī)制對(duì)副溶血弧菌(Vibrioparahaemolyticus)具有良好的抑制作用[70]；同樣的結(jié)果在大黃魚(Larimichthyscrocea)血紅蛋白LCH4中被證實(shí)，在25 μg/mL的MIC濃度條件下LCH4即可抑制副溶血性弧菌的生長[71]。對(duì)于革蘭氏陽性菌，從鱸魚(Laterscalcarifer)中分離得到的moronecidins在1×MIC濃度下作用4～6 h后表現(xiàn)出對(duì)鮑曼不動(dòng)桿菌(Acinetobacterbaumannii)的殺菌作用[72]。盲鰻(Myxineglutinosa)腸道中提取的HF-18體外試驗(yàn)表明，在MIC濃度為4 μg/mL時(shí)即可產(chǎn)生對(duì)耐藥金黃色葡萄球菌(Staphylococcusaureus)的抑制作用，且在作用1 h內(nèi)即可殺死細(xì)菌[73]。

通常情況下，魚源HDPs對(duì)細(xì)菌的抑制能力主要?dú)w功于其對(duì)細(xì)菌膜的破壞作用及形成孔洞的能力。帶正電荷的HDPs與帶有負(fù)電荷的細(xì)菌膜，通過調(diào)節(jié)線粒體的柔韌性，導(dǎo)致孔隙形成和線粒體解聚，最終導(dǎo)致細(xì)菌的死亡[2]。部分HDPs通過與DNA結(jié)合和競爭性抑制，穿透細(xì)菌膜并引起膜的擾動(dòng)[67]。此外，組蛋白可以通過細(xì)胞膜穿透到細(xì)菌內(nèi)，然后與其遺傳物質(zhì)結(jié)合或包裹病原體，形成中性粒細(xì)胞外網(wǎng)狀陷阱(NETs)，從而展現(xiàn)出廣泛的抗菌功能[74]。然而，盡管組蛋白干預(yù)NETs的機(jī)制尚不清楚，但當(dāng)組蛋白被特異性抗體阻斷時(shí)，其抗細(xì)菌活性也受到了抑制，這也證明了組蛋白在中性粒細(xì)胞外網(wǎng)狀陷阱的形成中發(fā)揮了重要作用[75]。

2.2 抗病毒

與抗細(xì)菌活性相比，魚源HDPs抗病毒活性的研究似乎還不夠深入，但目前已經(jīng)證明了魚源HDPs的抗病毒活性。最近發(fā)現(xiàn)，從眼斑擬石首魚(Sciaenopsocellatus)TFPI-1 C-末端截取的TO17具有抗病毒活性，將TO17與傳染性脾腎壞死病毒(ISKNV)共孵育后注射到眼斑擬石首魚體內(nèi)分別感染3、5和7 d后，眼斑擬石首魚脾臟內(nèi)的病毒數(shù)量均有明顯下降[76]。Guo等[62]從斜帶石斑魚的肝臟中分離出β-防御素，研究發(fā)現(xiàn)該β-防御素能夠減少新加坡石斑魚虹彩病毒(SGIV)和神經(jīng)壞死病毒(NNV)的感染和復(fù)制，就像EC-hepcidin-1和EC-hepcidin-2能夠減少SGIV的發(fā)生一樣[77]。此外，就hepcidins而言，在利用抗沙門氏菌彈狀病毒(SCRV)和沙門氏菌呼腸孤病毒(MsReV)對(duì)鯉魚(Cyprinuscarpio)上皮瘤細(xì)胞(EPC)和草魚(Ctenopharyngodonidella)鰭細(xì)胞(GCF)進(jìn)行感染時(shí)發(fā)現(xiàn)，SA-hepcidin-2具有抗病毒活性，而SA-hepcidin-1則不具有抗病毒活性。

盡管已經(jīng)證明了魚源HDPs的抗病毒活性，但其機(jī)制仍不清楚，但最可能的原因是HDPs通過與病毒粒子直接結(jié)合、促使病毒顆粒凝集成團(tuán)以及抑制病毒增殖等途徑實(shí)現(xiàn)其抗病毒活性[78]。

2.3 抗腫瘤

近年來，已經(jīng)證實(shí)了某些來源于魚類的HDPs能夠誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的凋亡。piscidins對(duì)腫瘤細(xì)胞具有良好的抑制作用。利用來自于尼羅羅非魚(Oreochromisniloticus)的piscidin-3對(duì)人骨肉瘤細(xì)胞MG-63進(jìn)行處理后發(fā)現(xiàn)，濃度為1 μmol/L的piscidin-3可顯著抑制細(xì)胞活力，誘導(dǎo)DNA片段化并通過上調(diào)線粒體裂變蛋白表達(dá)和下調(diào)融合蛋白表達(dá)來有效地增加線粒體網(wǎng)絡(luò)的斷裂，導(dǎo)致MG-63細(xì)胞的線粒體功能障礙與內(nèi)源性凋亡[79]。piscidin-4可以通過激活外源性Fas/FasL受體途徑介導(dǎo)MG-63細(xì)胞凋亡[80]。作為α-微管蛋白的主要相互作用伴侶，HDPs還可以通過影響微管蛋白-微管平衡達(dá)到殺死腫瘤細(xì)胞的目的。例如，piscidin-4可以與微管蛋白結(jié)合，破壞A549細(xì)胞中的微管網(wǎng)絡(luò)，引起癌細(xì)胞中微管細(xì)胞骨架的缺陷[81]。最近，人們還發(fā)現(xiàn)斜帶石斑魚中鑒定出的epinecidin-1能夠誘導(dǎo)線粒體超極化并產(chǎn)生活性氧(ROS)，觸發(fā)半胱天冬酶(Caspase)依賴途徑，造成惡性膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞U87MG的死亡和DNA損傷[19]。同樣地，來源自雜交條紋鱸(Moronesaxatilis×M.chrysops)的piscidin-1在對(duì)正常細(xì)胞不產(chǎn)生副作用的同時(shí)，對(duì)骨肉瘤OSA細(xì)胞表現(xiàn)出較強(qiáng)的細(xì)胞毒性作用[82]。

2.4 其他活性

盡管研究的較少，但魚源HDPs對(duì)真菌和寄生蟲也具有一定的抑制作用。piscidin-2對(duì)白色念珠菌(Moniliaalbican)和馬拉色菌(Pityrosporum)具有有效的抗真菌活性，而合成的ecPi-2S、ecPi-3S和ecPi-4S則具有較強(qiáng)的抗畢赤酵母菌(Pichiapastoris)活性[5]。關(guān)于抗寄生蟲活性，Umasuthan等[83]證明了從條石鯛(Oplegnathusfasciatus)分離出的Of-Pis1β具有抗寄生蟲活性。同樣，piscidin-1和piscidin-2及其衍生肽piscidin-2β在最低寄生濃度下顯示出對(duì)梨形四膜蟲(T.pyriformis)的抗寄生蟲活性[84]。

魚源HDPs對(duì)寄生蟲的抑制機(jī)理與其抑菌機(jī)理相似，主要是通過破壞寄生蟲細(xì)胞膜，破壞膜電勢(shì)平衡和干擾細(xì)胞正常代謝，進(jìn)而達(dá)到抗寄生蟲的目的[85]。

3 魚源HDPs的潛在功能及應(yīng)用

目前，已有小部分新型魚源HDPs被研發(fā)成功并應(yīng)用于動(dòng)物生產(chǎn)與實(shí)踐之中。將魚源HDPs作為飼料添加劑使用，不僅可以提升動(dòng)物的生長性能，還可以抑制動(dòng)物腸道內(nèi)病原菌的產(chǎn)生，調(diào)節(jié)動(dòng)物機(jī)體微生態(tài)平衡[3]。此外，充分了解并應(yīng)用魚源HDPs的其他潛在功能，將更好地促進(jìn)我國水產(chǎn)及畜牧行業(yè)的健康發(fā)展。

3.1 免疫原性藥物的開發(fā)

全世界對(duì)魚卵和幼蟲的運(yùn)輸需求日益增加，這不僅使得養(yǎng)殖業(yè)疾病的傳播速度難以控制，也導(dǎo)致藥物化合物的使用增加，從而導(dǎo)致了細(xì)菌對(duì)抗生素耐藥性的產(chǎn)生[86]。目前，水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)使用的疫苗并沒有達(dá)到預(yù)期效果，這嚴(yán)重阻礙了漁場的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和動(dòng)物福利。魚源HDPs因其廣泛的生物學(xué)活性和獨(dú)特的作用機(jī)制，被認(rèn)為是理想的水產(chǎn)養(yǎng)殖或臨床開發(fā)抗病原微生物的工具。目前，已有相關(guān)研究關(guān)注魚源HDPs作為免疫活性化合物的可能性。Pan等[87]以雜交羅非魚(Oreochromisspp.)為研究對(duì)象，研究了tilapia piscidin-3 (TP3)和tilapia piscidin-4 (TP4)對(duì)創(chuàng)傷弧菌(Vibriovulnificus)感染的保護(hù)作用，當(dāng)病原菌與TP3和TP4共處理后，羅非魚的存活率分別提高到95.3%和88.9%。此外，有研究也證實(shí)了尼羅羅非魚魚腥蛋白樣肽能夠通過1型免疫應(yīng)答(Th1)分子途徑增強(qiáng)哺乳動(dòng)物和魚類的免疫應(yīng)答[88]。

魚源HDPs還可作為改進(jìn)疫苗的潛在佐劑。目前，福爾馬林滅活疫苗導(dǎo)致了嚴(yán)重過敏反應(yīng)、皮疹、呼吸困難及腫脹等問題，亟需尋找降低疫苗滅活劑毒性的替代品。魚源HDPs可以通過中和毒性因子或誘導(dǎo)細(xì)菌改變結(jié)構(gòu)與形狀降低其毒性，這可能為滅活細(xì)菌病原體提供了一種綠色安全的新方法。在注射Epi-1滅活的日本腦炎病毒(JEV)后，小鼠的存活率提高到100%。將pleurocidin(PLE)、哈維氏弧菌(Vibrioharveyi)抗原和重組甘油三磷酸脫氫酶(rGAPDH)蛋白包裹于聚丙交酯-乙交酯共聚物(PLG)中生產(chǎn)出的微粒(PLG-PLE/rGAPDH MP)能夠穩(wěn)定地釋放PLE和rGAPDH，并且在疫苗接種2次后，對(duì)哈維氏弧菌產(chǎn)生了長期的保護(hù)性免疫[89]。目前，基于魚源HDPs的滅活疫苗在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用報(bào)道還十分有限，但在未來，魚源HDPs有望成為一種較好的福爾馬林替代品。

3.2 抗氧化劑的開發(fā)

抗氧化化合物存在于每一種生物體內(nèi)，可保護(hù)機(jī)體免受ROS對(duì)DNA、脂質(zhì)膜和膜蛋白的損害。具有抗氧化性能的HDPs通常含有3～20個(gè)氨基酸殘基，此類魚源HDPs N-端區(qū)域通常含有疏水性氨基酸殘基或酸性殘基。通常條件下，HDPs不具有抗氧化特性，一旦其在胃腸道消化或發(fā)酵后，便釋放出其抗氧化功能[5]。魚源HDPs的功能往往取決于其結(jié)構(gòu)、組成和具體序列。研究表明，富含Cys殘基、硫化物鍵、疏水殘基甚至His殘基的陽離子短肽，往往被認(rèn)為是具有超強(qiáng)抗氧化功能的候選物質(zhì)。因此，某些來自魚類的HDPs可能比其他來源的肽具有更強(qiáng)的抗氧化效果[90]。此外，盡管ROS造成的損害與許多影響公共健康的疾病有關(guān)，但適量的ROS能夠影響DNA甚至脂質(zhì)膜，增強(qiáng)魚源HDPs的抗菌功能[5]。雖然魚源HDPs具有成為抗氧化劑的潛力，但HDPs作為抗氧化劑的潛在能力在魚類中還未被深入探索。未來可在水產(chǎn)養(yǎng)殖、人類醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域?qū)Ⅳ~源HDPs作為抗氧化劑進(jìn)行應(yīng)用。

4 小結(jié)與展望

基于其自身廣泛的生物學(xué)活性，魚源HDPs在畜牧、食品，甚至是醫(yī)藥領(lǐng)域均展現(xiàn)出巨大的潛在用途，但魚源HDPs的相關(guān)研究仍存在一些問題，這些問題限制了它們?cè)谏a(chǎn)應(yīng)用中的進(jìn)一步發(fā)展。魚源HDPs的局限性包含以下幾點(diǎn)：一是生產(chǎn)成本高。目前，絕大部分魚源HDPs的獲取仍是通過分離提取，發(fā)酵工程技術(shù)的廣泛應(yīng)用或許是解決該問題的有效途徑。二是大部分天然魚源HDPs細(xì)胞選擇性差?，F(xiàn)階段常用的魚源HDPs分子改造手段主要有氨基酸殘基替換、肽鏈截取及活性中心雜合與結(jié)構(gòu)優(yōu)化；此外，也可利用脂肪酸修飾合成脂肽、運(yùn)用納米技術(shù)自組裝或親水性聚合形成納米自組裝肽或水凝膠肽，提高HDPs的細(xì)胞選擇性。三是魚源HDPs在體內(nèi)易失活且對(duì)蛋白酶消化極具敏感性。目前，許多學(xué)者也在開發(fā)新策略以延長魚源HDPs的半衰期，包括引入非天然氨基酸、肽鏈環(huán)化和N-末端酰胺化等，以防止其在體內(nèi)酶解。隨著研究的不斷深入，新發(fā)現(xiàn)的天然魚源HDPs及人工合成的HDPs種類會(huì)越來越多，經(jīng)濟(jì)、高效、廣譜的HDPs無疑具有巨大的應(yīng)用潛力和廣闊的發(fā)展前景。