崔會程，夏嬙

炎癥是機體對致炎因素引起損傷的一種防御性反應，輕微炎癥可以提高機體免疫力，但長期慢性炎癥會誘發(fā)多種疾病甚至癌癥［1］。慢性炎癥的發(fā)生和發(fā)展與人體內信號通路的活化關系密切。因此，阻斷信號通路的激活，進而有效控制炎癥的發(fā)生、發(fā)展一直是科學研究的熱點。抗菌肽（antimicrobial peptides，AMPs）是一類來源廣泛、分子質量低及抗菌譜廣的免疫活性物質［2］。昆蟲抗菌肽不僅具有抗菌［3］、抗病毒［4］和抗腫瘤［5］等特性，亦能抑制炎性因子的過度表達，降低機體炎癥程度，對于由炎癥引起的疾病具有良好的治療作用。本文對昆蟲抗菌肽的抗炎活性及可能涉及的調節(jié)通路進行綜述，以期為昆蟲抗菌肽的應用研究提供參考。

1 昆蟲抗菌肽抗炎活性

昆蟲抗菌肽種類繁多，依據(jù)其來源、結構及功能的差異，分為天蠶素類昆蟲抗菌肽、防御素類昆蟲抗菌肽和富含特定氨基酸（如脯氨酸和甘氨酸）類昆蟲抗菌肽［6］。目前，關于天蠶素類和防御素類昆蟲抗菌肽的抗炎活性的研究較多，而關于富含特定氨基酸類抗菌肽抗炎活性的研究相對較少。

1.1 天蠶素類昆蟲抗菌肽的抗炎活性 天蠶素類抗菌肽（cecropin-like antimicrobial peptides）因最早從惜古比天蠶（Hyalophora cecropia）蛹內分離得到而得名，一般由31～39個氨基酸殘基組成，主要包括天蠶素（Cecropin）A、Papiliocin和Satanin，其優(yōu)良的抗炎活性使其逐漸成為抗菌肽研究的熱點。天蠶素A是天蠶素家族的主要成員。研究表明，天蠶素A不僅可以有效降低潰瘍性結腸炎小鼠結腸組織內白細胞介素（interleukin，IL）-1β、IL-6和腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor，TNF）-α的水平，亦可以有效改善小鼠結腸組織的炎癥反應［7］。Zhai等［8］研究發(fā)現(xiàn)，天蠶素A還可以顯著降低大腸埃希菌（Escherichia coli）誘導的豬腸道上皮細胞（IPEC-J2）內IL-6、IL-8和TNF-αmRNA的表達。家蠅天蠶素（muscadomestica cecropin，MDC）也可有效降低傷寒沙門菌（Salmonella typhimurium）感染小鼠血清中干擾素（interferon，IFN）-γ、IL-6和IL-10的水平，抑制誘導型一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthase，iNOS）和環(huán)氧合酶（cyclooxygenase，COX）-2 mRNA的表達［9］。Zhang等［10］將MDC與介孔碳納米顆粒（mesoporous carbon nanoparticles，MCNs）構成的新型抗菌肽MDC@MCNs作用于潰瘍性結腸炎小鼠后發(fā)現(xiàn)，MDC@MCNs亦能顯著降低小鼠血清中IL-1β、IL-6、IFN-γ和TNF-α的水平，從而改善小鼠結腸組織的炎癥反應。燕尾蝶抗菌肽Papiliocin-3則通過抑制核轉錄因子（nuclear factor，NF）-κB和絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）信號通路的激活，減少脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）誘導的小鼠巨噬細胞（RAW264.7）內IL-1β、IL-6和TNF-α的生成，進而發(fā)揮抗炎作用［11］。從蜣螂體內提取的2種天蠶素類抗菌肽Satanin-1和Satanin-2亦能顯著降低LPS誘導的外周血單個核細胞的TNF-α表達水平，其優(yōu)異的抗炎活性有望成為潛在的臨床抗炎藥物［12］。

1.2 防御素類昆蟲抗菌肽的抗炎活性 防御素類抗菌肽（defensin-like antimicrobial peptides）最早由Masturyama從肉蠅（Phormia terranovae）體內提取分離而得，是由34～51個氨基酸組成的富含二硫鍵的陽離子多肽，主要包括防御素（Defensin）、防御素樣肽（defensin-like peptides，DLP）、Protaetiamycine、Sapecin B和Coprisin等。從白星花金龜（Protaetia brevitarsis）體內分離的抗菌肽Protaetiamycine-6可以顯著降低LPS誘導的小鼠小膠質細胞（BV-2）內IL-1β、IL-6和TNF-α的水平，抑制iNOS和COX-2的mRNA表達［13］。Krishnan等［14］研究亦發(fā)現(xiàn)，基于白星花金龜抗菌肽Protaetiamycine設計合成的另一種抗菌肽Pro10-1D作用于感染性休克小鼠后，不僅可有效降低小鼠血清中IL-1β和TNF-α的表達水平，還可有效改善小鼠體內多器官損傷及全身性的炎癥反應。從黑水虻（Hermetia illucens）體內提取的抗菌肽DLP4亦能降低豬葡萄球菌（Staphylococcus hyicus）感染小鼠體內IL-6和TNF-α的表達水平［15］；而基于黑水虻抗菌肽DLP4衍生的另一種抗菌肽ID-13不僅可以有效降低金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）感染小鼠體內IL-6、IL-10和TNF-α的水平，且其毒性顯著低于DLP4［16］。另外，來源于赤擬谷盜蟲（Tribolium castaneum）的抗菌肽Defensin-1亦可以顯著降低被卡他莫拉菌（Moraxella catarrhalis）感染的巨噬細胞的IL-1β和IL-8 mRNA表達水平［17］。基于褐尾麻蠅（Sarcophaga peregrina）抗菌肽Sapecin B衍生的抗菌肽KLK則通過抑制NF-κB信號通路的激活，減少RAW264.7炎性細胞內IL-1β和TNF-α的生成，抑制iNOS和COX-2 mRNA的表達［18］。蜣螂（Copris tripartitus）抗菌肽Coprisin則通過抑制RAW264.7炎性細胞內NO、TNF-α、巨噬細胞炎癥蛋白（macrophage inflammatory protein，MIP）-1和MIP-2等的生成，進而抑制NF-κB和MAPK信號通路的傳導［19］。

1.3 富含特定氨基酸類昆蟲抗菌肽的抗炎活性 富含特定氨基酸類昆蟲抗菌肽是因其序列中含有豐富的特定氨基酸而得名，主要包括富含脯氨酸類 抗 菌 肽（proline-rich antimicrobial peptides，PrAMP）和富含甘氨酸類抗菌肽（glycine-rich antimicrobial peptides，GrAMP）兩類［6］。其中，富含脯氨酸類昆蟲抗菌肽主要有蜜蜂肽（Apidaecin）、果蠅菌素（Drosocin）和凝集素（Lebocin）等；而富含甘氨酸類昆蟲抗菌肽主要有攻擊素（Attacins）、葛佬素（Gloverin）和Acaloleptin等。在研究中華蜜蜂（Apis cerana cerana）抗菌肽Apidaecin對大腸埃希菌K88感染小鼠的影響中發(fā)現(xiàn)，Apidaecin不僅可降低小鼠血清中IL-6、IL-10和TNF-α的水平，而且可以明顯改善小鼠體內炎癥反應［20］?；贏pidaecin衍生的抗菌肽Api137具有降低肺炎克雷伯桿菌感染細胞生成TNF-α的能力［21］。家蠶抗菌肽Bombyx mori gloverin A2（BMGlvA2）不僅可以降低腸產毒性大腸埃希菌（Enterotoxigenic Escherichia coli，ETEC）感染小鼠血清內IL-1β、IL-6和TNF-α的水平，而且可以明顯改善腸道因ETEC感染引起的炎癥反應［22］。Lin等［23］研究亦發(fā)現(xiàn)，家蠶抗菌肽BMGlvA2能顯著降低ETEC感染的IPEC-J2細胞生成IL-1β和TNF-α的能力。

2 昆蟲抗菌肽抗炎機制

昆蟲抗菌肽通過激活不同的信號通路，抵御外界病原微生物對機體的感染。在應對病原微生物感染時，昆蟲抗菌肽主要通過Toll樣受體（Toll like receptors，TLRs）、NF-κB、MAPK、Janus激酶/信號轉導子和轉錄活化子（janus kinase/signal transducer and activator of transcription，JAK/STAT）、磷脂酰肌醇-3-激酶（phos-phatidylinositol-3-kinase，PI3K）/Akt及轉化生長因子（transforming growth factor，TGF）-β/Smad等信號通路發(fā)揮抗炎作用。目前，關于昆蟲抗菌肽抗炎機制的研究主要集中在TLRs、NF-κB及MAPK這3條信號通路，而通過其他信號通路發(fā)揮抗炎作用的報道相對較少。

2.1 TLRs信號通路 TLRs是非特異性免疫應答中非常重要的Ⅰ型跨膜蛋白受體，能夠識別入侵機體的細菌和病毒所釋放的物質（如LPS、磷壁酸和肽聚糖等），進而調控炎癥反應和獲得性免疫，在免疫系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用［24-25］。TLRs的發(fā)現(xiàn)使人類對于炎癥發(fā)生的機制有了新的認識。在人類和其他哺乳動物體內參與免疫功能的TLRs受體分子有13種，即TLR1～13［26］。當外界異物進入機體后，被免疫細胞表面的TLRs家族識別，從而激活位于下游的信號通路，調節(jié)免疫細胞活性以及IL-1β、IL-6、IL-8和TNF-α等炎性因子的分泌，進而對機體的免疫系統(tǒng)進行調控。在研究蜣螂抗菌肽Coprisin對LPS誘導的炎癥反應的影響中發(fā)現(xiàn)，Coprisin能顯著抑制TLR4在RAW264.7細胞膜表面的表達，阻止LPS與TLR4的結合，進而抑制mTNF-α生成，發(fā)揮抗炎作用［19］。研究顯示，人工合成的新型抗菌肽Pro10-1D亦可通過抑制RAW264.7炎性細胞表面TLR4的表達，達到阻止TLR4與LPS結合以降低IL-6和TNFα生成的目的［14］。西方蜜蜂（Apis mellifera）抗菌肽—蜂毒肽（Melittin）亦能通過抑制TLRs信號通路的激活，降低潰瘍性結腸炎小鼠體內IL-6、TNF-α和COX-2的表達水平，從而發(fā)揮抗炎作用［27］。燕尾蝶抗菌肽Papiliocin則通過直接與TLR4和髓樣分化蛋白（myeloid differentiation protein，MD）2復合物結合，抑制LPS與兩者結合，進而降低TLRs信號通路的傳導［28］。基于黑水虻抗菌肽DLP4衍生的抗菌肽ID13則通過抑制TLR2的表達，顯著降低子宮內膜炎小鼠體內IL-6、IL-10和TNF-α的表達水平［29］。

2.2 NF-κB信號通路 NF-κB是負責調節(jié)先天性免疫應答和適應性免疫應答的轉錄因子，主要由NF-κB1（p50/105）、NF-κB2（p52/p100）、c-Rel、RelA（p65）和RelB組成［30］。在靜息狀態(tài)下，未活化的NF-κB與其抑制蛋白IκBα以復合物的形式存在于細胞質中，不具有調控轉錄功能；在外界刺激下，胞質中的IκB蛋白在其激酶IKK作用下被磷酸化和降解，NF-κB被釋放、轉運至細胞核內并與其靶基因結合，從而調控下游目標基因的表達及細胞因子的分泌［31］。Jantaruk等［18］研究發(fā)現(xiàn)，人工合成的新型抗菌肽KLK通過抑制p65亞基的核轉移，阻斷NF-κB信號通路的激活，進而降低RAW264.7炎性細胞生成IL-1β、TNF-α、iNOS和COX-2的能力。黃蜂抗菌肽Mastoparan X（MPX）則通過降低p65的磷酸化水平，阻斷NF-κB信號通路的激活，進而降低敗血癥小鼠體內IL-2、IL-6、TNF-αmRNA的表達水平［32］。Zhao等［33］則發(fā)現(xiàn)，蜂毒肽可通過抑制p50亞基的核轉移，進而抑制NF-κB信號通路的激活。另有研究顯示，蜂毒肽亦可通過抑制IKK磷酸化，阻斷NF-κB信號通路激活［34］。Liu等［35］合成的新型抗菌肽GNP-CK-CopA3可以通過阻斷NF-κB信號通路激活，有效抑制LPS誘導的RAW264.7炎性細胞內ROS的生成以及iNOS、COX-2的蛋白表達水平，進而發(fā)揮抗炎作用。除此以外，從其他昆蟲體內分離的 抗 菌 肽 如Psacotheasin-2［36］、Papiliocin-3［11］、Periplanetasin-5［37］以及Zophobacin-1［38］均可以通過抑制IκB的降解和磷酸化，從而降低LPS誘導的RAW264.7炎性細胞生成IL-1β、IL-6、TNF-α、iNOS和COX-2的能力。

2.3 MAPK信號通路 MAPK廣泛存在于多種真核生物細胞內，是一類高度保守的絲氨酸/蘇氨酸類蛋白激酶。目前已發(fā)現(xiàn)p38絲裂原活化蛋白激酶（p38 MAPK）、細胞外信號調節(jié)激酶（extracellular-signal regulated protein kinase，ERK）和c-Jun氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）3條信號轉導 途徑［39］。在未受刺激的細胞內，MAPK處于靜止狀態(tài)，而在外界刺激下，MAPK接收MAPK激酶（MAP kinase kinase，MKK）和MAPK激酶的激酶（MAP kinase kinase kinase，MKKK）的活化信號而被激活，活化的MAPK進入細胞核內，進而調控下游基因的表達［40］。研究表明，燕尾蝶抗菌肽Papiliocin［28］和桑樹黃星天牛（Psacothea hilaris）抗菌肽Psacotheasin-2［36］均能通過降低p38、ERK和JNK的磷酸化水平，抑制MAPK信號通路激活，進而調節(jié)細胞因子分泌的目的。燕尾蝶抗菌肽Papiliocin-3可通過阻斷MAPK信號通路，抑制LPS誘導的RAW264.7細胞內IL-1β、IL-6、iNOS和COX-2的生成［11］。美洲大蠊（Periplaneta americana）抗菌肽Periplanetasin-5通過抑制MAPK信號通路的激活，不僅可以有效降低RAW264.7炎性細胞生成IL-6和TNF-α的能力，還可以顯著抑制iNOS和COX-2 mRNA的表達［37］。白星花金龜抗菌肽Protaetiamycine-6可以通過抑制RAW264.7炎性細胞內IL-1β、IL-6和TNF-α的表達，進而降低MAPK通路的信號傳導［13］。人工合成的抗菌肽Pro10-1D可以通過抑制MAPK通路的激活，降低內毒素休克小鼠血清中IL-1β和TNF-α的表達水平，并改善小鼠肺部的炎癥反應［14］。黃臉油葫蘆（Teleogryllus emma）抗菌肽Teleogryllusine可通過抑制MAPK信號通路的激活，顯著降低LPS誘導的BV-2細胞內TNF-α、iNOS和COX-2 mRNA的表達，且有望成為神經(jīng)炎癥治療的潛力藥物［41］。

2.4 JAK/STAT信號通路 JAK/STAT信號通路主要由接收信號的酪氨酸激酶受體、傳遞信號的酪氨酸激酶JAK及信號轉導和轉錄激活因子STAT組成。JAK是一類非受體酪氨酸激酶，包括JAK1、JAK2、JAK3和酪氨酸激酶（tyrosine kinase，TYK）2。STAT家族由7種不同類型的信號轉導和轉錄激活因子組成，包括STAT1、STAT2、STAT3、STAT4、STAT5A、STAT5B和STAT6［42］。未激活的JAK和STAT主要位于細胞質內，在外界刺激下細胞因子或生長因子與受體結合后誘導JAK磷酸化，招募并磷酸化STAT，使其以二聚體的形式穿過核膜進入核內，參與調節(jié)靶基因的表達［43］。在研究蜂毒肽對TNF-α和IFN-γ誘導的人永生化角質形成細胞（HaCaT）的影響中發(fā)現(xiàn)，1 mg/L蜂毒肽就可顯著降低HaCaT細胞內JAK2、STAT1和STAT3的磷酸化水平，進而降低IL-1β、IL-6和IFN-γ的生成［44］。蜂毒肽還可以通過降低STAT3的磷酸化水平，阻斷JAK/STAT信號通路激活，進而降低膽管炎小鼠血清中IL-6和TNF-α的水平，改善小鼠肝臟的炎癥反應［45］。蜣螂抗菌肽CopA3也可以通過降低STAT1和STAT5的磷酸化水平，進而抑制JAK/STAT信號通路的激活，降低RAW264.7炎性細胞生成IL-6和TNF-α的能力［46］?；隍掾肟咕腃opA3衍生的另一種抗菌肽CopA5可以通過抑制RAW264.7炎性細胞內NO和TNF-α的生成，從而降低JAK/STAT信號通路的信號傳導［47］。

2.5 PI3K/Akt信號通路 PI3K/Akt信號通路是通過絲氨酸或蘇氨酸磷酸化介導的信號通路，以關鍵蛋白PI3K和Akt命名。PI3K依據(jù)結構和功能的差異分為Ⅰ類、Ⅱ類、Ⅲ類；Akt是一種絲氨酸和蘇氨酸蛋白激酶，存在Akt1、Akt2、Akt3這3種高度關聯(lián)的亞型［48］。在外界刺激下，活化的受體酪氨酸激酶（receptor tyrosine kinase，RTK）通過募集銜接蛋白激活PI3K，激活的PI3K將4，5-磷脂酰肌醇轉化為3，4，5-磷 脂 酰 肌 醇（phosphatidylinositol-3，4，5-bisphosphate，PIP3），PIP3則通過招募3-磷酸肌醇依賴 性 激 酶（3-phosphoinositide-dependent kinase，PDK）1和哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTORC）2而誘導Akt發(fā)生磷酸化，進而參與調節(jié)下游靶基因的表達［49］。研究表明，蜂毒肽不但可以降低被牙齦卟啉單胞菌（Porphyromonas gingivalis）感染的HaCaT細胞內Akt的磷酸化水平，還可以抑制細胞內IL-6、IL-8和TNF-α分泌，進而降低PI3K/Akt信號通路的信號傳導能力［50］。蜂毒肽還通過降低胰島素樣生長因子（insulin like growth factor，IGF）-1誘導的人皮脂腺細胞（SZ95）內PI3K和Akt磷酸化水平，抑制PI3K/Akt信號通路的激活，進而降低SZ95細胞內IL-6、IL-8、IFN-γ和TNF-α的生成［51］；蜂毒肽亦可以通過降低巨噬細胞內Akt的磷酸化水平，進而抑制PI3K/Akt信號通路的激活，減少IL-1β和TNF-α生成［52］。Moon等［53］研究亦發(fā)現(xiàn)，蜂毒肽通過抑制PI3K/Akt信號通路的激活，從而降低BV-2炎性細胞內IL-1β、IL-6和TNF-α的表達水平，抑制iNOS和COX-2 mRNA的表達，進而發(fā)揮抗炎作用。

2.6 TGF-β/Smad信號通路 TGF-β/Smad信號通路主要通過TGF-β家族及其下游的效應轉錄分子Smad發(fā)揮免疫調控作用。TGF-β家族主要包括TGF-β、TGF-β受 體 和 骨 形 成 蛋 白（bone morphogenic proteins，BMP）等。Smad依據(jù)功能差異分為受體調控型Smad（receptor-regulated Smad，RSmad）、通 用 型Smad（common partner Smad，Co-Smad）和抑制型Smad（inhibitory Smad，I-Smad）［54］。在外界刺激下，TGF-β家族配體與Ⅱ型受體結合后招募并磷酸化Ⅰ型受體，Ⅰ型受體再磷酸化RSmad，進而誘導其與Co-Smad結合，形成R-Smad/Co-Smad復合物后在細胞核內聚集，再與靶基因結合達到調控目標基因表達的目的［55］。研究發(fā)現(xiàn)，蜂毒肽可以通過抑制TGF-β/Smad信號通路的激活，降低膽管炎小鼠體內IL-6和TNF-α的水平，進而達到改善小鼠體內炎癥反應的目的［45］。蜂毒肽還可以通過降低TGF-β/Smad信號通路的傳導，抑制真菌誘導的成纖維細胞發(fā)生纖維化，其有望成為呼吸道炎癥治療的潛力藥物［56］。蜣螂抗菌肽Coprisin通過降低TGF-β/Smad信號通路的信號傳導，降低大鼠傷口感染的發(fā)生率并促進傷口愈合［57］。

3 昆蟲抗菌肽藥物臨床研究現(xiàn)狀

自抗菌肽被發(fā)現(xiàn)以來，因其抗菌譜廣且不易產生耐藥性，從而備受研究者青睞，有望成為抗生素的替代品［6］。截止2020年1月，已有7種抗菌肽通過美國食品藥品監(jiān)督管理局（Food and Drug Administration，F(xiàn)DA）批準進入臨床應用［58］。雖然昆蟲抗菌肽是世界上第一個被發(fā)現(xiàn)的抗菌肽，但其還尚未正式在醫(yī)藥領域廣泛應用，主要是目前還存在對昆蟲抗菌肽某些不良反應的擔憂。（1）昆蟲抗菌肽是否會引起機體的過敏反應？目前鮮見昆蟲抗菌肽會引起過敏反應的報道。僅Carpena等［59］報道，蜂毒不僅具有明顯的毒性，而且容易產生嚴重的過敏反應。然而，蜂毒肽僅是蜂毒的一部分，過敏反應是否由蜂毒肽引起還尚未確定。（2）某些昆蟲抗菌肽的毒性亦限制了其在醫(yī)藥領域的應用。Askari等［60］研究發(fā)現(xiàn)，蜂毒肽在低濃度時無毒性但抑菌效果差，在高濃度時抑菌效果較好，但是具有明顯的毒性。（3）昆蟲抗菌肽抗炎機制研究尚處于初始階段。目前僅確定昆蟲抗菌肽可以通過信號通路發(fā)揮免疫調控作用，但相同或不同來源的昆蟲抗菌肽是否通過相同或不同的機制發(fā)揮作用尚未清楚，這亦是今后昆蟲抗菌肽研究的熱點問題。

4 小結

昆蟲抗菌肽在抗炎方面具有良好的開發(fā)潛力和研究價值，但是由于天然抗菌肽產量低，使其藥代動力學研究受限，進而影響其臨床研究的開展。通過化學合成手段雖然能夠提高其產量，但是獲得的抗菌肽毒性過高，不利于研究的深入開展。目前，科研人員不僅利用基因工程、蛋白質工程等手段提高昆蟲抗菌肽產量，還通過對抗菌肽結構進行修飾來提高其生物活性，進而滿足應用研究的需要［61］。隨著抗菌肽上述問題的攻克，昆蟲抗菌肽的抗炎活性有望得到有效開發(fā)，在臨床抗炎藥物研發(fā)方面亦會取得更大突破。