了解抗菌肽(AMP)的作用機制對于在設計新的 AMP 療法至關重要。多項研究強調(diào)了兩種主要的AMP作用機制:膜破壞和免疫調(diào)節(jié)。然而,這并不意味著
AMP 不采用其他作用機制。例如,糖肽萬古霉素主要通過抑制細胞壁肽聚糖的聚合和交聯(lián)而不是破壞細菌細胞膜來起作用。
膜破壞
其作用機制涉及膜破壞的
AMP
通常依賴于宿主和病原體膜的不同組成來賦予選擇性。哺乳動物細胞表面主要由帶中性電荷的磷脂組成,如鞘脂或磷脂酰膽堿。另一方面,很大一部分細菌膜由帶負電荷的磷脂組成,例如磷脂酰絲氨酸
(PS)、磷脂酰甘油 (PG)
和心磷脂。此外,圍繞革蘭氏陽性菌細胞膜的肽聚糖細胞壁含有大量帶負電荷的磷壁酸,而革蘭氏陰性菌外膜的外葉主要由帶負電荷的脂多糖 (LPS)
組成。在這些情況下,一些 AMP 能夠選擇性地靶向癌細胞而不是正常哺乳動物細胞,這說明了膜成分對 AMP 選擇性的重要性。
膜破壞導致細胞死亡的方式可能會有所不同。膜破裂最終會導致重要化學梯度的消散,例如質(zhì)子或金屬離子的化學梯度。由于滲透壓,離子梯度的變化會導致水流入細胞,從而導致膨脹并最終破裂。非膜破壞肽通常會干擾重要的細胞內(nèi)通路。AMP
還可以通過降低細胞進入的屏障,從而促進抗生素到達其細胞內(nèi)靶標,或通過作用于其他靶標。
AMP 導致膜破裂的趨勢的一個吸引人的因素是,它們可能比傳統(tǒng)抗生素更適合殺死不僅代謝活躍的細菌細胞,而且還殺死在生物膜結構中大量存在的緩慢生長和休眠的持久細胞。
免疫調(diào)節(jié)活性
除了通過膜破壞或抑制重要的細胞內(nèi)過程直接殺死微生物外,許多 AMP 還能夠與宿主免疫系統(tǒng)相互作用以調(diào)節(jié)其炎癥反應。
為了應對感染,身體會識別與人體細胞無關的分子。這些分子標記被稱為病原體相關分子模式
(PAMP) 和危險相關分子模式 (DAMP)。第一類包括來自微生物的分子,第二類與受損或受壓的人體細胞有關。PAMP 和 DAMP
通常由來自先天免疫系統(tǒng)各種細胞的稱為模式識別受體 (PRR) 的受體檢測。當 PRR 檢測到 PAMPs/DAMPs
時,各種信號通路被激活,導致炎癥反應。在炎癥期間,血管擴張和流向感染/損傷部位的血流量增加使吞噬白細胞(中性粒細胞、巨噬細胞等)和補體系統(tǒng)的組成部分,以蜂擁該區(qū)域并對抗入侵的病原體和/或開始修復過程。反應通常是立即的、非特異性的并且受到嚴格控制。炎癥反應期間的細胞內(nèi)信號傳導非常復雜,涉及多種信號通路,最終導致適應性免疫反應的激活。一旦感染得到解決,炎癥就會減少,循環(huán)白細胞的數(shù)量會恢復到基礎水平。
開發(fā)免疫調(diào)節(jié)肽作為治療劑最具挑戰(zhàn)性的方面之一是破譯肽與免疫系統(tǒng)之間的相互作用。