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探索抗微生物肽的作用機制：它們如何破壞細菌膜的完整性？
抗微生物肽（AMPs），又稱宿主防禦肽（HDPs），是生物的先天免疫反應的一部分，廣泛存在於各類生命中。這些肽具有強大的抗菌作用，並顯示出作為新型治療劑的潛力。抗微生物肽能有效殺死革蘭氏陰性和陽性細菌、包膜病毒、真菌，甚至轉化或癌變的細胞。與大多數傳統抗生素不同，抗微生物肽經常通過不穩定細胞膜的方式發揮作用，能形成跨膜孔道，並作為免疫調節劑增強免疫機能。
抗微生物肽是一組獨特且多樣的分子，根據其氨基酸組成和結構可分為不同亞組。
這些抗微生物肽的長度通常在12到50個氨基酸之間，包含由精氨酸、賴氨酸或產生於酸性環境中的組氨酸提供的正電荷殘基，並且一般具有超過50%的疏水性殘基。它們的二級結構遵循四種主題，包括α-螺旋、β-鏈、β-髮夾或環狀結構以及延展狀結構。這些肽在自由溶液中通常是不具結構的，當進入生物膜後會折疊成其終態結構。
抗微生物肽的活性
抗微生物肽殺死微生物的方式多種多樣，並可能因不同的細菌物種而異。第一步接觸通常是以靜電吸引為主，因為大多數細菌表面帶有負電荷。這些肽可以附著並插入膜雙層，形成不同的孔道結構，如“桶桩”、“地毯”或“環狀孔”機制。他們也可以進入細胞內，結合細胞生存所需的內部分子，包括抑制細胞壁合成、改變質膜以及抑制DNA和蛋白質合成等。
抗微生物肽不僅直接殺死細菌，還在清除感染方面表現出多種免疫調節功能。
這些肽在免疫調節方面的作用尤為突出，可能改變宿主基因表達，作為趨化因子或誘導趨化因子產生，並抑制由脂多糖引起的促炎細胞因子產生。例如，“Dusquetide”這種免疫調節劑目前正在臨床試驗中，旨在修復癌症放療所致的口腔黏膜損傷。
抗微生物肽的作用機制
抗微生物肽通常帶有正電荷，使其能與細菌及癌細胞表面暴露的負電荷分子，相互作用。這些肽的作用機制可以簡單劃分為膜溶解性和非膜溶解性兩大類。膜溶解性抗微生物肽的膜破壞可用四種模型描述：桶桩模型、地毯模型、環狀模型和無序環狀孔模型。桶桩模型認為抗微生物肽與微生物細胞膜的脂雙層相互作用，形成穿膜通道，從而導致微生物死亡。
不斷進行的研究正在深入探索這些治療劑的潛力，例如固態NMR和X射線晶體學方法已被用來解析抗微生物肽是如何與細胞膜結合並彈性地影響其結構的。這些發現不僅豐富了我們對抗微生物肽作用機制的理解，也使得在疾病治療上的應用顯得更具希望。
治療研究與應用
雖然抗微生物肽在治療中顯示出了潛在的應用，但由於它們的半衰期相對較短，其使用往往限於靜脈給藥或外用。不同的抗微生物肽已經進入臨床使用，例如對肺炎的治療、乙型肝炎的口服治療等。由於藥物耐受性問題，持續的研究致力於開發新一代抗微生物肽以提升臨床療效。
綜合來看，抗微生物肽除了抗菌作用之外，還具有抗病毒及潛在的抗癌功能，這促使研究者將其重新命名為“宿主防禦肽”以涵蓋更廣泛的功能。這些肽的多功效性特徵為未來的藥物開發提供了堅實的科學基礎。
伴隨著人類日益嚴重的耐藥性危機，抗微生物肽是否成為未來戰勝細菌感染的重要武器？
