细菌细胞壁对细菌功能的影响

，细菌细胞壁对细菌功能的影响1.摘要:PG的生物学活性及功能细菌细胞壁的主要成分一肤聚糖(除霉形体和嗜盐菌以外),所有原核生物的细胞壁的主要成分均为肽聚糖(PG)。在哺乳动物体内,PG片段发挥着各种各样的生物学活性,如免疫调节、感染、抗肿瘤、抗新陈代谢活性、致热性、细胞毒性(依赖于PG片段的大小和组成)等。革兰氏阴性菌PG具有很高的活性,而不同类型的革兰氏阳性菌PG的活性较弱,但却十分重要。1免疫调节�PG是人类免疫系统的激活剂,它能刺激单核噬菌细胞和内皮细胞释放免疫调控物质[6,7]2抗肿瘤如：Sekine等3细胞毒性�严重的细菌感染时,PG诱导一些炎症细胞因子大量释放,诱发动物机体感染。4其他活性�PG还具有粘附作用,是真核生物免疫系统识别的理想靶位。双歧杆菌能在哺乳动物的胃肠道定植,粘附是第一步。2.内容4.1�免疫调节�PG是人类免疫系统的激活剂,它能刺激单核噬菌细胞和内皮细胞释放免疫调控物质[6,7],如肿瘤坏死因子�(TNF-�)、白介素(IL1,IL6,IL8,IL12)、干扰素,以及减少氧的种类和脂质。少量PG对于宿主重要生理功能(如免疫系统)的维持和促进是非常重要的。相反,在严重的细菌感染过程中,大量的PG被释放进入血液,过度地刺激免疫系统会造成病理生理反应。这些病理生理反应表现为发烧、体温降低、血压过低、多器官衰竭和败血性休克等症状。细菌细胞壁PG可经口服或非胃肠道途径增强宿主的免疫监视功能,加强各种细胞因子和抗体(IgA)的产生,提高NK和巨噬细胞活性等,提高局部或全身的免疫功能,发挥自稳调节和抗感染、抗肿瘤效应。蓝景刚等[8]的研究表明,双歧杆菌细胞壁PG能增强小鼠脾NK、LAK细胞杀伤肿瘤靶细胞的活性,还可以增强小鼠腹腔局部巨噬细胞来源的细胞因子如IL1、TNF、IL6的活性。孟凡伦等[9]研究认为,通过肌肉注射乳链球菌SB900胞壁PG,可激活中国对虾体内的细胞防御体系。许国焕等[10]在彭泽鲫鱼的基础饲料中添加0.2g/kg自提PG,饲养60d后,发现其能提高血清溶菌酶的活性,并可在短时间内提高血清凝集抗体效价,增强彭泽鲫鱼的特异性免疫功能。Sekine等[11]报道,婴儿型双歧杆菌细胞壁PG能激活小鼠腹腔巨噬细胞,使其IL1、TNF�、IL6的mRNA表达增强。以上研究结果说明细菌细胞壁PG是一种强免疫增强剂,主要通过诱导各种免疫调控物质的释放或表达来刺激免疫系统发挥其免疫功能。4.2�抗肿瘤�Sekine等[12]证实婴儿型双歧杆菌全PG能显著抑制小鼠皮下移植的MethA纤维肉瘤的生长。Ishihara等[13]将青春型双歧杆菌的全PG注射于恶性黑色素瘤患者的皮肤转移灶内,发现它能使转移灶体积明显缩小,效果和IFN�相当。这些作用可能是由于PG能激活巨噬细胞使其分泌更多的IL6、IL12和NO,而这些介质都具有广谱的抑瘤活性[7],它们的诱生介导了PG的抑瘤过程。4.3�细胞毒性�严重的细菌感染时,PG诱导一些炎症细胞因子大量释放,诱发动物机体感染。目前已从细菌中分离出大量的各种各样的PG片段,也人工合成了大量的低分子复合物。有趣的是,低分子量的PG全无毒性,这一特性影响着宿主的免疫系统[14,15]。4.4�其他活性�PG还具有粘附作用,是真核生物免疫系统识别的理想靶位。双歧杆菌能在哺乳动物的胃肠道定植,粘附是第一步。邓一平等[16]用提纯的双歧杆菌(B.Bif1101)做体外粘附实验证明,PG对猪胃粘膜糖蛋白具有一定的粘附作用。不同种动物的细胞中存在PG识别蛋白,它能够结合PG,从而发挥一定的免疫功能[17]。5�PG的免疫作用机制近年来的研究揭示了PG以及其他细菌免疫增强剂被免疫细胞识别的机制。膜CD14(mCD14)是一种表达于巨噬细胞和单核细胞上的糖基磷脂酰肌醇蛋白,能结合PG以及其他的微生物产物,如革兰氏阴性菌的LPS。PG和CD14的结合与PG的亲水特性相关[18]。与CD14结合后,它们通过不同的信号传导途径释放相同的免疫调控物质,如白介素、TNF��等多种细胞素。Toll�like受体2(TLR2)也是PG以及脂蛋白及TCA的受体。6.磷壁酸的机能目前还不大清楚,由于磷壁酸有很多的阴电荷,对菌体表面的阴电荷和其它离子通过肤聚糖层可能有调节作用。由于PH值和离子强度的改变,可能表现细胞壁的扩张和收缩,若条件突变也可能出现菌体畸形。磷壁酸伸出细胞壁可成为重要的表面抗原或作为噬菌体的受体。近来发现,某些细菌如组链球菌�,能像菌毛一样粘附在寄主细胞表面,推测可能有一定的致病意义。细菌细胞壁不仅有特殊的肤聚糖,磷壁酸、右旋氨基酸、二氨基庚二酸等也为细菌细胞壁的特有成分,这是细菌表现特殊生物活性的物质基础。细菌细胞壁不同于动、植物的任何组织,这就是多种药物可以选择地杀死细菌而不影响宿主的原因;而在分子水平上研究这些机制,还可以发现和生产更有效的药物。D一氨酸是一般蛋白质所没有的成分,这可能与免疫原性有关。最近报导,D一氨酸多肤不易与一般水解酶结合,它在小白鼠体内分解较L一氨基酸多肤慢2倍。细胞壁表面还有多种抗原决定簇,因此决定了菌体的抗原性。细菌细胞壁的研究,3,结论「-5PG广泛存在于部分革兰氏阴性菌及大部分革兰氏阳性菌细胞壁中。虽然PG在某些情况下具有一定的生物学毒性,但低剂量PG的多种有益的生物学功能也越来越引起人们的重视,特别是其免疫调节功能逐渐被人们所利用。其应用主要有以下几个方面:�通过大量培养细菌,从细菌细胞壁中人工提取PG,经口服或非肠道途径将其作为免疫刺激剂应用于畜牧业生产中,增强畜禽及水产动物的抗病能力。�根据PG的分子结构及化学组成,人工合成PG,并大量生产,作为饲料添加剂添加于畜禽饲料,开发新的增强免疫力药物添加剂。�PG具有抗肿瘤等活性,可以开发成有重要价值的人类医药产品。由于PG也具有一定的生物学毒性,因此在剂量上应合理、适当。细菌细胞壁的研究也阐明了医学实践中的一些问题。由于细满细胞壁化学的研究,说明了革兰氏染色原理以及溶菌酶、噬菌体和抗菌素的作用点。近年来也对一些细菌细胞壁的免疫活性进行了研究,如分枝杆菌细胞壁的免疫佐剂和抗肿瘤活性作用;李氏杆菌和座疮丙酸杆菌细胞壁刺激单核白细胞增生和增强巨噬细胞吞噬活性作用,绿脓杆菌细胞壁抗肿瘤作用,胞壁酸二肤的免疫药理学介体作用等。4:作者:参考文献:[1]和致中.细菌细胞壁肽聚糖的分类[J].微生物学通报,1992,19(3):174179.[2]孟凡伦,马桂荣.乳链球菌SB900胞壁肽聚糖的部分生物学活性[J].微生物学报,1998,38(5):376380.[3]TinYanChan,AnnaChen,NigelAllanson,etal.Solidphasesynthesisofpeptidoglycanmonomersforthegenerationofacombi�natoriallibrary[J].TetrahedronLetters,1996,37(45):80978100.[4]SeiichiInamura,KoichiFukase,ShoichiKusumoto.Syntheticstudyofpeptidoglycanparitialsbgfdtructures.Synthesisoftetrasaccha�rideandoctasaccharidefragments[J].TetrahedronLetters,2001,42:76137616.[5]EdgardVanderwinkel,PieterDePauw,Jean�PierreHave,etal.ThehumanandmammalianN�Acetylmuramyl�L�alanineamidase:Distribution,actionondifferentbacterialpeptidoglycans,andcomparisonwiththehumanlysozymeactivities[J].BiochemicalandMolecularMedicine,1995(54):2632.[6]LutzHamann,VolkerEl�Samalouti,ArturJ.Ulmer,etal.Componentsofgutbacteriaasimmunomodulators[J].Internation�alJournalofFoodMicrobiology,1998(41):141154.[7]王立生,潘令嘉,施理,等.双歧杆菌的全肽聚糖对裸鼠腹腔巨噬细胞产生IL6、IL12及一氧化氮的影响[J].中国病理生理杂志,2000,16(2):153156.[8]蓝景刚,胡宏.双歧杆菌及其表面分子的免疫增强作用[J].中国微生态学杂志,1999,11(3):129131.[9]孟凡伦,马桂荣,孔健.乳链球菌SB900肽聚糖对中国对虾免疫功能的影响[J].山东大学学报(自然科学版),1999,34(1):8892.[10]许国焕,吴月嫦,陶家发.两种多聚糖对彭泽鲫生长影响及免疫促进作用的初步研究[J].水利渔业,2002,22(4):4951.[11]SekineK,OhtaJ,PnishiM,etal.Analysisofantitumorprop�ertiesofeffectorcellsstimulatedwithacellwallpreparation(WPG)ofbifidobacteriuminfantis[J].BiolPharmBull,1995,18:148153.[12]SekineK,WatanabSE,OhtaJ,etal.Inductionandactivationoftumoricidalcellsinvivoandinvitrobythebacterialcellwallofbifidobacteriuminfantis[J].BifidobacteriaMicroflora,1994,13:6572.[13]IshiharaK,HayasakaK,YamazakiN.Currentstatusofmelanomatreatmentwithinterferon,cytokinesandotherbio�logicalresponsemodifiersinJapan[J].JInvestDermol,1989,92:326328.[14]MarinaKrstanovie,RuzaFrkanec,BrankaVranesic,etal.Reversed�phasehigh�performanceliquidchromatographicmethodforthedeterminationofpeptidoglycanmonomersandstructurallyrelatedpeptidesandadamantyltripeptides[J].JournalofChro�matographyB,2002(773):167174.[15]JelkaTomasic,IvanaHanzl�Dujmovic,BeataSpoljar,etal.Comparativestudyoftheeffectsofpeptidoglycanmonomerandstructurallyrelatedadamantyltripeptidesonhumoralimmuneresponsetoovalbumininthemouse[J].Vaccine,2000(18):12361243.[16]邓一平,王跃,胡宏.双歧杆菌及其表面分子对胃粘膜糖蛋白的粘附作用[J].中国微生态学杂志,2000,12(4):193195.[17]吕成伟,陈政良.肽聚糖识别蛋白[J].免疫学杂志,2002,18(3):8890.[18]WeidemannB,SchletterJ,DziarskiR,etal.SpecificbindingofsolublepeptidoglycanandmuramyldipeptidetoCD14onhumanmono