[摘要] 昆虫是一类蕴藏着大量高质量蛋白的生物资源，具有巨大的开发和应用潜力。本文着重介绍了昆虫抗菌肽的作用机理，并从特异性免疫、非特异性免疫和免疫器官三个方面综述了一些常见的昆虫蛋白，如蚕蛹蛋白、蝇蛆蛋白、黄粉虫蛋白等对动物免疫功能的影响，以及综述了鑫肽蝇蛆蛋白在养殖应用中对动物免疫功能的影响。
昆虫是地球上最大的生物类群，具有显著多样性。目前已知约125万种，我国约20万种。它是极具开发潜力的一类丰富蛋白质资源 ，更重要的是昆虫蛋白质中氨基酸组成比例较平衡，因此，昆虫是一种优良的蛋白质资源，它的开发与利用将为人类解决食品和饲料工业的蛋白质资源危机做出巨大贡献。此外，还具有一些其他原料所不具备的活性免疫物质，有良好的抗病效果。
随着昆虫学研究的不断深入，科学家发现昆虫虽然没有淋巴系统、免疫球蛋白和补体，但却具有无细胞免疫系统、超强的适应和防御能力。大量研究表明，昆虫在感染病原菌后，能迅速合成抗菌肽，杀灭已侵入的病菌，并阻止病菌的继续侵染。昆虫抗菌肽抗菌谱较广，特别对耐药性菌株有较强的杀伤作用，并且不破坏宿主细胞，没有免疫原性，是宿主防御病原微生物入侵的重要屏障。
1 昆虫抗菌肽的发现
1980年，瑞典科学家 G.Bom an等在研究北美天蚕的免疫机制时，注射阴沟肠杆菌及大肠杆菌诱导惜古比天蚕蛹产生具有抗菌活性的多肽，被命名为天蚕素（Boman等，1987）。迄今为止，不同生物体内分离获得的类似多肽已有2000多种，由于其相对分子量小、受热稳定、遇水易溶解、碱性较强、抗菌谱广、不损害正常细胞等特点，并对耐药性菌株、病毒、原虫及肿瘤细胞等都有明显的抑杀作用，因此整体被称为抗菌肽。
2 抗菌肽的来源及分类
1980年后，科学家们先后从昆虫、细菌、真菌、两栖类动物、哺乳动物乃至人类中发现并分离获得具有抗菌活性的类似多肽，其中仅昆虫体内分离的抗菌肽就多达200余种。
2.1 昆虫抗菌肽
昆虫不具备脊椎动物的免疫系统，体内不含抗体和补体，其独特的无细胞免疫系统，主要是抗菌肽在发挥作用。抗菌肽也是最早从昆虫体内发现的，主要分为4类：天蚕素、防御素、富含脯氨酸类、富含甘氨酸类。
2.2 哺乳动物抗菌肽
主要存在于嗜中性粒细胞及皮肤和粘膜的上皮细胞，主要是防御素和 Cathelicidins两大类。
2.3 细菌抗菌肽
抗菌肽虽然能抑杀细胞，但细菌本身也能产生抗菌肽来保护自己。细菌素是最常见的一类抗菌肽，它能特异性杀死竞争菌，而对宿主自身无害。
3 抗菌肽的作用机制
抗菌肽抑制、杀灭细菌等有害细胞的基本机制是通过与细胞膜作用，使膜蛋白凝集、失活，形成离子通道，引起膜通透性改变，胞内物质外渗导致细胞死亡。它的主要作用模式有如下几类:
3.1 攻击胞膜
该模式是抗菌肽最主要的作用机制，抗菌肽与细胞膜上磷脂分子互相吸引结合在细胞膜表面，将疏水基插入磷脂双分子层，形成跨膜的离子通道，引起胞内水溶性物质大量渗出，同时电化学势丧失，从而导致细菌和肿瘤细胞死亡。
3.2 抑制胞外或胞内蛋白的合成
有部分抗菌肽可以与细菌外膜结合，并与胞内膜的受体发生特异性结合，从而进入到细胞内，与一种或几种与蛋白质合成相关的成分结合并抑制其表达，使得这些蛋白含量大幅减少，细菌生长受阻。富含脯氨酸或精氨酸的一类抗菌肽甚至可以直接结合基因组DNA，阻断DNA复制，抑制RNA合成，抑制正常蛋白折叠，干扰转糖基等修饰功能，最终导致细胞衰亡。
3.3 抗病毒
一部分抗菌肽通过直接与病毒颗粒相结合杀死病毒，或者是抑制病毒的繁殖；另一部分抗菌肽通过模仿病毒的侵染过程，与病毒RNA结合，导致RNA 构象改变，不能与正常蛋白结合，病毒颗粒最终无法正常组装而崩溃。
3.4 抗肿瘤
抗菌肽可以在肿瘤细胞膜上形成孔洞，破坏细胞骨架，抑制基因组DNA的合成，并使得内容物外泄，造成肿瘤细胞不可逆的损伤。虽然抗菌肽可使肿瘤细胞和正常细胞的细胞骨架均受到一定程度的损伤，但后者骨架系统完整、修复快，不会造成不可逆的损伤，因此抗菌肽抑制肿瘤细胞的作用机制还是具有一定的特异性。
4 昆虫蛋白在动物免疫方面的研究进展
昆虫蛋白产品营养丰富，其中免疫活性物质除了抗菌肽外，还有抗菌蛋白、溶菌蛋白等也是宿主防御系统的重要成分（许红兵等，1999）。昆虫蛋白主要通过调节机体特异性和非特异性免疫功能，发挥免疫增强作用，提高机体对外界的抵御能力。
4.1 对特异性免疫的影响
昆虫蛋白主要通过促进淋巴细胞增殖，刺激抗体分泌，调节特异性免疫应答。
尹武英等（1998）将小鼠随机分为免疫功能低下组、试验组（蚕蛹氨基酸 2000mgkg）和生理盐水对照组3组。经灌胃13d，试验组与免疫功能低下的模型组比较，迟发型变态反应(DTH )(以小鼠足垫厚度差值代表) 和血清抗体滴度均有明显提高（P<0.01）。结果表明，蚕蛹氨基酸能提高免疫功能低下小鼠的细胞免疫和体液免疫功能。昌友权等（2007）研究T、B细胞增殖反应时，发现蚕蛹蛋白能显著提高小鼠生成抗体脾细胞数。同时，IL-2分泌明显增加，说明蚕蛹蛋白可促进淋巴细胞的增殖。贾生福等（2007）研究显示蝇蛆蛋白粉能明显提高动物机体的细胞免疫和体液免疫功能，且可显著提高正常小鼠半数溶血值（H C50），增强其体液免疫功能。对免疫功能低下小鼠HC50无影响，但可显著提高其吞噬指数（a）值，并使体液免疫功能恢复至正常水平。
杨兆芬等（1999）通过在黄粉虫的营养保健作用试验，表明黄粉虫具有一定的促进生长、益智、抗疲劳和抗组织缺氧作用，不仅能降低血脂及促进胆固醇代谢，还能提高小鼠外周淋巴细胞转化和降低骨髓微核率。
Sun.s.c（1990）报道了昆虫血淋巴蛋白hemolin，该蛋白隶属于免疫球蛋白(Ig)家族，其本身并无直接的杀菌作用，而是结合到细菌表面，参与蛋白复合物的形成，增强免疫应答。杨瑞丽等（2003）将重组病毒感染后的蚕蛹，制成口服剂型灌胃大鼠，ELISA方法检测抗-H Bs抗体及抗-PreS2抗体。结果在灌胃重组蛋白组中有40％鼠体血清内检测到了特异性抗 -HBs抗体及抗 -PreS2抗体，抗体应答反应持续2~3周。口服免疫后抗体转阳的SD鼠加强免疫后能产生较强的二次免疫应答。对酵母重组疫苗单剂腹腔注射过的SD鼠，用蚕蛹表达的rHB-sAg(PreS2＋S）灌胃加强免疫后，能诱导鼠体迅速产生较强的抗 -HBs抗体。进一步研究表明，口服家蚕蛹表达的 rH BsAg(PreS2＋S）使鼠体对肠中HB-sAg的初次免疫应答并产生B细胞记忆应答，具有加强免疫的效果。家蚕/Bm NPV表达载体系统将有望开发成为新型的口服乙型肝炎疫苗表达系统。王克霞等（2005）将HCV CE2融合基因在家蚕培养细胞及蚕幼虫中获得了高效表达，用间接ELISA法证明表达产物具有较好的免疫原性并具有生物活性，为疫苗的研究及临床诊断试剂的开发奠定基础。
4.2 对非特异性免疫的影响
昆虫蛋白可促进巨噬细胞的吞噬作用，调节非特异性免疫。此外，昆虫经诱导能迅速产生或增加许多免疫因子如凝集素、溶菌酶、抗菌蛋白、抗菌肽等，参与非特异性免疫。
尹武英等进行碳粒廓清试验。小鼠灌服蚕蛹氨基酸14d后，高剂量组（受试物5000mg／kg）的K值和a值均明显高于对照组（P<0.05）。结果表明，蚕蛹氨基酸能增强小鼠外周血单核吞噬细胞碳廓清的能力。昌友权等选取40只雌性小鼠随机分为对照组、低剂量组、中剂量组和高剂量组，测量了蚕蛹蛋白对巨噬细胞吞噬指数的影响。结果表明，中剂量组小鼠的巨噬细胞吞噬指数与对照组比有明显差异（P<0.05），说明蚕蛹蛋白可增强小鼠网状内皮系统吞噬功能，对非特异性免疫有增强作用。杨安树等（2008）利用复合酶水解蚕蛹蛋白，制备小分子多肽，碳粒廓清试验表明，水解液中的小分子多肽可增强小鼠网状内皮系统的吞噬功能。
4.3 促进免疫器官的发育
通常认为免疫器官质量降低为免疫抑制所致，而免疫增强则表现为质量增加。
尹武英等对小鼠进行DTH试验和血清抗体滴度试验，经蚕蛹蛋白灌胃13d后，小鼠脾脏和胸腺重量，均极显著高于免疫功能低下的模型组（P <0.05，P < 0.01）。蚕蛹复合氨基酸能显著提高幼年雄性大鼠脾脏和胸腺系数，说明其能促进机体免疫器官的生长，提高机体免疫能力。李汉臣等（2007）研究表明，饲料中含黄粉虫幼虫干粉的质量分数为0.05或 0.10，可抑制D-半乳糖致衰老小鼠体重的降低，提高其饲料利用率，并且可以增加小鼠主要免疫器官的脏器系数，提高机体免疫力。
4.4 抗菌作用
Oiu YH（2006）从家蝇体内提取的抗菌肽能很好地抑制金黄色葡萄球菌的繁殖。蝇蛆抗菌肽应用于流行性脑脊髓膜炎、幽门螺杆菌感染及抗真菌感染等的研究在国外已进入临床试验。
宫霞等（2004）在家蝇幼虫分离纯化得到抗菌肽MDL-1，其分子中富含Gly和碱性氨基酸，分子质量为6.2ku，对革兰阴性菌 Escherichia coli.有较强抗性。陈曼等（2008）超声诱导家蝇幼虫产生抗茵肽。经分离纯化后Tricine-SDS-PAGE凝胶电泳结果显示为一条带，相对分子质量大约为5.8ku。纯化蛋白对阴沟肠杆菌，绿脓杆菌等革兰阴性杆菌的抑茵活性较强，而对金黄色葡萄球菌效果不显著。
4.5 抗病毒作用
研究还发现，亚致死浓度的蜂毒肽和天蚕素能抑制艾滋病毒HIV21基因表达，这对艾滋病药物的开发意义深远。WachingerM 等（1998）研究表明，蜂毒素和天蚕素可以在亚毒性浓度F抑制艾滋病病毒HIV-1基因表达，降低其增殖。宫霞从蝇蛆经沸水热变性过程中分离纯化得到抗菌肽MDL-1，发现其不仅具有抗热性，还有很强的抗病毒活性。
4.6 抗肿瘤作用
虫体细胞内诱导产生抗菌肽，用于生产广谱性抗癌生物制剂。抗菌肽对癌细胞有杀伤作用，并对人体细胞的攻击有选择性，对人体正常的淋巴细胞无任何不良影响，而这正是目前使用的肿瘤化疗药所不具备的特性。抗菌肽无致畸变作用，无蓄积毒性，不容易产生抗药性（王涛等，2010）。有学者证实，中国特有的柞蚕蛹中的抗菌肽在体外对人直肠癌细胞有选择性杀伤作用。进而又对大鼠大肠癌进行动物试验。以二甲肼(DMH)诱发的Wiser大鼠大肠癌为模型，发现柞蚕蛹抗菌肽对大肠癌细胞抑制率为46％，同时明显降低大肠癌发生率。抗菌肽还对人髓样白血瘸细胞K552株、艾氏腹水瘤、宫颈癌细胞、肝癌细胞BEL-7402均有杀伤作用。
干扰素是已知的具有抗癌作用的化学物质。在蚕蛹中含有少量干扰素，也具备一定的抑制肿瘤的作用，尤其是对肺癌效果明显（李琴韵等，1996）。蝇蛆体内的凝集素具有明显的抗肿瘤效果。曹小红等（2006）在对工程蝇蛆体内有效成分初步分离的基础上，研究该成分对K562细胞的作用。结果表明工程蝇蛆体内活性物质在体外对K562细胞具有抑制生长的作用。
5 展望
昆虫蛋白作为一种新兴的蛋白质资源，是一个充满活力、前景诱人的巨大资源宝库。随着生物技术在昆虫领域中的深入研究，在昆虫细胞内和虫体内的各种有价值的免疫活性物质必将应用于免疫研究的各个领域，在不久的将来，人类可以更加有目的、有计划、充分地将昆虫这种地球上种类最多的生物利用起来，造福人类。
（杨乐乐 陈阳城 刘锦杰 广东鑫肽生物科技股份有限公司）
