Artyku³ przegl¹dowy Review
W dobie intensywnego stosowania chemioterapeu-tyków i szybkiego narastania lekoopornoci drobno-ustrojów istnieje realna potrzeba opracowania nowych leków, które stan¹ siê skutecznym narzêdziem do walki z patogenami. Intensywnoæ badañ w tym zakresie, w odniesieniu do zwierz¹t, uleg³a nasileniu, kiedy w 2006 r. wprowadzono zakaz stosowania antybioty-kowych stymulatorów wzrostu. W ostatnich latach daje siê zauwa¿yæ znacz¹cy wzrost liczby publikacji doty-cz¹cych naturalnych oligo- i polipeptydów o dzia³a-niu przeciwdrobnoustrojowym, zwanych peptydami przeciwdrobnoustrojowymi (PPD), antybiotykami pep-tydowymi lub peptydami kationowymi (3, 7, 17, 18, 24, 29, 30, 32, 34).
Dotychczas u krêgowców, bezkrêgowców, rolin, a nawet grzybów zosta³o opisanych setki PPD (18, 29). Zwi¹zki te s¹ syntetyzowane i wydzielane g³ównie przez eksponowane na dzia³anie czynników zewnêtrz-nych komórki skóry i b³on luzowych, w celu zapew-nienia natychmiastowej odpowiedzi i obrony przeciw-ko patogenom. Ta miejscowa ochrona jest wzmacnia-na przez szereg mechanizmów wewn¹trzustrojowych,
w tym tak¿e przez systemowe PPD, pochodz¹ce naj-czêciej z ziarnistoci granulocytów obojêtnoch³on-nych.
Funkcje peptydów przeciwdrobnoustrojowych Do PPD zalicza siê dwie g³ówne klasy, tj. defensy-ny i katelicydydefensy-ny oraz peptydy, takie jak: histatyna, katepsyna G, azurocydyna, laktoferryna oraz wiele innych (29). Znaczna czêæ z wymienionych bia³ek odgrywa rolê nie tylko w odpornoci nieswoistej, ale tak¿e mo¿e wywieraæ wp³yw na procesy fizjologiczne w ustroju (27, 36).
Opublikowano szereg badañ dotycz¹cych roli PPD w odpornoci nieswoistej (1, 3, 4, 25, 31, 37). Wyka-zano, ¿e ludzkie bia³ka neutrofilne w stê¿eniach od 108 do 109 M stymuluj¹ ekspresjê TNF-alfa oraz IL-1
beta w monocytach aktywowanych przy u¿yciu Sta-phylococcus aureus lub PMA (ester forbolu), obni¿a-j¹c jednoczenie ekspresjê mRNA IL-10. Wyniki te wskazuj¹, ¿e omawiane bia³ka mog¹ odgrywaæ poten-cjaln¹ rolê w modulowaniu odpowiedzi zapalnej po-przez wp³yw na produkcjê niektórych cytokin. Ludz-kie bia³ka neutrofilne maj¹ tak¿e w³aciwoci chemo-taktyczne wobec limfocytów cytotoksycznych oraz
Katelicydyny i defensyny wiñ*
)
MA£GORZATA POMORSKA-MÓL, IWONA MARKOWSKA-DANIEL
Zak³ad Chorób wiñ Pañstwowego Instytutu Weterynaryjnego Pañstwowego Instytutu Badawczego, Al. Partyzantów 57, 24-100 Pu³awy
Pomorska-Mól M., Markowska-Daniel I.
Porcine cathelicidins and defensins
Summary
Hundreds of antimicrobial peptides (AMP) have been described in vertebrates, invertebrates, plants and even fungi. The present article describes the cathelicidins and defensins of pigs. Antimicrobial peptides possess direct antimicrobial activity against a wild spectrum of microorganisms (bacteria, fungi, viruses ect.) and the ability to modulate immunological response. The activity of AMP consists mainly in disrupting the microbial membrane. Defensins and cathelicidins are two main classes of AMP. To date, several AMP have been isolated from porcine tissues. The presence of AMP was confirmed in the bone marrow, tongue, trachea, kidneys, reproductive tract, urinary tract and small intestine. Porcine cathelicidins are the first cathelicidins isolated from mammals. So far, eleven porcine cathelicidins have been described: PR-39 (proline-rich 39-amino-acid peptide), PF-1 (proline-phenylalanine-rich prophenin-1), PF-2, cysteine-rich proteins called protegrins (PG) (from PG-1 to PG-5), three porcine myeloid antimicrobial peptides PMAP-23, PMAP-36 and PMAP-37. As yet, no á-defensins have been found in pigs; however, thirteen isoforms of porcine â-defensins (pBD) have been identified, including pBD-1, -2, -3, -4, -104, -108, -114, -123, -125, -126, -129 and pEP2C and pEP2E. In recent years, when the increasing bacterial resistance to antimicrobial agents has been observed, the studies of AMP are necessary, especially with respect to their role as an alternative to antibiotics.
Keywords: antimicrobial peptides, cathelicidins, defensins, pigs
*) Praca finansowana ze rodków na naukê w latach 2010-2013 jako projekt
niedojrza³ych komórek dendrytycznych, ponadto wzmagaj¹ proliferacjê limfocytów (4). Oczyszczone i syntetyczne á-defensyny hamuj¹ in vitro replikacjê wirusa nabytego braku odpornoci (HIV) (9).
Bia³ka przeciwdrobnoustrojowe wykazuj¹ bezpo-redni¹ aktywnoæ w stosunku do szerokiego spektrum drobnoustrojów oraz zdolnoæ do modulowania od-powiedzi immunologicznej przeciwko bakteriom, grzybom, paso¿ytom, a nawet wirusom (7, 29, 37). Immunomodulacyjne w³aciwoci PPD s¹ zwi¹zane miêdzy innymi ze zdolnoci¹ do indukcji chemotaksji komórek bior¹cych udzia³ w odpowiedzi immunolo-gicznej. Bia³ka przeciwdrobnoustrojowe s¹ chemo-atraktantami dla wielu komórek uk³adu odpornocio-wego. Ludzkie bia³ka neutrofilne s¹ czynnikiem che-motaktycznym dla makrofagów, monocytów, limfocy-tów T oraz niedojrza³ych komórek dendrytycznych. Bia³ko przeciwdrobnoustrojowe PR-39, wystêpuj¹ce u wiñ, jest chemoatraktantem dla neutrofili. Nasilenie procesu migracji neutrofili jest uzale¿nione od dawki. Najsilniejsz¹ odpowied obserwuje siê przy stê¿eniach 0,5-2 µM (11). Ponadto wykazano, ¿e PPD posiadaj¹ zdolnoæ aktywacji komórek prezentuj¹cych antygen oraz indukcji syntezy glikokortykosteroidów, stymu-lacji fagocytozy, degranustymu-lacji mastocytów, aktywacji dope³niacza oraz wp³yw na sekrecjê interleukiny 8 przez komórki nab³onka pêcherzyków p³ucnych, ko-mórki nab³onka oskrzeli oraz monocyty (11, 29, 37). Wynika z tego, ¿e PPD, poza bezporednim dzia³a-niem efektorowym, jako sk³adniki odpornoci nieswo-istej stanowi¹ pomost pomiêdzy odpornoci¹ wrodzo-n¹ a nabyt¹. Ponadto wykazano stymuluj¹cy wp³yw omawianych bia³ek na wzrost zwierz¹t (7).
Mechanizm przeciwdrobnoustrojowego dzia³ania PPD
Aktywnoæ przeciwdrobnoustrojow¹ wybranych PPD przedstawiono w tabeli 1. Mechanizm ich dzia-³ania polega g³ównie na dezintegracji ciany komór-kowej drobnoustrojów. Co istotne, PPD nie dzia³aj¹ na b³ony komórkowe gospodarza (32, 34). Wynika to ze specyfiki ich budowy, a konkretnie z kationowego charakteru PPD, który umo¿liwia ich oddzia³ywanie z ujemnie na³adowan¹ powierzchni¹ ciany, jak¹ maj¹ m.in. bakterie. Peptydy antydrobnoustrojowe s¹ syn-tetyzowane w postaci trzydomenowego propeptydu z N-koñcow¹ sekwencj¹ sygna³ow¹, fragmentem anio-nowym oraz C-koñcow¹, dojrza³¹, kationow¹ defen-syn¹ (34). Opisano kilka mechanizmów przenikania PPD przez b³onê cytoplazmatyczn¹, wród nich tzw. mechanizm klepek beczki (barrel stave), ³¹cz¹cych siê kana³ów, dywanowy (carpet) oraz robakowego zagiê-cia b³ony (9, 34, 37). Wszystkie te mechanizmy po-przez tworzenie kana³ów i szczelin doprowadzaj¹ w konsekwencji do przerwania ci¹g³oci b³ony cyto-plazmatycznej mikroorganizmów. Bia³ka przeciwdrob-noustrojowe mog¹ tak¿e aktywowaæ czynniki zew-n¹trzkomórkowe, tj.: autolizyny, wp³ywaæ na syntezê
bia³ek drobnoustroju (np. peryplazmatycznej â-galak-tozydazy) oraz indukowaæ degradacjê bia³ek koniecz-nych do replikacji DNA patogenu (3).
Defensyny s¹ to kationowe bia³ka o dzia³aniu prze-ciwdrobnoustrojowym, zawieraj¹ce od 29 do 42 ami-nokwasów (15, 25). Najczêciej maj¹ one strukturê arkusza beta (â-sheet), stabilizowan¹ trzema mostka-mi dwusiarczkowymostka-mi. Ich ciê¿ar cz¹steczkowy waha siê od 3,5 do 4,5 kDa. Na podstawie obecnoci okre-lonej liczby cystein i mostków dwusiarczkowych wy-ró¿nia siê trzy rodzaje defensyn: á, â i è. Od wiñ wyizolowano dotychczas i opisano jedynie defensy-ny â. Defensyny â maj¹ d³ugoæ od 36 do 42 amino-kwasów, a ich mostki siarczkowe rozmieszczone s¹ w pozycjach C1-C5, C2-C4, C3-C6 (32). Defensynê â po raz pierwszy wyizolowano od byd³a, z nab³onka wycie³aj¹cego tchawicê i nazwano j¹ TAP (tracheal antimicrobial peptide) (6). Bia³ko to zawiera³o w swej budowie 6 cystein zwi¹zanych mostkami dwusiarcz-kowymi. W póniejszym czasie wyizolowano defen-syny â tak¿e z neutrofilów byd³a. Okaza³y siê one homologiczne do wczeniej wyizolowanego peptydu TAP (32). Defensyny s¹ wytwarzane 100 razy szyb-ciej ni¿ immunoglobuliny (1). Oprócz dzia³ania prze-ciwdrobnoustrojowego wykazuj¹ tak¿e szereg innych
Tab. 1. Aktywnoæ przeciwbakteryjna wybranych peptydów przeciwdrobnoustrojowych trzody chlewnej (26)
Objanienia: PPD peptydy przeciwdrobnoustrojowe; MIC mi-nimalne stê¿enie hamuj¹ce wzrost drobnoustrojów; MBD mini-malne stê¿enie bakteriobójcze; ED99 99% dawka efektywna (dawka, która powoduje za³o¿ony efekt w 99% przypadków)
D P P Drobnousrtój MIC(µM) 9 3 -R P il o c a i h c ir e h c s E a ll e n o m l a S Typhimuirum a ll e n o m l a S Choleraesuis s i u s s u c c o c o t p e rt S 0 , 1 -3 , 0 1 , 2 -5 2 1 , 0 8 , 0 6 , 3 1 > y n i n e f o r P LEissctheeiraircmhioancoocyiltogenes >11,2,2 3 2 -P A M P SEsaclmheonircehlliaaTcoypilhimuirum a d i c o tl u m a ll e r u e t s a P 0 , 4 -0 , 2 0 , 8 8 , 6 -3 , 4 6 3 -P A M P SEsaclmheonircehlliaaTcoypilhimuirum s u e r u a s u c c o c o l y h p a t S 0 , 1 -5 , 0 0 , 1 0 , 4 -0 , 1 7 3 -P A M P il o c a i h c ir e h c s E a ll e n o m l a S Typhimuirum a s o n i g u r e a s a n o m o d u e s P s u e r u a s u c c o c o l y h p a t S 0 , 2 -0 , 1 0 , 4 0 , 2 4 6 -2 3 y n y r g e t o r P il o c a i h c ir e h c s E a s o n i g u r e a s a n o m o d u e s P s n a g o rr e t n i s a ri p s o t p e L s u e r u a s u c c o c o l y h p a t S s e n e g o t y c o n o m a ir e t s i L 9 , 2 -4 , 0 4 0 , 0 -3 0 , 0 ) C B M ( 0 0 1 -0 , 2 8 , 5 4 , 0 1 -D B p LBiosrtdeeirtaemllaopneoctryutsosgisenes 0,>249-,17,2(E(DE9D99)9) 2 -D B p il o c a i h c ir e h c s E a s o n i g u r e a s a n o m o d u e s P s e n e g o t y c o n o m a ir e t s i L e a i h t a p o i s u h r x ir h t o l e p i s y r E 6 1 -8 6 1 -8 ) 9 9 D E ( 8 -4 8 -4
w³aciwoci, w tym: hamowanie produkcji kortyzolu, hamowanie fibrynolizy, mitogenne dzia³anie na fibro-blasty, dzia³anie chemotaktyczne na niedojrza³e komór-ki dendrytyczne, neutrofile i komórkomór-ki T pamiêci im-munologicznej (10, 17, 25, 26, 32, 33).
Katelicydyny s¹ peptydami kationowymi wyka-zuj¹cymi dzia³anie podobne do defensyn, jednak ich budowa jest o wiele bardziej zró¿nicowana. W obrê-bie katelicydyn wyró¿nia siê bia³ka o strukturze á-he-likalnej, rozci¹gniêtej (extender), pêtli (loop) oraz arkusza beta, z 2-3 mostkami dwusiarczkowymi tzw. protegryny. Nazwa tej grupy wywodzi siê od kateliny, bia³ka wystêpuj¹cego w leukocytach wiñ (26). Do-tychczas katelicydyny zosta³y opisane jedynie u ssa-ków, w tym u: ludzi, ma³p, koni, byd³a, owiec, kóz, wiñ, królików oraz myszy i winek morskich. Du¿e ich iloci potwierdzono w ziarnistociach neutrofilów oraz w komórkach naskórka (25). Katelicydyny wy-kazuj¹ dzia³anie bójcze wobec szeregu drobnoustro-jów (25, 32).
Katelicydyny s¹ kodowane w genomie jako propep-tydy. Propeptyd najczêciej pozbawiony jest w³aci-woci bakteriobójczych. Anionowy prosegment za-chowuje propeptyd w formie nieaktywnej podczas wewn¹trzkomórkowego transportu i przechowywania. Katelicydyny wystêpuj¹ wiêc w ustroju w postaci prekursorowej (proforma), a proces przekszta³cania w formê PPD jest zwi¹zany z proteolitycznym usu-niêciem regionu pro podczas degranulacji aktywo-wanych neutrofilów (25). Jak wykaza³y szczegó³owe badania, u trzody chlewnej za przekszta³cenie formy prokatelicydyny we w³aciwy PPD odpowiada elasta-za, natomiast u ludzi proteaza-3 (20). Niektóre PPD s¹ jednak uwalniane do osocza tak¿e w postaci pro-peptydów, jak ma to miejsce w przypadku proformy baktenecyny 7 (proBac 7). Ponadto potwierdzono, ¿e bia³ko proBac 7 jest czynnikiem chemotaktycznym dla monocytów oraz hamuje aktywnoæ neutrofilów (31). Podobnie jak defensyny, katelicydyny charakteryzuj¹ siê szerokim spektrum dzia³ania przeciwdrobnoustro-jowego (25). Ponadto, co potwierdzono w przypadku katelicydyn ludzkich i króliczych, maj¹ one zdolnoæ wi¹zania liposacharydu (LPS) oraz neutralizowania in vitro niektórych efektów jego dzia³ania. Wykazuj¹ tak-¿e zdolnoæ ochrony przed niekorzystnym dzia³aniem LPS, co wykazano na modelu mysim (14).
Katelicydyny trzody chlewnej aktualny stan wiedzy
Z tkanek trzody chlewnej wyizolowano dotychczas kilkanacie PPD. Ich obecnoæ potwierdzono m.in. w szpiku, tkankach jêzyka, w tchawicy, nerkach, uk³a-dzie rozrodczym i moczowym oraz w jelitach cien-kich (2).
Katelicydyny trzody chlewnej nale¿¹ do pierwszych katelicydyn wyizolowanych od ssaków (2, 25). Do-tychczas opisano 11 bia³ek z tej grupy: PR-39 (proli-ne-rich 39-amino-acid peptide), PF-1
(proline-phenyl-alanine-rich prophenin-1), PF-2, bogate w cysteinê bia³ka tzw. protegryny (PG) (od PG-1 do PG-5), trzy katelicydyny szpikowe (porcine myeloid antimicrobial peptide) PMAP-23, PMAP-36 i PMAP-37.
Katelicydyna PR-39 zosta³a wyizolowana z przed-niego odcinka jelita cienkiego (ekstrakt) oraz z ziar-nistoci neutrofilów (2). Wykazano, ¿e PR-39 mo¿e indukowaæ syntezê syndekanu-1 i syndekanu-4 (pro-teoglikany zwi¹zane z b³onami komórkowymi), czyn-ników bior¹cych udzia³ m.in. w gojeniu ran (8). W ba-daniach przeprowadzonych przez Huang i wsp. (11) wykazano, ¿e PR-39 w stê¿eniach od 0,5 do 2 µM mo¿e byæ czynnikiem chemotaktycznym dla granulocytów obojêtnoch³onnych, natomiast w stê¿eniach nieznacz-nie wy¿szych mo¿e hamowaæ aktywnoæ NADPH fa-gocytów. W badaniach in vitro oraz in vivo prowadzo-nych z wykorzystaniem myszy wykazano, ¿e PR-39 stymuluje angiogenezê (16). Mechanizm dzia³ania przeciwbakteryjnego PR-39 nie jest zwi¹zany z liz¹ komórki docelowej, pomimo ¿e katelicydyna ta wy-kazuje zdolnoæ migracji przez b³ony biologiczne i pe-netrowania do wnêtrza komórki (26). PR-39 dzia³a poprzez inhibicjê oksydazy NADPH, blokowanie HIF-1á (hypoxia inducible factor-1á) oraz indukcjê ekspresji syndekanów (17, 33). Du¿a zawartoæ proli-ny powoduje, ¿e peptyd ten jest stosunkowo oporproli-ny na degradacjê w wyniku dzia³ania proteaz, elastaz czy aminopeptydaz (25). Ekspresja katelicydyny PR-39 w narz¹dach mieloidalnych i limfatycznych u wiñ wy-daje siê zale¿na od wieku zwierz¹t (25, 35).
Profeniny 1 i 2 zosta³y wyizolowane z leukocytów oraz z tkanki p³ucnej trzody chlewnej i opisane jako PF-1 (79 aminokwasów) oraz PF-2 (80 aminokwasów). Dodatkowo wyró¿nia siê dwie izoformy PF-2. Nale¿¹ one do katelicydyn o strukturze helikalnej rozci¹gniê-tej. Ich mechanizm dzia³ania jest analogiczny jak w przypadku PR-39.
Protegryny s¹ krótkimi peptydami, zawieraj¹cymi od 16 do 18 aminokwasów. Wykazuj¹ one szerokie spektrum aktywnoci przeciwbakteryjnej (38). Ich budowa zbli¿ona jest do struktury defensyn (26). Po-niewa¿ dotychczas nie potwierdzono u win wystêpo-wania á-defensyn, spekuluje siê, ¿e protegryny mog¹ byæ odpowiednikami tych zwi¹zków u trzody chlew-nej i zapewne z tego powodu s¹ one okrelane przez niektórych autorów mianem minidefensyn (5). Dotych-czas u wiñ potwierdzono wystêpowanie 5 protegryn. Protegryny spe³niaj¹ rolê przeciwendotoksyczn¹ (10, 21). Maj¹ zdolnoæ interakcji z lipidem A oraz LPS, co mo¿e byæ wykorzystane w terapii wstrz¹su septycz-nego.
Katelicydyny PMAP nale¿¹ do katelicydyn o struk-turze á-helikalnej (23). Na podstawie przepisania puli RNA (pochodz¹cego ze szpiku kostnego wiñ) na cDNA zidentyfikowano trzy PMAP: PMAP-23, PMAP-36, PMAP-37. Liczba umieszczona w nazwie danego bia³ka oznacza liczbê aminokwasów wchodz¹-cych w jego sk³ad. Wszystkie trzy peptydy maj¹
struk-turê á-helisy oraz konformacjê amfipatyczn¹. Charak-teryzuj¹ siê silnymi w³aciwociami przeciwbakteryj-nymi (MIC 1-5 µg/ml) (26). Potwierdzono, ¿e PMAP--23 oddzia³uje na komórkê bakteryjn¹ poprzez inter-akcjê z b³on¹ komórkow¹ drobnoustroju, doprowadza-j¹c do jej uszkodzenia (26). Peptyd ten wykazuje tak¿e w³aciwoci przeciwgrzybicze i przeciwp³aziñcowe (22).
â-defensyny trzody chlewnej aktualny stan wiedzy
Jak ju¿ wspomniano, u trzody chlewnej dotychczas nie potwierdzono wystêpowania á-defensyn. Zidenty-fikowano natomiast 13 izoform â-defensyn (pBD), w tym: pBD-1, -2, -3, -4, 104, -108, -114, -123, -125, -126, -129 oraz pEP2C i pEP2E (26). Niestety, wiêk-szoæ z nich nie zosta³a jeszcze dobrze poznana.
Ekspresjê wiñskiej pBD-1 potwierdzono w komór-kach nab³onka jêzyka, uk³adu oddechowego oraz prze-wodu pokarmowego, a tak¿e w innych narz¹dach. Co interesuj¹ce, nie wykryto ekspresji tego bia³ka w jed-noj¹drzastych komórkach krwi obwodowej (PBMC). Bia³ko pBD-1 wykazuje bezporedni¹ aktywnoæ bój-cz¹ w stosunku do wielu patogenów, w tym: Listeria monocytogenes, Candida albicans, Escherichia coli, Streptococcus suis, Actinobacillus pleuropneumoniae. Ponadto wykazano, ¿e moduluje ona aktywnoæ PBMC i komórek jednoj¹drzastych z wêz³ów ch³onnych (7). W badaniach przeprowadzonych przez Elahi i wsp. (7) analizowano ochronn¹ rolê pBD-1, która jest ho-mologiem ludzkiej â-defensyny-2, w przebiegu infek-cji wywo³ywanej przez Bordetella pertussis. Badania zosta³y przeprowadzone na modelu wiñskim z u¿y-ciem prosi¹t noworodków, które s¹ w pe³ni wra¿liwe na zaka¿enia B. pertussis. Stwierdzono, ¿e prosiêta w wieku powy¿ej 4 tygodni nie by³y podatne na zaka-¿enie tym patogenem, a opornoæ by³a wynikiem eks-presji pBD-1 w górnych drogach oddechowych star-szych prosi¹t. Potwierdzono silne dzia³anie przeciw-bakteryjne pBD-1 in vitro w stosunku do B. pertussis. Ponadto okaza³o siê, ¿e podanie zwierzêtom dowiad-czalnym bezporednio do drzewa oskrzelowego pBD-1 w iloci 500 µg by³o wystarczaj¹ce do zabezpieczenia prosi¹t przed zachorowaniem. Co szczególnie intere-suj¹ce, pBD-1 nie wykazuje in vitro ¿adnej aktywno-ci bójczej w stosunku do B. bronchiseptica, patogenu trzody chlewnej. Przeprowadzone badania wykaza³y potencjaln¹ mo¿liwoæ u¿ycia pBD-1 w terapii krztu-ca u ludzi, szczególnie niebezpiecznego dla niemow-l¹t i dzieci.
Opornoæ drobnoustrojów na defensyny i katelicydyny
Opornoæ bakterii na PPD narasta bardzo powoli. Je¿eli porównamy okres kontaktu mikroorganizmów z defensynami i katelicydynami (istniej¹ tak d³ugo, jak d³ugo istniej¹ organizmy je wytwarzaj¹ce) do okresu kontaktu z antybiotykami po ich wprowadzeniu do
lecznictwa oraz czêstotliwoæ tych oddzia³ywañ, oka-¿e siê, oka-¿e opornoæ na PPD w zasadzie nie istnieje lub jest minimalna, podczas gdy szereg antybiotyków jest dzi nieskutecznych.
Jednym z mechanizmów, który potencjalnie mo¿e spowodowaæ opornoæ bakterii na PPD, jest zmiana polaryzacji b³ony drobnoustrojów. Je¿eli dojdzie do modyfikacji anionowych sk³adników ciany komórko-wej na kationowe, PPD przestan¹ byæ skuteczne. Do-tychczas potwierdzono wystêpowanie tego zjawiska u drobnoustrojów z rodzaju Staphylococcus i Salmo-nella (19, 23). U gronkowca z³ocistego potwierdzono tak¿e inny sposób obrony przed defensynami. Bakte-ria ta wytwarza stafylokinazy, które indukuj¹ wydzie-lanie á-defensyn z jednoj¹drzastych komórek krwi obwodowej, a nastêpnie wi¹¿¹ siê z nimi w nieaktyw-ne kompleksy (13). W badaniach in vitro i in vivo po-twierdzono, ¿e patogenne szczepy pa³eczek Shigella maj¹ zdolnoæ obni¿ania w komórkach nab³onka okrê¿nicy ekspresji mRNA dla ludzkiej katelicydyny LL-37 oraz ludzkiej â-defensyny 1, a tym samym zmniejszenia produkcji tego bia³ka (12). Wykazano ponadto, ¿e niektóre bakterie, maj¹ce otoczkê poli-sacharydow¹ (np. Klebsiella pneumoniae), mog¹ byæ oporne na dzia³anie PPD. Kolejnym mo¿liwym me-chanizmem nabywania opornoci na PPD jest produk-cja enzymów maj¹cych zdolnoæ degradacji tych bio-logicznie aktywnych zwi¹zków (28). Zjawisko takie potwierdzono u bakterii z rodzaju Proteus, Salmonel-la, Pseudomonas, Enterococcus i Streptococcus (28). Pomimo wspomnianych powy¿ej ograniczeñ, PPD mog¹ okazaæ siê cenn¹ alternatyw¹, zarówno dla an-tybiotykowych stymulatorów wzrostu, jak i dla terapii antybiotykami u zwierz¹t. Poza skutecznoci¹ i powol-nym narastaniem opornoci na PPD, niew¹tpliw¹ za-let¹ tych substancji by³by tak¿e brak koniecznoci wyznaczania okresu karencji, gdy¿ s¹ to zwi¹zki natu-ralnie wystêpuj¹ce w organizmach zwierz¹t rzenych. Niew¹tpliwie do osi¹gniêcia tego hipotetycznego celu jest jeszcze bardzo daleka droga. Wydaje siê jednak, ¿e temat ten jest szczególnie interesuj¹cy w dobie narastaj¹cej opornoci bakterii na stosowane rodki przeciwdrobnoustrojowe oraz w kontekcie dba³oci o ochronê tych antybiotyków, które s¹ jeszcze sku-teczne.
Pimiennictwo
1.Bevins C. L.: The peneth cell and innate immune response. Curr. Opin. Gastroenterol. 2004, 20, 572-580.
2.Boman H. G.: Peptide antibiotic and their role in the innate immunity. Annu. Rev. Immunol 1995, 13, 61-92.
3.Brogden K. A.: Antimicrobial peptides: pore formers or metabolic inhibitors in bacteria? Nat. Rev. Microbiol. 2005, 3, 238-250.
4.Chaly Y. V., Paleolog E. M., Kolesnikowa T. S., Tishonov I. I., Petratchenko E. V., Voitenok N. N.: Neutrophil alpha-defensin human neutrophil peptide modulates cytokine production in human monocytes and adhesion molecule expression in endothelial cells. Eur. Cytokine Netw. 2000, 11, 257-266. 5.Cole A. M., Lehrer R. I.: Minidefensins: antimicrobial peptides with activity
against HIV-1. Curr. Pharm. Des. 2003, 9, 1463-1473.
6.Diamond G., Zasloff M., Eck H., Brasseur M., Maloy W. L., Bevins C. J.: Tracheal antimicrobial peptide, a novel cysteine-rich peptide form
mamma-lian tracheal mucosa: peptide isolation and cloning of a cDNA. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1991, 88, 3952-3956.
7.Elahi S., Buchanan R. M., Attah-Poku S., Townsend H. G. G., Babiuk L. A., Gerdts V.: The host defense peptide beta-defensin 1 confers protection against Bordetella pertussis in newborn piglets. Infection and immunity 2006, 74, 2338-2352.
8.Gallo R. L., Ono M., Povsic T., Page C., Erickson E., Klagsburn M., Berni-field M.: Syndecans, cell surface heparin sulfate proteoglycans, are induced by a proline-rich antimicrobial peptide from wounds. Proc. Natl Acad. Sci. USA 1994, 91, 11035-11039.
9.Ganz T.: Immunology. Versatile defensins. Science 2002, 298, 977-979. 10.Giacometti A., Cirioni O., Ghisellii R., Mochcegiani F., Viticchi C.,
Orlan-do F.: Antiendotoxin activity of protegrin analog IB-367 alone or in combi-nation with piperacillin in different animal models of septic shock. Peptides 2003, 24, 1747-1752.
11.Huang H. J., Ross C. R., Leto T. L., Blecha F.: Chemoattaractant properties of PR-39, a neutrophil antibacterial peptide. J. Leukoc. Biol. 1997, 61, 624--629.
12.Islam D., Bandholtz L., Nilsson J., Wigzell H., Christensson B., Agerberth B., Gudmundsson G.: Downregulation of bactericidal peptides in enteric infec-tions: a novel immune escape mechanism with bacterial DNA as a potential regulator. Nat. Med. 2001, 7, 180-185.
13.Jin T., Bokarewa M., Foster T., Mitchell J., Higgins J., Tarkowski A.: Sta-phylococcus aureus resists human defensins by producing staphylokinase, a novel bacterial evasion mechanism. J. Immunol. 2004, 172, 1169-1176. 14.Larrick J. W., Hirata M., Balint R. F., Lee J., Zhong J., Wright S. C.: Human
CAP18: a novel antimicrobial lipopolysaccharide-binding protein. Infect. Immun. 1995, 63, 1291-1297.
15.Lehrer R. I., Ganz T.: Cathelicidins: a family of endogenous antimicrobial peptides. Curr. Opin. Hematol. 2002, 9, 18-22.
16.Li J., Post M., Volk R., Gao Y., Li M., Metais C., Sato K., Tsai J., Aird W., Rosenberg R.: Pr-39, a peptide regulator of angiogenesis. Nat. Med. 2000, 6, 49-55.
17.Muinck E. D., Nagy N., Tirziu D., Murakami M., Gurusamy N., Goswami S. K., Ghatpande S., Engelman R. M., Simons M., Das D. K.: Protection against myocardial ischemia-reperfusion injury by angiogenic masterswitch protein PR-39 gene therapy: the roles of HIF 1 alpha stabilization and FGFR1 signa-ling. Antioxid Redox Signal 2007, 9, 437-445.
18.Mygind H., Fischer R. L., Schnorr K. M., Hansen M. T., Sönksen C. P., Ludvigsen S., Raventós D., Buskov S., Christensen B., De Maria L., Tabou-reau O., Yaver D., Elvig-Jørgensen S. G., Sørensen M. V., Christensen B. F., Kjærulff S., Frimodt-Moller N., Lehrer R. I., Zasloff M., Kristensen H. H.: Plectasin is a peptide antibiotic with therapeutic potential from a saprophytic fungus. Nature 2005, 437, 975-980.
19.Nizet V., Gallo R. L.: Cathelicidins and innate defense against invasive bac-terial infection. Scan. J. Infect. Dis. 2003, 35, 670-676.
20.Panyutich A., Shi J., Boutz P. L., Zhao C., Ganz T.: Porcine polymorpho-nuclear leukocytes generate extracellular microbicidal activity by
elastase--mediated activation of secreted proprotegrins. Infec. Immunol. 1997, 65, 978-985.
21.Papo N., Shai Y.: A molecular mechanism for lipopolysaccharide protection of Gram-negative bacteria from antimicrobial peptides. J. Biol. Chem. 2005, 18, 10378-10387.
22.Park Y., Jang S. H., Lee D. G., Hahm K. S.: Antinematodal effect of anti-microbial peptide, PAMA-23, isolated from porcine myeloid against Caenor-habditis elegans. J. Pept. Sci. 2004, 10, 304-311.
23.Philippott M. P.: Defensins and acne. Mol. Immunol. 2003, 40, 457-462. 24.Qi S., Chen J., Guo R., Yu B., Chen D.: â-defensins gene expression in tissues
of the crossbred and Tibetan pigs. Lives Sci. 2009, 123, 161-168. 25.Ramanathan B., Davis E. G., Ross C. R., Blecha F.: Cathelicidins:
micro-bicidal activity, mechanisms of action, and roles in innate immunity. Microb. Infect. 2002, 4, 361-372.
26.Sang Y., Blecha F.: Porcine host defense peptides: Expanding repertoire and functions. Dev. Comp. Immunol. 2009, 33, 334-343.
27.Scott M. G., Hancock R. E.: Cationic antimicrobial peptides and their multi-functional role in the immune system. Crit. Rev. Immunol. 2000, 20, 407-431. 28.Schmidtchen A., Frick I. M., Andersson E., Tapper H., Bjorck L.: Proteinases of common pathogenic bacteria degrade and inactivate the antibacterial peptide LL-37. Mol. Microbiol. 2002, 422, 157-168.
29.Veldhuizen E. J. A., Dijk A., Tersteeg M. H. G., Kalkhove S. I. C., Meulen J., Niewold T. A., Haagsman H. P.: Expression of â-defensins pBD-1 and pBD-2 along the small intestinal tract of the pig: lack of upregulation in vivo upon Salmonella typhimurium infection. Mol. Immunol. 2007, 44, 276-283. 30.Veldhuizen E. J., Koomen I., Ultee T., van Dijk A., Haagsman H. P.: Sallmo-nella serovar specific upregulation of porcine defensins 1 and 2 in a jejunal epithelial cell line. Vet. Microbiol. 2009, 136, 69-75.
31.Verbanac D., Zanetti M., Romeo D.: Chemotactic and protease-inhibiting activities of antibiotic peptide precursors. FEBS Lett. 1993, 317, 255-258. 32.Wiechu³a B. E., Tustanowski J. P., Martirosian G.: Peptydy
antydrobnoustro-jowe. Wiadomoci Lekarskie 2006, LIX, 7-8.
33.Williams H. C., Griendling K. K.: NADPH oxidase inhibitors: new anti-hypertensive agents? Cardiovasc. Pharmacol. 2007, 50, 9-16.
34.Witkowska D., Barty A., Gamian A.: Defensyny i katelicydyny jako naturalne antybiotyki peptydowe. Post. Hig. Med. Dow. 2008, 62, 694-707. 35.Wu H., Zhang C. R., Ross C. R., Blecha F.: Cathelicidin gene expression in
porcine tissues: roles in ontogeny and tissue specifity. Infect. Immun. 1999, 67, 439-442.
36.Yang D., Chertov O., Oppenheim J. J.: The role of mammalian antimicrobial peptides and proteins in awakening of innate host defenses and adaptive immunity. Cell. Mol. Life Sci. 2001, 58, 978-989.
37.Yeaman M. R., Yount N. Y.: Mechanism of antimicrobial peptides action and resistance. Pharmacol. Rev. 2003, 55, 27-55.
38.Zhao C., Ganz T., Lehrer R. I.: The structure of porcine protegrin genes. FEBS Lett. 1995, 368, 197-202.
Adres autora: dr Ma³gorzata Pomorska-Mól, Al. Partyzantów 57, 24-100 Pu³awy; e-mail: mpomorska@piwet.pulawy.pl
