抗真菌肽在对抗念珠菌感染新型治疗策略中的新兴作用Emerging Role of Antifungal Peptides in Novel Therapeutic Strategies Against Candidiasis | IntechOpen

摘要

由于抗真菌耐药性增加、生物膜形成以及传统抗真菌疗法的局限性，念珠菌病仍然是一个重大的公共卫生挑战。抗真菌肽（AFPs），无论是天然存在的还是合成设计的，由于其独特的作用机制（包括膜破坏、抑制致病性特征和免疫调节），已成为一类有前景的治疗剂。本章综述了AFPs在对抗念珠菌感染中的多方面作用，重点介绍了它们的结构多样性、来源和广谱抗真菌活性。特别关注了它们对抗耐药菌株和生物膜方面的有效性——这些领域传统药物往往失效。本文还批判性地讨论了肽稳定性、经济高效的生产以及药物递送系统的优化等挑战。肽工程、纳米技术和基于人工智能的设计方面的进展正在为下一代基于AFPs的治疗药物铺平道路。通过将这些肽从实验室过渡到临床，它们有望转变抗真菌治疗范式，并解决对抗耐药性念珠菌病的新策略的迫切需求。

关键词

• 念珠菌病
• 抗真菌耐药性
• 新型治疗
• 抗真菌肽
• 作用机制

作者信息

• Hadi Zare-Zardini
• 伊朗梅博德大学(Meybod University)生物医学工程系
• Zahra Salehi
• 伊朗巴斯德研究所(Pasteur Institute of Iran)真菌学系
• Sima Sadat Seyedjavadi
• 伊朗巴斯德研究所(Pasteur Institute of Iran)真菌学系

1. 引言

1.1 念珠菌病的流行病学与临床相关性

真菌感染构成了重大的全球健康负担，在这些感染中，念珠菌病仍然是最常见且最具挑战性的临床机会性感染之一。念珠菌病主要由念珠菌属（Candida）的物种引起，其中白色念珠菌（Candida albicans）是从黏膜和系统性感染中分离出的最常见病原体。然而，非白色念珠菌如光滑念珠菌（Candida glabrata）、热带念珠菌（Candida tropicalis）、近平滑念珠菌（Candida parapsilosis）以及多重耐药的耳念珠菌（Candida auris）已成为严重威胁，特别是在免疫功能低下个体中。

过去几十年中，念珠菌病的患病率显著增加，这归因于高风险人群的增长，例如血液系统恶性肿瘤患者、接受器官或造血干细胞移植者、接受化疗或免疫抑制治疗的个体，以及重症监护病房（ICU）中的危重患者。侵入性念珠菌病，包括念珠菌血症，与高发病率和死亡率相关，据报道即使使用抗真菌治疗，死亡率也高达40%至60%。

流行病学数据显示，念珠菌血症是美国住院患者中第四常见的血流感染，在世界许多地区的医院获得性败血症中也是主要原因。根据美国疾病控制与预防中心（CDC）的数据，2023年仅在美国就报告了2,377多例念珠菌血症临床病例，导致显著的医疗成本增加和住院时间延长。

念珠菌病最令人担忧的方面之一是多重耐药菌株的增加，特别是耳念珠菌（C. auris），它能够在医疗环境中引起暴发，因其在物体表面的持久性和对多种抗真菌药物的耐药性。世界卫生组织（WHO）已将耳念珠菌列为关键优先病原体，凸显了对新型治疗方法的迫切需求。

此外，念珠菌能够在中心静脉导管、尿管和假体装置等医疗器械上形成生物膜。这些生物膜显著增强了对抗真菌药物的耐药性，导致慢性和复发性感染。念珠菌的多因素致病性，包括其形态变化能力、分泌水解酶以及逃避宿主免疫防御，凸显了其致病机制的复杂性和实现有效持续清除的困难。

鉴于这些挑战，医学界越来越多地探索传统抗真菌药物的替代和辅助疗法。作为一类新型治疗药物的抗真菌肽（AFPs），由于其强大的抗真菌活性、独特的作用机制和较低的耐药诱导倾向，已引起关注。它们在减轻念珠菌病负担方面的潜力代表了抗真菌药物开发的一个有前景的前沿。

1.2 当前抗真菌治疗的局限性

尽管有几类抗真菌药物可用——包括唑类、多烯类和棘白菌素类——但念珠菌病的治疗仍然具有挑战性。这些疗法虽然必不可少，但在疗效、毒性、耐药性发展和临床结果方面存在显著局限。

抗真菌耐药性的出现是管理念珠菌感染的最重要问题之一。对氟康唑（最广泛使用的唑类抗真菌药物）的耐药性在非白色念珠菌如光滑念珠菌（C. glabrata）、克鲁斯念珠菌（C. krusei）和最近出现的耳念珠菌（C. auris）中尤为普遍。耐药机制包括外排泵的过表达、靶酶（如羊毛甾醇14-α-去甲基酶）的突变以及生物膜形成，这为抗真菌药物的渗透创造了物理和代谢屏障。

除了耐药性外，许多传统抗真菌药还与显著的毒性相关。两性霉素B虽然有效，但具有肾毒性，需要密切监测和剂量限制。唑类，特别是伊曲康唑和伏立康唑，可能导致肝毒性，并在多药治疗的患者中产生显著的药物相互作用。棘白菌素类虽然通常更安全，但仅可通过静脉注射给药，并可能在某些患者中引起肝脏影响。

疾病复发，特别是在口咽或外阴阴道感染等黏膜念珠菌病中，是另一个主要挑战。复发通常是由于真菌储存库清除不完全或生物膜相关细胞的持续存在，这些细胞对抗真菌药物高度耐药。特别是，生物膜对的抗真菌药物的耐药性比浮游细胞高1000倍，在医疗器械或黏膜表面建立后极难清除。

此外，缺乏具有广谱作用和快速杀菌活性的口服抗真菌药物导致治疗反应延迟。诊断延迟使及时有效启动治疗复杂化，通常导致侵袭性疾病患者的临床结果不佳。

鉴于耐药念珠菌物种的日益普遍、现有药物的毒性特征以及黏膜感染的复发性，迫切需要创新的治疗方法。这些局限性凸显了研究具有新型作用机制的替代药物（如AFPs）的必要性，这些药物可以克服当前的治疗障碍，并提供改善的疗效、安全性和耐药特征。

1.3 新型治疗策略的迫切需求

抗真菌耐药性、有限的治疗选择和念珠菌病日益增长的全球负担的交汇，突显了对创新和有效治疗策略的迫切需求。传统抗真菌药物日益无效——伴随着生物膜相关的耐受性、多重耐药性和频繁的临床复发——已经暴露了当前抗真菌药物库中的显著脆弱性。

此外，多重耐药和高度传染性的病原体耳念珠菌（C. auris）的全球出现，已经挑战了现有的感染控制和治疗框架，并引发了CDC和WHO的警告。耐药念珠菌物种的出现已经超过了新型抗真菌药物的开发，导致有效治疗覆盖范围的差距不断扩大。更为复杂的是，抗真菌药物发现在公共和私营部门都明显落后于抗菌药物研究。新的治疗药物必须满足几个未满足的标准：它们必须具有杀菌作用，对生物膜有效，对宿主组织的毒性低，具有最小的耐药发展潜力，并且理想地与系统和局部药物递送格式兼容。在此背景下，特别是那些针对新型细胞通路或结构成分的替代抗真菌方法正在被积极研究。

同时，抗真菌肽（AFPs）已作为一类有前景的治疗剂出现。这些天然或合成分子是小的生物活性序列，通常带正电荷且具有两亲性，能够通过不同的机制靶向真菌细胞。它们的活性不仅限于直接杀菌作用，还包括生物膜破坏、免疫系统调节以及与传统抗真菌药物的协同相互作用。

鉴于其克服与当前治疗相关的许多局限性的潜力，AFPs正在成为下一代抗真菌药物的有力候选者。随着该领域研究的加速，人们越来越乐观地认为，基于肽的药物可能很快填补表浅和侵入性念珠菌病管理中的关键治疗空白。

2. AFPs——一种新兴的治疗方法

近年来，抗真菌肽（AFPs）已成为对抗真菌感染斗争中一类有前景的治疗剂。这些天然或合成分子是小的生物活性序列，通常带正电荷且具有两亲性，能够通过不同的机制靶向真菌细胞。它们的活性不仅限于直接杀菌作用，还包括生物膜破坏、免疫系统调节以及与传统抗真菌药物的协同相互作用。

抗真菌药物耐药性的日益普遍和当前抗真菌药物治疗的局限性（例如毒性、药物-药物相互作用和生物利用度问题）突显了新型抗真菌策略的需要。AFPs因其广谱活性、低耐药发展倾向以及通过结构工程增强选择性和稳定性的潜力而特别引人注目。

本章回顾了AFPs的生物学特性、作用机制、来源和治疗潜力，并为它们未来的临床应用奠定了基础。

2.1 AFPs的定义和基本概念

抗真菌肽是一组多样化的短氨基酸序列，可以是天然存在的或人工设计的，它们构成了许多生物体先天免疫防御的重要组成部分。AFPs通常在10至50个氨基酸长度之间，具有带正电荷、两亲性，并且通常采用α-螺旋、β-折叠或延伸线圈等结构构型，这有助于它们与微生物膜的相互作用。

这些肽占抗菌肽（AMPs）的很大一部分，但通过其对真菌病原体和新兴的多重耐药耳念珠菌（Candida auris）的特异性活性而区别开来。AFPs可以通过各种机制发挥作用，特别是膜通透性，以及通过细胞内靶向、活性氧（ROS）的产生和宿主免疫反应的调节。

AFPs的一个定义特征是它们对真菌细胞的选择性毒性，这主要归因于宿主和真菌细胞之间膜组成的差异。例如，真菌膜的关键成分麦角固醇为许多AFPs提供了特定的结合位点，允许有针对性的破坏而不伤害哺乳动物细胞。这种选择性降低了系统性毒性的可能性——与许多传统抗真菌药物相比的一个关键优势。

除了直接抗真菌活性外，AFPs还表现出免疫调节特性。某些肽，如人类LL-37，不仅杀死真菌细胞，还影响细胞因子产生、趋化性和吞噬细胞激活，从而增强宿主清除感染的能力。这种双重功能将AFPs定位为能够同时清除病原体和支持免疫系统的独特治疗剂。

此外，AFPs具有结构和功能的多功能性，这使它们适用于化学修饰、合成优化和靶向特定工程。这为开发具有改善的药代动力学、降低的免疫原性和增加的抗真菌效力的下一代肽治疗剂打开了大门。

2.2 AFPs的来源：天然和合成起源

抗真菌肽表现出广泛的结构和功能多样性，这一特征源于它们在自然界中的广泛来源和合成生物学的进展。了解AFPs的来源对于理解它们作为治疗剂的潜力至关重要，因为它们的起源会影响它们的活性谱、稳定性和免疫原性。

2.2.1 AFPs的天然来源

天然AFPs是各种物种中保守的宿主防御系统组成部分。这些肽通常由产生生物体的基因组编码，并在病原体入侵时迅速部署。

A. 微生物来源的AFPs

微生物，包括细菌和真菌，产生AFPs作为在复杂微生物生态系统中竞争生存策略的一部分。已知产生AFPs的细菌包括枯草芽孢杆菌（Bacillus）、乳酸杆菌（Lactobacillus）、链霉菌（Streptomyces）和伯克霍尔德菌（Burkholderia）等属。例如，由枯草芽孢杆菌（Bacillus subtilis）产生的伊枯草菌素A（iturin A）表现出显著的抗真菌活性。从昌帕瓦蒂链霉菌（Streptomyces champavatii）获得的头尾环状八肽champacyclin抑制光滑念珠菌（C. glabrata）的生长。

B. 植物来源的AFPs

植物在响应真菌入侵时表达一系列与病原相关的蛋白质和肽。基于序列、半胱氨酸残基和功能，植物AFPs可以分为不同的家族，包括几丁质酶、防御素和snakins，以及hevein型和富含甘氨酸的肽。几丁质酶是最知名和研究最广泛的植物AFPs之一。它们对多种植物病原真菌表现出强大的抗真菌活性。

C. 动物来源的AFPs

已发现许多动物来源的AFPs是无脊椎动物和脊椎动物先天免疫反应的一部分。从海洋无脊椎动物获得的AFPs包括对虾素（penaeidins）、Cm–p1和tachystatins。蜂毒肽（melittin）是从蜜蜂毒液中分离出来的，存在于血溶磷脂酶A中。蜂毒肽对各种真菌物种，包括曲霉属（Aspergillus）和念珠菌属（Candida）表现出强大的抗真菌活性。protonectin最初是从新热带社会性黄蜂（Agelaia pallipes pallipes）的毒液中分离出来的。后来，protonectin被证明通过破坏膜完整性和在酵母细胞中诱导ROS产生，对光滑念珠菌（C. glabrata）、白色念珠菌（C. albicans）、近平滑念珠菌（C. parapsilosis）、热带念珠菌（C. tropicalis）和克鲁斯念珠菌（C. krusei）具有强大的抗真菌和杀菌活性。

2.2.2 合成和工程化的AFPs

随着对肽基治疗剂的兴趣日益增长，合成和工程化AFPs的开发已成为对抗侵入性真菌感染的高级策略。来自细菌、真菌、植物和动物的天然AFPs提供了宝贵的结构和功能模型，而合成AFPs则对肽特性（如稳定性、特异性、活性谱和药代动力学）提供了更大的控制。通过合理设计、高通量筛选和分子工程，合成AFPs可以克服与天然肽相关的许多局限性，包括蛋白酶敏感性和次优选择性。

2.2.2.1 肽工程的原理

AFPs尽管表现出强大的抗真菌活性，但通常面临限制，如在生理环境中由于酶降解而导致的半衰期短和生物利用度差。人工修饰已被用于克服这些挑战并增强AFPs的治疗潜力，方法包括提高蛋白酶抗性、增加膜选择性、优化电荷-疏水性平衡以及实现靶向递送。常见的修饰策略包括D-氨基酸取代以增加对蛋白水解的抗性、肽环化（例如头尾环化或侧链环化）以稳定二级结构、PEG化或脂化以改善生物利用度和延长系统半衰期，以及糖基化以增强免疫反应和靶向特异性，从而提高肽药物的生物活性。总体而言，这些方法有助于提高治疗效果，特别是在治疗系统性或生物膜相关真菌感染方面，并促进与现有抗真菌剂的组合疗法的发展。

2.2.2.2 合成文库和设计方法

现代技术如固相肽合成（SPPS）、计算建模和噬菌体展示允许快速设计和筛选合成肽文库。高通量测定使研究人员能够识别对广泛真菌病原体具有最佳抗真菌活性的AFPs候选物。

定量构效关系（QSAR）模型、机器学习算法和分子动力学模拟等计算工具越来越多地用于预测肽-膜相互作用、聚集倾向和靶向特异性。这些创新减少了与实验筛选相关的时间和成本，并提高了识别主要候选物的成功率。

2.3 AFPs的作用机制

抗真菌肽通过多种机制发挥作用，这些机制针对真菌细胞的几个结构和功能组件。与通常专注于单一途径（如麦角固醇合成或β-葡聚糖形成）的传统抗真菌药物不同，AFPs采用多靶点策略。这些机制包括膜破坏、细胞壁生物合成抑制、氧化应激诱导、形态发生和生物膜形成等致病特征的抑制，以及宿主免疫反应的调节。这种多方面的策略不仅增加了它们的杀菌潜力，而且显著降低了耐药性发展的风险。AFPs通常是带正电荷的两亲性肽，能够由于膜组成与哺乳动物细胞的差异而选择性靶向真菌膜。它们的结构多样性、功能灵活性和免疫调节能力使它们成为下一代抗真菌治疗的极有前景的候选物，特别是在耐药性真菌感染的背景下。这些机制的示意图概述如图1所示，说明了AFPs发挥其抗真菌活性的多种方式。

图1. 抗真菌肽（AFPs）的作用机制。AFPs的机制包括膜破坏、细胞内靶向、活性氧（ROS）的诱导、生物膜形成的抑制和免疫调节。这些作用共同促成了它们对耐药和生物膜形成真菌病原体的有效性。

2.3.1 膜靶向和破坏

AFPs发挥其活性的最基本和最广为人知的机制之一是通过直接靶向和破坏真菌细胞膜。AFPs通常带正电荷且具有两亲性，使它们能够选择性地与真菌膜的带负电荷组分（如磷脂酰丝氨酸和富含麦角固醇的脂质双层）相互作用。

在与真菌膜结合后，AFPs采用活性构象——通常是α-螺旋或β-折叠——使其能够进入脂质双层。这种相互作用导致膜通透性，从而导致离子失衡、膜电位丧失、必需细胞内成分泄漏，最终导致细胞裂解和死亡。

已提出了几种模型来解释这种膜降解活性。在桶板模型中，肽垂直插入膜中形成跨膜通道。在地毯模型中，肽平行于膜表面排列，并以类似洗涤剂的方式破坏双层。在环形孔模型中，肽产生由肽和脂质分子排列的弯曲孔。一个著名的例子是组蛋白5（Histatin 5），一种唾液肽，通过结合特定受体并诱导膜破坏和线粒体功能障碍来靶向白色念珠菌。同样，人类cathelicidin LL-37与真菌膜结合并诱导去极化和孔形成。

重要的是，膜破坏肽通常作用迅速，其广谱活性使它们对浮游真菌细胞和生物膜形成种群都具有强大的作用。

2.3.2 抑制真菌细胞壁生物合成

真菌细胞壁是维持细胞完整性、形状和在压力下生存的关键结构和功能组件。它主要由β-葡聚糖、几丁质和甘露糖蛋白组成，这些在人类细胞中不存在——使其成为抗真菌治疗的理想靶点。AFPs以不同于传统抗真菌药物的方式靶向真菌细胞壁，减少了对哺乳动物细胞的毒性。真菌细胞壁主要由β-葡聚糖、几丁质和甘露聚糖组成。棘白菌素类（例如卡泊芬净、米卡芬净、阿尼芬净）抑制β-(1,3)-葡聚糖合酶并削弱细胞壁结构。靶向几丁质的药物，如尼克霉素和多氧菌素，阻断几丁质合酶并破坏细胞完整性。天然化合物如环硫唑霉素B1和染色菌素也通过结合几丁质发挥作用。存在于外层的甘露聚糖有助于粘附和逃避免疫系统。普拉迪霉素（PRM）与真菌细胞壁中的D-甘露糖苷结合，破坏膜完整性和诱导细胞凋亡。

2.3.3 诱导氧化应激和线粒体功能障碍

AFPs发挥其杀菌作用的一个关键机制是诱导氧化应激和线粒体功能障碍。这种作用方式在白色念珠菌和其他致病真菌中得到了很好的记录，其中AFPs刺激ROS的过量产生，导致细胞损伤和类凋亡细胞死亡。

2.3.3.1 ROS产生和细胞应激

如组蛋白5（Histatin 5）等人唾液肽，AFPs进入真菌细胞并与线粒体成分相互作用，显著增加细胞内ROS水平。这种氧化应激会损害蛋白质、脂质和核酸，损害细胞活力。

2.3.3.2 线粒体功能障碍

线粒体对氧化还原失衡高度敏感。AFPs诱导的氧化应激破坏线粒体呼吸和ATP合成，最终导致细胞色素c和其他促凋亡因子的释放，这些因子在真菌细胞中模拟凋亡。一些植物防御素（例如RsAFP2）也被证明通过与真菌膜中关键鞘脂葡萄糖神经酰胺的相互作用间接靶向线粒体通路。这种多方面的机制使氧化应激的诱导成为一种强效且低耐药性的策略，有助于AFPs即使对生物膜形成和耐药念珠菌物种也具有高效力。

2.3.4 生物膜破坏

生物膜是封闭在自组装胞外基质（ECM）中的结构化微生物群落，使其对抗真菌药物的耐药性高达1000倍。AFPs还可以通过防止真菌生物膜形成和根除预先形成的生物膜来发挥作用，这些机制与细胞壁破坏、浮游真菌细胞粘附到表面的抑制、基因调控以及ROS的产生有关。

2.4 AFPs与传统抗真菌药物的比较分析

虽然传统抗真菌药物改善了真菌感染的管理，但它们的有效性因耐药性、毒性和对生物膜的不良活性等问题而受到限制。相比之下，AFPs提供了一种具有独特特性和潜在优势的有前景的替代方案，如表1中与传统抗真菌药物的比较分析所示。

表1. 抗真菌肽（AFPs）和传统抗真菌药物的比较概述。

2.4.1 作用机制

传统抗真菌药物靶向真菌细胞的特定组分——如麦角固醇合成（唑类）、膜完整性（多烯类）或细胞壁合成（棘白菌素类）——但它们的窄谱机制使它们容易通过点突变或外排泵过表达而产生耐药性。相比之下，AFPs发挥多靶点作用，包括膜通透化、线粒体破坏和生物膜抑制。它们的两亲性质导致对真菌膜的选择性去稳定化，而一些AFPs，如组蛋白和植物防御素，还可以在真菌中诱导ROS产生和类凋亡细胞死亡。

2.4.2 抗真菌谱和生物膜活性

当前抗真菌疗法的另一个重要限制是它们对真菌生物膜的有效性有限，这些生物膜因对治疗具有耐药性而臭名昭著，并与慢性感染相关，特别是与植入医疗器械相关的感染。传统药物在成熟生物膜中通常表现出渗透不良和活性降低，需要高剂量或联合治疗。相比之下，几种AFPs在体外和体内均表现出强大的抗生物膜特性。AFPs破坏生物膜的能力在于它们的物理化学特性，使它们能够穿透并损害真菌细胞和ECM。

2.4.3 毒性和宿主相容性

传统抗真菌药，特别是多烯类如两性霉素B，存在系统毒性风险和复杂的药物相互作用，使治疗复杂化。相比之下，AFPs通常表现出较低的细胞毒性，选择性靶向真菌膜而不杀死哺乳动物细胞。此外，合成AFPs可以优化为更高的稳定性和更低的免疫原性，增强其安全性。

2.4.4 耐药性发展

AFPs最具吸引力的优势之一可能是它们的低耐药发展倾向。与作用于单一靶点的小分子药物不同，AFPs的多方面作用模式对耐药性的进化构成了主要障碍。在体外，暴露于亚致死水平AFPs的真菌很少发展出稳定的耐药性，这种现象部分归因于膜破坏的物理性质，而非酶性质。

此外，AFPs可以与传统抗真菌药物协同作用，恢复对耐药分离株的活性并减少两种药物所需的剂量。defensin PvD1和两性霉素B之间已经证明了这种协同作用。

2.4.5 稳定性、递送和配方

在传统药物仍然表现出优势的一个领域是配方稳定性和口服生物利用度。许多AFPs在体内易受蛋白水解降解，并需要包封或结构修饰以进行系统给药。然而，肽工程的进展——如环化、D-氨基酸取代和纳米药物递送系统——正在迅速克服这些障碍。

3. AFPs对抗念珠菌属物种的功效

念珠菌属物种（特别是白色念珠菌、光滑念珠菌和耳念珠菌）中抗真菌耐药性的增加导致人们对AFPs作为替代疗法的兴趣增加。AFPs具有独特的作用机制、广谱活性以及克服传统药物耐药性的能力。它们通过破坏膜完整性、诱导氧化应激和干扰细胞内过程，有效地靶向浮游和生物膜相关细胞。与传统抗真菌药不同，传统抗真菌药作用于有限的靶点，如麦角固醇或β-葡聚糖合成，AFPs作用于多个细胞位点，降低了耐药风险。许多AFPs还对唑类耐药菌株表现出强大的活性，使它们在对抗多重耐药性方面具有价值。

3.1 AFPs对抗念珠菌属的体外和体内研究

AFPs已成为对抗念珠菌感染的持续战斗中有希望的治疗候选者，提供广谱活性和较低的耐药发展可能性。它们的效力已在体外和体内模型中得到证实，从简单的肉汤微量稀释测定到复杂的哺乳动物感染系统。这一证据证实了它们作为下一代抗真菌剂的潜力。

3.1.1 体外研究

体外实验在阐明AFPs的作用机制、最低抑制浓度（MICs）以及与传统抗真菌药物的协同相互作用方面发挥了重要作用。这些研究通常使用临床和实验室标准协会（CLSI）建立的标准化方法。例如，唾液肽组蛋白5（Hst5）能够在25至800 μg/mL的浓度下抑制白色念珠菌的生长。同样，合成衍生物如P-113（Hst5的截短类似物）在生理盐条件下保持了其活性，并表现出更强的蛋白水解降解抗性。

合成肽如NP339（一种阳离子肽）在体外对白色念珠菌和耳念珠菌表现出广谱活性。NP339在不到一小时的暴露时间内对白色念珠菌表现出快速杀菌效果。

此外，协同研究表明，AFPs可以增强唑类和多烯类的效力。例如，LL-37及其类似物对念珠菌菌株表现出与氟康唑的协同作用。

重要的是，体外生物膜模型突显了AFPs破坏白色念珠菌生物膜的潜力。肽如Ctn[15–34]衍生物有效地减少了生物量和破坏了ECM完整性。

3.1.2 体内研究

体内评估提供了在复杂生物系统背景下对效力、毒性、药代动力学和宿主反应的基本见解。小鼠念珠菌病模型已被广泛用于研究AFPs的治疗潜力。例如，组蛋白-5在小鼠外阴阴道念珠菌病模型中显示出有效性，并减少了阴道中的真菌负担。

在系统性念珠菌病模型中，静脉注射NP339导致肾脏和脾脏中真菌CFUs显著减少，伴有良好的安全性特征且未观察到组织学损伤。

3.2 AFPs及其对白色念珠菌生物膜的影响

白色念珠菌的生物膜形成是一个主要的临床挑战，因为它对抗真菌耐药性、持续感染和高复发率有贡献，特别是在与导管、假牙和假体植入物等医疗器械相关的感染中。生物膜是嵌入在自组装ECM中的复杂结构化微生物群落，保护真菌细胞免受宿主免疫和传统抗真菌治疗。生物膜表型的特点是对唑类、多烯类和棘白菌素类的耐受性增加，需要开发能够穿透和破坏这些耐药群落的新药物。

作为许多生物体先天免疫防御一部分的AFPs，由于其广谱活性和独特的作用方式，已成为有希望的替代品。重要的是，几种AFPs已证明对白色念珠菌具有强大的抗生物膜活性，无论是在粘附的早期阶段还是在生物膜形成的成熟阶段。

3.2.1 AFP作用于生物膜的机制

AFPs通过不同的机制抑制真菌生物膜的形成和持久性，并靶向生物膜发育的各个阶段。AFPs如OSIP108和Tn-AFP1在细胞粘附阶段减少白色念珠菌的生物膜形成。Tn-AFP1可以通过干扰粘附相关基因（如ERG11和MDR1）来抑制生物膜形成，从而阻止生物膜形成的启动。许多AFPs直接破坏真菌膜，增加通透性并导致细胞裂解。肽如KP、Protonectin和Polybia-MPI以这种方式破坏真菌膜而闻名。几种AFPs还增加ROS的产生，损害真菌细胞并在生物膜抑制中发挥作用。KP和Battacin类似物13是具有ROS介导活性的肽的例子。AFPs如Tn-AFP1通过靶向麦角固醇生物合成通路（如下调ERG11）来破坏真菌膜和生物膜结构。AFPs如ApoEdpL-W结合ECM组分（如β-葡聚糖），而棘白菌素类减少ECM含量，使生物膜更容易被破坏。一些肽如EntV68阻止从酵母到菌丝生长的转变，这对白色念珠菌生物膜的成熟至关重要。AFPs的有效性可能因生物膜发育的阶段而异。早期抑制剂如ApoEdpL-W在初始生物膜形成期间起作用，而其他如KP可以在较高浓度下靶向成熟生物膜。此外，AFPs可以调节与生物膜形成和菌丝生长相关的基因表达，也影响真菌形态和基质产生。

4. AFPs开发和应用中的挑战

基于肽的抗真菌疗法面临几个限制其临床应用的关键挑战。主要问题是稳定性差和生物利用度低，因为肽极易被酶降解，半衰期短，尤其是口服给药时。毒性和缺乏选择性也引起担忧，因为一些肽由于其两亲性可能损害人类细胞。高生产成本和复杂的合成方法进一步阻碍了可扩展性和可及性。此外，有效的递送仍然是一个挑战，因为肽难以穿过皮肤和血脑屏障等生物屏障，并且通常在到达感染部位之前被降解。

正在进行的研究集中在通过肽修饰、保护性配方和先进的药物递送系统来克服这些障碍。这些创新旨在提高肽的稳定性、选择性和成本效益，使其更适合未来的临床使用。

5. AFPs开发的未来展望

AFPs治疗的未来由旨在提高功效、稳定性和药物递送的重大技术和科学进步所塑造。创新的一个关键领域是肽的合理设计和分子工程。通过修饰氨基酸序列、改变疏水性和掺入非天然残基，正在开发具有增强抗真菌活性和降低毒性的合成肽。环化和二硫键形成等策略被广泛用于增加肽对蛋白水解降解的稳定性，并延长其在体内的治疗半衰期。

此外，肽药物递送系统的进步对于克服AFPs的药代动力学限制至关重要。纳米颗粒、脂质体和水凝胶等药物递送载体在保护肽免受酶降解和促进靶向递送到感染部位方面显示出巨大潜力。这些载体还允许控制和持续释放，延长治疗窗口。透皮系统和粘膜配方，包括纳米乳液和生物粘附贴片，正在积极开发用于治疗局部真菌感染，如口腔、阴道或皮肤念珠菌病。

组合疗法代表了另一个有前途的前沿。AFPs与传统抗真菌剂（如唑类、棘白菌素类）的共同给药已被证明产生协同效应，增加真菌杀灭效力并降低耐药性的可能性。此外，AFPs与免疫调节化合物（如细胞因子或免疫检查点抑制剂）的组合可能增强宿主免疫力并改善治疗结果，特别是在免疫功能低下个体中。

最后，计算生物学和人工智能（AI）正在改变AFPs的开发。生物信息学工具用于基于结构的设计和优化，能够准确预测肽-靶相互作用和抗菌功效。在AMP数据库上训练的机器学习算法可以识别与抗真菌活性相关的关键特征。这些基于AI的方法显著减少了对广泛实验筛选的需求，并加速了新型和强效AFPs的发现。

总体而言，合成生物学、智能药物递送系统、组合策略和计算工具的整合为克服当前挑战并扩大AFPs在不久的将来的临床适用性提供了有希望的路线图。

6. AFPs在临床前和临床开发中

几种AFPs已进入临床开发阶段，用于治疗真菌感染，特别是由念珠菌属物种和生物膜相关状况引起的感染。NP213（Novexatin®）是一种合成环肽，旨在用于甲癣的局部治疗，显示出强大的功效和安全性，超过一半的患者在每日使用后清除感染。同样，植物来源的防御素HXP124表现出广谱抗真菌活性和良好的指甲渗透，在早期试验中显著减少了感染。CZEN-002是一种用于外阴阴道念珠菌病的合成肽，结合了抗真菌和抗炎效果，在初步研究中取得了高治愈率。P113（源自组蛋白5）对念珠菌和细菌表现出强大的活性，并在口腔感染的临床试验中被证明是安全的。Omiganan是一种具有免疫调节特性的广谱合成肽，对局部使用是安全的，尽管其临床抗真菌功效仍有待确认。hLF1-11（源自人乳铁蛋白）表现出抗真菌和免疫增强作用，已证明其安全性，但其对真菌感染的临床效果仍在评估中。最后，Iseganan（IB-367）（一种源自protegrin的肽）提供广谱抗菌活性，并有效减少口腔真菌负荷；然而，在粘膜炎和肺炎治疗方面的临床结果参差不齐。总体而言，这些AFPs表现出有希望的安全性和抗真菌活性谱，突显了它们作为新型局部或系统性抗真菌疗法的潜力。

7. 结论

真菌感染，特别是由耐药念珠菌属物种引起的感染，继续成为主要的临床挑战，特别是在免疫功能低下个体中。传统抗真菌疗法的局限性——如耐药性、毒性和窄谱活性——突显了对替代治疗策略的需求。

抗真菌肽由于其快速杀菌活性、广谱功效和独特的作用机制，已成为有希望的治疗候选者。它们破坏真菌膜和调节免疫反应的能力，加上结构优化的潜力，使它们成为开发下一代抗真菌药物的有吸引力的选择。药物递送技术的进步，包括纳米颗粒和粘膜系统，进一步增强了它们的临床潜力。

尽管有这些优势，AFPs仍面临几个挑战，包括不稳定性、高生产成本、潜在的免疫原性和药物递送问题。解决这些障碍需要在肽工程、计算建模和组合疗法方面进行持续的跨学科研究和创新。

最终，AFPs的成功临床应用取决于综合的科学、监管和经济努力。通过持续的研究和投资，基于AFPs的疗法可以显著提高治疗耐药性真菌感染（包括侵入性念珠菌病）的前景。

致谢

本工作由伊朗巴斯德研究所提供资金支持。

利益冲突声明

作者没有利益冲突。

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