《Molecules》：Frog Skin Peptides: Nature’s Dual-Action Weapons Against Infection and Cancer
Eleonora Grisard,
Carlo Vetrano,
Ali Benour,
Eeva Tortellini,
Dania Al Ismail,
Giacomo Cappella,
Bruno Casciaro,
Maria Luisa Mangoni and
Milena Mechkarska
编辑推荐：
这篇综述深入探讨了蛙皮肤活性肽（AMPs/HDPs）作为一种兼具抗菌和抗癌（“双重功能”）的新型治疗策略。文章系统梳理了dermaseptins、temporins、brevinins等主要肽类的结构特征、抗多重耐药菌（MDR/ESKAPE+）与选择性杀伤癌细胞（如诱导凋亡、坏死性凋亡、自噬）的分子机制（如靶向阴离子膜、激活caspase通路、调节TNF-α/JAK-STAT等信号），并展望了其克服抗生素耐药性（AMR）和癌症治疗挑战的转化潜力。
引言：亟待创新的治疗策略
全球正面临两大健康危机：到2050年，抗菌素耐药性（AMR）预计每年将导致1000万人死亡，而癌症相关死亡率预计将达到1850万例。这两大挑战相互交织，例如，H. pylori、HPV等感染是明确的致癌因素，而化疗则会破坏宿主微生物组。因此，发现兼具抗菌和抗癌活性的“双效”分子，成为极具吸引力的策略。抗菌肽（AMPs），又称宿主防御肽（HDPs），是几乎所有生物体都产生的基因编码生物活性肽，因其膜靶向等多重作用机制不易引发耐药性，成为理想的候选者。
两栖动物皮肤肽：抗菌与抗癌疗法的蓝图
蛙类皮肤分泌物是生物活性分子的宝库。自上世纪80年代从非洲爪蟾（Xenopus laevis）中发现magainins以来，数百种结构多样的AMPs被分离出来。近年来，这些肽类的另一重角色——抗癌活性——逐渐显现。例如dermaseptin-B2、temporin-1CEa和brevinin-2R等，能够选择性破坏癌细胞，同时保留健康细胞。其发挥双重功能的关键理化特性包括净正电荷、两亲性和α-螺旋构象，这些特性使其能够与微生物和肿瘤细胞共有的带负电表面相互作用。尽管人工智能（AI）和机器学习（ML）在预测和设计此类肽方面发展迅速，但本研究主要聚焦于已有实验数据验证的肽类。
抗癌作用机制
1. 通过与肿瘤细胞质膜的物理相互作用介导的细胞溶解
大多数AMPs富含带正电荷的氨基酸（精氨酸、赖氨酸、组氨酸）。与正常真核细胞膜富含中性磷脂不同，许多肿瘤细胞膜表面会暴露出更多带负电荷的脂质（如磷脂酰丝氨酸）。这种差异使得阳离子AMPs能够选择性结合并破坏肿瘤细胞膜。例如，bombinin H4和temporin A在非小细胞肺癌（NSCLC）细胞中显示出选择性细胞毒性，与正常细胞相比，NSCLC细胞膜含有更高水平的带负电磷脂。膜裂解是常见机制，常通过乳酸脱氢酶（LDH）释放实验检测。这些肽通常也对ESKAPE+病原体（包括MRSA）具有广谱抗菌活性。
2. 激活细胞死亡通路
大多数两栖动物AMPs通过激活特定的程序性细胞死亡途径来发挥抗癌作用，主要包括：（i）内在凋亡通路（线粒体通路）、（ii）外在凋亡通路（死亡受体通路）、（iii）自噬相关细胞死亡和（iv）坏死性凋亡通路。
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内在凋亡通路：由内部细胞应激信号激活，涉及Bcl-2家族蛋白调节线粒体外膜通透性，导致细胞色素c释放。Temporin-SHf在肺癌细胞中选择性诱导线粒体凋亡，上调p53和Bax，提高Bax/Bcl-2比率，并激活caspase-9、-8、-3和PARP。Hymenochirin-1B则通过直接与线粒体相互作用，引发线粒体膜电位耗散、活性氧（ROS）产生和caspase-3激活。Dermaseptin-PS1在胶质母细胞瘤细胞中低浓度即可激活caspase-3，并上调促凋亡蛋白Bax和p53，引发线粒体依赖性凋亡。
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外在凋亡通路：由细胞外死亡配体（如TNF-α）与其膜受体结合启动。Caerin 1.1和caerin 1.9在HeLa宫颈癌细胞中被内化，并通过显著上调与TNF-α信号通路相关的凋亡蛋白，激活外在凋亡通路。同时，它们下调了EGFR1/PI3K/AKT通路。肽SSTP1（Temporin 1IDau1）则通过结合IL-6/IL-6R/gp130复合物，抑制促增殖的JAK/STAT通路，同时激活促凋亡的IL-6/JNK/AP-1通路，最终导致caspase介导的凋亡。
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自噬相关通路：Brevinin-2R对多种肿瘤细胞表现出半选择性细胞毒性，其作用不依赖caspase。它触发ROS生成和ATP水平降低，但抗凋亡蛋白Bcl-2的过表达可减弱其毒性。该肽主要引起溶酶体肿胀和透化，导致组织蛋白酶B释放，并伴随内质网崩解和自噬体形成，表明其通过诱导自噬和溶酶体介导的细胞死亡发挥作用。
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坏死性凋亡通路：Tigerinin-1在A549肺癌细胞中通过促进质膜破裂和损害溶酶体完整性来降低细胞活力。分子水平上，它选择性地增强了坏死性凋亡相关蛋白RIP/p-RIP和MLKL/p-MLKL的表达和磷酸化，而不影响经典凋亡标志物。该肽还诱导剂量依赖性的ROS和相关氧化应激标志物（如H2O2）增加，导致DNA损伤。
AMP处理对肿瘤细胞的功能性影响
1. 调节肿瘤细胞增殖、迁移和克隆形成能力
Magainin-2及其类似物MSI-136和MSI-238在体外对肿瘤细胞具有细胞毒性，并在小鼠白血病、肉瘤和自发性卵巢畸胎瘤模型中显示出延长生存期、抑制肿瘤生长的效果。Dermaseptin-B2和B3能抑制PC-3前列腺癌细胞增殖，显著抑制软琼脂中的克隆形成，并具有抗血管生成活性。在乳腺癌细胞中，dermaseptin-B2的表达可抑制MCF-7细胞增殖和迁移，诱导G0/G1期细胞周期阻滞，并通过下调抗凋亡基因、上调促凋亡基因及抑制AKT1/AKT3信号通路来促进凋亡。
2. 调节免疫反应
部分蛙皮AMP具有免疫调节特性。Esculentin-2CHa及其类似物可上调小鼠巨噬细胞中TNF-α的表达，并上调淋巴细胞的抗炎细胞因子IL-10。Pseudohymenochirin-1Pb和-2Pa可抑制IL-10，增加IL-23，并下调IL-6的表达。Frenatin-2.1S和-2.2S在LPS刺激的巨噬细胞中增强TNF-α、IL-1β和IL-23的表达。重要的是，在A549肺癌异种移植模型体内，frenatin-2.1S能抑制肿瘤生长，并促进CD3+T细胞、CD11c+树突状细胞和自然杀伤（NK）细胞的募集与激活，活化的NK细胞可有效裂解肿瘤细胞。
AMP作用机制在不同物种间的保守性
除两栖动物外，来自人类、牛、昆虫、鱼类及合成的AMPs，其抗癌机制（如膜透化、凋亡诱导、细胞周期调节、血管生成抑制和免疫调节）与蛙皮AMPs报道的机制高度相似。这表明AMPs的双重抗菌和抗癌功能机制在不同物种间是保守的，突出了其作为广谱防御策略的潜力。
双效两栖动物AMPs的转化意义与安全性问题
双效AMPs的优势在于可同时针对由细菌感染驱动或促进的癌症（如H. pylori相关胃癌），并可能用于治疗易发生机会性感染的癌症患者。它们还可用于清除肿瘤相关微生物群中的有害细菌，且不易产生耐药性，并可能与常规抗癌药物协同作用。然而，其缺点包括可能破坏有益的微生物群、对正常宿主细胞的潜在细胞毒性和溶血效应、可能引发过度免疫或炎症反应、以及达到显著治疗效果所需浓度较高、易被蛋白酶降解等。瘤内给药比全身给药更有效。目前，天然两栖动物AMPs的临床研究和相关肿瘤模型研究相对有限，通过对特定氨基酸残基进行修饰、添加功能基团或与常规抗癌药物联用，是最大化其转化潜力的关键策略。
结论
总体而言，两栖动物来源的AMPs代表了一类具有明确转化潜力的、有前景的多功能抗癌候选分子。其抗癌作用集中于有限的几种保守机制，如膜靶向和激活程序性细胞死亡（凋亡、自噬、坏死性凋亡）。其α-螺旋二级结构是增强与细胞膜相互作用、介导双重生物活性的常见基序。功能上，它们能持续抑制肿瘤细胞增殖、存活、克隆形成和迁移。此外，其免疫调节特性（如促进促炎环境）可能增强其治疗价值。未来的转化工作应侧重于提高肽的稳定性、生物利用度和肿瘤选择性，并确定最佳给药策略和联合方案。至关重要的是，需要在能同时模拟肿瘤进展和微生物群改变的合适模型中验证其真正的“双重功能”，以推动其从实验体系向临床可行疗法发展。
