白色念珠菌的毒力研究综述
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白色念珠菌的毒力因子研究
孙海燕综述,邹敬才审校
白念珠菌属于机体微生态群落中的一个正常菌群成员,是一种具有多种形态的真菌。可以
有厚壁孢子、酵母、假菌丝和菌丝等多种形态。白念珠菌感染常见于免疫受损人群,是深部真
菌感染的首要病原菌, 占医院内微生物感染第4位。白色念珠菌既为正常菌又是条件致病菌,
它能够逃逸机体的免疫系统、治疗药物等,在合适的条件下进入机体组织内引起疾病。因而白
色念珠菌的致病性和毒力可能是由一组因子决定,而不是由单一的因素决定的。白色念珠菌的
几种毒力表现为对环境变化的适应性(即表型转换和二态性)、对宿主细胞及组织的黏附性及
分泌水解酶等,这些因子构成了念珠菌黏附及入侵黏膜细胞的必要条件。对白色念珠菌的毒力
研究涉及以下几个方面。
1、白色念珠菌体外毒力研究
1.1、二相性转换
白色念珠菌是一种多形性的生物体,形态学上可以包括:①酵母样出芽细胞;②假菌丝;③
菌丝或菌丝体;④厚壁孢子。白念珠菌形态学的转换尤其是酵母相向菌丝相的转换是致病的重
要因素,不能产生菌丝的白念珠菌其毒力减弱或者没有毒力
[ 3]酵母样出芽细胞到菌丝转换最初
的形成阶段是芽管的形成。在特殊的宿主环境的刺激下,酵母与菌丝生长之间的转换能力,决
定着白色念珠菌的侵袭力。这两种形态在临床损害中都存在,可能在致病过程中都发挥作用,
而菌丝能够更牢固的黏附宿主细胞,可以促进组织渗透[9]。由于菌丝的向触性和向药性,菌丝
能够发现上皮和内皮的破损表面并进行渗透,侵入宿主组织。
在体外模拟实验中发现这种二态性可以由许多环境条件来调节,如温度、pH 及营养状态(血
清、N-乙酰氨基葡萄糖、脯氨酸等)。一般认为芽管可以提高白念珠菌的组织侵袭性和黏附力。
应用新的唑类药物抑制白念珠菌芽管的形成后, 此菌株的黏附内皮细胞的能力明显下降了
[ 8] 。
也有人证实白念珠菌的芽管形成阶段可以穿透上皮细胞膜, 在组织病理切片中发现其组织侵袭
的部位更深, 推测可能是与菌株芽管表面的水解酶的活性有关
[ 9] 。
早期的体外实验发现白念珠菌的芽管相或菌丝相可以影响单核细胞产生IL-12, 而IL-12主
要是单核细胞产生的免疫调节因子, 可以参与很多免疫反应, 即抗原呈递、调理吞噬作用及防御
作用等。另有人证实把同一菌株的酵母相和芽管相的悬浮液加热灭活后分别与单核细胞培育,
取其上清液测其单核细胞产生的IL-12的量, 发现芽管相的白念珠菌能强烈抑制单核细胞产生
IL-12, 在添加了脂多糖和干扰素-C后仍然没有改变其最终结果
[ 11] , 提示白念珠菌芽管具有较
强逃避机体免疫反应的能力。 2
白念珠菌以在以酵母相存在的情况下, 与其他微生物一起形成一种不致病的平衡状态; 然而
这种平衡状态一旦被打破, 比如重大外伤、肿瘤及长期使用化疗和免疫抑制剂等后, 白念珠菌就
可转变成致病状态, 并通过各种方法逃离人体免疫系统的制约, 形成各种疾病。Na irRG 等学者
分离了患者口腔的细菌和白念珠菌株, 把两者菌株的悬浮液按一定比例混合, 在37℃ 下共同孵
育, 发现细菌可以抑制白念珠菌形成芽管
[ 14 ]。
1.2、疏水性
疏水性是细菌非特异性黏附的重要部分, 其强弱与细菌表面疏水状况密切相关。有研究表
明,细菌表面疏水性在细菌对牙面及口腔上皮细胞的初始黏附中起着重要作用[ 1] 。细菌表面的
疏水蛋白与获得性膜中的疏水基团结合, 表面疏水性越强的细菌黏附力越强[ 2] 。疏水作用以分
子间彼此相近结构的配合为基础,其强弱与细菌表面疏水状况密切相关。
疏水性是指非极性溶液(溶质) 在极性水中所呈现的不稳定状态,从而引起一系列热能( 熵)
和分子重新分布及排列的变化,细菌表面疏水性在细菌对牙面及口腔上皮细胞的初始黏附中起
着重要作用。细菌表面的疏水蛋白与获得性膜中的疏水基团结合,表面疏水性越强的细菌黏附
力越强。疏水性是微生物黏附在真核细胞和其他腐生物表面的重要特性,有研究表明,疏水性
细胞比亲水性细胞抗巨噬细胞吞噬的能力更强,说明细胞表面疏水性与白色念珠菌粘附有着某
种联系。Rodrigues AG等研究者发现色念珠菌与其他念珠菌不同:白念珠菌在酵母相是亲水性
的,而其他念珠菌是疏水性的。但是白念珠菌一旦形成芽管相就大大提高了其表面的疏水性
[ 10]
胞体表面疏水性的测量方法有:微生物黏着碳氢化合物法;接触角;疏水作用层析法;盐凝集
法;探针标记法等。
1.3、粘附性
黏附是致病过程的关键步骤,也是定植的必需条件,是重要的入侵前奏。白色念珠菌黏附
于宿主细胞上,是感染发生的第一步和必要条件。苑天红等[8]发现,菌丝相白色念珠菌对人
口腔颊黏膜细胞的黏附作用强于孢子相,而白色念珠菌黏附于口腔颊黏膜细胞上是引起口腔念
珠菌病的先决条件,表明菌丝相白色念珠菌更易引发口腔念珠菌病。
许多真菌细胞的表面成分或基团,如特异性受体、疏水性蛋白质或寡聚蛋白,可以介导白
色念珠菌与上皮或内皮细胞、细胞外基质蛋白(如层黏连蛋白、纤连蛋白、胶原蛋白)、血清
蛋白(如纤维蛋白原、维蛋白溶酶原、iC3b 和 C3d 补体片段)、植入宿主体内的医疗器具(形
成所谓的生物膜)等结合,这些识别宿主的生物分子被称为黏附素。
1.4、磷脂酶活性
近年来有关白色念珠菌磷脂酶致病性的研究日益增多, 白色念珠菌产生的磷脂酶通过分解宿主
细胞膜磷脂而引起细胞膜通透性增高和完整性受损, 继而促进白色念珠菌的入侵
[ 2] 。3
KOTHAVADE 等证实了磷脂酶与小鼠播散性念珠菌病具有明显的相关性,认为磷脂酶是白色念
珠菌血源性感染重要的毒力因子
[ 3] 目前以测定磷脂酶活性来反映菌株的毒力已经较为普遍,
BARRET-BEE 等
[ 15] 的研究表明磷脂酶活性高的白色念珠菌对颊上皮的黏附力和小鼠的致病
性均有升高。Kothavade RJ, Pan th ak iMH1 E valu at ion of phospho lipase act ivity of
Cand ida albican s and its correlat ion w ith paghogen icity inm ice1 JM ed
M icrob io,l 1998, 47 ( 2) : 99~ 102
根据磷脂酶作用于磷脂中脂键的差异,将其分为A、B、c、D四类。例如:磷脂酶A2主要是以
水解甘油磷脂键为主,而磷脂酶B则主要水解溶血磷脂键。IbrahimI35]通过比较A、B、c、D四
种磷脂酶在蛋黄培养基上形成的沉淀圈的差异,发现白色念珠菌主要是以分泌磷脂酶B
(phosphohpaseB,PLB)为主。目前,多数学者认为PLB在白色念珠菌识别宿主细胞,溶解和损
伤宿主细胞膜时发挥作用;磷脂酶C及磷脂酶D主要与细胞内信号传递以及表型转换有关。Ghanno
uml等研究认为在四种磷脂酶中,其绝大多数的白色念珠菌磷脂酶活性与PLB有关。
[35]IbrahimAs,MithodF,FillerSG,etal.Evidenceimplicatingphospholipaseasa
virulencefaetorofCandidaalbieans.InfectImmun,1995,63(5):1993一1998.
[36]Ribeiro,M.A.,Miranda,A.E.,Gambale,W.&Claudete,R.p·prevalenceand
exoenzymeseeretionbyCandidaalbieansisolatesfromoralandvaginalmueosasof
HIV一infeetedwomen.MyeoPathologia,2004,157,255一261.
[37]GhannoumMA.PoteniialRoleofPhosPholiPasesinViruleneeandFungal
Pathogenesis[J].ClinMicrobiolRev,2000,13(l):122一143.
[38]BennettDE,MeCrearyCE,ColemanDC.Genetieeharacterizationofa
PhosPholiPaseegenefromCamclidaalbicans:Preseneeofhomologoussequencesin
CandidasPeeiesotherthanCandidaalbieans.Mierobiology,1998,144(Ptl):55一72.
【39]KanohH,NakashimaS,ZhaoY,etal.Moleeulareloningofageneencoding
PhosPholiPaseDfromthePathogenicanddimorphiefungus,Candida
albieans.BioehimBioPhysAeta,1998,1398(3):359一364.
1.5、天冬氨酸蛋白酶活性
1965年, S taib首先发现以外源性蛋白质作为惟一氮源进行体外培养的白念珠菌能分泌一种
酸性蛋白酶。这种具有水解活性的蛋白酶曾有很多不同的名称, 但目前SAP已被广泛接受。SAP
是白念珠菌胞外蛋白酶的主要成分, 属于天冬酰内肽酶类, 在细胞外起催化水解蛋白质肽键的
作用, 目前认为它至少有10 个成员( SAP1~ 10 ), 资料显示, 10 个SAP 长度在1173 ~1764 bp的开
放阅读框范围内, 且定位在5个不同的染色体。已知SAP 能降解细胞外基质、角蛋白、纤维粘连4
蛋白、层连蛋白及免疫球蛋白等
[ 1] , 为白念珠菌提供菌丝相的白色念珠菌可调控分泌型酸性蛋白
酶表达,目前认为白色念珠菌的侵袭性与其产生的分泌型酸性蛋白酶活力有关,且其黏附力与
蛋白酶分泌量成平行关系。由此推测,有效阻止孢子相向菌丝相转变,即可降低白色念珠菌对
口腔颊黏膜细胞的黏附,降低其分泌型酸性蛋白酶的活力,进而降低白色念珠菌的毒力。
1.6、溶血性
溶血性是病原微生物破坏亚铁血红素后提取铁元素的能力,这种能力在感染过程中很重要。
目前已知溶血性是念珠菌的毒力因素, 但对不同念珠菌溶血性表达的研究却很少, 而且念珠
菌产生溶血性的原因还未完全清楚。Manns于1994 年描述了用羊血琼脂培养基诱导白色念珠菌
产生一个半透明的完全溶血环,这是念珠菌溶血性的首次报道。近来,Luo 等[7]的定量数据
表明白色念珠菌、都柏林念珠菌、乳酒念珠菌、和热带念珠菌的beta溶血活性明显高于光滑念
珠菌、克柔念珠菌,和葡萄牙念珠菌(P < 0.05)。但是他们认为可能存在种特异性溶血性,
可能改变他们的分子大小而影响扩散速率, 进一步的研究应该致力于念珠菌溶血素的分子差异。
此外,他们的菌株来源的健康状况不明,因此可比性不强
2、白色念珠菌的毒力因子的分子研究:
任何微生物的生长都需要充足的碳源、氮源以及适当的pH值。但现在发现除了上述因素外,
白念珠菌的芽管形成还要受N a
+ 和K
+ 等比例关系
[ 15] 的影响, 其中的任何一种成分改变都需要
其他成分比例的改变才能保证其形成。
Rodrigues AA等人发现, 局部麻醉剂利多卡因或布比卡因等可以影响其芽管的形成, 进一
步研究证实是由于阻断了钙离子通道
[ 14] , 这也说明Ca
2+ 也是影响芽管形成的重要的因素。Iman
ishiY 等研究者阐述放线菌酮、放线菌素D均可抑制白念珠菌芽管mRNA合成, 其结果不尽相同:
放线菌酮可以抑制出芽, 不能形成白念珠菌芽管; 而在放线菌素D 影响下, 白念珠菌可以形成
芽管但不能最终形成真菌丝
[ 16] 。
钙调蛋白基因在白色念珠菌由酵母形态向菌丝形态的转化过程中起着重要的作用,呈菌丝