白色念珠菌毒力因子的研究進(jìn)展

白色念珠菌(Candidaalbicans)是一種機(jī)會(huì)致病菌，常寄居在人體的皮膚、口腔、胃腸道、陰道等部位。近年來，隨著廣譜抗生素和免疫抑制劑廣泛使用，免疫功能受損患者增多，念珠菌病的發(fā)病率不斷升高，且可導(dǎo)致危及生命的系統(tǒng)性感染。
 
根據(jù)美國國家健康統(tǒng)計(jì)中心的數(shù)據(jù)顯示，白色念珠菌仍是引起侵襲性念珠菌病最主要的病原體。白色念珠菌的毒力作用表現(xiàn)為對(duì)環(huán)境變化的適應(yīng)性(表型轉(zhuǎn)換）、黏附性、侵襲性酶、溶血性等。
 
白色念珠菌通過表型轉(zhuǎn)換以適應(yīng)宿主的組織環(huán)境；通過黏附素來識(shí)別組織和定植；通過侵襲性酶而破壞黏膜組織的完整性，增強(qiáng)其毒力；通過溶血因子獲得營養(yǎng)物質(zhì)供其生存繁殖。
 
1、表型轉(zhuǎn)換
 
表型轉(zhuǎn)換是真菌病原體一種常見的迅速適應(yīng)宿主的不同生態(tài)學(xué)環(huán)境并促進(jìn)其定植和感染的策略，酵母-菌絲相轉(zhuǎn)換是白色念珠菌最常見的表型轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，這種形態(tài)轉(zhuǎn)換是宿主體內(nèi)生存和毒力的重要特征。
 
Znaidi等發(fā)現(xiàn)，白色念珠菌作為主要的人類真菌病原體依賴一系列病原特征，例如，至少能在出芽酵母、假菌絲、菌絲3種不同的形態(tài)中轉(zhuǎn)換，并發(fā)現(xiàn)這種形態(tài)轉(zhuǎn)換是由同源熱休克轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子SFLlp和SFL2p拮抗調(diào)控。
 
酵母-菌絲相轉(zhuǎn)換是通過一系列環(huán)境變化的刺激，例如，營養(yǎng)供應(yīng)、溫度、C02、PH、血清等，這個(gè)過程還涉及到菌絲特異基因的表達(dá)等情況。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，白色念珠菌還存在另外一種表型轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，即白灰轉(zhuǎn)換(white-opaque switching)。
 
白色細(xì)胞轉(zhuǎn)換為灰色細(xì)胞時(shí)，灰色細(xì)胞與原來的白色細(xì)胞不但在表型上不同，而且在適應(yīng)能力、發(fā)病機(jī)制、生殖等方面都有所改變，例如，在系統(tǒng)性感染方面，白色細(xì)胞比灰色細(xì)胞的毒性更強(qiáng)，而灰色細(xì)胞更適合在皮膚表面定植。
 
白色念珠菌的表型轉(zhuǎn)換是由內(nèi)部遺傳因素和外部環(huán)境因素相互作用所決定，在表型轉(zhuǎn)換中所涉及的基因和信號(hào)通路是由于毒力需要，說明表型轉(zhuǎn)換和致病機(jī)制之間有重要聯(lián)系。
 
2、黏附素
 
真菌細(xì)胞表面成分，如受體和糖蛋白可以介導(dǎo)白念珠菌與宿主上皮細(xì)胞或生物膜等結(jié)合，這些識(shí)別宿主的生物分子被稱為黏附素，白念珠菌對(duì)宿主上皮細(xì)胞的黏附是感染過程中關(guān)鍵的一步黏膜表面的定植是播散性念珠菌病的危險(xiǎn)因子。黏附作用是白念珠菌重要的生物學(xué)特性之一，是白念珠菌定植和入侵機(jī)體的重要環(huán)節(jié)。
 
黏附素家族是由黏附基因編碼的一系列表面黏附蛋白和黏附因子，在黏附素基因家族中，最重要的一類是凝集素樣序列基因(ALS)，是由Hoyer等學(xué)者在白念珠菌中發(fā)現(xiàn)并首次報(bào)道，因?yàn)榕c釀酒酵母a凝集素蛋白同源，因此稱為凝集素樣序列基因。
 
ALS家族編碼的8個(gè)細(xì)胞表面糖蛋白(Alsl-Als7和Als9)均有黏附功能，這些表面糖蛋白具有相似的分子結(jié)構(gòu)，同源性很高。
 
最新研究表明，ALS家族對(duì)醫(yī)療器械上生物膜的形成非常重要，大多數(shù)ALS編碼的表面糖蛋白同系物有能力黏附到聚丙烯、聚氯乙烯和硼硅酸玻璃所制的醫(yī)療器械上，而不能結(jié)合到聚氨酯、聚甲基丙烯酸所制的器械上，這些發(fā)現(xiàn)有助于抗生物膜醫(yī)療器械的發(fā)展。
 
3、侵襲性酶
 
白色念珠菌能產(chǎn)生多種侵襲性酶，其中分泌型天冬氨酸蛋白酶(Sap)、磷脂酶和脂肪酶是最重要的毒力因子。
 
（1）Sap：是白念珠菌所分泌的一種胞外蛋白酶。目前認(rèn)為，Sap是由一個(gè)包含10個(gè)基因成員（Sapl~SaplO)的多基因家族所編碼。Sap表達(dá)的差異性取決于周圍組織環(huán)境，在這10個(gè)基因中，Sapl~3的表達(dá)主要見于酵母相；Sap4~6的表達(dá)主要見于菌絲相，還涉及到系統(tǒng)性感染和逃逸宿主的免疫攻擊；在小鼠模型中曾發(fā)現(xiàn)過SaP7的表達(dá)，但未在體外發(fā)現(xiàn)，其與靜脈內(nèi)感染的毒力有關(guān)。
 
SaP8短暫表達(dá)于酵母和上皮模型中。SaP9~10在很多情況下表達(dá)，負(fù)責(zé)編碼白念珠菌細(xì)胞壁糖基磷脂酰肌醇錨定域，認(rèn)為是通過細(xì)胞壁蛋白的翻譯后加工維持白色念珠菌細(xì)胞壁的完整性Sap的水解活性很高，但底物選擇性很低，能夠水解多種宿主底物，包括補(bǔ)體蛋白、角蛋白、免疫球蛋白、黏蛋白和細(xì)胞外基質(zhì)等。
 
SaP2是白色念珠菌分泌的一種最重要的胞外蛋白酶，與白念珠菌的營養(yǎng)作用、黏附、侵襲和破壞組織屏障密切相關(guān)，是白念珠菌重要的致病性毒力因子。
 
Sap家族成員擁有不同的生理學(xué)特征，其水解活性依賴于周圍組織環(huán)境的pH，例如，SaP7最適合的pH為6.5、Sap8為2.5，而Sap其他同工酶最適合的PH在一個(gè)很大的范圍內(nèi)變動(dòng)，使得白念珠菌可以在多種不同的組織中存活并引起感染Ramage等學(xué)者在研究Sap和生物膜的關(guān)系時(shí)發(fā)現(xiàn)，SaP8在生物膜中的表達(dá)量是最多的，其次分別是SaP5、Sap6、Sap2和Sapl。
 
與早期生物膜相比，除了Sap5以外的Sap更大量表達(dá)于成熟的生物膜中，標(biāo)志著體外檢測(cè)生物膜中Sap的活性可能有助于解釋疾病的嚴(yán)重程度。
 
Pietrella等的研究表明，白色念珠菌Sap家族的不同成員可以誘導(dǎo)人單核細(xì)胞分泌促炎細(xì)胞因子，尤其是Sap2和SaP6能夠強(qiáng)效誘導(dǎo)產(chǎn)生IL-lp、TNF-a、IL-6，該研究揭示了白念珠菌的新型免疫調(diào)節(jié)機(jī)制，即Sap引起念珠菌病是促進(jìn)宿主的免疫而不是逃逸了宿主的免疫。
 
在不同感染位點(diǎn)、不同感染程度、不同感染類型，白念珠菌所表達(dá)的Sap類型不同Correia等-在對(duì)小鼠的播散性念珠菌病的模型中發(fā)現(xiàn)，Sapl~6并沒有作為一種重要的毒力因子存在，Sapl~3在白色念珠菌感染過程中也不是必要因子，白念珠菌病的發(fā)病機(jī)制以及Sap的致病機(jī)制是復(fù)雜的，目前尚不清楚。
 
（2）磷脂酶：分為A、B、C、D4類，對(duì)宿主細(xì)胞的直接損傷和水解可能是其致病的主要機(jī)制。磷脂酶A是一種膜蛋白，可以促進(jìn)炎癥反應(yīng)。目前國內(nèi)外對(duì)磷脂酶B的研究較多，其是一種分泌型糖蛋白，在白念珠菌中已經(jīng)分離得到磷脂酶B1、B2和5三種亞型。
 
磷脂酶B的活性和白色念珠菌的致病性密切相關(guān)。實(shí)驗(yàn)證明，磷脂酶的活性與白念珠菌的致病能力呈正相關(guān)。研究證明，磷脂酶B1是白念珠菌重要的毒力因子，可以水解宿主細(xì)胞表面的磷脂成分，造成宿主細(xì)胞表面防御屏障的破壞，以便進(jìn)一步入侵和定植。
 
磷脂酶B5是Theiss等學(xué)者于2006年在白念珠菌中首次成功分離的磷脂酶B中的第3個(gè)家族成員，目前對(duì)其功能知之甚少。
 
磷脂酶C和磷脂酶D不僅參與表型轉(zhuǎn)換以及信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，而且可促進(jìn)白色念珠菌與宿主細(xì)胞的黏附。
 
（3）脂肪酶：白色念珠菌分泌的一種侵襲性酶，實(shí)驗(yàn)研究證實(shí)，脂肪酶和磷脂酶二者均有助于白念珠菌表型轉(zhuǎn)換、定植、毒力作用以及對(duì)宿主細(xì)胞的侵襲。
 
白色念珠菌至少擁有10個(gè)脂肪酶編碼基因(脂肪酶1~10)，它們的表達(dá)很大程度上受感染階段的影響。有研究發(fā)現(xiàn)，脂肪酶1~10在實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃突颊邩?biāo)本的定植過程中存在表達(dá)差異。
 
脂肪酶1、3、4、5、6和8能在吐溫40作為唯一碳源的培養(yǎng)基上表達(dá)，同時(shí)也能在不含脂質(zhì)的培養(yǎng)基上表達(dá)，然而脂肪酶2和9只能在缺乏脂質(zhì)的培養(yǎng)基上表達(dá)，在酵母-菌絲相的轉(zhuǎn)換過程中觀測(cè)到大多數(shù)脂肪酶的轉(zhuǎn)錄。
 
這些數(shù)據(jù)表明，脂肪酶在體內(nèi)外高度靈活性的表達(dá)可能有助于白念珠菌對(duì)宿主組織造成持續(xù)性損害。最近研究顯示，伴隨著白色念珠菌脂肪酶1基因的成功測(cè)序，脂肪酶2~10這9個(gè)編碼基因也被確定，它們的基因序列高度保守（序列的相似性高達(dá)80%)。
 
多數(shù)研究表明，脂肪酶通過水解宿主細(xì)胞的脂質(zhì)而發(fā)揮其毒性作用，也有學(xué)者發(fā)現(xiàn)，脂肪酶可能通過產(chǎn)生活性氧使宿主的巨噬細(xì)胞和肝細(xì)胞受損，從而對(duì)宿主的巨噬細(xì)胞和肝細(xì)胞發(fā)揮毒性作用。
 
4、溶血因子
 
溶血性可使念珠菌破壞宿主的紅細(xì)胞后獲取鐵元素，這種能力可為念珠菌提供營養(yǎng)物質(zhì)。念珠菌的溶血特性也是由一系列基因編碼，但是其產(chǎn)生和誘發(fā)的機(jī)制目前尚不明確。
 
Manns在1994年將白色念珠菌培養(yǎng)在富含葡萄糖血瓊脂的培養(yǎng)基上時(shí)，發(fā)現(xiàn)白念珠菌可以分泌一種溶血因子，這種因子可以使白色念珠菌從宿主的紅細(xì)胞中獲得鐵元素。
 
Favero等劃研究發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)白色念珠菌能產(chǎn)生輕微的溶血活性，而大部分熱帶念珠菌能產(chǎn)生強(qiáng)烈的溶血活性，發(fā)現(xiàn)熱帶念珠菌和近平滑念珠菌的溶血因子可能是一種甘露糖蛋白。
 
念珠菌的溶血性受很多因素的影響，Linares等認(rèn)為，溶血性受CaCl2的影響，當(dāng)這種物質(zhì)缺失時(shí)，可以發(fā)現(xiàn)白色念珠菌和都柏林念珠菌的溶血活性無差異，當(dāng)加入2.5%CaCl2時(shí)，減弱了都柏林念珠菌的溶血活性，白色念珠菌測(cè)試株的溶血活性卻有明顯提高。
 
綜上所述，白色念珠菌的毒力因子和致病機(jī)制的關(guān)系非常復(fù)雜，涉及到很多復(fù)雜的理化機(jī)制，但是，隨著分子生物學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)的發(fā)展，有望更深入地對(duì)白色念珠菌的毒力因子和致病機(jī)制進(jìn)行研究。