吴晔
(桂林医学院 541001)
【摘要】光滑念珠菌和白色念珠菌是临床中最常见的两个致病性酵母菌，它们都可以在人体内共生，但是在一定的诱因下他们会转变为侵袭性致病菌侵害人体。虽然同为念珠菌，但是光滑念珠菌和白色念珠菌在入侵人体的策略上却有明显不同。在粘附特性上，两种真A菌都有依赖不同的内环境因子来检测机体状况A而表达特定的黏附素的能力。光滑念珠菌主要依赖的粘附素为Epa蛋白，而白色念珠菌则通过粘附素ALS3蛋白和HWP1二阶段的表达介导其整个粘附过程。进一步的侵袭过程中，光滑念珠菌通常以酵母的形式生长，入侵策略较为保守，主要依赖宿主细胞的内吞作用进入细胞，并且能与细胞共存较长时间。白色念珠菌采取了较积极的入侵策略，当它以菌丝形态在体内生长时，其菌丝能够快速生长并破坏宿主细胞，从而完成进一步入侵。机体固有免疫方面，光滑念珠菌可以通过寄生于巨噬细胞来逃避机体免疫应答，它不仅在巨噬细胞内生存，而且可以在其内复制，直到巨噬细胞最终破裂。而白色念珠菌入侵宿主后，快速生长的菌丝会迅速破坏巨噬细胞并释放真菌，引起宿主严重的炎症反应甚至导致死亡。通过对比了解它们致病过程的差异和共同点，对诊断、预防及治疗侵袭性念珠菌感染具有重要指导意义。
【中图分类号】R378 【文献标识码】A 【文章编号】2095-1752（2014）01-0146-02
引言
近年来，临床上真菌感染有增加趋势，但真菌作为病原体在很大程度上仍未受到重视。事实上，一些真菌疾病具有极高的病死率，每年死于真菌感染的人和死于结核病或疟疾的人一样多[1]。在过去的十年中，真菌感染在临床上已经成为危害患者生命的严重感染[2]。大部分的人可有一种或两种真菌同时在体内定植。然而，在长期使用抗生素治疗、糖尿病、癌症、高龄、免疫抑制、静脉导管或长期住院等因素的诱发下，这些真菌会进一步入侵人体，形成侵袭性真菌感染，危害患者生命安全。在念珠菌属中以白色念珠菌感染比例较高，但近年来一些研究显示，非白色念珠菌感染的比例在增加，其中光滑念珠菌已成为第2位或第3位的致病念珠菌[3、4]。本文就光滑念珠菌和白色念珠菌附着机体、侵入机体并逃避宿主的免疫应答的整个疾病过程进行对比综述如下。
1、粘附特性
对于任何可以成功的在人体内共生的病原体，粘附于宿主细胞是必不可少的。念珠菌致病的首要条件就是粘附性，其粘附物质有细胞壁上的甘露聚糖(mannan，M n) 或甘露聚糖-蛋白质复合物(mannan-protein，M-P)、受体、几丁质和粘附素等[5]。不同真菌在人体内环境下会表达出特异性粘附素。对于白色念珠菌，凝集素样序列蛋白（agglutin—likesequence,ALS）是至关重要的粘附素。尤其是ALS3蛋白，在附着力上起着至关重要的作用，当它缺失时会使真菌粘附于上皮细胞的能力明显减少[6]。此外，该蛋白也在铁蛋白中铁的提取、混合物生物膜的形成和宿主细胞诱导内吞作用等方面起着至关重要的作用。当在人体体温下且环境pH值呈中性时，白色念珠菌会表达另一个重要的粘附素，即菌丝孔蛋白1（hypal wall protein 1，HWP1）[7]，HWP1的粘附方式与ALA3不同, 具有颊上皮细胞转谷氨酞胺酶(transglutaminase,T G ase)活性的HWP1能与颊上皮细胞的未确定的蛋白质交联。这两种粘附素可通过二阶段组合模式进行粘附，第一阶段由ALS3将白色念珠菌的孢子粘附在上皮细胞、内皮细胞或血管内血栓上，促使芽管生成；第二阶段当机体防御力降低时，Hwp1通过激活TGase使得白色念珠菌能够牢固的附着于宿主蛋白质上并快速生长[8]。
光滑念珠菌的主要粘附素为二十碳无烯酸（eicosapentaenoi cacid,Epa）蛋白，其与啤酒酵母的弗洛蛋白质有关，在酿造过程中起絮凝作用[9]。在光滑念珠菌粘附宿主过程中，Epa1主要参与体外上皮细胞的相互粘附作用，而其他Epa和非Epa粘附素可介导其他类型细胞的粘附作用[10]。此外，还有研究指出，Epa1特异性的高表达，能导致Epa所表达细胞中的多个蛋白都有不同子集，并且每个子集都可有不同的粘合性能，可用于感测机体在一定环境中用于编码光滑念珠菌Epa蛋白基因的独特的因子：沉默信息调节蛋白复合物（silencing information regulator complex，SIR-复合物）的表达，从而介导转录沉默调节[11]。这个系统需要烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（nicotinamide adenine dinucleotide，NAD+）作为辅助因子，并且由于光滑念珠菌是营养缺陷型的NAD+的前体的烟酸（NA），因此该沉默活性间接受到外部NA的浓度的影响。因为尿液是低烟碱酸，Epa基因会在尿路中起阻遏作用，从而促进光滑念珠菌粘附在这里[12]。对比白色念珠菌，光滑念珠菌迄今为止还没有系统的研究结论显示生理体温对转录程序有相似的效果。
总之，两种真菌都有依赖不同的内环境因子来检测机体状况而表达特定的黏附素的能力。虽然过程不同，但基本原理是相同的：在检测到宿主内环境下特定因子时，黏附素就会表达从而使真菌附着于宿主细胞。
2、侵袭过程
当念珠菌牢固粘附宿主细胞以后，会侵入其上皮细胞层，从而进一步侵袭宿主细胞。白色念珠菌通过两种机制完成侵袭过程：其一是由宿主细胞诱导的细胞内吞作用，另一个是由白念珠菌菌丝激活的渗透作用[13]。白色念珠菌的侵袭力与形态转换有关。白色念珠菌通常以三种形态在宿主体内生长,即菌体形态、菌丝形态及假菌丝形态。假菌丝状态可产生芽管特异性抗原,此抗原能明显增强其粘附性,并能阻止和减弱中性粒细胞的吞噬杀伤作用。白色念珠菌被吞噬后,能生成芽管并长出菌丝从而穿透并破坏宿主细胞的细胞膜。正常寄居的白色念珠菌呈酵母相,只存在于角质细胞表层,并不穿入其中，侵袭力不强。当白色念珠菌以菌丝形态生长时,首先形成芽管并借助于胞壁最外层的粘附素等结构粘附于宿主细胞表面,之后芽管逐渐向芽生菌丝或菌丝相转变,并穿人细胞内生长，侵袭力较强[14]。研究表明，ALS3是重要的侵袭因子，它通过诱导宿主细胞骨架重排触发宿主细胞的内吞作用[15]。这个过程不需要活的真菌，也不会引起宿主的损伤，但其过程是侵袭早期的重要阶段。影响真菌感染侵袭力的主要因素是宿主细胞的渗透活性。白色念珠菌通过与宿主细胞相结合产生延伸菌丝穿透细胞入侵组织，最终导致宿主细胞膜被中断和破坏[16、17]。然而，菌丝的生长也不是不可阻挡的，菌丝会引起上皮细胞的免疫反应，其通过分泌促炎细胞因子，吸引巨噬细胞和中性粒细胞将入侵的白色念珠菌吞噬和杀死[18]。
白色念珠菌的菌丝在入侵宿主的过程中发挥重要的作用。而光滑念珠菌是严格的单倍体，通常只以酵母的形式生长[19]。但是在手术创伤、肠外营养等医源性因素影响下，宿主的天然屏障被破坏，光滑念珠菌可以很容易的在受感染的宿主体内传播并且侵入深部组织。虽然入侵的模式是不明确的，但是有研究表明光滑念珠菌在体外缺乏营养的条件下可形成假菌丝入侵宿主[20]。在某些特定环境和条件下，光滑念珠菌也可以表现出较强的侵袭性，例如其在口腔念珠菌感染中的表现，它能够破坏宿主细胞快速生长，甚至可能进入血液中，造成宿主系统性真菌感染，这可能与多真菌合并感染有关[21]。然而，在体内光滑念珠菌的侵袭方式仍依赖宿主细胞的内吞作用而不是真菌菌丝生长，因此其对宿主细胞造成的损伤较隐蔽。
由于入侵方式的不同，使得光滑念珠菌感染的上皮细胞的细胞因子与白色念珠菌有显著不同：与白色念珠菌相比光滑念珠菌能诱导更多的粒细胞集落刺激生物因子（granulocyte colony-stimulating biological factor，G-CSF），而其他的炎性细胞因子如IL-1或IL-8则几乎没有表达。这与在系统性光滑念珠菌感染小鼠体内观察到的细胞因子表达相一致[22]。因此，白色念珠菌的感染是以大量的中性粒细胞浸润为特征的，而光滑念珠菌则主要诱导G-CSF的表达。总而言之，与光滑念珠菌感染相比，当宿主细胞损伤或有菌丝生长时，白色念珠菌感染可导致更多的促炎细胞因子生成。
3、固有免疫应答
已知巨噬细胞是先天免疫系统第一道防线的重要组成部分。其通过模式识别受体（pattern recognition receptors，PRRs)的子集特异性结合真菌病原相关分子模式（pathogen associated molecular patterns，PAMPS），如β-葡聚糖(β-glucan)，甘露聚糖（phospholipomannan，PLM)和几丁质来识别入侵到组织内的真菌[23]。巨噬细胞能吞噬杀灭白色念珠菌， 阻止其进一步分化为菌丝; 同时能合成分泌细胞因子 IL- 6、 IL- 12及TNF- α，增强其吞噬作用。并且，巨噬细胞表面有 Toll 样受体(Toll- like receptor，TLR)、甘露糖受体、补体受体及Fc段受体等受体，能促进对病原体的识别及吞噬作用，调节免疫应答。另外，白色念珠菌以不同状态进入宿主还可被宿主内树突状细胞(dendritic cell，DC)识别，启动不同的免疫应答机制。酵母状态的白色念珠菌被树突状细胞吞噬后，树突状细胞分泌IL-12、IL-6、NO、IFN-γ及TNF-α等细胞因子，调节CD4 +T细胞向Th1型细胞分化，介导细胞免疫应答；树突状细胞摄取菌丝状态的白色念珠菌时，产生IL-4和IL-10，抑制IL-12的产生，启动Th2型免疫应答，促进B淋巴细胞发育和介导体液免疫。Th1和Th2细胞相互影响、相互调节，共同介导机体对白色念珠菌的免疫应答[24]。
另一方面，研究显示光滑念珠菌在体内被巨噬细胞识别的概率要要高于白色念珠菌，这可能与其细胞表面的甘露聚糖高表达有关[25]。然而，光滑念珠菌被巨噬后，由于缺乏典型的溶酶体标记如组织蛋白酶D，它可以在巨噬细胞内改变其正常成熟的过程[26]。这使得光滑念珠菌不仅可以在其内生存而且可以在其内复制直到最终巨噬细胞破裂，这点与荚膜组织胞浆菌和细菌如分枝杆菌属细菌非常相似。此外，巨噬细胞在体外对光滑念珠菌细胞因子的反应远远低于白色念珠菌。而小鼠感染光滑念珠菌时，只会导致短暂的促炎性细胞因子反应，并且只产生少量的免疫效应细胞[20]。研究发现，在细胞实验中白色念珠菌也会出现延迟吞噬体成熟并诱导其再生晚熟的现象。然而，当白念珠菌菌丝开始形成时，它可以破坏巨噬细胞的细胞膜，有效地杀死吞噬细胞并使真菌迅速逃逸[27]。即使是有自噬突变体缺陷的白色念珠菌，仍然可以逃脱吞噬细胞并获得细胞外的营养物质，而光滑念珠菌在巨噬细胞内则必须依赖于真菌细胞自噬作用而存活。总之，光滑念珠菌可寄生于巨噬细胞来逃避机体免疫应答。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆白色念珠菌则会进一步破坏巨噬细胞进入宿主内环境，采取更积极的入侵方式，而其从巨噬细胞内逃逸的过程和方式仍需要进一步的研究。
4、结语
光滑念珠菌和白色念珠菌入侵宿主的机制本质上是相同的，但在具体侵袭过程中也存在多方面的差异：总的来说，光滑念珠菌采取了更隐蔽的方式入侵宿主。由于它缺少浸润性的生长形式，其不会导致宿主广泛的上皮损伤。实验显示，在小鼠模型或人类体外重建的上皮细胞中，光滑念珠菌不会引起宿主的强烈免疫反应，并且可以驻留在巨噬细胞内而不立即破坏它们,这使得宿主可以在很长一段时间内无任何临床症状。然而在某些特定环境和条件下，光滑念珠菌也可以表现出较强的侵袭性，甚至可能进入血液中，造成宿主系统性真菌感染，这可能与多真菌合并感染有关，由于光滑念珠菌隐蔽的寄生方式比较隐蔽，一旦其侵入内脏器官，许多常用的抗真菌药会对其没有效果。另一方面，白色念珠菌则采取了较积极的入侵策略，它会引发宿主上皮细胞强烈的免疫反应。快速生长的菌丝会破坏巨噬细胞并释放真菌，导致组织细胞损伤并激活宿主免疫系统，最终引起宿主严重的炎症反应甚至导致死亡。
综上所述，光滑念珠菌和白色念珠菌虽然在入侵宿主的方式和过程上有所不同，但它们的最终造成的结果是一致的：通过在人体内的寄生和增殖，破坏人体组织细胞，造成患者严重感染甚至死亡。随着对它们致病机制研究的不断深入，有望从中找到对抗念珠菌和真菌感染新的方式和方法。
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论文作者:吴晔
论文发表刊物:《医药前沿》2014年第1期供稿
论文发表时间:2014-4-3
标签：念珠菌论文; 宿主论文; 菌丝论文; 光滑论文; 真菌论文; 细胞论文; 白色论文; 《医药前沿》2014年第1期供稿论文;