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白色念珠菌毒力因子的研究进展!
作者:aoa体育app下载 2021-07-18 21:09:02 9359
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白色念珠菌毒力因子的研究进展! 白色念珠菌(Candidaalbicans)是一种机会致病菌,常寄居在人体的皮肤、口腔、胃肠道、阴道等部位。近年来,随着广谱抗生素和免疫抑制剂广泛使用,免疫功能受损患者增多,念珠菌病的发病率不断升高,且可导致危及生命的系统性感染。根据美国国家健康统计中心的数据显示,白色念珠菌仍是引起侵袭性念珠菌病最主要的病原体。白色念珠菌的毒力作用表现为对环境变化的适应性(表型转换)、黏附性、侵袭性酶、溶血性等。白色念珠菌通过表型转换以适应宿主的组织环境;通过黏附素来识别组织和定植;通过侵袭性酶而破坏黏膜组织的完整性,增强其毒力;通过溶血因子获得营养物质供其生存繁殖。 1、表型转换 表型转换是真菌病原体一种常见的迅速适应宿主的不同生态学环境并促进其定植和感染的策略,酵母-菌丝相转换是白色念珠菌最常见的表型转换系统,这种形态转换是宿主体内生存和毒力的重要特征。Znaidi等发现,白色念珠菌作为主要的人类真菌病原体依赖一系列病原特征,例如,至少能在出芽酵母、假菌丝、菌丝3种不同的形态中转换,并发现这种形态转换是由同源热休克转录调控因子SFLlp和SFL2p拮抗调控。酵母-菌丝相转换是通过一系列环境变化的刺激,例如,营养供应、温度、C02、PH、血清等,这个过程还涉及到菌丝特异基因的表达等情况。有学者发现,白色念珠菌还存在另外一种表型转换系统,即白灰转换(white-opaque switching)。白色细胞转换为灰色细胞时,灰色细胞与原来的白色细胞不但在表型上不同,而且在适应能力、发病机制、生殖等方面都有所改变,例如,在系统性感染方面,白色细胞比灰色细胞的毒性更强,而灰色细胞更适合在皮肤表面定植。 白色念珠菌的表型转换是由内部遗传因素和外部环境因素相互作用所决定,在表型转换中所涉及的基因和信号通路是由于毒力需要,说明表型转换和致病机制之间有重要联系。 2、黏附素 真菌细胞表面成分,如受体和糖蛋白可以介导白念珠菌与宿主上皮细胞或生物膜等结合,这些识别宿主的生物分子被称为黏附素,白念珠菌对宿主上皮细胞的黏附是感染过程中关键的一步黏膜表面的定植是播散性念珠菌病的危险因子。黏附作用是白念珠菌重要的生物学特性之一,是白念珠菌定植和入侵机体的重要环节。 黏附素家族是由黏附基因编码的一系列表面黏附蛋白和黏附因子,在黏附素基因家族中,最重要的一类是凝集素样序列基因(ALS),是由Hoyer等学者在白念珠菌中发现并首次报道,因为与酿酒酵母a凝集素蛋白同源,因此称为凝集素样序列基因。ALS家族编码的8个细胞表面糖蛋白(Alsl-Als7和Als9)均有黏附功能,这些表面糖蛋白具有相似的分子结构,同源性很高。最新研究表明,ALS家族对医疗器械上生物膜的形成非常重要,大多数ALS编码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医疗器械上,而不能结合到聚氨酯、聚甲基丙烯酸所制的器械上,这些发现有助于抗生物膜医疗器械的发展。3、侵袭性酶 白色念珠菌能产生多种侵袭性酶,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种胞外蛋白酶。目前认为,Sap是由一个包含10个基因成员(Sapl~SaplO)的多基因家族所编码。Sap表达的差异性取决于周围组织环境,在这10个基因中,Sapl~3的表达主要见于酵母相;Sap4~6的表达主要见于菌丝相,还涉及到系统性感染和逃逸宿主的免疫攻击;在小鼠模型中曾发现过SaP7的表达,但未在体外发现,其与静脉内感染的毒力有关。SaP8短暂表达于酵母和上皮模型中。SaP9~10在很多情况下表达,负责编码白念珠菌细胞壁糖基磷脂酰肌醇锚定域,认为是通过细胞壁蛋白的翻译后加工维持白色念珠菌细胞壁的完整性Sap的水解活性很高,但底物选择性很低,能够水解多种宿主底物,包括补体蛋白、角蛋白、免疫球蛋白、黏蛋白和细胞外基质等。SaP2是白色念珠菌分泌的一种最重要的胞外蛋白酶,与白念珠菌的营养作用、黏附、侵袭和破坏组织屏障密切相关,是白念珠菌重要的致病性毒力因子。Sap家族成员拥有不同的生理学特征,其水解活性依赖于周围组织环境的pH,例如,SaP7最适合的pH为6.5、Sap8为2.5,而Sap其他同工酶最适合的PH在一个很大的范围内变动,使得白念珠菌可以在多种不同的组织中存活并引起感染Ramage等学者在研究Sap和生物膜的关系时发现,SaP8在生物膜中的表达量是最多的,其次分别是SaP5、Sap6、Sap2和Sapl。与早期生物膜相比,除了Sap5以外的Sap更大量表达于成熟的生物膜中,标志着体外检测生物膜中Sap的活性可能有助于解释疾病的严重程度。Pietrella等的研究表明,白色念珠菌Sap家族的不同成员可以诱导人单核细胞分泌促炎细胞因子,尤其是Sap2和SaP6能够强效诱导产生IL-lp、TNF-a、IL-6,该研究揭示了白念珠菌的新型免疫调节机制,即Sap引起念珠菌病是促进宿主的免疫而不是逃逸了宿主的免疫。在不同感染位点、不同感染程度、不同感染类型,白念珠菌所表达的Sap类型不同Correia等-在对小鼠的播散性念珠菌病的模型中发现,Sapl~6并没有作为一种重要的毒力因子存在,Sapl~3在白色念珠菌感染过程中也不是必要因子,白念珠菌病的发病机制以及Sap的致病机制是复杂的,目前尚不清楚。(2)磷脂酶:分为A、B、C、D4类,对宿主细胞的直接损伤和水解可能是其致病的主要机制。磷脂酶A是一种膜蛋白,可以促进炎症反应。目前国内外对磷脂酶B的研究较多,其是一种分泌型糖蛋白,在白念珠菌中已经分离得到磷脂酶B1、B2和5三种亚型。磷脂酶B的活性和白色念珠菌的致病性密切相关。实验证明,磷脂酶的活性与白念珠菌的致病能力呈正相关。研究证明,磷脂酶B1是白念珠菌重要的毒力因子,可以水解宿主细胞表面的磷脂成分,造成宿主细胞表面防御屏障的破坏,以便进一步入侵和定植。磷脂酶B5是Theiss等学者于2006年在白念珠菌中首次成功分离的磷脂酶B中的第3个家族成员,目前对其功能知之甚少。磷脂酶C和磷脂酶D不仅参与表型转换以及信号转导,而且可促进白色念珠菌与宿主细胞的黏附。(3)脂肪酶:白色念珠菌分泌的一种侵袭性酶,实验研究证实,脂肪酶和磷脂酶二者均有助于白念珠菌表型转换、定植、毒力作用以及对宿主细胞的侵袭。白色念珠菌至少拥有10个脂肪酶编码基因(脂肪酶1~10),它们的表达很大程度上受感染阶段的影响。有研究发现,脂肪酶1~10在实验模型和患者标本的定植过程中存在表达差异。脂肪酶1、3、4、5、6和8能在吐温40作为唯一碳源的培养基上表达,同时也能在不含脂质的培养基上表达,然而脂肪酶2和9只能在缺乏脂质的培养基上表达,在酵母-菌丝相的转换过程中观测到大多数脂肪酶的转录。这些数据表明,脂肪酶在体内外高度灵活性的表达可能有助于白念珠菌对宿主组织造成持续性损害。最近研究显示,伴随着白色念珠菌脂肪酶1基因的成功测序,脂肪酶2~10这9个编码基因也被确定,它们的基因序列高度保守(序列的相似性高达80%)。多数研究表明,脂肪酶通过水解宿主细胞的脂质而发挥其毒性作用,也有学者发现,脂肪酶可能通过产生活性氧使宿主的巨噬细胞和肝细胞受损,从而对宿主的巨噬细胞和肝细胞发挥毒性作用。 4、溶血因子 溶血性可使念珠菌破坏宿主的红细胞后获取铁元素,这种能力可为念珠菌提供营养物质。念珠菌的溶血特性也是由一系列基因编码,但是其产生和诱发的机制目前尚不明确。 Manns在1994年将白色念珠菌培养在富含葡萄糖血琼脂的培养基上时,发现白念珠菌可以分泌一种溶血因子,这种因子可以使白色念珠菌从宿主的红细胞中获得铁元素。 Favero等划研究发现,大多数白色念珠菌能产生轻微的溶血活性,而大部分热带念珠菌能产生强烈的溶血活性,发现热带念珠菌和近平滑念珠菌的溶血因子可能是一种甘露糖蛋白。念珠菌的溶血性受很多因素的影响,Linares等认为,溶血性受CaCl2的影响,当这种物质缺失时,可以发现白色念珠菌和都柏林念珠菌的溶血活性无差异,当加入2.5%CaCl2时,减弱了都柏林念珠菌的溶血活性,白色念珠菌测试株的溶血活性却有明显提高。综上所述,白色念珠菌的毒力因子和致病机制的关系非常复杂,涉及到很多复杂的理化机制,但是,随着分子生物学和蛋白质组学的发展,有望更深入地对白色念珠菌的毒力因子和致病机制进行研究。
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