朱丹婷 李景 俞立英

（复旦大学附属华山医院口腔科，上海200040）

白念珠菌致病性研究进展

朱丹婷 李景 俞立英

（复旦大学附属华山医院口腔科，上海200040）

白念珠菌是一种重要的条件致病菌，多在体表及黏膜宿主共栖生存，可引起皮肤黏膜及内脏的广泛感染。白念珠菌是单细胞假菌丝酵母菌，形态上具有双相性，即菌丝相和孢子相。其中菌丝相更易黏附和入侵宿主组织，是该菌在体内的主要致病形式。白念珠菌的致病机制与多种因素如黏附、芽管、水解酶、生物膜、群体感应等有关。该文综述了白念珠菌致病机制的研究新进展。

白念珠菌；致病机制；真菌

［Chin J Mycol，2015，10（1）：54⁃58］

白念珠菌是一种常见条件致病性真菌，可寄居在人体不同部位，如皮肤、口腔、胃肠道等，引起皮肤、黏膜病变，也可引起危及生命的系统性感染。白念珠菌致病因素具有多样性，包括通过黏附对宿主的识别、通过分解生物活性酶而增强毒力、通过表型转变增加该微生物的适应性、通过酵母相和菌丝相之间转换形成芽管而侵入宿主等。

1 黏附（adhesion）

念珠菌黏附于宿主体表是带菌和感染的第一步，持久的黏附并大量繁殖将导致感染。不同的致病性念珠菌黏附力不同，白念珠菌的黏附力最强，其次为热带念珠菌（Candida tropicalis，CT）、近平滑念珠菌（Candida parapsilosis，CP），光滑念珠菌（Candida glabrata，CG）和克鲁斯念珠菌（Candida krusei，CK）的黏附力最弱。在含糖的培养基中，白念珠菌能修饰表面结构产生酸性多糖使其黏附力增加，同时对酶的去壁作用的抵抗力增加，这也是临床上白念珠菌感染较常见的原因之一［1］。据Gropp等报道，念珠菌可与宿主黏膜上皮、血管内皮和吞噬细胞黏附，其表面蛋白、细胞壁的碳水化合物等也参与了黏附过程；另外，宿主细胞的疏水（hydrophobic）表面、纤维黏连素（fibronectin）、细胞外基质蛋白（纤维蛋白等）、糖磷脂受体等也参与黏附作用。

影响黏附作用的因素较多，如白念珠菌本身的因素（培养基成分、生物型、芽管菌丝、细胞外多聚物质、细胞表面、甘露糖、疏水性、脂质等），宿主细胞的因素（细胞的类型和变异情况、纤维素、性激素等）以及环境因素（离子强度、pH值、糖浓度、唾液抗体、抗生素、细菌及植物血凝素等）均可影响黏附作用结果［2］。因此，仍需进行大量研究以确定黏附与致病的确切机制。

2 分泌生物活性酶

白念珠菌可产生磷酸酶、脂酶、磷单酯酶（phosphomonoesterase）、氨基己糖酶（hexosamini⁃dase）以及至少3种天冬氨酸蛋白酶等，介导其入侵宿主组织以及逃避宿主抗真菌感染免疫，是白念珠菌的致病因素之一。

2.1 分泌型天冬氨酸蛋白酶

分泌型天冬氨酸蛋白酶（Secreted aspartylpro⁃teinase，Sap）具有较高的蛋白水解酶活性，能水解多种宿主底物［3］。Sap可通过降解黏膜表面的多种保护分子（如黏蛋白等）为白念珠菌生长提供营养，同时增加其黏附和侵入能力；Sap可降解细胞外基质蛋白（角蛋白、胶原蛋白和波形蛋白等）和细胞间黏连蛋白（E⁃钙黏着蛋白等），为进一步侵入宿主组织创造条件［4］。Sap还可裂解宿主固有免疫应答的多种因子（如补体、上皮防御蛋白、唾液乳铁蛋白、乳过氧化物酶、组织蛋白酶等），在白念珠菌免疫逃避中起重要作用。在白念珠菌入侵和定植中，Sap1～3主要在酵母相和白⁃灰表型转换期间表达，在白念珠菌诱导的皮肤和黏膜感染中起重要作用；Sap 4～6在酵母向菌丝相转变时表达［5］。SAP7基因在任何感染情况下均未被检测到，提示Sap7的表达与白念珠菌毒力无关［6］。SAP9和SAP10在白念珠菌感染患者和携带者中均高表达，表明这2个基因通常存在于共生和感染过程中［7］。Naglik等［8］分析了Sap1～8在137例念珠菌病患者或携带者中的表达情况，发现Sap2和Sap5分别在携带期和感染期是最常见的。其中 Sap1、Sap3、Sap4、Sap7和Sap8表达与口腔念珠菌感染有关。

2.2 磷脂酶

磷脂酶（Phospholipase，PL）在真菌细胞内合成，分泌至细胞外发挥作用。磷脂酶［9］可以促进白念珠菌在体内的入侵、存活和致病，还可逃避宿主免疫防御机制。目前已知有四种磷脂酶（PL），分别为PLA、PLB、PLC和PLD。PLA2水解甘油三酯，产生溶血卵磷脂和花生四烯酸等炎症介质，在介导白念珠菌引起的局部炎症反应中具有重要作用［10］。PLB在白念珠菌感染的早期阶段发挥作用，参与对宿主上皮细胞的黏附、损伤、溶解，从而促进菌体侵入。Naglik等［8］研究指出白念珠菌PLB1的表达与口腔疾病有关。Kunze等［11］发现PLC2和PLC3对白念珠菌生长和毒力作用不大。Hube等［12］发现在酵母⁃菌丝转换中 PLD1转录水平增高，说明PLD1与形态转换有重要的关系。

2.3 脂肪酶（Lipase，Lip）

细胞外Lip的作用包括为获取营养消化脂类，黏附宿主细胞和组织，协同与其他酶的相互作用，通过影响免疫细胞启动炎症反应和通过溶解竞争菌群达到自我防御的目的［12］。Lip通过与宿主巨噬细胞直接作用［13］，影响其呼吸爆炸和精氨酸代谢途径，从而发挥免疫调节作用。Hube等［14］发现大多数Lip的转录发生在酵母⁃菌丝转换过程中。

3 芽 管

白念珠菌从酵母相转变为菌丝相过程中形成芽管，是该菌由定植菌向致病菌转变的重要标志。

3.1 CaCLA4与CaNOT5致病基因

CaCLA4基因在白念珠菌酵母相和菌丝相之间的转换中起着至关重要的作用。在实验中发现单独敲除一对等位基因，并不影响白念珠菌形态的改变以及致病性。而同时敲除两对等位基因，其形态以及致病性可发生很大的变化，这可能由于白念珠菌是双倍体的缘故［15］。

CaNOT5是一种新发现的基因，该基因的毒性作用受到很多因素的影响。发现将此基因编码蛋白静脉注入粒细胞减少而非免疫抑制或由激素引起的免疫抑制的老鼠体内，可引起老鼠播散性白念珠菌病。然而在相同条件下，由体内胃肠道易位来的菌株并不能引起播散性白念珠菌病［16］。此外，还有许多其他的与芽管毒性有关的基因，如编码细胞壁蛋白的Hwp1、Phr1、Pra1等，以及编码甲壳质合酶同功酶的CHS2等［14⁃16］。

3.2 相关致病蛋白

有关对白念珠菌芽管的表面抗原的认识，过去几十年一直存在着较多分歧，一方面是有关其表面抗原的成分，另一方面是有关菌丝相与酵母相的表面抗原的成分是否相同。白念珠菌由酵母相转变为菌丝相的过程由念珠菌体内基因转换系统控制。当菌相转换时［17］，伴随有菌体胞壁上蛋白及其他成分在质和量上的改变。有学者发现，在与刀豆蛋白反应后的SDS⁃PAGE图中，在芽管细胞膜上，分子量为80kD多糖体处，出现很淡的考马斯亮蓝染色，而在孢子时则未出现。

3.3 组织侵袭性与免疫逃避

芽管可以提高白念珠菌的组织侵袭性和黏附力，白念珠菌的芽管形成阶段可以穿透上皮细胞膜。体外血清芽管实验产生了芽管较快及菌丝较长的菌株，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［15⁃16］。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，Rodrigues等［17］发现白念珠菌在酵母相是亲水性的，而其他念珠菌是疏水性的，但白念珠菌一旦形成芽管相就大大提高了其表面的疏水性。

CD4＋辅助T细胞引起的免疫反应在生物体抵抗白念珠菌感染方面发挥着重要角色。在真菌定植和感染的部位，免疫反应可以通过各种细胞因子产生直接吞噬或产生相应的抗体，以便迅速和有效地控制真菌感染。白念珠菌可以定植在生物体体内而不发生疾病，或以菌丝相形成感染状态从而威胁生物体的生命。白念珠菌在酵母相，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，导致各种疾病［14⁃17］。

3.4 影响芽管致病性的因素

白念珠菌的芽管形成需要充足的碳源、氮源以及适当的pH值外，还要受Na＋、K＋和Ca＋等比例关系的影响。Nair等［18］发现细菌可以抑制白念珠菌形成芽管。Rodrigues等［19］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，归因于阻断了钙离子通道。Imanishi等［20］发现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。

4 生物膜

生物膜（biofilm，BF）是一种附着于非生物或生物表面的、包裹着细胞外多糖的有三维结构的菌细胞群体，是细菌、真菌在生长过程中为适应生存环境而形成的一种与浮游细胞相对应的生存方式。生物膜显著特点是有高度的耐药性，白念珠菌生物膜引起的感染性疾病大都是慢性和难治性的［21］。研究表明，白念珠菌生物膜是白念珠菌附着于活体组织或非活体组织表面、由自身产生的胞外多聚基质（extracellular matrix，ECM）包裹的有一定结构和功能的菌细胞群体。白念珠菌生物膜结构表现为基底数层酵母细胞黏附于物体表面，其上方有ECM覆盖，内有大量菌丝生长。生物膜状态菌无论其形态结构、生理生化特性、致病性、对药物的敏感性等均与浮游状态菌有显著差异［22］。因为受到生物膜的保护，膜内菌能够逃逸机体免疫系统的攻击以及药物的杀伤，且能在体内播散，并表现出高度耐药，从而造成慢性、难治性感染。

5 群体感应

群体感应（quorum sensing，QS）是细菌监控自身群体密度的环境信号感受机制。细菌在生长繁殖过程中向细胞外分泌一些特定的化学信号分子，当信号分子达到一定的阈值时，细菌能感受到自身群体的细胞密度从而通过相关信号转导通路选择性启动某些基因的表达，以调整菌细胞自身的功能状态［23］。白念珠菌的QS分子主要有far⁃nesol（FOH）与tyrosol。研究发现，FOH的生物学效应远远超出了作为QS分子对白念珠菌自身的作用，现在还发现FOH对其他真菌、细菌甚至哺乳类动物细胞也有作用，尤其是近年来发现其具有抗肿瘤作用［24］。

5.1 FOH对体外白念珠菌的作用

在液体培养基中，当接种量＜106细胞／mL时，白念珠菌主要以芽管与菌丝相生长，而当接种量≥106细胞／mL时，则主要以酵母相生长。FOH的产生不依赖于碳源或氮源类型以及培养基的化学性质。FOH对白念珠菌的作用与该菌生长条件密切相关。Horney等［25］观察到FOH在白念珠菌整个生长过程中持续产生，所需温度在23～43℃，FOH分泌量基本上与菌细胞浓度成正比。Langford等［26］认为菌细胞生长阶段、细胞密度、温度和培养基等因素均对FOH的作用产生影响。

FOH不仅抑制白念珠菌的形态转换，还可以诱导其凋亡。Shirtlift等［27］观察到FOH干预后总蛋白表达谱发生了显著改变，其中与代谢、糖酵解、蛋白合成、线粒体电子转运及呼吸链等有关的蛋白表达下调，而与空间折叠、抵御环境与氧化应激、肌动蛋白细胞骨架重组及凋亡等有关的蛋白表达上调。FOH促进白念珠菌凋亡是通过启动caspase途径来完成的，反映出FOH在真菌细胞生命活动周期中具有调节作用。

FOH除抑制白念珠菌的菌相转换，对生物膜形成也有影响。Ramage等［28］发现，FOH对早期（1 h内）黏附的菌细胞有明显的抑制效应，但随着黏附时间延长，菌丝出现并逐渐形成生物膜，则FOH抑制效应显著减弱。

5.2 FOH对机体白念珠菌感染的作用

FOH对体外白念珠菌的抑制作用是明确的，但对机体感染的白念珠菌的作用目前认为具有两重性，即对黏膜白念珠菌感染，FOH是宿主保护性因子，而对体内系统性感染FOH则是宿主毒性因子。

Hisajima等［29］发现，FOH可抑制菌丝在舌表面生长，但并不能阻止舌、肾脏、肝脏等器官与粪便中白念珠菌数量的变化，从而提示FOH能特征性地防御黏膜念珠菌感染。

Navarathna等［30］将白念珠菌 SN152菌株的DPP3基因（该基因所编码的磷酸酶参与将FOH前体转化为FOH）敲除，构建成突变株KWN2。发现该突变株所分泌的FOH量比亲代菌株即SN152要低6倍，其毒力也降低4.2倍，提示因FOH相关基因缺失而造成的内源性FOH减少会严重削弱该菌株的致病性。

6 结 语

白念珠菌的毒力因子及其致病机制非常复杂。对白念珠菌基因组测序和分析发现其致病基因产物多具有分解代谢功能，并且不同基因型的菌株对宿主的毒力表现不一。随着白念珠菌及其与细菌、宿主免疫细胞等相互作用研究的深入，必将对白念珠菌感染的预防和治疗提供有益的线索。

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Research progress in the pathogenesis of Candida albicans

ZHU Dan⁃ting，LI Jing，YU Li⁃ying
（Department of Stomatology，Huashan Hospital，Fudan University，Shanghai 200040，China）

Candida albicansis one of the most common fungal pathogens of humans that colonize the skin and mucosal surfaces of the healthy hosts.Candida albicanscan cause the widespread infection in the skin mucous membrane and viscera of the hosts.This mi⁃croorganism is the single cell pseudohyphae yeast，which can grow as both of yeast and filamentous forms in the host，and viscerarmed fungal dimorphism or，more precisely，fungal polymorphism.The relative attributes of the yeast and filamentous forms of Candida albi⁃cans，during the colonization of skin and mucosa，and later in the invasion of the blood stream and deep tissues，had long been deba⁃ted.The pathogenesis of Candida albicans had been attributed to multi⁃factors，including adherence to host cells，secretion of degrada⁃tive enzymes，morphology switching，successful biofilm formation，quorum sensing and so on.In this paper，the recent research progress in the pathogenesis of Candida albicans was reviewed.

Candida albicans；pathogenesis；fungus

R 379.4

A

1673⁃3827（2015）10⁃0054⁃05

2014⁃08⁃06

［本文编辑］ 卫凤莲

上海市卫生局青年科研项目（20134y007）

朱丹婷，女（汉族），硕士研究生在读.E⁃mail：tracy⁃2008＠hotmail.com

俞立英，E⁃mail：wuyu1984＠hotmail.com