白色念珠菌毒力因子的研究進展
白色念珠菌(Candidaalbicans)是一種機會致病菌，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，且可導致危及生命的系統(tǒng)性感染。
根據美國國家健康統(tǒng)計中心的數據顯示，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為對環(huán)境變化的適應性(表型轉換）、黏附性、侵襲性酶、溶血性等。
白色念珠菌通過表型轉換以適應宿主的組織環(huán)境；通過黏附素來識別組織和定植；通過侵襲性酶而破壞黏膜組織的完整性，增強其毒力；通過溶血因子獲得營養(yǎng)物質供其生存繁殖。
1、表型轉換
表型轉換是真菌病原體一種常見的迅速適應宿主的不同生態(tài)學環(huán)境并促進其定植和感染的策略，酵母-菌絲相轉換是白色念珠菌最常見的表型轉換系統(tǒng)，這種形態(tài)轉換是宿主體內生存和毒力的重要特征。
Znaidi等發(fā)現，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)中轉換，并發(fā)現這種形態(tài)轉換是由同源熱休克轉錄調控因子SFLlp和SFL2p拮抗調控。
酵母-菌絲相轉換是通過一系列環(huán)境變化的刺激，例如，營養(yǎng)供應、溫度、C02、PH、血清等，這個過程還涉及到菌絲特異基因的表達等情況。有學者發(fā)現，白色念珠菌還存在另外一種表型轉換系統(tǒng)，即白灰轉換(white-opaque switching)。
白色細胞轉換為灰色細胞時，灰色細胞與原來的白色細胞不但在表型上不同，而且在適應能力、發(fā)病機制、生殖等方面都有所改變，例如，在系統(tǒng)性感染方面，白色細胞比灰色細胞的毒性更強，而灰色細胞更適合在皮膚表面定植。
白色念珠菌的表型轉換是由內部遺傳因素和外部環(huán)境因素相互作用所決定，在表型轉換中所涉及的基因和信號通路是由于毒力需要，說明表型轉換和致病機制之間有重要聯(lián)系。
2、黏附素
真菌細胞表面成分，如受體和糖蛋白可以介導白念珠菌與宿主上皮細胞或生物膜等結合，這些識別宿主的生物分子被稱為黏附素，白念珠菌對宿主上皮細胞的黏附是感染過程中關鍵的一步黏膜表面的定植是播散性念珠菌病的危險因子。黏附作用是白念珠菌重要的生物學特性之一，是白念珠菌定植和入侵機體的重要環(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等學者在白念珠菌中發(fā)現并首次報道，因為與釀酒酵母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個細胞表面糖蛋白(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構，同源性很高。
最新研究表明，ALS家族對醫(yī)療器械上生物膜的形成非常重要，大多數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，而不能結合到聚氨酯、聚甲基丙烯酸所制的器械上，這些發(fā)現有助于抗生物膜醫(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。目前認為，Sap是由一個包含10個基因成員（Sapl~SaplO)的多基因家族所編碼。Sap表達的差異性取決于周圍組織環(huán)境，在這10個基因中，Sapl~3的表達主要見于酵母相；Sap4~6的表達主要見于菌絲相，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)現過SaP7的表達，但未在體外發(fā)現，其與靜脈內感染的毒力有關。
SaP8短暫表達于酵母和上皮模型中。SaP9~10在很多情況下表達，負責編碼白念珠菌細胞壁糖基磷脂酰肌醇錨定域，認為是通過細胞壁蛋白的翻譯后加工維持白色念珠菌細胞壁的完整性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，包括補體蛋白、角蛋白、免疫球蛋白、黏蛋白和細胞外基質等。
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，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在一個很大的范圍內變動，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等學者在研究Sap和生物膜的關系時發(fā)現，SaP8在生物膜中的表達量是最多的，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更大量表達于成熟的生物膜中，標志著體外檢測生物膜中Sap的活性可能有助于解釋疾病的嚴重程度。
Pietrella等的研究表明，白色念珠菌Sap家族的不同成員可以誘導人單核細胞分泌促炎細胞因子，尤其是Sap2和SaP6能夠強效誘導產生IL-lp、TNF-a、IL-6，該研究揭示了白念珠菌的新型免疫調節(jié)機制，即Sap引起念珠菌病是促進宿主的免疫而不是逃逸了宿主的免疫。
在不同感染位點、不同感染程度、不同感染類型，白念珠菌所表達的Sap類型不同Correia等-在對小鼠的播散性念珠菌病的模型中發(fā)現，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)病機制以及Sap的致病機制是復雜的，目前尚不清楚。
（2）磷脂酶：分為A、B、C、D4類，對宿主細胞的直接損傷和水解可能是其致病的主要機制。磷脂酶A是一種膜蛋白，可以促進炎癥反應。目前國內外對磷脂酶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。實驗證明，磷脂酶的活性與白念珠菌的致病能力呈正相關。研究證明，磷脂酶B1是白念珠菌重要的毒力因子，可以水解宿主細胞表面的磷脂成分，造成宿主細胞表面防御屏障的破壞，以便進一步入侵和定植。
磷脂酶B5是Theiss等學者于2006年在白念珠菌中首次成功分離的磷脂酶B中的第3個家族成員，目前對其功能知之甚少。
磷脂酶C和磷脂酶D不僅參與表型轉換以及信號轉導，而且可促進白色念珠菌與宿主細胞的黏附。
（3）脂肪酶：白色念珠菌分泌的一種侵襲性酶，實驗研究證實，脂肪酶和磷脂酶二者均有助于白念珠菌表型轉換、定植、毒力作用以及對宿主細胞的侵襲。
白色念珠菌至少擁有10個脂肪酶編碼基因(脂肪酶1~10)，它們的表達很大程度上受感染階段的影響。有研究發(fā)現，脂肪酶1~10在實驗模型和患者標本的定植過程中存在表達差異。
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，同時也能在不含脂質的培養(yǎng)基上表達，然而脂肪酶2和9只能在缺乏脂質的培養(yǎng)基上表達，在酵母-菌絲相的轉換過程中觀測到大多數脂肪酶的轉錄。
這些數據表明，脂肪酶在體內外高度靈活性的表達可能有助于白念珠菌對宿主組織造成持續(xù)性損害。最近研究顯示，伴隨著白色念珠菌脂肪酶1基因的成功測序，脂肪酶2~10這9個編碼基因也被確定，它們的基因序列高度保守（序列的相似性高達80%)。
多數研究表明，脂肪酶通過水解宿主細胞的脂質而發(fā)揮其毒性作用，也有學者發(fā)現，脂肪酶可能通過產生活性氧使宿主的巨噬細胞和肝細胞受損，從而對宿主的巨噬細胞和肝細胞發(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胞后獲取鐵元素，這種能力可為念珠菌提供營養(yǎng)物質。念珠菌的溶血特性也是由一系列基因編碼，但是其產生和誘發(fā)的機制目前尚不明確。
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，發(fā)現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胞中獲得鐵元素。
Favero等劃研究發(fā)現，大多數白色念珠菌能產生輕微的溶血活性，而大部分熱帶念珠菌能產生強烈的溶血活性，發(fā)現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等認為，溶血性受CaCl2的影響，當這種物質缺失時，可以發(fā)現白色念珠菌和都柏林念珠菌的溶血活性無差異，當加入2.5%CaCl2時，減弱了都柏林念珠菌的溶血活性，白色念珠菌測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制的關系非常復雜，涉及到很多復雜的理化機制，但是，隨著分子生物學和蛋白質組學的發(fā)展，有望更深入地對白色念珠菌的毒力因子和致病機制進行研究。
根據美國國家健康統(tǒng)計中心的數據顯示，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為對環(huán)境變化的適應性(表型轉換）、黏附性、侵襲性酶、溶血性等。
白色念珠菌通過表型轉換以適應宿主的組織環(huán)境；通過黏附素來識別組織和定植；通過侵襲性酶而破壞黏膜組織的完整性，增強其毒力；通過溶血因子獲得營養(yǎng)物質供其生存繁殖。
1、表型轉換
表型轉換是真菌病原體一種常見的迅速適應宿主的不同生態(tài)學環(huán)境并促進其定植和感染的策略，酵母-菌絲相轉換是白色念珠菌最常見的表型轉換系統(tǒng)，這種形態(tài)轉換是宿主體內生存和毒力的重要特征。
Znaidi等發(fā)現，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)中轉換，并發(fā)現這種形態(tài)轉換是由同源熱休克轉錄調控因子SFLlp和SFL2p拮抗調控。
酵母-菌絲相轉換是通過一系列環(huán)境變化的刺激，例如，營養(yǎng)供應、溫度、C02、PH、血清等，這個過程還涉及到菌絲特異基因的表達等情況。有學者發(fā)現，白色念珠菌還存在另外一種表型轉換系統(tǒng)，即白灰轉換(white-opaque switching)。
白色細胞轉換為灰色細胞時，灰色細胞與原來的白色細胞不但在表型上不同，而且在適應能力、發(fā)病機制、生殖等方面都有所改變，例如，在系統(tǒng)性感染方面，白色細胞比灰色細胞的毒性更強，而灰色細胞更適合在皮膚表面定植。
白色念珠菌的表型轉換是由內部遺傳因素和外部環(huán)境因素相互作用所決定，在表型轉換中所涉及的基因和信號通路是由于毒力需要，說明表型轉換和致病機制之間有重要聯(lián)系。
2、黏附素
真菌細胞表面成分，如受體和糖蛋白可以介導白念珠菌與宿主上皮細胞或生物膜等結合，這些識別宿主的生物分子被稱為黏附素，白念珠菌對宿主上皮細胞的黏附是感染過程中關鍵的一步黏膜表面的定植是播散性念珠菌病的危險因子。黏附作用是白念珠菌重要的生物學特性之一，是白念珠菌定植和入侵機體的重要環(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等學者在白念珠菌中發(fā)現并首次報道，因為與釀酒酵母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個細胞表面糖蛋白(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構，同源性很高。
最新研究表明，ALS家族對醫(yī)療器械上生物膜的形成非常重要，大多數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，而不能結合到聚氨酯、聚甲基丙烯酸所制的器械上，這些發(fā)現有助于抗生物膜醫(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。目前認為，Sap是由一個包含10個基因成員（Sapl~SaplO)的多基因家族所編碼。Sap表達的差異性取決于周圍組織環(huán)境，在這10個基因中，Sapl~3的表達主要見于酵母相；Sap4~6的表達主要見于菌絲相，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)現過SaP7的表達，但未在體外發(fā)現，其與靜脈內感染的毒力有關。
SaP8短暫表達于酵母和上皮模型中。SaP9~10在很多情況下表達，負責編碼白念珠菌細胞壁糖基磷脂酰肌醇錨定域，認為是通過細胞壁蛋白的翻譯后加工維持白色念珠菌細胞壁的完整性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，包括補體蛋白、角蛋白、免疫球蛋白、黏蛋白和細胞外基質等。
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，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在一個很大的范圍內變動，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等學者在研究Sap和生物膜的關系時發(fā)現，SaP8在生物膜中的表達量是最多的，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更大量表達于成熟的生物膜中，標志著體外檢測生物膜中Sap的活性可能有助于解釋疾病的嚴重程度。
Pietrella等的研究表明，白色念珠菌Sap家族的不同成員可以誘導人單核細胞分泌促炎細胞因子，尤其是Sap2和SaP6能夠強效誘導產生IL-lp、TNF-a、IL-6，該研究揭示了白念珠菌的新型免疫調節(jié)機制，即Sap引起念珠菌病是促進宿主的免疫而不是逃逸了宿主的免疫。
在不同感染位點、不同感染程度、不同感染類型，白念珠菌所表達的Sap類型不同Correia等-在對小鼠的播散性念珠菌病的模型中發(fā)現，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)病機制以及Sap的致病機制是復雜的，目前尚不清楚。
（2）磷脂酶：分為A、B、C、D4類，對宿主細胞的直接損傷和水解可能是其致病的主要機制。磷脂酶A是一種膜蛋白，可以促進炎癥反應。目前國內外對磷脂酶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。實驗證明，磷脂酶的活性與白念珠菌的致病能力呈正相關。研究證明，磷脂酶B1是白念珠菌重要的毒力因子，可以水解宿主細胞表面的磷脂成分，造成宿主細胞表面防御屏障的破壞，以便進一步入侵和定植。
磷脂酶B5是Theiss等學者于2006年在白念珠菌中首次成功分離的磷脂酶B中的第3個家族成員，目前對其功能知之甚少。
磷脂酶C和磷脂酶D不僅參與表型轉換以及信號轉導，而且可促進白色念珠菌與宿主細胞的黏附。
（3）脂肪酶：白色念珠菌分泌的一種侵襲性酶，實驗研究證實，脂肪酶和磷脂酶二者均有助于白念珠菌表型轉換、定植、毒力作用以及對宿主細胞的侵襲。
白色念珠菌至少擁有10個脂肪酶編碼基因(脂肪酶1~10)，它們的表達很大程度上受感染階段的影響。有研究發(fā)現，脂肪酶1~10在實驗模型和患者標本的定植過程中存在表達差異。
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，同時也能在不含脂質的培養(yǎng)基上表達，然而脂肪酶2和9只能在缺乏脂質的培養(yǎng)基上表達，在酵母-菌絲相的轉換過程中觀測到大多數脂肪酶的轉錄。
這些數據表明，脂肪酶在體內外高度靈活性的表達可能有助于白念珠菌對宿主組織造成持續(xù)性損害。最近研究顯示，伴隨著白色念珠菌脂肪酶1基因的成功測序，脂肪酶2~10這9個編碼基因也被確定，它們的基因序列高度保守（序列的相似性高達80%)。
多數研究表明，脂肪酶通過水解宿主細胞的脂質而發(fā)揮其毒性作用，也有學者發(fā)現，脂肪酶可能通過產生活性氧使宿主的巨噬細胞和肝細胞受損，從而對宿主的巨噬細胞和肝細胞發(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胞后獲取鐵元素，這種能力可為念珠菌提供營養(yǎng)物質。念珠菌的溶血特性也是由一系列基因編碼，但是其產生和誘發(fā)的機制目前尚不明確。
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，發(fā)現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胞中獲得鐵元素。
Favero等劃研究發(fā)現，大多數白色念珠菌能產生輕微的溶血活性，而大部分熱帶念珠菌能產生強烈的溶血活性，發(fā)現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等認為，溶血性受CaCl2的影響，當這種物質缺失時，可以發(fā)現白色念珠菌和都柏林念珠菌的溶血活性無差異，當加入2.5%CaCl2時，減弱了都柏林念珠菌的溶血活性，白色念珠菌測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制的關系非常復雜，涉及到很多復雜的理化機制，但是，隨著分子生物學和蛋白質組學的發(fā)展，有望更深入地對白色念珠菌的毒力因子和致病機制進行研究。
