紫外線對(duì)白念珠菌的影響

張蕾 楊維玲

(中國(guó)人民解放軍第二炮兵總醫(yī)院皮膚科，北京 100088)

白念珠菌是條件致病真菌的主要種群，是醫(yī)院內(nèi)獲得性感染主要的病原體之一，在通常情況下以共生菌的形式存在于人體內(nèi)，當(dāng)機(jī)體的抵抗力降低時(shí)發(fā)生局部或系統(tǒng)性感染，在免疫缺陷的人群中，感染的發(fā)生率更高。紫外線是一種低能量的電磁輻射，對(duì)生物體具有殺菌和誘變雙重生物學(xué)效應(yīng)。自然界中，波長(zhǎng)小于280 nm的短波紫外線(UVC)基本被大氣吸收，對(duì)生物體造成傷害的多為長(zhǎng)波紫外線(UVA)和中波紫外線 (UVB)，尤其是UVB占紫外線照射量的80%～90%。本文就近年來關(guān)于紫外線對(duì)白念珠菌的影響綜述如下。

1 紫外線對(duì)白念珠菌生長(zhǎng)形態(tài)的影響

重復(fù)照射低劑量窄譜中波紫外線對(duì)白念珠菌的影響:隨機(jī)測(cè)試白念珠菌菌株，每天照射UVB 3次共7 d，波長(zhǎng)在310～315 nm之間，劑量由0.001 8～0.432 0 J/cm2，7 d后顯微鏡下觀察發(fā)現(xiàn)菌絲形成減少，孢子形成增多，并沒有發(fā)現(xiàn)向光性，因此白念珠菌定植的人類皮膚被UVB照射后不會(huì)使得白念珠菌侵襲性生長(zhǎng)［1］。

短波紫外線對(duì)白念珠菌的影響:菌懸液經(jīng)紫外線照射(15 W紫外線燈，波長(zhǎng)254 nm，總能量輸出31 J/m2)5 s后培養(yǎng)，菌落形態(tài)光滑的 (O)白念珠菌可轉(zhuǎn)變成三個(gè)不同的表型即環(huán)型 (R)、皺縮型(W)和星型(S)。測(cè)定其蛋白酶產(chǎn)量W＞R＞O＞S;細(xì)胞表面疏水性表達(dá)O＞R＞W(wǎng)＞S，磷脂酶活性O(shè)＞R，W和S型產(chǎn)生很少的磷脂酶［2-3］。

2 紫外線對(duì)白念珠菌DNA的氧化損傷作用

微生物蛋白析出實(shí)驗(yàn)和碘化丙啶攝取實(shí)驗(yàn)表明，脈沖紫外線照射后的白念珠菌細(xì)胞膜通透性顯著增加。這個(gè)結(jié)論與測(cè)定經(jīng)過脈沖紫外線作用后的白念珠菌細(xì)胞膜上脂質(zhì)氫過氧化反應(yīng)增加的水平的密切相關(guān)。脈沖紫外線照射后的白念珠菌細(xì)胞具有生成細(xì)胞活性氧的特定模式，在低劑量脈沖紫外線照射后細(xì)胞活性氧最初定位在線粒體，增強(qiáng)的脈沖下細(xì)胞活性氧在胞漿中廣泛存在。使用特定的線粒體過氧化染色二氫羅丹明123和細(xì)胞質(zhì)的氧化染色二氯熒光乙酰乙酸鹽可以測(cè)定細(xì)胞活性氧水平。使用超氧化物陰離子熒光探針染色也發(fā)現(xiàn)由于脈沖的增強(qiáng)細(xì)胞內(nèi)超氧化物水平增高。在脈沖紫外線照射的初始階段可以觀察到白念珠菌細(xì)胞內(nèi)活性氧爆發(fā)與細(xì)胞凋亡的發(fā)生是一致的，這可通過檢測(cè)細(xì)胞凋亡的特定標(biāo)記、染色質(zhì)的異常濃縮和細(xì)胞膜脂質(zhì)磷脂酰的外化作用來證實(shí)。紫外線輻射劑量的增加也可導(dǎo)致白念珠菌細(xì)胞晚期凋亡和壞死表型的發(fā)生，這同活性氧從線粒體到胞漿定位的轉(zhuǎn)變和不可逆的細(xì)胞膜破裂是一致的。利用單細(xì)胞凝膠電泳分析法還發(fā)現(xiàn)在相似脈沖紫外線作用下同樣的樣本有明顯的核損傷。雖然亞致死劑量脈沖紫外線 (0.55 μJ/cm2)照射后，可以看到白念珠菌菌株一定程度的細(xì)胞修復(fù)，但在遞增的脈沖劑量下白念珠菌菌株不能進(jìn)行細(xì)胞修復(fù)。研究還表明，脈沖紫外線輻射可通過多靶點(diǎn)程序使白念珠菌失活，且在≤0.55 μJ/cm2下沒有發(fā)現(xiàn)白念珠菌的生長(zhǎng)［4］。

同源重組在白念珠菌受到紫外線損傷后的修復(fù)中起很大作用。當(dāng)同源重組分子存在時(shí)，白念珠菌RAD 51參與紫外線損傷的轉(zhuǎn)錄偶聯(lián)修復(fù)。雖然rad 51、rad 52缺陷株相對(duì)于各自的親代株來說對(duì)紫外線更敏感，但rad 51缺陷株和rad 52缺陷株相比較，前者比后者相對(duì)更敏感些，更易受紫外線傷害。RAD 51、RAD 52對(duì)紫外線敏感性的差異表明依賴重組蛋白修復(fù)優(yōu)先利用Rad51通路。單倍劑量不足是指一個(gè)等位基因突變后，另一個(gè)等位基因能正常表達(dá)，但這只有正常水平50%的蛋白質(zhì)，不足以維持細(xì)胞正常的生理功能。當(dāng)紫外線輻射強(qiáng)度增加時(shí)，單倍劑量不足的RAD 51、RAD 52白念珠菌株對(duì)紫外線的敏感性更加明顯，說明在RAD 51、RAD 52中重組蛋白量是紫外線損傷修復(fù)的限制因素［5］。

核苷酸切除修復(fù)(NER)途徑是去除像紫外線所致胸腺嘧啶共價(jià)結(jié)合等DNA改變的主要修復(fù)途徑，白念珠菌NER突變體對(duì)紫外線導(dǎo)致的DNA損傷極其敏感，說明白念珠菌依賴核苷酸途徑，這種異常與念珠菌生長(zhǎng)的環(huán)境有關(guān)，白念珠菌常寄居在人類或其他恒溫動(dòng)物黏膜表面，所以不太經(jīng)常暴露在強(qiáng)烈紫外線下，而釀酒酵母經(jīng)常暴露在高強(qiáng)度的紫外線下，有可能產(chǎn)生紫外線損傷修復(fù)的備用途徑。釀酒酵母抗紫外線損傷的一個(gè)途徑就是光裂合酶，這在白念珠菌中是沒有的［6-7］。

人工合成的雜合性菌株經(jīng)紫外線輻射和誘變處理后可導(dǎo)致雜合性丟失，即雜合的等位基因變成純合狀態(tài)的現(xiàn)象。與穩(wěn)定期相比，紫外線在白念珠菌對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期更容易導(dǎo)致雜合性丟失，這表明紫外線在白念珠菌生長(zhǎng)迅速時(shí)更能誘導(dǎo)純和狀態(tài)。另有研究表明日光模擬紫外線波段 (UVA+UVB;295～400 nm)還能夠抑制白念珠菌的免疫記憶及遲發(fā)型超敏反應(yīng)。紫外線對(duì)白念珠菌的基因及分子水平都有一定影響［8-9］。

白念珠菌RFX2表達(dá)一種蛋白，這種蛋白和人感染白念珠菌后產(chǎn)生的抗體相互作用。RAD 6和DDR 48為DNA損傷感應(yīng)基因，白念珠菌RFX2可直接或間接的抑制損傷感應(yīng)基因的表達(dá)，損傷感應(yīng)基因不能啟動(dòng)保護(hù)機(jī)制使白念珠菌RFX2易受紫外線損傷，相反，白念珠菌RFX2突變株能耐紫外線損傷。白念珠菌中氮脒衍生物處于惰性，經(jīng)紫外線照射后也變得非?；钴S，表現(xiàn)出強(qiáng)大的抑菌活性［10-11］。

色氨酸作為糠秕馬拉色菌中的主要氮源，能誘導(dǎo)強(qiáng)有力的紫外線吸收生物堿pityriacitrin(PIT)的產(chǎn)生。體外研究對(duì)含有PIT和不含有PIT的白念珠菌照射UVB(1 J/m2)，發(fā)現(xiàn)照射后不含有PIT的白念珠菌死亡，而含有PIT的白念珠菌生長(zhǎng)不受限，因此證明PIT在白念珠菌中有紫外線保護(hù)作用［12］。

3 紫外線應(yīng)用于臨床殺菌方面的研究

用短波紫外線裝置照射被微生物污染過的軟聚合物導(dǎo)管，這些微生物包括白念珠菌、金黃色葡萄球菌、大腸桿菌和綠膿桿菌。在持續(xù)3 h的污染后給予模擬無菌處理，結(jié)果顯示UVC殺菌與劑量和時(shí)間有關(guān)。照射2 min能滅活金黃色葡萄球菌、大腸桿菌和綠膿桿菌，而殺滅白念珠菌則需要照射20 min以上的短波紫外線［13］。另外，用日光消毒法滅活由飲用水傳播的微生物的評(píng)估發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過8 h日光模擬照射 (300～400 nmUV，200 W/m2)，白念珠菌的生存能力至少下降4個(gè)對(duì)數(shù)單位 (縮小104)［14］。另有研究表明使用銀液和紫外線燈照射(UVA，395 nm)能加強(qiáng)微生物尤其是真核微生物(以白念珠菌為代表)被滅活效率。這因?yàn)檠趸y可被紫外線激活，并與水分子發(fā)生反應(yīng)生成羥自由基，羥自由基損傷真核生物細(xì)胞壁并使其內(nèi)的線粒體酶失活而導(dǎo)致死亡。因此由銀和光輻射產(chǎn)生的微生物鈍化作用有望用于家電殺菌［15］。

近年來有研究報(bào)道通過制作慢性非致死性白念珠菌感染的三度燒傷小鼠模型，使念珠菌株穩(wěn)定轉(zhuǎn)化成含有Gaussia熒光素酶基因形式，這種形式可通過實(shí)時(shí)生物發(fā)光成像來觀察白念珠菌感染的情況。研究發(fā)現(xiàn)感染后30 min(0 d)用2.92 J/cm2UVC照射，平均99.2%的白念珠菌失去冷光;感染后24 h(1 d)用6.48 J/cm2UVC照射，可使白念珠菌冷光降低95.8%。上述數(shù)據(jù)表明在感染當(dāng)天用UVC治療可明顯減少燒傷后真菌微生物感染，研究進(jìn)一步證實(shí)6.48 J/cm2的UVC作用于正常小鼠皮膚，24 h內(nèi)沒有發(fā)現(xiàn)顯著的損害，但通過免疫熒光可發(fā)現(xiàn)正常小鼠皮膚受到6.48 J/cm2UVC照射后能很快出現(xiàn)DNA損傷(環(huán)丁烷嘧啶二聚體)，這種損傷在UVC照射后的24 h內(nèi)可徹底修復(fù)，即對(duì)皮膚產(chǎn)生的損傷可自動(dòng)修復(fù)，因此可以用UVC治療燒傷后真菌微生物感染［16］。

UVA是一種僅在其直接照射區(qū)發(fā)揮作用的光波，在眼部可能造成直接光損傷，或者誘導(dǎo)自由基產(chǎn)生間接光化學(xué)損傷。核黃素是一種可微溶于水，無毒黃色固體狀維生素B衍生物，在人眼角膜基質(zhì)內(nèi)穿透力極佳，臨床發(fā)現(xiàn)利用核黃素滴眼，紫外線照射可明顯抑制白念珠菌生長(zhǎng)［17］。同時(shí)，組織調(diào)節(jié)劑已在臨床常規(guī)使用，以增加義齒固定部位的密合性，然而，隨著時(shí)間的推移這種材料會(huì)變質(zhì)并且容易被微生物侵襲，研究設(shè)計(jì)將含有光敏劑的組織調(diào)節(jié)劑粉末做成液體試樣，濃度分別為0、10、15和20 wt%(重量百分比)，試樣接種白念珠菌后予紫外線 (0、2、4 h)照射，照射后，白念珠菌的菌落形成單位明顯下降，且隨著光敏劑的混合比和照射時(shí)間增加，抗菌效果相應(yīng)提高。紫外線能殺死一些常見微生物，其對(duì)紫外線的抵制順序依次為:MS-2噬菌體＞枯草芽孢桿菌＞大腸桿菌＞金黃色葡萄球菌和白念珠菌［18］。

以上將紫外線對(duì)白念珠菌生長(zhǎng)形態(tài)、DNA氧化損傷作用及應(yīng)用于臨床殺菌方面的研究進(jìn)行了大致闡述。紫外線對(duì)白念珠菌影響的闡述最終將有助于了解光控發(fā)育機(jī)制和環(huán)境因素是如何在調(diào)節(jié)白念珠菌的生長(zhǎng)發(fā)育中起作用的。白念珠菌光信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑是隨著生長(zhǎng)發(fā)育過程中多個(gè)基因的表達(dá)及其相互作用完成的，同時(shí)白念珠菌是否通過其紫外線受體來調(diào)控孢子和菌絲階段一些基因的表達(dá)促進(jìn)其生長(zhǎng)，紫外線照射后白念珠菌的超微結(jié)構(gòu)如細(xì)胞壁和胞質(zhì)內(nèi)結(jié)構(gòu)有無改變，以及重復(fù)低劑量非致死量照射后再予常規(guī)培養(yǎng)白念珠菌是否對(duì)其抵抗能力增強(qiáng)都有待進(jìn)一步研究，近年來，隨著廣譜抗生素、糖皮質(zhì)激素、免疫抑制劑的廣泛使用，以及器官移植、導(dǎo)管技術(shù)的開展，白念珠菌感染也不斷增加，當(dāng)前工作可致力于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)及臨床實(shí)驗(yàn)等問題，為以后的實(shí)際應(yīng)用打下基礎(chǔ)。

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