雙相真菌形態(tài)轉(zhuǎn)換與致病性關(guān)系的研究進(jìn)展

侯彬彬 張振穎 劉曉明

（1.大連醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院皮膚科，大連116023；2.香港大學(xué)深圳醫(yī)院皮膚科，深圳518053）

雙相真菌形態(tài)轉(zhuǎn)換與致病性關(guān)系的研究進(jìn)展

侯彬彬1張振穎2劉曉明2

（1.大連醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院皮膚科，大連116023；2.香港大學(xué)深圳醫(yī)院皮膚科，深圳518053）

雙相真菌；形態(tài)轉(zhuǎn)換；致病性

皮炎芽生菌（Blastomyces dermatitidis）、莢膜組織胞漿菌（Histoplasma capsulatum）、粗球孢子菌（Coccidioides immitis）和巴西副球孢子菌（Paracoc?cidioides immitis）、馬爾尼菲青霉菌 （Penecillium marneffei）、申克孢子絲菌 （Sporothrix schenckii）均屬于雙相型真菌，在溫度的誘導(dǎo)下其菌絲相、酵母相可相互轉(zhuǎn)化，致病相為酵母相，主要通過(guò)吸入途徑或皮膚黏膜的破損而感染人類(lèi)［1］，在免疫受損和免疫正常者均可引起真菌病。其形態(tài)轉(zhuǎn)換的機(jī)制目前尚不清楚，該機(jī)制受到國(guó)內(nèi)、外學(xué)者的廣泛關(guān)注，被認(rèn)為與致病性密切相關(guān)［2?3］。

目前有學(xué)者發(fā)現(xiàn)雙相真菌由菌絲相向酵母相轉(zhuǎn)換的同時(shí)除了真菌的形態(tài)發(fā)生改變，其細(xì)胞壁的組成成分、抗原分子及其毒力因子的表達(dá)也發(fā)生了改變。早期的研究發(fā)現(xiàn)被P?氯汞苯磺酸 （PCSM）處理過(guò)的莢膜組織胞漿菌失去了向酵母相轉(zhuǎn)化的能力，同時(shí)也失去了致病性，證實(shí)了雙相真菌的致病能力與形態(tài)轉(zhuǎn)換密切相關(guān)［2］。隨著許多新的基因工具和手段廣泛應(yīng)用，一個(gè)個(gè)與雙相轉(zhuǎn)化相關(guān)的基因接連被發(fā)現(xiàn)和證實(shí)，并建立了相應(yīng)的基因譜。如約有500個(gè)莢膜組織胞漿菌的基因和328個(gè)巴西副球菌ESTs的基因被發(fā)現(xiàn)在菌絲相和酵母相時(shí)表達(dá)有顯著差異［2］。本文將綜述幾種常見(jiàn)雙相真菌在雙相形態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程中致病性形成的相關(guān)研究。

1 芽生菌

美國(guó)中部及東南部、俄亥俄州、密西西比河谷以及加拿大部分區(qū)域是芽生菌病流行區(qū)，主要由熱帶雙相真菌皮炎芽生菌引起。該病小范圍暴發(fā)流行無(wú)年齡和性別的特殊性，地方流行病例通常發(fā)生在青年到中年，男性多于女性。艾滋病患者發(fā)生芽生菌病雖不常見(jiàn)，但趨向于暴發(fā)性、系統(tǒng)性和急性進(jìn)行性［4］。

芽生菌的雙相轉(zhuǎn)換不僅使細(xì)胞的形態(tài)發(fā)生變化，也使細(xì)胞壁的組成成分發(fā)生改變，如α?（1，3）?葡聚糖增加，而β?（1，3）?葡聚糖減少?；駼AD1和bys1（Blastomyces yeast?specific）被發(fā)現(xiàn)在芽生菌酵母相中特異性表達(dá)［5］。BAD1作為免疫顯性抗原介導(dǎo)與巨噬細(xì)胞CD11b／CD18（CR3）受體的結(jié)合。BAD1敲除菌株其結(jié)合巨噬細(xì)胞的能力下降。BAD1不僅可以增強(qiáng)黏附能力，還可使宿主的炎癥細(xì)胞TNF的表達(dá)減少，從而降低宿主免疫系統(tǒng)的抵抗力。bys1基因?qū)?yīng)蛋白的功能未知。Brandhorst等［6］發(fā)現(xiàn)皮炎芽生菌酵母相的芽生孢子因體積太大，不能被中性粒細(xì)胞吞噬，而中性粒細(xì)胞和外周血單核細(xì)胞均可更有效的消滅菌絲相中的分生孢子，上述的種種研究結(jié)果都可能與芽生菌的致病性相關(guān)。

2 組織胞漿菌

組織胞漿菌病在北美和拉丁美洲的一些特定區(qū)域流行。莢膜組織胞漿菌在土壤中為菌絲相，在感染動(dòng)物和人體時(shí)為酵母相。莢膜組織胞漿菌有2種變種：莢膜組織胞漿菌莢膜變種和莢膜組織胞漿菌杜波變種。盡管認(rèn)為莢膜組織胞漿菌的生存環(huán)境與蝙蝠和鳥(niǎo)類(lèi)排泄物有關(guān)，但對(duì)地理分布的特殊類(lèi)型和土壤中有關(guān)的生態(tài)因素仍不清楚［4］。

根據(jù)當(dāng)前文獻(xiàn)的相關(guān)報(bào)道，有關(guān)其雙相轉(zhuǎn)換致病性的研究已發(fā)現(xiàn)：CHO1、LYP1、TIF3、TRI11、SIP1和ABC3顯著表達(dá)于其酵母相中，而在菌絲相不表達(dá)［7］。此外，研究發(fā)現(xiàn)rDNA在莢膜組織包漿菌酵母相中的表達(dá)遠(yuǎn)高于菌絲相，可能與其兩相的代謝活性有關(guān)，研究還發(fā)現(xiàn)一系列的DNA同源染色體、逆轉(zhuǎn)錄子也在酵母相中高表達(dá)，而在菌絲相中低表達(dá)，但其是否致病，目前尚不明確［7］。新近有報(bào)道，AGS1葡聚糖合成酶［α?（1，3）?glucan synthase］的基因編碼細(xì)胞壁的合成，干擾RNA的合成，對(duì)其致病性有重要的作用，但其具體致病機(jī)制目前還不明確，然而有研究表明由于α?（1，3）?葡聚糖的存在使促炎因子TNF在酵母相中受抑制，使β?（1，3）?葡聚糖減少，導(dǎo)致宿主細(xì)胞的RNA合成受阻，這些均成為宿主免疫系統(tǒng)受到干擾的理論依據(jù)［8］。CBP1、yps?3、yps?21：E?9在酵母相中也有顯著的表達(dá)［5］。

3 馬爾尼菲青霉菌

馬爾尼菲青霉是一高致病性的條件性真菌病的病原菌，多在東南亞及中國(guó)南部等地散發(fā)，感染免疫力低下的人群。馬爾尼菲青霉菌是絲孢目青霉屬中唯一的雙相真菌，腐生，有親土壤性。其菌體在不同培養(yǎng)溫度下呈雙相形態(tài)轉(zhuǎn)換改變，即菌絲相（25℃）和酵母相（37℃）兩種生長(zhǎng)形態(tài)。菌絲相是多細(xì)胞的菌絲體，有一定的生物形態(tài)結(jié)構(gòu)，如帚狀枝、分生孢子梗，鏈狀分生孢子和孢間鏈；而酵母相為單細(xì)胞或雙細(xì)胞的形態(tài)［4］。有資料顯示：雙相形態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程也伴有不同細(xì)胞分泌蛋白的產(chǎn)生，它們大多與熱休克蛋白、相關(guān)糖分解酶和Krebs細(xì)胞分裂相的酶蛋白同源。其中，一種與核分裂有關(guān)的類(lèi)G?蛋白質(zhì)?RanA蛋白是酵母相形態(tài)轉(zhuǎn)換的特殊分泌蛋白，其是一種GTP酶，能觸發(fā)一系列的氧化酶活化反應(yīng)，發(fā)生組織的侵襲和致?。?］。CPEA、HSP90、結(jié)合蛋白、HSC70、細(xì)胞色素P?450和其他的一些cDNA預(yù)測(cè)蛋白均在酵母相中有顯著的表達(dá)。而Poly（A），Poly?merase和Snf22則顯著低表達(dá)［1］，過(guò)氧化氫酶作為馬爾尼菲青霉酵母相的特異蛋白也已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)，但其具體的致病機(jī)理尚未見(jiàn)報(bào)道。

4 副球孢子菌

副球孢子菌病由雙相真菌巴西副球孢子菌引起，在南美洲和拉丁美洲流行。人與人之間不傳播，潛伏期可長(zhǎng)達(dá)40 a［4］。巴西副球孢子菌菌絲相向酵母相轉(zhuǎn)化的轉(zhuǎn)錄子基因指引我們尋找到更多的涉及這一過(guò)程的未標(biāo)記的基因。在ESTs（Ex?pressed Sequence tags）的基礎(chǔ)上完成的2 880個(gè)克隆，其中2 666給予了可讀的序列［10］。1 107個(gè)仍表達(dá)，但是量少于原來(lái)，其中166個(gè)單克隆和473個(gè)序列與EST一致，Bastos獲得的447 761 bp的組裝序列與一般的404 bp也相符合。目前1 107個(gè)序列已被注解，828個(gè)序列（74.8%）和BLAST檢索的已知蛋白序列（E value≤10?4）顯著相似，433個(gè)ESTs（39.1%）作為假想蛋白已被知道功能，并被分類(lèi)。992個(gè)序列（89.6%）與巴西副球孢子菌轉(zhuǎn)錄子數(shù)據(jù)庫(kù)中的EST和GenBank數(shù)據(jù)庫(kù)有顯著的類(lèi)似性，另外，115個(gè)序列（10.4%）代表巴西副球孢子菌中的新基因［11?12］，其中部分基因在雙相轉(zhuǎn)換中，對(duì)細(xì)胞壁細(xì)胞膜的重塑中起作用，部分參與硫代謝、細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，這些對(duì)于病原菌的研究均有幫助。

5 粗球孢子菌

球孢子菌病又稱San Joaquin山谷熱、沙漠熱、沙漠風(fēng)濕病，由雙相真菌粗球孢子菌引起，在美國(guó)西南部、墨西哥北部、中美洲及南美洲流行。病原體在土壤表層下10～30 cm中以菌絲形態(tài)生長(zhǎng)，斷裂成有傳染性的關(guān)節(jié)孢子。球孢子菌病的易患因素包括：高齡、在流行區(qū)居住或旅行、免疫抑制狀態(tài)（包括艾滋?。⑷焉锖湍芙佑|到球孢子菌污染物的職業(yè)，通常情況下人與人之間不傳染［4］。有關(guān)粗球孢子菌的雙相轉(zhuǎn)換與致病性的研究中，有學(xué)者發(fā)現(xiàn)了雜合型組氨酸激酶（DRK1），并發(fā)現(xiàn)該酶基因的功能保守區(qū)，有文獻(xiàn)報(bào)道其處于組氨酸激酶信號(hào)傳導(dǎo)系統(tǒng)的上游位置，它接受宿主傳遞的信號(hào)并啟動(dòng)雙相轉(zhuǎn)換，同時(shí)也啟動(dòng)毒力基因的表達(dá)及致病性形成的過(guò)程。

6 申克孢子絲菌

申克孢子絲菌病是雙相型真菌申克孢子絲菌所致的皮膚、皮下組織及其附近的淋巴管的亞急性和慢性感染，表現(xiàn)為肉芽組織損害。人類(lèi)常因外傷如被樹(shù)枝、生銹的鐵釘或其他的金屬刺傷、與泥土有關(guān)的挫傷、動(dòng)物的搔抓或昆蟲(chóng)刺傷等直接接種致?。?］。本病的流行主要是職業(yè)性或地方性小范圍流行，注射穿刺消毒不嚴(yán)格可以引起本病的暴發(fā)流行［4］。但是，目前有關(guān)孢子絲菌的雙相致病性的研究報(bào)道并不多，與其他5種雙相真菌相比，孢子絲菌病的發(fā)病率高，特別是在中國(guó)東北可呈小范圍內(nèi)的暴發(fā)流行，對(duì)人類(lèi)的健康危害頗大。有學(xué)者曾應(yīng)用比較蛋白質(zhì)組學(xué)的研究方法比較了孢子絲菌菌絲相及酵母相的蛋白表達(dá)圖譜，鑒定了24個(gè)酵母相特異或上調(diào)表達(dá)的蛋白質(zhì)，目前有關(guān)孢子絲菌在雙相轉(zhuǎn)換過(guò)程中可能的致病基因及調(diào)節(jié)因子已被初步鑒定出來(lái)［13?16］（ste20、sir2等），其中也包括DRK1組氨酸激酶，這為進(jìn)一步研究孢子絲菌在雙相轉(zhuǎn)換過(guò)程中各致病基因及調(diào)節(jié)因子的變化奠定了基礎(chǔ)。

7 小結(jié)與展望

皮炎芽生菌、莢膜組織胞漿菌、馬爾尼菲青霉菌等酵母相特異性表達(dá)的與真菌毒力可能相關(guān)的基因 （BAD1、bys1、CBP1、yps?3、yps21：E?9、CPEA）已經(jīng)被逐一鑒定出來(lái)。當(dāng)然，對(duì)于雙相轉(zhuǎn)換這一涉及多基因參與，多層次水平受累的復(fù)雜過(guò)程，僅對(duì)個(gè)別基因進(jìn)行鑒定還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠［17?21］。近年來(lái)隨著比較基因組學(xué)和比較蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，巴西副球孢子菌、皮炎芽生菌、莢膜組織胞漿菌、馬爾尼菲青霉菌菌絲相和酵母相的差異基因表達(dá)圖譜和差異蛋白表達(dá)圖譜相繼被建立起來(lái)，為我們更加深刻的理解雙相轉(zhuǎn)換過(guò)程中各基因及調(diào)節(jié)因子的變化奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。搞清楚這些致病因子之間的相互關(guān)系，找到在雙相轉(zhuǎn)化過(guò)程中起關(guān)鍵作用的啟動(dòng)因子是國(guó)內(nèi)、外學(xué)者期待的研究目標(biāo)。

Nemecek等在此基礎(chǔ)上研究了皮炎芽生菌和莢膜組織胞漿菌菌絲相向酵母相轉(zhuǎn)化時(shí)各基因及調(diào)節(jié)因子的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系［22?25］，發(fā)現(xiàn)了雜合型組氨酸激酶處于上游位置，接受宿主傳遞的信號(hào)并啟動(dòng)了雙相轉(zhuǎn)換，同時(shí)也啟動(dòng)了毒力基因的表達(dá)及致病性形成的過(guò)程［26］。發(fā)現(xiàn)雙相真菌在雙相轉(zhuǎn)化過(guò)程中的毒力因子及眾多因子的相關(guān)網(wǎng)絡(luò)是研究雙相真菌致病性的重要內(nèi)容，也是研發(fā)基因靶向藥物不可或缺的基礎(chǔ)。目前已有很多學(xué)者對(duì)上述幾種雙相真菌進(jìn)行深入的研究，希望能找到位于上游的啟動(dòng)雙相轉(zhuǎn)化致病性形成的共同基因。

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1673?3827（2015）10?0062?03

2014?02?17 ［本文編輯］ 施 慧

侯彬彬，女（漢族），博士，住院醫(yī)師.E?mail：houbin?bin1001＠163.com