說說真菌組

李升偉/編譯

說說真菌組

李升偉/編譯

● 俄亥俄州凱斯西儲大學(xué)醫(yī)學(xué)真菌學(xué)中心主任、凱斯西儲醫(yī)院醫(yī)學(xué)中心主任及皮膚病學(xué)系終身教授馬哈邁德·哈內(nèi)姆（Mahmoud Ghannoum）認為：很大程度上，被人們忽視的、寄居于人體內(nèi)外的真菌群落在人體健康與疾病中扮演著關(guān)鍵角色。

2015年9月，美國國立衛(wèi)生研究院舉辦的一次研討會上，科學(xué)家對人體微生物叢在傳染病中的作用進行了討論，我對于沒有聽到一個關(guān)于真菌群落也就是真菌組的報告而深感沮喪。我雖然沮喪，但并不奇怪。真菌界受到科學(xué)家忽視并不是什么新鮮的事情。早在5年前，我和我的同事們就試圖在《微生物（Microbe）》雜志上發(fā)表的一篇通信中引起人們對此問題的關(guān)注，建議人類微生物組計劃不僅要研究人體內(nèi)棲居的細菌，還應(yīng)該研究真菌和病毒共生群落。近年來，人類病毒組的研究不斷增加，但是科學(xué)界并沒有對我們關(guān)注真菌組的建議引起注意。據(jù)2015年11月的統(tǒng)計分析，在《科學(xué)網(wǎng)（Web of Science）》對術(shù)語“微生物組”超過 6 000篇搜索結(jié)果中，只有269篇加注了“真菌”標(biāo)簽，而科技搜索引擎只搜索到了55篇關(guān)于“真菌組”的論文。

盡管這種缺乏重視的現(xiàn)狀是客觀的，近期的一些研究還是指出了我們?nèi)梭w共生的真菌棲居物在人體健康與疾病中扮演了關(guān)鍵角色。例如，HIV病毒感染病人的口腔真菌組就與未感染的對照真菌組有非常大的差異。念珠菌屬和酵母屬的物種豐余度與乙肝感染嚴重程度的增加呈統(tǒng)計學(xué)相關(guān)關(guān)系。而腸道真菌病原體熱帶念珠菌的過度豐余則會加重炎癥性腸疾病。隨著科學(xué)家對真菌組的調(diào)查廣泛進行，如同上述這樣的統(tǒng)計學(xué)相關(guān)性數(shù)據(jù)可以在實驗室中通過實驗進一步探索。也許有那么一天，研究人員可以在糞便移植物中放入真菌物種來治療由艱難梭菌和其他細菌引起的感染，而且，多家公司將開始把包含“友善”真菌活培養(yǎng)物的益生菌產(chǎn)品推向市場。

人體真菌組的特征性認識

當(dāng)健康微生物組被破壞，曲霉屬、念珠菌屬、鐮刀菌屬、馬拉色霉菌屬等可能增加人體患病風(fēng)險

1974年，我的碩士生導(dǎo)師讓我閱讀一篇論文，它證明了在對兔子的治療中，使用抗生素來殺死細菌或者用抗炎癥反應(yīng)性類固醇來阻抑免疫系統(tǒng)，都會產(chǎn)生真菌感染性念珠菌病，通常表現(xiàn)為人們所知的鵝口瘡，又名真菌性口炎。它使我認識到不僅環(huán)境中的真菌會對我們?nèi)梭w健康產(chǎn)生負面影響，而且還有些真菌物種棲居在哺乳動物體內(nèi)，與多種多樣的共生菌生存在一起。并且，當(dāng)一種微生物群落被敲除掉時，另一種微生物就可能導(dǎo)致疾病。如果這些群落不被破壞，真菌棲居物就會表現(xiàn)出無害，甚至是有益的。

醫(yī)學(xué)真菌學(xué)界并沒有試圖對人體微生物組中的真菌部分進行定義，直到2010年情況發(fā)生了改變。我和我的同事發(fā)現(xiàn)，在人體口腔內(nèi)一種復(fù)雜的真菌群落會產(chǎn)生念珠菌屬和酵母屬等，而且生長迅速、培養(yǎng)容易。從20位志愿者中，我們鑒定出了101種真菌物種，每個人在他們的口腔中查出有9至23種真菌物種。為了排除暫時性真菌，我們挑選出至少在4位參與者（受研人群的20%）中存在的那些生物體作為核心真菌組。這些核心真菌組包括15個屬，以念珠菌屬最為常見，然后按常見度大小依次是分支孢子菌屬 （一種已知的變態(tài)反應(yīng)原和哮喘發(fā)作刺激物）、金擔(dān)子菌屬（可以導(dǎo)致實體器官移植物受者體內(nèi)真菌感染）和酵母目的各個屬（它包含一些有益物種，比如鮑氏酵母菌，被認為是一種潛在的益生菌）。

我們還發(fā)現(xiàn)了幾種病原性真菌，包括曲霉（可以導(dǎo)致侵入性和毀滅性真菌感染）、鐮刀菌屬（可以導(dǎo)致表淺性和系統(tǒng)性感染，難以治療）和隱球菌屬（艾滋病人發(fā)作腦膜炎的一種主要病因）。這些病原體可以使個體感染風(fēng)險增加，尤其是當(dāng)宿主免疫狀態(tài)為抑制的時候。當(dāng)然，這樣的聯(lián)系還沒有得到實驗證明。在我們鑒定了的真菌物種中，超過三分之一不能被培養(yǎng)，難以研究它們在人體健康與疾病中的作用。

研究人員已經(jīng)開始對居住在口腔以外人體部位的真菌群落進行觀察。2012年，一個日本的研究小組對馬拉色霉菌屬的種分布進行了調(diào)查，它可以導(dǎo)致淺表性皮膚疾病，位于外耳道和足底。在這兩種人體部位內(nèi)最為常見的物種是馬拉色霉菌屬的一個種M.slooffiae；其次是M.restricta，在脂溢性皮炎中最多。但是，盡管在其他人體部位存在一些類似的真菌組物種，研究人員還是發(fā)現(xiàn)有特異性馬拉色霉菌屬群落存在于外耳道和足底。

2013年，美國國立人類基因組研究所凱撒·芬得蕾（Keisha Findley）等人對皮膚真菌組進行了鑒定，它們因取樣的身體部位不同而不同。在10名健康成年人中，研究小組發(fā)現(xiàn)馬拉色霉菌屬真菌在11個軀干和手臂部位優(yōu)勢存在，并在足跟、趾甲和趾間等處發(fā)現(xiàn)更為多樣的真菌屬。重要的發(fā)現(xiàn)是，研究人員證明：細菌可以根據(jù)皮膚是否分泌皮脂、潮濕或干燥來區(qū)分；而真菌群落則取決于其定位——腳、手、頭或軀干。

最近，一個法國的研究小組鑒定了肺部的真菌組，報告稱環(huán)境真菌如曲霉在健康人體內(nèi)優(yōu)勢存在。有囊性纖維化、肺纖維化和其他肺病病人的肺，以及那些受心血管疾病折磨或接受過肺移植的病人的肺，都優(yōu)勢存在念珠菌屬物種，如白色念珠菌。

總而言之，這些和其他調(diào)查已經(jīng)證明了多樣性的真菌群落存在于人體各個部位，表明了它們在健康與疾病中的重要性。

真菌與疾病

熱帶念珠菌，可以激惹和加劇 dectin-1蛋白模式識別受體缺乏的小鼠的炎癥性腸疾病，這種受體通常發(fā)現(xiàn)于天然免疫細胞表面

2014年，我們實驗室對HIV病毒感染病人口腔內(nèi)真菌-真菌和真菌-細菌相互作用進行了分析。在多種多樣的微生物相互作用中，我們發(fā)現(xiàn)在畢赤酵母屬之間有一種對抗性關(guān)系，這是一種用來保護農(nóng)作物免受真菌生長之害的生物控制物的非病原性酵母；而對病原性念珠菌來說，畢赤酵母豐余度的減少與念珠菌“殖民化”移居的增加和諧共處。

通過在實驗室培養(yǎng)這些物種，我們發(fā)現(xiàn)畢赤酵母釋放了一種生長抑制劑進入培養(yǎng)基內(nèi)，可以限制念珠菌屬、曲霉和鐮刀菌屬的生長。而且，向念珠菌培養(yǎng)物內(nèi)加入畢赤酵母細胞，可以顯著抑制生物膜形成。并且，當(dāng)免疫抑制的小鼠受到白色念珠菌的激發(fā)時，那些口服PSM治療的小鼠與未治療的小鼠相比，會出現(xiàn)更為良性的口腔感染、侵入到舌粘膜組織的真菌數(shù)量會減少。

通過更近地觀察PSM治療小鼠內(nèi)真菌生長的情況，我們發(fā)現(xiàn)它們舌內(nèi)生長的菌絲更少，口腔粘膜看起來更為完整。另一方面，對照組小鼠中，有證據(jù)表明有大量真菌侵入到組織內(nèi)。目前，引起這些病原性真菌抑制的活躍畢赤酵母組分的鑒定和研究正在進行中，初步研究提示，它是一種蛋白質(zhì)。

真菌物種棲居在哺乳動物體內(nèi)，旁邊是多種多樣的共生細菌。并且，當(dāng)某種微生物群落被敲除時，另一種可以導(dǎo)致疾病。

近期的工作還發(fā)現(xiàn)了真菌組在胃腸道健康中的重要性。2008年，德國科學(xué)家史蒂芬·沃特（Stephan Ott）和他的同事發(fā)現(xiàn)，炎癥性腸疾病病人排泄物內(nèi)真菌群落實質(zhì)性地不同于它們的健康對照物。并且，在結(jié)腸炎小鼠模型體內(nèi)，洛杉磯賽達－西奈山醫(yī)學(xué)中心的大衛(wèi)·昂得希爾 （David Underhill）小組發(fā)現(xiàn)，一種名為樹突狀細胞相關(guān)性C型植物血凝素1（dectin-1）的模式識別受體存在于固有免疫細胞（如巨噬細胞、中性粒細胞和樹突狀細胞）表面，可以介導(dǎo)真菌壁多糖、又稱葡聚糖的生物學(xué)效應(yīng)，也就是可以顯著地影響動物的炎癥性腸疾病癥狀。昂得希爾和他的同事們發(fā)現(xiàn)，dectin-1缺失小鼠與野生型小鼠相比，會出現(xiàn)下述現(xiàn)象的增加：體重下降、組織學(xué)改變和炎癥原性細胞因子的產(chǎn)生。進一步的檢測表明，熱帶念珠菌，作為野生型小鼠腸道內(nèi)的優(yōu)勢物種，可以引發(fā)dectin-1的缺失；而用抗真菌藥氟康唑?qū)ectin-1缺失小鼠進行治療，可以減輕疾病的嚴重程度。

微生物組的破壞還可以惡化移植物抗宿主疾?。℅VHD），它是一種復(fù)雜而多向性的過程，與宿主固有免疫系統(tǒng)、腸微生物叢和供體T細胞之間的相互作用有關(guān)。2000年，當(dāng)時供職于華盛頓大學(xué)弗雷德·希金森癌癥研究中心的基林·馬爾（Kieren Marr）及其同事們首批發(fā)現(xiàn)和證明了念珠菌病治療與GVHD改善之間的關(guān)聯(lián)。他們證明了骨髓移植病人經(jīng)過長期的氟康唑治療，出現(xiàn)了胃腸GVHD減少，持續(xù)性地保護了病人免受念珠菌感染和念珠菌病相關(guān)性死亡，提高存活率。

十年后，荷蘭拉德伯德大學(xué)奈梅亨醫(yī)學(xué)中心的瓦爾特·范德維爾頓（Walter van der Velden）及其同事們通過對一些接受了同種異體干細胞移植的病人的回溯分析，對念珠菌“殖民化”移生和dectin-1蛋白質(zhì)的功能是否對GVHD的發(fā)展有影響進行了審視。他們對這些病人的糞便和漱口水樣品內(nèi)念珠菌移居的情況進行評價。范德維爾頓小組發(fā)現(xiàn)，念珠菌移生病人比那些沒有念珠菌移生的病人有顯著更高的重度急性GVHD速率，并且移生是它們看起來與 GVHD相關(guān)聯(lián)的唯一因素；干細胞來源和研究人員們耗盡T細胞資源的方法沒有任何顯著性的影響。當(dāng)用氟康唑治療時，用念珠菌移生的病人形成GVHD的可能性較低。

人體真菌組的組成成分還可以影響更多的常見疾病，如肥胖病。2015年，一個西班牙小組報道，肥胖病人的真菌群落擁有一種相對于非肥胖病人的真菌豐余度的增加，它們隸屬于子囊真菌門。肥胖個體內(nèi)還有一種趨勢：真菌多樣性減少，這與已發(fā)表的細菌研究數(shù)據(jù)相一致。肥胖“主體”內(nèi)真菌組的改變似乎與更高數(shù)量的下列因素有關(guān)聯(lián)：體內(nèi)脂肪及其相關(guān)的新陳代謝疾病，如胰島素抗性、高血壓和炎癥反應(yīng)。

人類微生物組研究的文獻計量學(xué)分析2010年前，還沒有真菌組和病毒組的文獻報道。即使是在近五年，人類微生物組的研究主流仍然還是對各種細菌物種的調(diào)查和研究

研究人員們發(fā)現(xiàn)，毛霉菌屬是非肥胖性參研者體內(nèi)最普遍的真菌屬，而在肥胖病人體內(nèi)重量減輕后毛霉菌的相對豐余度增加。研究人員們已經(jīng)報道了擬桿菌綱類細菌有相似的結(jié)果，趨向于與體重減輕相關(guān)聯(lián)。這些新發(fā)現(xiàn)可能提示毛霉菌的潛在用途，不論有沒有擬桿菌類細菌都可以與肥胖癥作戰(zhàn)。

顯而易見的是，我們發(fā)現(xiàn)了HIV病毒感染病人的口腔真菌叢內(nèi)念珠菌屬和畢赤酵母屬之間存在一種對抗關(guān)系。與此類似，一個法國小組通過對肺真菌組的調(diào)查，也發(fā)現(xiàn)了這種關(guān)系。

鑒于真菌組研究領(lǐng)域如此年輕，這些例子不僅是毫無疑問的，而且還提示，在我們機體的許多疾病中，共生真菌在一些疾病中起到了顯著性的作用?；诖?，還發(fā)現(xiàn)了在真菌群落與至少兩種它們引發(fā)的疾病之間有另類的關(guān)聯(lián)，比如特應(yīng)性皮炎和肺內(nèi)變應(yīng)性應(yīng)答。

很明顯，人體真菌組對于健康和疾病都有影響。學(xué)術(shù)界必須一如既往地對人體微生物組進行一網(wǎng)打盡的研究（如同人類基因組計劃那樣）；只關(guān)注細菌研究是一種沒有遠見卓識的選擇，浪費和失敗可以想見。

[資料來源 The Scientist][責(zé)任編輯：彥 隱]