光滑念珠菌的流行现状与耐药机制

沈银忠, 张永信

2.复旦大学附属华山医院感染科。

既往人们认为光滑念珠菌是人体黏膜组织的非致病性的共生菌,只是偶尔引起机会感染。然而,随着免疫抑制剂在临床的广泛使用,以及免疫缺陷人群的增多,尤其是艾滋病疫情的蔓延,光滑念珠菌在临床的检出率明显增加,在某些地区光滑念珠菌已成为仅次于白念珠菌的第2位或第3位的常见念珠菌[1]。光滑念珠菌对常用抗真菌药物的敏感性低,对三唑类药物尤其是氟康唑的耐药率高[2],由其引起感染的治疗相对较为困难,其所致系统性感染的病死率高[3]。近年来光滑念珠菌已引起人们的关注和重视,光滑念珠菌的研究取得了一些进展,本文就光滑念珠菌的流行现状与耐药机制作一综述。

一、光滑念珠菌的流行病学

近年来,白念珠菌在临床的分离率有所下降,而非白念珠菌的分离率有所升高,其中,由光滑念珠菌引起的感染明显增加。Trick等[4]研究表明自1993年开始光滑念珠菌就成为美国ICU念珠菌血症的重要病原菌,调查显示从1989—1999年,由白念珠菌引起的血流感染的发病率轻度下降,而由光滑念珠菌所致的血流感染轻度上升,光滑念珠菌是引起念珠菌血症的第2位常见病原菌。从全球范围来看,光滑念珠菌血症约占血流感染的15%,在北美光滑念珠菌血症占血流感染的22%,在拉丁美洲占4%～6%[5],光滑念珠菌也是医院感染的重要病原真菌。

近年来,光滑念珠菌已成为口腔黏膜的重要病原真菌,既可以与白念珠菌一起引起混合感染,也可单独引起口腔黏膜感染[6]。Masiá Canuto等[6]发现从艾滋病患者口腔病灶分离出的非白念珠菌中,光滑念珠菌最为多见,由光滑念珠菌引起的口腔感染占艾滋病患者口腔念珠菌感染的14%。

光滑念珠菌也是分离自尿液的第2位常见病原真菌,光滑念珠菌是引起尿路念珠菌感染的第2位病原真菌。光滑念珠菌是外阴阴道念珠菌病(VVC)的常见病原真菌。有研究显示光滑念珠菌是引起VVC最常见的非白念珠菌,从VVC患者病灶部位分离的念珠菌中,光滑念珠菌占34.5%[7]。

光滑念珠菌在人群的定植率和感染率与人群的年龄有关。在婴儿和儿童中光滑念珠菌定植和感染均极为少见,随着年龄的增长,光滑念珠菌的定植率和感染率均明显升高[8]。光滑念珠菌的流行状况与地理位置、年龄、人群以及氟康唑的使用状况等因素有关[9]。目前认为光滑念珠菌感染的危险因素包括 ：HIV 感染 、糖尿病 、长时间住院、手术、导尿 、静脉留置导管以及先前使用过抗生素或氟康唑等。

与其他非白念珠菌相比,光滑念珠菌引起的感染的病死率最高,光滑念珠菌感染的病死率为40%～70%[10],肿瘤患者和骨髓移植患者发生的光滑念珠菌血症的病死率分别高达50%和100%[1]。

二、光滑念珠菌的耐药机制

(一)光滑念珠菌的耐药性 光滑念珠菌引起人们关注的一个重要原因就是其对常用抗真菌药物包括两性霉素B的敏感性低。耐药性已成为影响临床治疗光滑念珠菌感染疗效的主要原因。

两性霉素B对绝大多数侵袭性真菌感染具有良好的疗效,然而,光滑念珠菌可对两性霉素B产生继发耐药[11]。尽管氟胞嘧啶在体外对念珠菌有抗菌活性,但光滑念珠菌对氟胞嘧啶原发或继发耐药也较为多见[11]。

三唑类抗真菌药物是目前临床应用最多的抗真菌药物,然而,光滑念珠菌对三唑类抗真菌药物的MIC值偏高,可对三唑类药物原发耐药,也可出现继发耐药,临床以继发耐药多见,光滑念珠菌对三唑类药物存在交叉耐药。研究表明光滑念珠菌在接触氟康唑后能迅速产生耐药性,在接受氟康唑治疗过程中,20%菌株可出现耐药[10]。光滑念珠菌对三唑类药物的敏感性具有“双峰”的特征,即一部分菌株可以对三唑类药物表现为耐药,而另一些菌株则可以表现为敏感[11]。近年来光滑念珠菌对氟康唑的耐药率呈上升趋势[2],光滑念珠菌对三唑类药物的耐药率具有明显的地区差异[12]。据报道,光滑念珠菌对氟康唑的耐药率在美国为7%～14%,在欧洲为3.7%～40%,在巴西为4.3%～5.7%。2001—2003年期间亚太地区光滑念珠菌对氟康唑的耐药率为10.6%。

(二)光滑念珠菌对三唑类药物的耐药机制 光滑念珠菌对三唑类药物敏感性低的机制并不十分清楚。近年来,人们已就光滑念珠菌对三唑类药物产生耐药性的机制进行了研究并取得了一些进展。

1.真菌细胞内药物外排增强：研究显示耐氟康唑光滑念珠菌细胞内药物浓度降低,与此同时能量依赖性药物外排增加,因此,目前认为光滑念珠菌对三唑类药物耐药的机制之一就是药物在真菌细胞内的积聚减少,而细胞内药物浓度降低主要是由细胞内的药物外排增强所致,后者与具有药物外排功能的多药耐药蛋白(multidrug resistance protein,MRP)有关,与光滑念珠菌药物外排有关的MRP是ATP结合转运蛋白(ABC-transporters)[13]。与光滑念珠菌耐药密切相关的 ATP结合转运蛋白是Cdr1p和Cdr2p,分别由CDR1和CDR2编码。研究表明光滑念珠菌对氟康唑耐药性的形成与CDR1、CDR2基因的过度表达有关[14]。Posteraro等[15]发现氟康唑耐药菌株CDR1和CDR2 mRNA的表达分别上调了12.4～483倍和3.9～70.6倍。Sanglard等[13]对分离自艾滋病的两对在遗传学上严格配对的光滑念珠菌的耐药性进行研究后发现：2株氟康唑耐药株CDR1 mRNA的表达量分别上调了5倍和8倍,在对耐药菌株的CDR1作缺失突变之后,突变菌株则恢复对氟康唑敏感,且真菌细胞内氟康唑积聚也增多。作者认为CDR1表达上调进而引起Cdr1p的药物外排能力增强是光滑念珠菌耐药形成的主要机制。Miyazaki等[16]等发现耐药株中CDR2表达上调而真菌细胞内氟康唑浓度降低,作者认为CDR2上调引起药物外排增强是光滑念珠菌耐药性形成的机制之一。Bennett等[17]发现耐药光滑念珠菌CDR1及CDR2 mRNA的表达均上调,同时真菌细胞内氟康唑浓度降低,这提示光滑念珠菌可通过上调CDR1及CDR2的表达而使转运蛋白的转运能力增强,从而形成耐药性。

CDR1和CDR2在耐药形成中的作用大小不同。Sanglard等[13]对光滑念珠菌的耐药机制进行研究时发现：耐药株CDR1 mRNA的表达量明显上调,而CDR2 mRNA的表达量变化不大,作者认为CDR1对光滑念珠菌的获得性耐药起决定作用,CDR2在耐药性形成中的作用不及 CDR1。Shin等[18]研究发现光滑念珠菌氟康唑耐药株CDR1和CDR2 mRNA的表达量分别比敏感株上调13.2倍和3.5倍,CDR1 mRNA的表达量上调幅度明显高于 CDR2;Sanguinetti等[14]发现氟康唑耐药株CDR1 mRNA的表达量明显上调,而CDR2 mRNA的表达量仅轻度上调。由此可见,CDR1与光滑念珠菌耐药性的关系更为密切,在耐药形成中的作用更大。研究表明,CDR1与CDR2所编码的转运蛋白在氨基酸序列上有70%以上的同源性,所转运的底物也大致相似,但Cdr1p的药物外排能力更强,故在光滑念珠菌耐药性形成中所发挥的作用较Cdr2p大[19]。

耐药菌株CDR1和CDR2上调表达的调控机制尚不十分清楚。Vermitsky等[20]认为 CDR1与CDR2的表达是由一个共同的机制来进行调控的。研究表明CDR1与CDR2具有相同的转录调节因子。Tsai等[21]研究发现光滑念珠菌PDR1能调节ATP结合转运蛋白编码基因的表达,在光滑念珠菌耐药性形成中发挥重要的作用,PDR1突变可引起PDR1 mRNA表达的上调,进而上调 CDR1的表达。

2.药物作用靶酶发生改变：三唑类抗真菌药物主要通过抑制真菌细胞膜麦角固醇合成通路上的细胞色素 P-450羊毛固醇14α-去甲基化酶(14-DM)的催化活性来发挥抗真菌的作用。14-DM由ERG11编码,研究表明光滑念珠菌ERG11 mRNA的上调表达与光滑念珠菌耐药有关[22]。Marichal等[22]发现耐药光滑念珠菌ERG11 mRNA的表达量比敏感株增加了8倍。ERG11表达上调引起14-DM发生改变,三唑类药物在光滑念珠菌细胞内必须有更高的药物浓度才能发挥其阻断靶酶合成的作用,药物由于不能充分发挥其阻断作用而形成耐药性[11]。Niimi等[23]研究表明光滑念珠菌在接触氟康唑后,可以迅速诱导光滑念珠菌膜蛋白14-DM的表达,14-DM从几乎难以检测到的水平变为细胞膜中的主要成分之一。Rogers等[24]发现耐药菌株14-DM 的表达量高于敏感株。这些研究说明光滑念珠菌可通过上调ERG11 mRNA的表达,引起14-DM表达量增多而形成耐药性。

光滑念珠菌ERG11突变是否与其耐药性有关目前尚无定论。Sanguinetti等[14]发现光滑念珠菌氟康唑耐药株ERG11存在多个同义突变,但未发现ERG11存在错义突变。Brun等[25]对呼吸缺陷型光滑念珠菌(由线粒体DNA突变所致)耐药机制进行研究时分析了ERG11的突变情况,共发现了6个点突变,每个点突变在亲本株与耐药株中均出现,且均为同义突变,作者同样未发现ERG11存在错义突变或移码突变。尽管这些研究尚未发现因ERG11突变引起靶酶氨基酸改变而导致的光滑念珠菌对氟康唑耐药,但这些研究所检测的菌株数均有限,而ERG11突变是否影响ERG11的表达亦不清楚,因此,目前尚不能排除ERG11突变参与光滑念珠菌耐药性形成的可能,ERG11突变在光滑念珠菌临床分离株耐药性形成中的作用仍需进一步研究。

3.线粒体功能的缺失：光滑念珠菌耐药的另一机制是在氟康唑的作用下光滑念珠菌出现线粒体功能缺失[26]。线粒体功能缺失的突变株对氟康唑耐药,但线粒体功能的缺失是可逆的,突变菌株能在线粒体功能缺失(氟康唑耐药状态)与功能正常(氟康唑敏感状态)之间频繁转换,有些菌株体外药敏试验表现为对氟康唑敏感,但在氟康唑的作用下,光滑念珠菌在体内可以发生表型转换,转换为对氟康唑耐药,因此,临床上使用氟康唑治疗仍无效[26]。呼吸缺陷型光滑念珠菌由于线粒体功能的缺失可出现对氟康唑耐药[26],法国学者Brun等[25]对其耐药机制进行研究后发现：突变体 CDR1表达明显上调,CDR2表达仅轻度上调,而ERG11表达无变化,故认为CDR1上调表达是呼吸缺陷型光滑念珠菌耐药形成的主要机制。

4.光滑念珠菌耐药形成机制的多样性和复杂性：目前的研究表明光滑念珠菌的耐药性主要与ERG11、CDR1和CDR2有关,但是这些耐药相关基因和机制均不能解释临床上所有的耐药现象。Redding等[27]研究发现：分离自同一患者的2株耐氟康唑光滑念珠菌中,1株耐药菌ERG11、CDR1和CDR2 mRNA的表达明显上调,而另1耐药株相应基因mRNA的表达却正常。尽管目前认为ERG11表达上调与耐药有关,但很多研究显示耐药光滑念珠菌ERG11表达并无上调[14,25]。由此可见,单个耐药相关基因或单一耐药机制均不能解释光滑念珠菌全部的耐药现象。目前认为光滑念珠菌耐药性的形成是一个涉及多种机制的复杂过程,其耐药性常是多种机制共同作用的结果[14,27]。随着蛋白质组学的兴起,人们通过蛋白质组研究发现了一些可能与光滑念珠菌耐药性有关的蛋白质。Marichal等[22]对光滑念珠菌氟康唑耐药株和敏感株进行蛋白质组分析后发现耐药株中至少有25种蛋白质表达量增加和76种蛋白质表达量减少,作者认为这些差异表达蛋白质可能为耐药相关蛋白质。Rogers等[24]发现实验室诱导的光滑念珠菌氟康唑耐药株中存在25个差异表达蛋白质,认为这些差异表达蛋白质均可能与耐药形成有关。这些差异表达蛋白质的鉴定为发现新的耐药基因和耐药机制奠定了理论基础。

(三)光滑念珠菌对多烯类抗真菌药物的耐药机制 麦角固醇合成旁路中相关酶的编码基因发生突变导致真菌细胞膜中麦角固醇减少或缺乏是真菌对多烯类抗真菌药物耐药形成的重要机制[11]。Vandeputte等[28]研究发现：对两性霉素B耐药的光滑念珠菌的细胞膜中麦角固醇缺乏而麦角固醇合成过程中的一些中间产物则明显增多。进一步检测发现耐药光滑念珠菌ERG6中存在点突变,引起所编码的氨基酸发生改变,而催化一些中间产物合成的酶的编码基因的mRNA的表达明显上调。可见,ERG6突变可以导致光滑念珠菌对两性霉素B耐药。

三、结语

光滑念珠菌已成为临床常见的念珠菌,由其所致的黏膜和系统性感染不断增多。光滑念珠菌的流行状况与地区、人群以及抗真菌药物的使用情况等因素有关,应加强对光滑念珠菌流行病学的研究以进一步明确光滑念珠菌感染的危险因素、流行状况和耐药变化趋势。光滑念珠菌对包括两性霉素B在内的常用抗真菌药物的敏感性低,由其所致感染的治疗存在困难。光滑念珠菌 ERG11、CDR1和CDR2过度表达与其对三唑类药物的耐药性有关,ERG6突变与其对多烯类药物的耐药性有关,光滑念珠菌的耐药性是多种机制共同作用的结果,其中许多机制仍有待进一步阐明。

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