念珠菌抗氧化损伤机制的研究进展

闻轶旸 黄欣 赵敬军

念珠菌抗氧化损伤机制的研究进展

闻轶旸 黄欣 赵敬军

念珠菌是人类最常见的机会致病菌，近年来，念珠菌感染的发病率呈上升趋势。念珠菌是否能致病，取决于其对环境中各种压力的抵抗及适应能力，其中又以抗氧化能力最为重要。在念珠菌中存在抗氧化损伤机制作用的主要有：促丝裂原活化蛋白激酶转导通路、抗氧化酶系统、谷胱甘肽系统等。念珠菌的抗氧化过程是通过上述一个或多个机制同时发挥作用，通过对这些机制的了解，可以为寻找新的药物作用靶点提供理论依据，从而在临床上更好地治疗念珠菌病。

念珠菌病；念珠菌属；抗氧化剂；MAP激酶激酶激酶类；谷胱甘肽；硫氧还原蛋白过氧化物酶类

念珠菌是人类最常见的机会致病菌，近年来由于免疫抑制剂、糖皮质激素、抗生素的广泛应用，念珠菌感染的发病率和死亡率逐渐增加。

目前临床上的抗真菌药物主要有以下几类：①多烯类，如两性霉素B；②唑类药物，如氟康唑；③丙烯胺类：如特比萘芬；④抑制真菌核酸合成药物，如5氟胞嘧啶；⑤棘白菌素类：如卡泊芬净。这些药物在抗真菌同时，大都对人类自身细胞有不同程度的影响，有些还存在一定的局限性，如两性霉素B具有肾脏毒性；氟康唑、伊曲康唑容易产生耐药性；特比萘芬对深部真菌无效等。因此，需要研制和开发高效、低毒、广谱的新型抗真菌药物，通过探索念珠菌的致病机制，寻找新的药物作用靶点，成为医学领域的一个研究热点。

念珠菌的致病性表现为有效应对机体的防御，即各种外界压力，从而更好的适应环境并生存，这些外界压力包括：高渗环境、温度、氧化应激等，其中，抗氧化作用对念珠菌尤为重要。念珠菌侵入机体后，机体的防御首先表现为非特异性免疫吞噬细胞的吞噬作用，同时也是机体抵抗念珠菌深部感染的重要手段。吞噬细胞释放大量的反应活性氧簇，对念珠菌产生很强的氧化杀伤作用，而念珠菌能够通过多种不同途径产生抗氧化作用。

1 促丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）转导通路

MAPK转导通路是近年来研究发现的广泛存在于真菌中的信号通路，主要参与细胞对外界压力胁迫的适应、细胞形态转换、细胞壁生物合成以及毒力等过程，是影响真菌致病力的因素之一。

念珠菌中主要有4条MAPK途径：Hog途径、Mkc1途径、Cek1途径和Cek2途径。其中Hog途径被认为与感受和适应氧化压力关系最为密切，同时参与调节其他的途径。此外，氧化压力还可以激活Mkc1、Cek1 途径，但不能激活 Cek2 途径［1］。

1.1 Hog-MAPK途径的抗氧化作用：高渗透性甘油MAPK信号转导途径由上游两条信号转导蛋白分支（Sln1p与Sho1p）和下游保守的三级激酶级联系统MAPKKK （Ssk2p/Stel1p）-MAPKK （Pbs2p）-MAPK（Hog1p）组成。其中Sln1p主要负责感受外部渗透压与氧化压力信号，而Sho1p主要感受内部渗透压变化。Sln1p与Sho1p将信号传递至下游MAPK，磷酸化的Hoglp发生核转位进入细胞核内，调控基因转录，启动适应表达，使真菌细胞停止生长并抵抗压力。

当Hog1基因及其上游的调节因子受到抑制时，念珠菌表现出了对于氧化压力的高敏感性［2］。Srinivasa等［3］将过氧化氢作用于白念珠菌，发现在低浓度过氧化氢（1 mmol/L）刺激下，MAPK途径中的Cph1、Efg1、Hog1等多个基因表达上调。而在高浓度（10 mmol/L）刺激时，这些基因表达趋于稳定，甚至发生下降。Bruce等［4］研究发现，MAPK信号通路中的一个转录调节因子Crr1，拥有反应调节蛋白的特性，能从上游接收组氨酸激酶的保守天冬氨酸。当Crr1发生突变时，细胞对于过氧化氢的敏感性增加，表示转录调节因子Crr1可能与白念珠菌的抗氧化作用有关。Gónzalez-Párraga 等［5］认为，白念珠菌对氧化压力的耐受性及抗氧化酶的活性并不完全依赖于Hog途径介导。

1.2 其他MAPK通路抗氧化作用：Mkc1途径也称细胞完整性途径，在念珠菌适应外界压力及细胞壁的形成方面起重要作用。白念珠菌通过Mkc1p磷酸化，适应氧化压力、渗透压力、低温等环境。热休克蛋白（Hsp）90是一种红细胞中保守的分子伴侣，其主要作用是协助蛋白质折叠以及调节细胞信号传导。Hsp90的减少可导致Mkc1的不稳定并阻滞Mkc1 的激活［6］。小泛素相关修饰物（small ubiquitin related modifier，SUMO）是一种类似于泛素的改性剂，能够与特定蛋白共价联系，调节其活性，Smt3是白念珠菌SUMO的一个基因。Leach等［7］发现，在白念珠菌中Smt3与Mkc1途径有一定关联，当Smt3表达受到抑制时，Mkc1途径的活性降低。此外，Smt3基因与白念珠菌适应各种外界压力（包括氧化压力）有关，Smt3缺陷株表现出了对各种外界压力的敏感性。小热休克蛋白几乎存在于所有生物体中，其主要结构是一个保守的α晶体蛋白结构域，拥有多种细胞功能。Mayer等［8］发现，白念珠菌中，小 Hsp21通过Cek1途径参与调节细胞适应热休克、氧化压力以及毒力作用等。

2 抗氧化酶系统

主要包括超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）等，这些酶能够催化分解活性氧物质，有效抵抗氧化应激。

2.1 CAT：几乎存在于所有生物体内，真菌中的CAT可以抵消宿主吞噬细胞的氧化防御反应。Guo等［9］提取257例念珠菌性阴道病患者的阴道分泌物，在过氧化氢处理后，通过ELISA法检测发现其中CAT、SOD、维生素C的表达增加。Orta-Zavalza等［10］发现，转录因子Msn4和编码CAT的Cat1基因对于光滑念珠菌抗氧化应激起到重要作用。Cuellar-Cruz等［11］通过在体外将氧化剂甲萘醌及异丙苯过氧化氢作用于光滑念珠菌，发现对数生长期的光滑念珠菌Cat1的表达升高，而静止期的光滑念珠菌Cat1的表达无明显变化。Nakamura等［12］在实验中发现，金黄色葡萄球菌和白念珠菌在面对羟基自由基杀伤作用时，白念珠菌有着更加强的抵抗力。通过对两者CAT表达的测定，发现白念珠菌过氧化氢酶活性更强，可见CAT对于念珠菌抵抗氧化压力的意义重大。

2.2 SOD：是生物体内重要的抗氧化酶。通常情况下，SOD有3种亚型：①SOD1：细胞质中的超氧化物清除主要由大量的铜/锌SOD（SOD1）完成；②SOD2：线粒体基质含有锰 SOD（SOD2）；③SOD3：胞外SOD（SOD3）是铜/锌SOD的同工酶，是血管壁发生抗氧化作用酶的主要来源［13］。其中SOD2是大多数真核生物线粒体抗氧化防御系统不可缺少的一个重要组成部分。

白念珠菌有6个SOD编码基因Sod1～6。已经证明，Sod1～5在对数期和固定相有保护作用，Sod 1对毒力作用很重要。Sod4、Sod5基因缺陷的白念珠菌，在面对吞噬细胞作用时表现出较低的存活率［14］。Chaves等［15］发现，在白念珠菌应对甲萘醌与二酰胺所产生的氧化压力时，Sod1基因与编码谷氧化还原蛋白的Grx2基因在念珠菌发病机制中起重要作用。通过构建出Grx2/Sod1双重基因缺陷株，发现其缺乏菌丝形态且更易被吞噬细胞杀死，在面对甲萘醌与二酰胺氧化作用时也更加敏感，可见SOD与谷氧还蛋白在白念珠菌应对氧化压力及抵抗宿主吞噬细胞方面有重要的作用。

3 谷胱甘肽系统

谷胱甘肽几乎存在于所有的细胞内，能帮助保持正常免疫系统的功能，并具有抗氧化和解毒作用。此系统包括谷胱甘肽、谷胱甘肽还原酶、谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）等。

Abegg等［16］用过氧化氢刺激临床分离的8种念珠菌，测定发现，这些念珠菌细胞内的谷胱甘肽水平不同程度下降，其中白念珠菌中的谷胱甘肽水平降低最为明显。Miramón等［17］揭示了白念珠菌GPx家族，包括Gpx31、Gpx32和Gpx33在氧化应激中的作用。在白念珠菌暴露于过氧化物时可诱发GPx的活性，该酶的活性对于整个氧化应激过程均很重要。在短期的体外实验（暴露于过氧化物＜3 h）GPx活性依赖于Gpx31的存在，而与Gpx32、Gpx33无明显关联。但通过构建Gpx31/Gpx32/Gpx33白念珠菌三基因缺陷株发现，其比Gpx31单基因缺陷株对于过氧化物反应更加敏感，这表明Gpx32、Gpx33可能也同样影响白念珠菌抗氧化能力。研究还发现，Gpx31/Gpx32/Gpx33三基因缺陷株更容易被吞噬细胞杀灭，提示GPx与整个固有免疫系统有关。对光滑念珠菌的研究发现，Gsh1基因缺陷株及Pro-2基因突变株对于过氧化氢和甲萘醌所产生的氧化压力的敏感性大于野生型，表明谷胱甘肽对于氧化应激作用的重要性［18］。Suzuki 等［19］研究发现，产朊念珠菌（Candida utilis）在应对氧化压力作用时，谷胱甘肽的相关基因Gsh1、Cys4和Def1表达升高。

4 其他念珠菌氧化应激的机制

硫氧还蛋白（Trx）系统是一个高度保守的还原酶系统，包括Trx、硫氧还蛋白还原酶、烟酰嘌呤二核苷磷酸。Michán 和 Pueyo［20］发现，白念珠菌在过氧化氢作用下，硫氧还蛋白系统相关基因Tsa1、Prx1、Ahp11、Ahp12、Trx1p表达明显升高。da Silva Dantas等［21］证实，Trx1除具有抗氧化活性外，还影响Hog1途径中的磷酸化作用；缺少Trx1表达的白念珠菌表现出明显的减毒作用；Cap1p属于碱性亮氨酸拉链调节蛋白家族，Rowan等［22］研究显示，白念珠菌在AgClO的氧化刺激作用下，Cap1p表达增加。Cao等［23］研究显示，白念珠菌Cap1p突变株对过氧化氢高度敏感，且生存能力相对降低。Patterson等［24］发现，在白念珠菌中，Gpx3介导Cap1的氧化适应功能。Xu等［25］研究显示，白念珠菌三价铁离子还原酶编码基因Cfl1在白念珠菌应对氧化压力时起重要作用，Cfl1突变株在氧化压力下显示出高SOD酶活性。Yu等［26］发现，钙通道阻滞剂维拉帕米可能在真菌抗氧化过程中起作用，维拉帕米作用于白念珠菌，经过氧化氢处理后，测定其SOD活性、谷胱甘肽系统及与氧化应激有关的一些基因表达，发现维拉帕米的疗效能够抑制真菌的抗氧化作用，表明钙通道可能是潜在的影响氧化应激的因素之一。Xu等［27］发现一个新的转录调节因子Aft2，在白念珠菌的铁代谢、氧化应激、表面黏附和菌丝形成等方面均起作用。

5 结语

综上所述，目前研究念珠菌抗氧化作用的方向主要包括MAPK信号通路、抗氧化酶系统、谷胱甘肽系统等，但是否还存在其他机制尚需进一步探讨。通过对该机制的研究，可为寻找新的抗真菌药物作用靶点提供理论依据，对于念珠菌病的防治，具有重要的意义。

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《中国皮肤科学史》出版暨筹建“中国皮肤科博物馆”启事

一、《中国皮肤科学史》2014年出版发行。该书由陈洪铎、廖万清、张学军策划，马振友、张建中、郑怀林主编，国内外200余名知名专家共同编辑完成，文图并茂，史料翔实，是大型皮肤科史书。定价800元。

二、筹建集皮肤科史、科研、教学、书库于一体的“中国皮肤科博物馆”。这是一项功在当代、利在千秋的系统工程。为保护中国皮肤科珍贵文物，特向全国征集皮肤科文献、仪器、器械、教具、蜡模、影像等文物，对捐献、联展的人士将赠送《中国皮肤科学史》，对重大贡献者勒石记功。

三、邮购《皮肤美容化妆品制剂手册》二版（78元），《国际皮肤病分类与名称》（766元），《最新皮肤科药物手册》（88元）。举办全国皮肤美容化妆品制剂班。

四、发布皮肤科、美容原料药、图书邮购信息，资料备索。转让马振友发明的生发和养发外用药国家专利（201210387061.9）。联系单位及人员：马振友皮肤病研究所马振友、苏荣彪，QQ386966727；手机13379033002；电话：029-62682729，4000981899，0435-4222180。

2015年全国皮肤外科、抗衰老及美容学习班通知

为提高皮肤美容及皮肤老化治疗水平，由中国中西医结合学会皮肤性病学专业委员会、中国整形美容协会抗衰老分会主办，重庆市中医院暨重庆市第一人民医院承办的全国皮肤外科、抗衰老及美容学习班，定于2015年5月15-17日在重庆市举办。届时将邀请国内知名专家赵启明教授、刁庆春教授、方方教授等就皮肤美容外科的基础及临床进行系统讲座。学习内容涉及皮肤肿瘤、瘢痕与瘢痕疙瘩、皮肤老化、注射微美容、激光、光动力技术的应用等。学习结束经考核合格后，颁发中国中西医结合学会皮肤性病专业委员会、中国整形美容协会抗衰老分会皮肤外科、抗衰老及美容学习班结业证书，并授予国家级I类继续医学教育学分。学习班联系人：蒲杨 13996088144，Email：1354468542@qq.com，汪蓉 13883103189，Email：gyz917@126.com。

Antioxidant mechanisms ofCandida

Wen Yiyang,Huang Xin,Zhao Jingjun.Shanghai Tongji Hospital,Shanghai 200065,China

Candidais the most common opportunistic pathogen in humans.In recent years,the incidence ofCandidainfection has been increasing.WhetherCandidacauses diseases depends on its abilities to adapt to and resist various kinds of environmental pressures,of which,antioxidant capacity is the most important.The antioxidant mechanisms ofCandidamainly involve mitogen-activated protein kinase （MAPK）transduction pathway,antioxidase system,glutathione system,etc.The antioxidant response inCandidais realized through one or more of the above mechanisms.These mechanisms may provide a theoretical basis for searching for new drug targets,and facilitate the treatment of candidiasis accordingly.

Candidiasis;Candida;Antioxidants;MAP kinase kinase kinases;Glutathione;Peroxiredoxins

Huang Xin,Email:alida_huang@163.com

10.3760/cma.j.issn.1673-4173.2015.02.020

上海市科研计划项目（13ZR1437900）

200065上海市同济医院

黄欣，Email：alida_huang@163.com

主要缩写：MAPK：促丝裂原活化蛋白激酶，Hsp：热休克蛋白，SUMO：小泛素相关修饰物，SOD：超氧化物歧化酶，CAT：过氧化氢酶，GPx：谷胱甘肽过氧化物酶，Trx：硫氧还蛋白

2014-07-11）