白念珠菌致病因素及抗真菌药物研究进展

陈锴 鲁仁义 阎澜

(1.第二军医大学学员旅学员十队，上海 200433；2.第二军医大学药学院新药研究中心，上海 200433)

·综述·

白念珠菌致病因素及抗真菌药物研究进展

陈锴1鲁仁义2阎澜2

(1.第二军医大学学员旅学员十队，上海 200433；2.第二军医大学药学院新药研究中心，上海 200433)

白念珠菌是常驻人体的条件致病真菌，当机体免疫力下降时会引起皮肤黏膜浅层乃至全身系统性真菌感染。目前，念珠菌血症是引起院内血源性感染的第4位因素。随着经典药物耐药性的出现，因侵袭性念珠菌病死亡的患者也日渐增多。为解决真菌感染及耐药性的问题，越来越多从白念珠菌致病因素出发的新型抗真菌药物正在火热研发。该文对抗真菌药物的研究进展作一综述。

白念珠菌；抗真菌药物；生物被膜；菌丝

随着病原真菌耐药现象日渐严重，经典抗真菌药物已无法满足控制疾病的要求。据相关统计，侵袭性念珠菌病在全球范围内的影响已达25万人/年，死亡案例超过5万人[1-2]。目前，念珠菌血症已成为医疗相关血流感染 (Bloodstream infection，BSI)的第4位最常见原因，并且是重症监护室重症感染的首位病因[3]，新型抗真菌药物的研发迫在眉睫。

1 白念珠菌的致病因素

白念珠菌 (Candidaalbicans)是一种定植于人体的条件致病真菌。在免疫力正常的人体，白念珠菌定植在浅表皮肤和黏膜，不致病；当机体由于应激、严重感染或使用免疫抑制剂而导致免疫功能下降时，白念珠菌易侵袭人体，引起黏膜甚至深部器官真菌感染。

白念珠菌的致病因素主要包括形态转换、黏附、分泌水解酶、生物被膜、群体感应等多种因素[4]。白念珠菌具有酵母相、菌丝相、假菌丝相等形态，其中菌丝相更具侵袭力，而酵母相细胞更易传播。白念珠菌通过感知环境pH、营养、金属离子等因素，能对其形态进行调控转换，从而适应宿主体内环境。当白念珠菌侵袭人体时，菌丝表面黏附素 (Hwp1p)和侵袭素 (Als3p、Ssa1p)会与宿主上皮细胞的相应受体结合，促进黏附；同时，菌丝尖端分泌水解酶 (Sap2)和溶解素 (candidalysin)，侵袭和破坏宿主上皮细胞膜的完整性，使细胞膜通透性增加，减弱宿主细胞的防御能力[5]。生物被膜是附着在非生物或生物表面的微生物群落[6]。成熟的生物被膜由白念珠菌酵母、菌丝及细胞外基质组成，菌丝相细胞附着于基质表面，酵母相细胞被包埋在聚合细胞外基质中难以清除，容易导致真菌从成熟生物被膜释放，引起持续性念珠菌病。与浮游细胞不同，白念珠菌生物被膜对于多种临床抗真菌药物均有耐受性，是目前抗真菌药物研究的主攻方向之一。

2 经典抗真菌药物

经典抗真菌药物主要包括三种：多烯类、唑类以及棘白菌素类抗真菌药。

2.1 多烯类

以两性霉素B为代表的多烯类抗真菌药物是具有疏水和亲水性的兼性分子，通过紧密结合麦角甾醇以产生插入真菌细胞膜形成跨膜通道的药物-脂质复合物[7]，从而增加细胞膜通透性，使胞内小分子外泄造成细胞死亡。目前，多烯类药物在临床效果良好，但长期使用会造成肝、肾毒性，因而其长期应用受到限制。

2.2 唑类

唑类抗真菌药物是一类五元含氮杂环化合物，主要通过抑制由ERG11编码的真菌羊毛甾醇14α-去甲基化酶 (也称细胞色素P450)而减少真菌细胞膜麦角甾醇的合成[8]。唑类药物通过易化扩散进入真菌细胞，并通过唑环中的无阻氮原子与位于Erg11p蛋白活性位点卟啉上的铁原子结合起作用。有资料显示，唑类药物还能通过破坏液泡膜质子泵酶而打破液泡内的阳离子稳态。唑类药物对酵母菌具有抑制效果，而对霉菌具有杀菌效果[9]，正是因为对念珠菌的抑菌而非杀菌作用，导致其耐药性的产生。

2.3 棘白菌素类

棘白菌素是一种抑制葡聚糖合酶的脂肽大分子，通过破坏β-(1,3)-D-葡聚糖的合成造成真菌细胞壁完整性的缺失，最终起到杀灭真菌的作用[10]。研究表明，棘白菌素类药物具有较好的抗念珠菌生物被膜活性，生理血液浓度的米卡芬净在体外抗念珠菌生物被膜活性较高，而卡泊芬净可抑制细胞黏附于材料表面、改变被膜内细胞的形态和代谢状态[9]。此外，这类药物还可以通过影响胞外多聚基质降低生物被膜的耐药性。

3 抗真菌药物研究进展

目前临床侵袭性真菌感染的治疗常采取预防用药或经验性用药以及长周期用药，这些治疗方式导致真菌耐药现象日渐严重。为了克服真菌感染的难题，从白念珠菌致病因素着手开展抗真菌药物研究是一个有效途径，现已取得一些进展。

3.1 曲马多

最新研究表明，镇痛药物曲马多对白念珠菌的生长、形态转换和生物被膜形成均具有抑制作用。曲马多抗白念珠菌的50%最低抑菌浓度在2～4 mg/mL之间，而其杀菌浓度为8 mg/mL，且能杀死99.9%的真菌。通过BLASTp对白念珠菌蛋白质组学的分析中，并没有发现与μ型阿片肽受体相似的蛋白，但在白念珠菌致病机制中发挥关键作用的Gpr1p、Ste2p、和Ste3p与μ型阿片肽受体具有一定相似性[11]。其中Gpr1p能感知培养基中葡萄糖浓度，来调节白念珠菌的形态发生，而Ste2p与Ste3p则是调节白念珠菌灰-白形态转变的交配型信息素受体。曲马多能够抑制白念珠菌酵母向菌丝形态的转变，主要通过靶向调节白念珠菌G蛋白耦联受体 (GPCR)——Gpr1p/Gpa1p受体来实现。此外，曲马多还能够抑制细胞黏附到聚苯乙烯表面，这种抑制黏附的作用能有效抑制早期和成熟生物被膜的形成[12]。目前，曲马多作为麻醉辅助药物的安全性已被证实，同时也被认可是潜在的抗真菌剂及抗念珠菌局部给药的候选药物，但其抗白念珠菌的临床疗效，仍有待进一步的研究。

3.2 多胺生物合成抑制剂

多胺生物合成抑制剂与两性霉素B的联合使用能够有效抑制白念珠菌生物被膜的生成。能够消除白念珠菌生物被膜有效浓度的两性霉素B往往具有严重肝肾毒性，而多胺在生物体内参与细胞增殖、凋亡、基因调控、蛋白翻译等多种生物学过程，两性霉素B与多胺生物合成抑制剂，如1,4-二氨基-2-丁酮 (DAB)或二氟甲基鸟氨酸 (DFMO)联合使用时，能够起到有效抗生物被膜的作用[13]。这种联合使用的作用机制，主要是能够增加细胞内活性氧水平，并使半胱天冬酶编码基因MCA1的转录水平以及半胱天冬酶的活性显著提高[14-15]。

3.3 氟西汀

氟西汀与唑类药物联合使用被证实能够协同抵抗白念珠菌的生物被膜，在体内外均有活性。通过考察时间-杀菌曲线、蜡螟 (Galleriamellonella)模型实验，以及生物被膜形成4 h、8 h、12 h的状态等[16]，研究发现氟康唑和氟西汀联合使用抑制生物被膜的作用机理可能与SAP基因簇的下调和白念珠菌细胞外磷脂酶活性被抑制相关[17]，但仍需开展更深入的机制研究以及更多的动物模型以验证。

3.4 环孢菌素A

环孢菌素A是一种钙依赖磷酸酶抑制剂，能够通过多种机制提高白念珠菌生物被膜对氟康唑的敏感性。这种作用具有剂量依赖性，对于白念珠菌生物被膜形成的初期和成熟被膜都有抑制作用。环孢素A能够使黏附相关基因ALS3和HWP1、细胞膜转运蛋白耐药基因CDR1和MDR1、以及氟康唑靶基因ERG11的表达显著下调[18]。流式细胞仪检测表明，环孢菌素A与唑类药物的联合使用还具有降低细胞表面疏水性并增加细胞内钙离子浓度的作用。但由于环孢菌素A是免疫抑制剂，其抗真菌的临床用途还有待研究，因而，开发不具有免疫抑制作用的钙依赖磷酸酶抑制剂是今后的研究热点之一。

3.5 小檗碱

小檗碱和氟康唑联合使用具有良好的协同抗耐药白念珠菌的体外活性。时间-杀菌曲线显示，这种协同作用具有小檗碱剂量依赖性，而并非氟康唑剂量依赖性。除小檗碱外，其他DNA嵌入剂，包括亚甲蓝、血根碱和吖啶橙，均发现能协同氟康唑对抗耐药白念珠菌。其主要机制与小檗碱能在白念珠菌细胞核内积累，从而引起细胞周期阻滞和细胞周期相关基因转录改变有关[19]。荧光检测胞内积累的小檗碱发现，氟康唑能够破坏真菌细胞膜而增加胞内小檗碱浓度。但细胞内小檗碱的外排作用却与氟康唑无关，而具有强烈的葡萄糖依赖性，与细胞膜外排泵Cdr2p也密切相关。研究表明，在小檗碱与氟康唑协同作用中，小檗碱发挥主要的抗真菌作用，而氟康唑主要起着增加细胞内小檗碱浓度的作用[20]。此外，有研究表明氟康唑和小檗碱联合比唑类单一疗法能更有效地治疗浅表真菌感染，并且具有预防复发的优势[20]。但由于大剂量小檗碱静脉输注具有毒性作用，阻碍了这种协同作用在临床上的应用。

3.6 紫檀芪

紫檀芪是多种天然植物来源的二苯乙烯衍生的植物抗毒素。研究发现，16 μg/mL以下浓度的紫檀芪具有显著的体外抗白念珠菌生物被膜活性[21]，其作用主要包括抑制生物被膜的形成和破坏已成形的生物被膜，而紫檀芪对浮游白念珠菌却几乎无杀菌效果。基因表达微阵列和实时定量RT-PCR结果显示，在16 μg/mL的紫檀芪作用下，白念珠菌中与形态转变、麦角甾醇生物合成、氧化还原酶活性以及与细胞表面和蛋白质变性 (热休克蛋白)相关的基因表达发生显著变化。与菌丝形成相关的基因，尤其是受到RAS/cAMP通路调节的有关基因，包括ECE1、ALS3、HWP1、HGC1和RAS1等，表达均发生下调[22]，加入外源性的cAMP能够恢复这种下调。同时，经中央静脉导管感染的大鼠模型实验表明，紫檀芪在体内对白念珠菌生物被膜具有一定程度抑制作用活性也被证实。

3.7 汉防己甲素

研究表明，汉防己甲素对生物被膜的形成和维持具有明显的干扰作用。这种作用主要与降低细胞表面疏水性，高浓度抑制白念珠菌生长，抑制酵母向菌丝的形态转变有关。实时定量RT-PCR结果显示，在经过汉防己甲素处理后，一些参与编码菌丝形成的重要基因表达异常，而加入外源性的cAMP后，白念珠菌的形态转变能够恢复，证实这种作用主要与RAS/cAMP通路有关。秀丽隐杆线虫 (Caenorhabditiselegans)的白念珠菌感染模型实验表明，汉防己甲素具有一定体内抗菌活性[23]。

4 问题与展望

抗真菌感染的防治面临着巨大的挑战，理解和掌握白念珠菌致病和耐药机制，开发具有杀菌作用的药物，对新型抗真菌药物的研究至关重要。白念珠菌的致病因子如黏附素、侵袭素、菌丝特异基因、水解酶、热休克蛋白、液泡相关蛋白等，是理想的抗真菌药物靶点。通过干扰白念珠菌的致病因素，并提高宿主固有免疫和适应性免疫，是今后抗真菌研究领域的趋势。

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[本文编辑] 卫凤莲

上海市自然科学基金 (17ZR1437700)；国家自然科学基金 (81470158)

陈锴，男 (汉族)，本科在读.E-mail:515854039@qq.com

阎澜,E-mail:ylan20001228@sina.com

R 379.4

B

1673-3827(2017)12-0180-04

2017-03-20