皮炎外瓶霉的研究进展

陈天杨 朱信霖 刘祎 陈天成 石媛漾 廖万清 陈敏 潘炜华

(海军军医大学第二附属医院皮肤科，上海市医学真菌分子生物学重点实验室，上海 200003)

1 病原学及流行病学

皮炎外瓶霉(Exophialadermatitidis)是外瓶霉属(Exophialaspp.)中最常见的致病菌，既往被命名为王氏外瓶霉(Wangielladermatitidis)，是一种菌体为暗色的双相真菌，其双相性与菌龄有关，早期在培养基上呈现黑色酵母状，随后产生黑色菌丝[1]。目前，皮炎外瓶霉在分类学上归于子囊菌门(Ascomycota)、盘菌亚门 (Pezizomycotina)、半知菌纲(Eurotiomycetes)、刺盾炱纲(Chaetothyriomycetidae)、刺盾炱目(Chaetothyriales)、虎耳草科 (Herpotrichiellaceae)、外瓶霉属 (Exophiala)。皮炎外瓶霉在自然界广泛分布，主要寄生在朽木、枯草等腐败植物及土壤中，但该菌从自然环境中的分离率却并不高[2]。有研究表明皮炎外瓶霉具有利用细胞色素吸收利用单芳香化合物的能力，这可能对其时空地理分布特征有重要影响[3]。2016年，Zupancic等[4]从洗碗机、桑拿浴室等人类生活环境中分离出皮炎外瓶霉，提示皮炎外瓶霉对人类栖息地相关水环境的适应性[5]。

目前，皮炎外瓶霉造成人类感染的确切传播途径尚未明确，但一般认为主要有三大途径(见图1)：①皮肤等浅表组织的感染可能与外伤后菌体种植有关；②系统感染可能与孢子经呼吸道吸入，穿越气血屏障进入体内有关[1]；③食物污染可导致消化道传播[6]。虽然曾有犬及蝙蝠感染皮炎外瓶霉的报道[7-8]，但目前未见皮炎外瓶霉导致人畜间相互传播的病例报道。近年来，皮炎外瓶霉造成的血行播散感染逐渐引起重视。2016年，Vasquez等[9]报道了因静脉冲洗液污染而导致15名患者感染的小规模真菌感染爆发事件。

图1 皮炎外瓶霉传播机制及常见临床表现Fig.1 Transmission mechanism and common clinical manifestations of Exophiala dermatitidis

皮炎外瓶霉导致临床感染的类型多样，既可以导致皮肤、皮下组织的局限性感染，也可导致严重的系统性感染[1,10]。传统上，一般认为皮炎外瓶霉是一种机会性致病真菌，主要侵犯长期使用糖皮质激素、免疫抑制剂以及器官移植等免疫能力受损的患者[1,10]，但近年来的研究发现，皮炎外瓶霉也可导致免疫功能正常宿主的感染，且具有明显的地域、易感人群和菌株遗传多样性差异。在欧洲和北美地区，皮炎外瓶霉主要累及患有肺部囊性纤维化(cysticfibrosis， CF)等基础疾病的高加索人种[11]，1%～19%的这类患者的深部支气管分泌物中可检出皮炎外瓶霉[12-13]，大多无明显的临床症状[14]。而在我国、日本等东亚地区，皮炎外瓶霉往往累及免疫功能正常的患者，尤其是中枢神经系统，报道病死率可高达80%[15]。2021年，朱信霖等[16]对1989年—2020年全球范围皮炎外瓶霉感染病例进行了系统性回顾分析，发现皮炎外瓶霉感染在免疫功能正常和免疫功能缺陷患者中均可发生，患者的男、女性别比无明显差异，最常发病年龄段为51～60岁，肺为最常受累的器官，但不同地域的病例感染器官存在明显差异，提示皮炎外瓶霉菌株可能存在不同的毒力差异及遗传起源。

2 毒力因子

关于皮炎外瓶霉毒力因子的研究尚不充分，目前认为主要与以下几种毒力因子有关。

2.1 黑素(melanin)

黑素是一种通过酚类或吲哚类化合物聚合而成的表面带有负电荷的深棕色或黑色疏水性物质，主要存在于菌体的细胞壁或胞浆中[1,17]。真菌的黑素合成途径多样，有酪氨酸酶合成途径、聚酮合酶合成途径、酚氧化酶合成途径(如漆酶)等[17-18]。如新生隐球菌(Cryptococcusneoformans)的黑素合成途径依赖漆酶，而皮炎外瓶霉则通过聚酮合酶合成黑素[19]。黑素对皮炎外瓶霉具有保护性作用，提高其对高温、紫外线照射等恶劣环境的耐受性[20]，还可帮助其逃脱宿主免疫系统吞噬，并通过清除自由基避免宿主免疫系统的氧化杀伤[21-22]。黑素还可抑制促炎症细胞因子如IL-1b、IL-6、TNF的产生发挥免疫抑制作用[21]。皮炎外瓶霉还可通过改变黑素电子特性，利用电磁辐射及代谢过程中产生的能量从而促进自身生长[23-25]。

2.2 生物膜(biofilm)

生物膜是一种附着于活组织或无活力的组织表面，由其自身产生的细胞外多聚基质(extracellular matrix，ECM)包裹的有结构的菌细胞群体，由ECM以及被其黏连的菌细胞构成[26-27]。生物膜不仅可以帮助真菌抵御机体的免疫作用，还可以通过发挥屏障作用，调节细胞生长速度，表达耐药基因等机制阻碍抗真菌药物作用，所以生物膜与真菌耐药性息息相关[26,28-29]。皮炎外瓶霉形成生物膜并不少见，在水龙头、淋浴喷头[30]或洗碗机的橡胶密封件上等环境和临床样本里都有报道[29,31]。

2.3 细胞色素P450 (cytochrome P450,CYP)

在20世纪60年代初被发现，是广泛存在于微生物、动植物(包括人体)中与膜结合的血红蛋白类酶，具有氧化、环氧化、羟化、去甲基化等多种生物催化活性[32-33]。可参与真菌初级、次级、外源性代谢的多个过程，在真菌致病性及降解外源性毒物中发挥了重要作用[3]。Teixeira等[34]研究表明，皮炎外瓶霉具有较高的CYP基因比例，这有助于其在恶劣环境下生存。其独特的降解毒性单芳香烃化合物的能力可能对皮炎外瓶霉在自然界中生态龛位的时空分布特征也有重要的影响[3]。

此外，荚膜多糖(polysaccharides)、形态双相性(dimorphism)、几丁质合成酶(chitin synthases)近年来均被学者提出可能是皮炎外瓶霉的毒力因子，相关研究正在不断深入中。

3 临床表现

由于皮炎外瓶霉感染缺乏特异性的临床表现，起病隐匿，病变部位可累及全身多个系统，给临床早期诊断带来了一定的挑战[1,3]。一项回顾性研究表明，发热和呼吸道症状(咳嗽、咳痰、咯血、呼吸困难)在患者中最为常见(约占39%)，肺部感染者CT多表现为大小不一的结节、浸润影及支气管扩张等；消化道症状(腹痛、恶心、呕吐等)也较常见，影像学检查可提示腹水、肝脾肿大、胆管扩张等消化系统相关病变，但无特异性表现；累及中枢神经系统的患者可有头痛、昏迷等颅内压升高的表现，CT及 MRI可示脑水肿、 脑脓肿等病变。皮肤损害主要表现为结节、溃疡、结痂，其他症状还包括视力下降、肢体无力、偏瘫、步态不稳等[16]。

4 诊 断

早期确诊能极大改善真菌感染患者的预后[35]，但对皮炎外瓶霉感染，目前还缺乏理想的兼具高特异性和高敏感性的诊断方法。目前其临床诊断主要依赖于实验室真菌学检查[36]。皮炎外瓶霉培养可见黑色酵母样菌落，镜下可见以产生酵母样的芽生孢子为主，继续培养可产生气生菌丝，形成黑色绒毛状菌落，镜下可见圆筒形或瓶形的分生孢子环痕梗，室温下培养14 d菌落直径可达5 mm, 不能同化硝酸盐及亚硝酸盐，可耐受40℃以上的高温[37]。体外培养生长较慢, 在培养过程中易被曲霉等生长较快的真菌及细菌掩盖，是当前皮炎外瓶霉感染临床漏诊及延误诊断的主要原因[38]。目前，推荐使用含有氯霉素的马铃薯琼脂培养基(PDA)、ECA(erythritol-chloramphenicol agar) 、SGCA (Sabouraud gentamicin-chloramphenicol agar)等特殊培养基来提高菌株的分离率[39-40]。由于许多暗色真菌的表型较为相似，且真菌的生长受温度、湿度及培养条件的影响、只依靠生理生化性状的差异作为种间鉴别的依据并不可靠。2008年，Nagano等[41]首次运用基于ITS序列的PCR方法成功诊断一例皮炎外瓶霉感染患者。目前，真菌培养联合ITS或其他基因位点测序成为被推荐的皮炎外瓶霉的鉴定方法[42]。

5 治 疗

由于皮炎外瓶霉感染病例的散发，其抗真菌治疗方案以个案研究为主。目前认为, 如果感染部位较局限且具备手术指征, 手术切除病灶后再行抗真菌治疗可改善预后[16,43]，而系统性感染往往需使用系统性抗真菌药物治疗。特比萘芬和伊曲康唑是治疗皮肤及皮下组织真菌感染最常用的系统性抗真菌药物，均可抑制真菌胞膜麦角固醇的合成，从而抑制真菌的生长。2014年，欧洲临床微生物与感染性疾病学会(European Society Clinical Microbiology Infectious Diseases, ESCMID)与欧洲医学真菌学联盟(European Confederation of Medical Mycology, ECMM)联合发布指南提出，推荐伊曲康唑联合特比萘芬作为皮炎外瓶霉所致系统性感染的首选抗真菌治疗方案[43]。但有研究表明这两种药物对暗色丝孢霉病的疗效并不理想[38,44-45]。有研究提示他克莫司在体外与伊曲康唑或特比萘芬联合应用时，能够增加皮炎外瓶霉对伊曲康唑和特比萘芬的敏感性，其潜在机制可能为他克莫司与麦角固醇合成酶抑制剂联合能够增强致病菌对唑类药物敏感性[46]，从抑菌作用转变成杀菌作用[47-48]。但是，他克莫司作为一种免疫抑制剂，本身有诱发真菌感染的可能性，且目前对这类药物的研究仅局限于体外试验，其临床可行性尚待验证。此外，有研究显示在系统性感染的小鼠模型中，泊沙康唑比伊曲康唑和两性霉素B更加有效[49]。

光动力疗法(photodynamic therapy, PDT)是一种极具潜力的无创性替代治疗方案。体外研究证明，光动力对念珠菌、皮肤癣菌、裴氏着色菌(Fonsecaeapedrosioi)及卡氏枝孢瓶霉(Cladophialophoracarrionii)等致病真菌均有杀伤作用[50-52]。此外，光动力还能抑制对常规药物耐药的真菌生物膜[53]。徐玉亭等[54]研究发现光动力疗法单用或联合抗真菌药物对游离态及形成生物膜的皮炎外瓶霉有促凋亡的作用，为临床治疗皮炎外瓶霉浅部感染提供了新思路。

6 结 语

近年来，皮炎外瓶霉感染相关病例报道在全球范围内呈上升趋势，但其致病机制、感染途径仍未明确，血清学、分子鉴定等与新抗真菌药物的研发及临床应用有待更充分的研究。临床真菌病专家应与流行病学、医学真菌学、检验医学及药理学专家加强合作，研究皮炎外瓶霉的流行病学新趋势，开发早期精准诊断方法，解析皮炎外瓶霉的致病机制，为推动皮炎外瓶霉感染的精准诊治提供科学基础。