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念珠菌(Candida)是临床上最常见的条件致病真菌。它们可以作为共生菌定植在人体粘膜表面,同时又可以引起皮肤、粘膜相关的浅表感染,甚至是深部器官的系统性感染。随着癌症化疗、器官移植等新医疗技术的发展以及艾滋病患者等免疫功能受损的易感人群的增加,以白念珠菌(Candidaalbicans)为主的念珠菌感染成为了世界范围内日益严重的问题。研究念珠菌的遗传多样性、相关致病因子和对宿主的适应机制,有助于揭示念珠菌由共生菌向病原菌转变的机理,对预防和治疗念珠菌病具有重要意义。因此,本课题主要在致病念珠菌的遗传分化、形态转变和有性繁殖等方面展开了研究,主要研究内容和结果如下: 本研究首先从临床收集了不同感染部位的念珠菌646株,并对其进行了确切鉴定。对其中深部感染标本、复发性念珠菌阴道炎患者阴道、直肠及其配偶外生殖器来源的239株白念珠菌,用PCR-SSCP结合GeneScan的方法分析其微卫星CAI基因型,并比较不同来源菌株的基因型分布规律和毒性相关表型的差异,以研究不同感染部位白念珠菌的遗传分化。结果发现复发性阴道炎患者阴道与自身直肠和健康性伴侣生殖器来源的菌株CAI基因型的相同率分别为92.5%和71.4%,提示引起复发的菌株很可能是通过性活动获得的,或者是患者自身肠道所携带的。而深部感染白念珠菌菌株的CAI基因型呈多样性散发分布,且主要都是CAI区三核苷酸重复子数小于30个的基因型,与阴道炎感染的优势基因型正好相反。表型分析显示阴道炎的优势菌株对H2O2的敏感性明显高于其他基因型的菌株,表明抗氧化性与不同感染部位菌株的基因型分布相关。 形态转变和有性繁殖在致病真菌迅速适应宿主变动的微环境和促进致病因子的进化中起到重要作用。本研究以临床上收集的菌株作为原材料,结合宿主环境因子,来研究白念珠菌自然菌株中的形态转变以及与之相关的有性繁殖现象。结果发现和以前报道的交配型(MTL)纯合菌株一样,白念珠菌MTLa/α杂合型临床菌株在模拟宿主环境的条件下也可以进行白-灰菌形态转变。MTLa/α菌株转变的最适条件是用宿主肠道细菌细胞壁主要成分N-乙酰葡糖胺(GlcNAc)作为唯一碳源并在5%CO2中培养细胞。虽然这两个宿主因子(GlcNAc和CO2)对MTLa/α菌株白-灰菌形态的诱导能力不如MTL纯合的菌株,但是三种细胞类型的灰菌的细胞形态和菌落形态都是相似的。与MTL纯合菌株一致的是,MTLa/α菌株的白菌和灰菌在不同小鼠感染模型中的毒性也是不同的。但是,MTLa/α菌株的灰菌细胞没有有性交配的能力。进一步研究转录因子突变体表型表明,3个转录因子Rfg1、Brg1和Efg1参与了MTLa/α菌株白-灰菌形态的调控。本研究认为多种环境因子与一系列转录因子的激活与灭活整合在一起,控制了关键的转变调控基因WOR1的表达,最终决定白念珠菌的细胞形态。本研究在白念珠菌自然菌株中占大多数的MTLa/α菌株中发现的白-灰菌形态转变强调了这种现象的普遍性,修改了白灰形态转变的调控理论,并进一步揭示了它在适应宿主环境、致病性和有性繁殖中的重要作用。 近年来,非白念珠菌在临床上引起的感染逐渐增加。因此,本研究又进一步探讨了与白念珠菌亲缘关系相近的其它重要致病念珠菌中是否存在着类似的白灰菌形态转变的现象,及其和有性繁殖之间的相关性。结果在传统上被认为是只能进行无性繁殖的种热带念珠菌(Candidatropicalis)中发现了白-灰菌形态转变和有性交配的现象。这种白菌与灰菌之间的转变是可逆和可遗传的,且只有灰菌可以进行有效的交配。另外,N-乙酰葡糖胺可以促进灰菌细胞的形成并增加交配的效率,但是却抑制了热带念珠菌另一种形态——菌丝的形成。这表明宿主环境信号在热带念珠菌的形态转变和有性繁殖中起到重要作用。另外,本研究还发现了一种不同于白念珠菌的中间态,它介于白菌和灰菌之间,表明热带念珠菌的这种转变可能是三态的。而对于所研究的其他念珠菌种,没有发现有白-灰菌形态的现象。 本课题的研究结果加深了对致病念珠菌与宿主相互作用、形态转变以及有性繁殖方面的认识,对了解念珠菌的致病机理具有重要意义,并为预防和治疗念珠菌病提供了重要的理论基础。