白色念珠菌与常见细菌相互作用

0　引言

白色念珠菌（Candida albicans）是人体最常见的寄生真菌，也是常见的条件致病菌。对于免疫力低下或近期接受过免疫抑制治疗的患者，白色念珠菌感染的死亡率可达40%。真菌感染往往伴有细菌感染，有研究结果表明，27%~56%的院内白色念珠菌感染患者的血液中存在多种病原菌。院内发生的白色念珠菌混合血流感染中，最常见的病原微生物前3位分别是表皮葡萄球菌、肠球菌和金黄色葡萄球菌。多菌种的相互作用可能影响病原微生物间的生化关系及生物膜构成，并进一步影响病原微生物的耐药性及其对宿主免疫的抵抗力和毒力等因素。了解白色念珠菌与混合感染细菌间的相互作用对于混合感染的防治有着重大意义。

本文将举例阐述临床常见的细菌与白色念珠菌之间相互作用的研究进展。

1　白色念珠菌生物膜

作为一种条件致病菌，白色念珠菌对于人体的致病性很大程度上依赖于其生物膜的形成。白色念珠菌可形成一种高度结构化的生物膜——由细胞外基质包裹着酵母型、假菌丝型、菌丝型等多种形态的白色念珠菌。

白色念珠菌生物膜的形成分为以下4步：

①酵母型细胞黏附于材料、黏膜等表面。

②酵母型细胞大量繁殖形成生物膜的基底。

③形成假菌丝和菌丝，并分泌细胞外基质。

④生物膜中的酵母型细胞播散至新的定植点，形成新的生物膜。

2　白色念珠菌与金黄色葡萄球菌

金黄色葡萄球菌是临床常见的致病菌，白色念珠菌和金黄色葡萄球菌混合感染可见于尿道感染、烧伤患者的感染及糖尿病足等各种临床病例。在金黄色葡萄球菌与白色念珠菌混合生物膜形成的早期，金黄色葡萄球菌首先黏附于白色念珠菌的菌丝，该过程由白色念珠菌的菌丝蛋白凝集素样序列3（agglutinin-like sequence 3, Als3）介导；然后由白色念珠菌形成混合生物膜的基底，并促进金黄色葡萄球菌在混合生物膜的表面生长成膜。在小鼠口腔混合感染模型中，白色念珠菌的菌毛可侵袭并穿透小鼠的口腔黏膜屏障，使得黏附于菌毛的金黄色葡萄球菌可快速穿透黏膜并导致全身性感染，而整个过程中Als3的缺失并不影响白色念珠菌的毒力，但会减少全身性混合感染的发生。另一方面，金黄色葡萄球菌分泌凝固酶及细胞外纤维蛋白原结合蛋白，凝固酶可激活凝血酶原，后者可与细胞外纤维蛋白原结合蛋白共同作用使散在的纤维蛋白原形成纤维蛋白凝块包绕于白色念珠菌周围，从而使白色念珠菌免于粒细胞的吞噬作用。

Peters和Noverr通过建立小鼠腹膜炎模型，发现白色念珠菌和金黄色葡萄球菌混合感染的死亡率远高于等剂量的单细菌感染，而这种高死亡率可能与白细胞介素-6（IL-6）、粒细胞集落刺激因子、角质细胞趋化因子、单核细胞趋化蛋白-1、巨噬细胞炎症蛋白-1α等炎性细胞因子所导致的炎症反应相关。在混合感染的早期，小鼠即出现炎性细胞因子的升高，且不论金黄色葡萄球菌与酵母型还是菌丝型白色念珠菌形成混合感染，均可表现出相同的死亡率、病灶播散程度以及自身炎性反应程度，这说明金黄色葡萄球菌与白色念珠菌混合感染引起的致死性腹膜炎可能是由腹腔内独特的自身炎性反应所致，而与白色念珠菌的毒力无关。同时，Peters和Noverr还观察到，在上述混合感染中，宿主细胞释放的前列腺素E₂（prostaglandin E₂，PGE₂）显著升高，且添加外源性PGE₂可导致死亡率上升，而这种致死效应与PGE₂所导致的细胞因子释放无关。Krause等的体外实验结果显示，PGE₂可通过促进白色念珠菌菌丝的形成并提供更适宜的混合生物膜基底以刺激金黄色葡萄球菌生物膜的形成，但这2种细菌的混合培养并不会促使白色念珠菌产生更多的PGE₂。此外，金黄色葡萄球菌与白色念珠菌间还存在竞争作用，白色念珠菌的群体感应分子（quorum sensing molecule, QSM）法尼醇可抑制金黄色葡萄球菌的生物膜形成，并可通过破坏金黄色葡萄球菌细胞膜的完整性来影响其活性。总之，金黄色葡萄球菌与白色念珠菌间以协同作用为主，而2者的混合感染将导致临床预后差。

3　白色念珠菌与绿脓杆菌

绿脓杆菌（Pseudomonas aeruginosa）是一种常见的革兰阴性菌，也是一种常见的条件致病菌。有很大一部分院内感染的白色念珠菌病例伴有绿脓杆菌的血流感染或其所导致的肺炎。

绿脓杆菌与白色念珠菌间的相互作用大多由双方的QSM介导。Las系统和Rhl系统是2个依靠N-酰基丝氨酸内脂来调控基因表达的群体感应系统。假单胞菌喹诺酮信号（Pseudomonas quinolone signal, PQS）同时受Las系统和Rhl系统调控，Las系统可促进PQS的生成，而Rhl系统则可抑制其生成，且PQS的直接前体2-庚基-4-喹诺酮可抑制白色念珠菌的生物膜形成。PQS还可促进多种毒力因子（如绿脓菌素等吩嗪类化合物）的生成，其中绿脓菌素可通过降低环磷酸腺苷的水平来抑制白色念珠菌的表型转换，而吩嗪-1-醇、吩嗪-1-羧酸和吩嗪-1-甲酰胺分别与氟康唑、伊曲康唑、克霉唑这3种抗真菌药物具有协同作用。此外，白色念珠菌产生的法尼醇可抑制绿脓杆菌PQS的产生，进而抑制绿脓菌素等由PQS调控生成的毒力因子，但绿脓杆菌本身的生长则不受影响。

除QSM外，还有其他机制影响白色念珠菌和绿脓杆菌的相互作用。细菌细胞壁中的脂多糖可促进白色念珠菌的生物膜形成，但高浓度的绿脓杆菌脂多糖却可抑制白色念珠菌的菌丝及生物膜形成，并降低白色念珠菌的代谢率。白色念珠菌产生的乙醇既可促进绿脓杆菌的黏附及生物膜形成，又可促进绿脓杆菌产生5-甲基吩嗪-1-羧酸，且后者可刺激白色念珠菌产生乙醇，并以此形成一个正反馈循环。在白色念珠菌与绿脓杆菌混合生物膜的体外实验中，绿脓杆菌大量分泌铁载体——荧光嗜铁素，使得供白色念珠菌利用的铁减少，最终导致混合生物膜中的白色念珠菌代谢活性下降。而小鼠模型实验则显示出不同的结果，白色念珠菌的分泌因子抑制了荧光嗜铁素的分泌，进而导致绿脓杆菌毒力下降，但其生长则不受影响。

在体内环境下，白色念珠菌和绿脓杆菌的相互作用更多地借助于宿主的免疫反应。Roux等报道白色念珠菌感染后可促进干扰素γ和IL-17的分泌，抑制IL-2的分泌，并引起Th1-Th17细胞的免疫应答，该免疫应答可抑制肺泡巨噬细胞对绿脓杆菌的吞噬作用，使宿主对绿脓杆菌更加易感。而Mear等则有不同的结论：白色念珠菌定植于肺泡后产生IL-17及IL-22，进而产生抗菌肽并激活吞噬细胞，从而增强宿主对绿脓杆菌的抵抗力。

总体来说，白色念珠菌与绿脓杆菌间以拮抗关系为主，它们所分泌的一些分泌因子(如白色念珠菌的法尼醇、绿脓杆菌的吩嗪类化合物)在抑制对方生长的同时，也将对宿主造成损伤，同时宿主的免疫系统也参与了对宿主自身的损伤过程。

4　白色念珠菌与链球菌属

链球菌是一种常见的革兰阳性菌，根据分类方式不同可分为多种类型，其中与白色念珠菌感染关系密切的有变形链球菌（Streptococcus mutans）和格氏链球菌（Streptococcus gordonii）。2者均为口腔中的常见正常菌群，但在一定条件下，变形链球菌可引起龋齿等口腔感染，而格氏链球菌则可能导致感染性心内膜炎。

变形链球菌和格氏链球菌均通过胞壁蛋白SspB黏附于白色念珠菌的菌丝，而白色念珠菌菌丝上的特异性黏附素Als3亦介导了该过程。另外，变形链球菌产生的葡萄糖基转移酶B可黏附于白色念珠菌表面，随后立即产生大量葡聚糖促进变形链球菌与白色念珠菌的黏附；格氏链球菌产生的葡萄糖基转移酶G也具有类似作用。变形链球菌黏附于白色念珠菌菌丝后，可通过白色念珠菌的葡萄糖基转移酶产生更多胞外多糖基质，增强白色念珠菌和变形链球菌混合生物膜的形成能力，而胞外多糖中的真菌甘露聚糖和β-葡聚糖则为葡萄糖基转移酶提供了黏附位点。

白色念珠菌与变形链球菌共同生长不但增加其混合生物膜的强度，还可增强这2种微生物在人体不同部位的定植能力。变形链球菌对牙齿具有较好的亲和力，对口腔黏膜的亲和力较差，而白色念珠菌则更多的生长于黏膜上皮。黏附于白色念珠菌后，变形链球菌将获得更强的在黏膜上皮形成生物膜的能力。混合感染时链球菌和白色念珠菌可共同分泌μ-钙蛋白酶降解口腔黏膜上皮细胞的钙黏蛋白，进而导致病灶的播散，但μ-钙蛋白酶的分泌以链球菌为主，白色念珠菌的蛋白酶在整个过程中并非必需。与格氏链球菌混合培养时，白色念珠菌菌丝形成相关基因TEC1、FGR42及黏附基因Als3均有所上调，说明格氏链球菌可促进白色念珠菌的形态转换；而混合培养的格氏链球菌则存在fruR、fruB和fruA等果糖代谢相关基因的上调，这可能预示着混合生物膜中的白色念珠菌可为格氏链球菌提供果糖。

在分子层面，白色念珠菌与链球菌属同时存在协同与竞争作用。白色念珠菌可通过激活变形链球菌的QSM来增强混合生物膜的形成，但白色念珠菌的QSM法尼醇又可抑制混合生物膜的形成。链球菌产生的感受态刺激因子可通过激活群体感应系统comDE来抑制白色念珠菌的生物膜形成，但并不影响其菌丝生长。综合来说，在各种协同因子与拮抗因子作用下，生物膜中的酵母型及菌丝型白色念珠菌数量达到了平衡，同时也抑制了白色念珠菌在共同生物膜中的过度生长。但在体外实验中，2者的协同作用多表现于混合培养的早期，随着培养时间的延长，变形链球菌与白色念珠菌将更多地表现出竞争性。

综上所述，链球菌及白色念珠菌的混合感染不仅可增强双方生物膜的形成能力并以此获得更好的耐药性，增强定植能力与致病性，还可使双方更好地进行营养物质交换。与此同时，2者亦存在一定的竞争抑制作用。

5　白色念珠菌与乳酸杆菌

乳酸杆菌（Lactobacilli）是一种广泛存在于人体和自然环境中的革兰阳性菌。在人体中，乳酸杆菌是阴道的主要菌群，同时亦广泛存在于消化道中。所有乳酸杆菌均可通过糖类代谢产生乳酸，而消化道中的乳酸杆菌还可使用一些复杂的糖类（如低聚糖）产生短链脂肪酸，后者对于胃肠道的免疫系统具有重要作用。在生理情况下，不论是在阴道还是消化道，乳酸杆菌与白色念珠菌的相互作用均在实时发生着。

目前，对于乳酸杆菌抑制白色念珠菌的机制尚未完全明了，已阐述的机制大致可归纳为4种。

①乳酸杆菌可与白色念珠菌竞争营养物质及黏附位点，并以此达到抑制真菌侵袭的作用。

②乳酸杆菌可产生乳酸、乙酸等短链脂肪酸。其中乳酸导致的酸性环境可损伤白色念珠菌的正常细胞功能，使以其为碳源的白色念珠菌生长缓慢，且会出现细胞壁免疫原性降低的趋势；乙酸则可介导白色念珠菌的凋亡与坏死。

③乳酸杆菌会产生生物表面活性物质、细菌素等物质，生物表面活性物质可通过细胞毒性以及减少白色念珠菌黏附达到抗真菌作用，而细菌素亦为一种有抗菌作用的小分子肽。

④乳酸杆菌可通过宿主免疫机制抑制白色念珠菌，增加黏蛋白的生成、加强细胞间的连接以增强上皮屏障；上调识别白色念珠菌的Toll样受体并抑制由白色念珠菌介导的炎症反应；刺激上皮细胞产生防御素-β等抗菌肽杀伤白色念珠菌。

虽然乳酸杆菌对白色念珠菌的抗菌作用早被多次报道，但关于白色念珠菌对乳酸杆菌的影响报道较少。白色念珠菌细胞壁中的β-葡聚糖可激活小鼠的Dectin-1受体，并导致抗菌肽的分泌，后者将会抑制小鼠肠道中的乳酸杆菌。同时，有研究结果表明，在使用抗生素杀灭部分乳酸杆菌后，白色念珠菌可抑制残留乳酸杆菌的繁殖。

许多学者着眼于研究各种乳酸杆菌对白色念珠菌的影响，均得出了类似的结论：乳酸杆菌可通过减少黏附、抑制菌丝形成、发挥杀菌抑菌效果等途径对白色念珠菌进行抑制。乳酸杆菌及白色念珠菌通过物理方法、分泌物乃至宿主免疫等方法相互竞争，在生理状态下达到平衡，而各种原因引发的平衡被打破则可能导致白色念珠菌的感染。

6　结语

混合生物膜的形成是白色念珠菌与细菌混合感染的基础，混合生物膜中的微生物可获得更强的抵御宿主免疫应答能力、耐药性及致病性，已成为临床混合感染难治的主要原因。如何减少乃至阻止混合生物膜的形成并有效杀灭混合生物膜中的病原微生物是混合感染亟待解决的问题。各种细菌与白色念珠菌间均不同程度地存在协同与竞争作用，而不同细菌也以直接接触、各种分泌因子或宿主免疫等多种方式影响白色念珠菌及宿主组织。但相对于细菌-真菌混合感染的高发生率及高死亡率，目前对于这种混合感染机制的研究明显不足，尤其是对于表皮葡萄球菌、肠球菌等白色念珠菌混合感染常见细菌的研究仍处于起步阶段。进一步研究各种细菌与白色念珠菌的相互作用机制，对混合感染的防治具有重要临床价值和意义。

引用: 向柄全, 黄云超. 白色念珠菌与常见细菌相互作用的研究进展 [J] . 国际生物医学工程杂志,2017,40 (5): 384-388.

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