李家生，李 俊，廖一川，陳慧婷，徐志昌，王睿睿

(云南中醫(yī)藥大學(xué)中藥學(xué)院分子藥理教研室，云南 昆明 650500)

白念珠菌是一種腸道共生性和機(jī)會(huì)致病性真菌[1]，是人類侵襲性疾病的主要病原體，白念珠菌感染在免疫受損的個(gè)體中尤為嚴(yán)重，例如艾滋病患者、接受免疫抑制治療的移植患者以及植入醫(yī)療設(shè)備的患者[2]，在2019年底暴發(fā)的新型冠狀病毒肺炎患者中也發(fā)現(xiàn)了繼發(fā)性白念珠菌侵襲性真菌感染[3]。腸道菌群與人體的健康有著密不可分的聯(lián)系，其與宿主間存在著復(fù)雜而微妙的動(dòng)態(tài)平衡，各種原因?qū)е碌哪c道穩(wěn)態(tài)失衡將會(huì)影響人體的健康，導(dǎo)致各種疾病的發(fā)生[4]。腸道菌群在抵抗白念珠菌定植和保護(hù)宿主免受病原微生物感染方面發(fā)揮著重要作用[5-6]。

近年來(lái)，腸道菌群在疾病中的作用越來(lái)越受到大家的關(guān)注，成為了許多抗病原體感染領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)[7-8]。本文從腸道益生菌、共生菌和腸道微生物代謝物短鏈脂肪酸三個(gè)方面綜述腸道微生物抵御白念珠菌侵襲性感染的研究進(jìn)展。

1 益生菌

幾十年來(lái)，全身和局部抗真菌藥物如三唑類氟康唑、多烯類兩性霉素B、棘白菌素類卡泊芬凈等已被成功地用于白念珠菌感染的治療和預(yù)防，以避免白念珠菌定植及侵襲性真菌感染的發(fā)生[9]。然而，由于藥物的副作用(惡心、嘔吐、腹瀉)，以及耐藥念珠菌在世界范圍內(nèi)的急劇增長(zhǎng)，使用藥物抗真菌的措施仍有其局限性[10]。鑒于目前抗菌藥物的局限性，益生菌被提出作為預(yù)防和治療白念珠菌感染的替代或輔助藥物[11]。益生菌是一類攝入充足活菌后有利于維護(hù)宿主體內(nèi)微生態(tài)平衡，有益于機(jī)體健康的微生物[12]，現(xiàn)已知的益生菌有近20種，可大致分為5類：乳桿菌屬、雙歧桿菌屬、酵母菌屬、鏈球菌屬以及其他細(xì)菌。近些年來(lái)，益生菌抵御白念珠菌感染的作用得到了廣泛研究，其在對(duì)抗白念珠菌泌尿生殖系統(tǒng)感染、胃腸道感染和口腔感染方面均發(fā)揮了一定的作用[13-14]。

益生菌潛在的殺菌或抑菌機(jī)制可能包括減少菌株定植[15-16]；產(chǎn)生具有抗菌活性的次生代謝物和抑菌物質(zhì)[17-18]；改變微環(huán)境以及對(duì)黏附部位的競(jìng)爭(zhēng)[19-20]；對(duì)免疫系統(tǒng)的調(diào)節(jié)[21]；抑制菌株絲狀化和生物膜的形成；下調(diào)念珠菌生物膜形成相關(guān)基因水平[22-23]；降低耐藥基因表達(dá)等[24-25]。

在接受廣譜抗菌藥物治療的胃腸道白念珠菌感染的危重癥兒童中，益生菌組合輔助治療能有效減少白念珠菌在胃腸道中的定植[15]，鼠李糖乳桿菌的預(yù)防治療可抑制白念珠菌在免疫抑制小鼠體內(nèi)的定植與生長(zhǎng)，有效阻止念珠菌病的發(fā)展[16]。乳酸桿菌和鏈球菌可產(chǎn)生一類具有細(xì)菌素樣抑制活性的未知物質(zhì)(BLISs)，對(duì)外陰陰道炎患者分離的念珠菌具有良好的抗菌活性，防止生物膜的形成[17]。研究[18]表明，乳酸桿菌在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)條件下分泌的一種天然產(chǎn)物1-乙酰基-β-咔啉(1-ABC)可以通過(guò)抑制雙特異性酪氨酸磷酸化調(diào)節(jié)激酶(DYRK)家族的Yak1來(lái)阻止白念珠菌從酵母到菌絲狀的轉(zhuǎn)變和生物膜的形成。陰道內(nèi)的卷曲乳酸桿菌 BC1(LactobacilluscrispatusBC1)能產(chǎn)生一種具有良好乳化和附著能力的非均相脂肽生物表面活性劑，從而抑制白念珠菌在黏膜表面的黏附和定植[19]。部分益生菌還具有較高的表面疏水性，可增強(qiáng)自身與結(jié)腸上皮細(xì)胞的黏附能力，以此影響白念珠菌的定植能力[20]。枯草桿菌R0179(BacillussubtilisR0179)與小鼠單核巨噬細(xì)胞白血病細(xì)胞(RAW 264.7)共培養(yǎng)12 h后，可顯著下調(diào)磷酸化核因子κB抑制蛋白(P-Iκ-Bα)的蛋白水平，誘導(dǎo)核因子κB抑制蛋白(Iκ-Bα)降解，Iκ-Bα磷酸化降低導(dǎo)致核因子κB(NF-κB)活化降低，從而導(dǎo)致促炎細(xì)胞因子白細(xì)胞降介素(IL)-6、IL-12、IL-1β和腫瘤壞死因子(TNF)-α的下調(diào)，并且上調(diào)抗炎細(xì)胞因子IL-10的水平，通過(guò)樹(shù)突狀細(xì)胞相關(guān)性C型植物凝集素1(Dectin-1)途徑調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞的細(xì)胞免疫功能，可預(yù)防白念珠菌感染過(guò)程中過(guò)度的促炎反應(yīng)所致的組織損傷[21]。除此之外，益生菌還可以抑制白念珠菌的絲狀化和生物膜的形成這兩個(gè)關(guān)鍵的毒力因素，酵母型的白念珠菌比菌絲型更易受到巨噬細(xì)胞吞噬作用的影響，益生菌可以通過(guò)抑制白念珠菌菌絲化特異性基因TEC1和UME6的表達(dá)[22]，減少生物膜形成相關(guān)基因ALS3、HWP1、CPH1和EFG1的表達(dá)[23]，以及下調(diào)與氟康唑耐藥性相關(guān)的CDR1、CDR2和MDR1基因[24-25]，從而抑制白念珠菌的絲狀化和生物膜的形成，提高耐藥菌株對(duì)抗菌藥物的敏感性，以此幫助宿主更有效地抵御白念珠菌的侵襲性感染。

圖1 益生菌抵御白念珠菌侵襲性感染簡(jiǎn)要機(jī)制圖

2 共生菌和條件致病菌

依據(jù)對(duì)機(jī)體的作用，腸道菌群大致可分為共生菌、條件致病菌和致病菌三類。共生菌一般為專性厭氧菌，占據(jù)腸道菌群所有細(xì)菌數(shù)量的99%以上，是腸道菌群的主體。共生是指兩種不同生物之間所形成的緊密互利關(guān)系，機(jī)體為共生菌提供生存場(chǎng)所和營(yíng)養(yǎng)，而這些細(xì)菌則為機(jī)體產(chǎn)生有益的物質(zhì)，保護(hù)機(jī)體健康，主要包括擬桿菌、梭菌、雙歧桿菌、乳酸桿菌等，其中有益于機(jī)體健康的乳酸桿菌屬、雙歧桿菌屬、酵母菌屬、鏈球菌屬以及其他細(xì)菌又稱為益生菌。條件致病菌在腸道菌群內(nèi)數(shù)量較少。在正常條件下，由于大量共生菌的存在，條件致病菌并不容易大量繁殖以致對(duì)機(jī)體造成危害，主要包括腸球菌、腸桿菌等。致病菌一般不常駐在腸道內(nèi)，但機(jī)體若不慎攝入則可能在腸道內(nèi)大量繁殖，導(dǎo)致疾病的發(fā)生，主要包括沙門氏菌、致病性大腸埃希菌等[26]。

除益生菌以外的其他非益生共生菌和部分條件致病菌對(duì)防治白念珠菌感染也有一定作用。腸道菌群的穩(wěn)態(tài)是維持機(jī)體健康的重要標(biāo)志之一，具有成熟完整腸道菌群的小鼠可以防止白念珠菌在腸道微生物區(qū)的定植，而無(wú)菌小鼠、特殊抗菌藥物處理小鼠以及免疫抑制劑治療的小鼠則很容易被白念珠菌侵襲性感染[27]。研究[28]表明，經(jīng)過(guò)抗菌藥物處理后，腸道中共生菌的數(shù)量與白念珠菌的定植水平呈負(fù)相關(guān)，且糞菌移植可預(yù)防白念珠菌在小鼠胃腸道的定植；此外，某些特定共生菌的存在可以刺激機(jī)體的免疫反應(yīng)，增加抗菌物質(zhì)的產(chǎn)生，增強(qiáng)黏膜屏障的保護(hù)能力，為機(jī)體提供一定的定植抗性，保護(hù)機(jī)體免受白念珠菌的損傷[28]。

早在1993年，Samonis等[29]發(fā)現(xiàn)小鼠胃腸道中的共生厭氧菌對(duì)抵抗白念珠菌在腸道的定植有重要作用。Fan等[28]進(jìn)一步證明小鼠腸道中的共生厭氧菌梭菌屬厚壁菌門(Clostridialfirmicutes)和擬桿菌門(Bacteroidetes)是維持小鼠對(duì)白念珠菌定植抗性的關(guān)鍵，并且使用多形擬桿菌(Bacteroidesthetaiotamicron)口服補(bǔ)充治療可激活小鼠結(jié)腸缺氧誘導(dǎo)因子-1α(HIF-1α)的表達(dá)，從而誘導(dǎo)cathelicidins相關(guān)抗菌肽(cathelicidins-related antimicrobial peptide, CRAMP)的生成，顯著減少抗菌藥物誘導(dǎo)的白念珠菌腸道定植，使小鼠白念珠菌侵襲性感染的死亡率降低50%。

酵母和菌絲是白念珠菌最常見(jiàn)的細(xì)胞類型，酵母向菌絲的細(xì)胞形態(tài)轉(zhuǎn)變與白念珠菌的毒力有關(guān)[30]。白念珠菌普遍以酵母的形態(tài)與機(jī)體共生，菌絲形態(tài)通常與其侵襲性感染機(jī)體的能力密切相關(guān)[31]。來(lái)自不同物種的分泌型細(xì)菌產(chǎn)物可以抑制白念珠菌的絲狀化，同樣作為條件致病菌的銅綠假單胞菌可以通過(guò)產(chǎn)生細(xì)胞與細(xì)胞之間的信號(hào)分子來(lái)抑制白念珠菌的絲狀化，還可釋放具有氧化還原活性的吩嗪，高濃度的吩嗪對(duì)白念珠菌具有毒性。在低濃度時(shí)，其可特異性抑制白念珠菌的呼吸作用而不利于白念珠菌的菌絲化，阻止生物膜的形成；除此之外，銅綠假單胞菌還會(huì)影響白念珠菌的代謝途徑，降低白念珠菌獲取鐵和鋅相關(guān)基因的表達(dá)，上調(diào)其轉(zhuǎn)錄過(guò)程中組蛋白去乙?；笍?fù)合物SET3的表達(dá)，控制白念珠菌的擴(kuò)散和菌絲化[32]。糞腸球菌作為常見(jiàn)的條件致病菌，對(duì)白念珠菌也有一定的抵御作用。糞腸球菌可分泌一種細(xì)菌素(EntV)，EntV不直接殺死白念珠菌，也未抑制其生長(zhǎng)，但EntV可在低濃度下抑制白念珠菌的菌絲化和生物膜的形成，可完全保護(hù)線蟲(chóng)免受白念珠菌的感染，并增加小鼠巨噬細(xì)胞對(duì)真菌的清除能力[33]。

圖2 共生菌和條件致病菌抵御白念珠菌侵襲性感染簡(jiǎn)要機(jī)制圖

3 短鏈脂肪酸

短鏈脂肪酸(short chain fatty acids，SCFAs)是指碳原子小于6個(gè)的有機(jī)脂肪酸，主要由不消化的碳水化合物在結(jié)腸內(nèi)經(jīng)厭氧菌酵解而成，主要包括乙酸、丙酸和丁酸，約占SCFAs總量的90%～95%[34]。小鼠和人類的抗菌藥物治療改變了其腸道微生物的組成，最終導(dǎo)致微生物衍生的腸道代謝物SCFAs水平的改變，SCFAs正常水平的改變與白念珠菌、艱難梭菌等腸道病原體的生長(zhǎng)、定植和致病有關(guān)[35-36]。

研究[35]表明，SCFAs對(duì)白念珠菌的生長(zhǎng)繁殖、芽管形成、菌絲形成和生物膜的功能均有抑制作用。抗菌藥物誘導(dǎo)的盲腸內(nèi)SCFAs水平的降低促進(jìn)了白念珠菌在腸道中的生長(zhǎng)和定植。SCFAs還可以通過(guò)調(diào)節(jié)MIG1基因，降低白念珠菌細(xì)胞內(nèi)鐵和rRNA水平，使白念珠菌進(jìn)入類似饑餓的代謝狀態(tài)，降低其轉(zhuǎn)錄、翻譯和生長(zhǎng)的速度，從而限制菌株的生理機(jī)能[37-38]。其次，低濃度的甲酸還可以激活Caspase蛋白酶，以此誘導(dǎo)白念珠菌程序性死亡，并且對(duì)哺乳動(dòng)物細(xì)胞的影響很小[39]。

圖3 SCFAs抵御白念珠菌侵襲性感染簡(jiǎn)要機(jī)制圖

中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的功能在抵御白念珠菌感染中具有至關(guān)重要的作用，中性粒細(xì)胞缺少癥患者及巨噬細(xì)胞功能低下患者容易遭受侵襲性念珠菌感染，導(dǎo)致感染后病死率的增高[40-41]。SCFAs能通過(guò)增加中性粒細(xì)胞表面L-selecyin的表達(dá)，促進(jìn)細(xì)胞因子誘導(dǎo)的中性粒細(xì)胞趨化因子-2(cytokine-induced neutrophil chemoattractant-2, CINC-2αβ)的釋放，刺激中性粒細(xì)胞遷移至炎癥部位[42]。此外，丁酸可調(diào)節(jié)中性粒細(xì)胞的吞噬功能，減少TNF-α、CINC-2αβ和一氧化氮(NO)的產(chǎn)生，同時(shí)能抑制組蛋白去乙酰酶和NF-κB的活性，從而起到緩解炎癥反應(yīng)的作用[42]。另有動(dòng)物試驗(yàn)研究[43]表明，丁酸可以通過(guò)誘導(dǎo)Ca2+流動(dòng)、促進(jìn)ERK1/2和p38 MAPK磷酸化、中性粒細(xì)胞脫顆粒和胞外誘捕網(wǎng)的形成，實(shí)現(xiàn)對(duì)中性粒細(xì)胞的功能調(diào)節(jié)，進(jìn)而影響固有免疫應(yīng)答效應(yīng)。在炎癥部位，當(dāng)中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞通過(guò)活性氧(reactive oxygen species, ROS)途徑將進(jìn)入機(jī)體的細(xì)菌、真菌等病原體消滅時(shí)，SCFAs就可能會(huì)參與其中，影響ROS的產(chǎn)生和巨噬細(xì)胞的吞噬能力[44-47]。其次，SCFAs還具有其他免疫調(diào)節(jié)作用：增加抗菌肽的表達(dá)，調(diào)節(jié)免疫介質(zhì)的產(chǎn)生；調(diào)節(jié)Th1/Th2和Th17/Treg的平衡；在炎癥狀態(tài)下抑制促炎因子的分泌；促進(jìn)局部炎癥反應(yīng)的發(fā)生；維持腸道黏膜屏障的完整性[46-50]。

4 小結(jié)

腸道菌群與人體的健康有著密不可分的聯(lián)系，其與宿主之間多方面深層次的相互作用對(duì)宿主各方面的生理、病理狀態(tài)都產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。隨著微生物組學(xué)、代謝組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)的不斷發(fā)展，腸道微生物區(qū)系在抵御白念珠菌侵襲性感染中的重要作用已被廣泛接受，但腸道微生物區(qū)系如何對(duì)白念珠菌侵襲性感染作出貢獻(xiàn)的機(jī)制還需要更深入的研究。腸道共生菌、益生菌和SCFAs通過(guò)不同的機(jī)制、靶點(diǎn)和效應(yīng)物對(duì)宿主產(chǎn)生了局部或全身的抗白念珠菌感染作用，揭示了健康腸道菌群具有維持和調(diào)節(jié)免疫穩(wěn)態(tài)，維護(hù)宿主健康的重要作用，了解其與宿主相互作用的機(jī)制，有助于抵御病原微生物的侵襲性感染，并為臨床治療提供理論依據(jù)。

利益沖突：所有作者均聲明不存在利益沖突。