第一章 緒論
1.2 白色念珠菌(Candida albicans)
白色念珠菌是真核生物中的真菌，為念珠菌屬（Candida species）屬於 Ascomycota 門、Endomycetes 綱、Saccharomycetales 目，具有細胞壁，為絕對好 氧性。白色念珠菌具有三種生長型態分別是酵母型、假菌絲型、菌絲型，其中酵 母菌型態呈圓形或卵圓形，不具有莢膜，行出芽生殖，此型態較適合在血液中散 布。假菌絲型則呈瘦長橢圓形，而菌絲型呈平滑狀具有器官選擇性，容易侵入宿 主黏膜表皮層，造成感染致使疾病的產生[7]。
白色念珠菌能生長的 pH 值和溫度範圍很廣泛，普遍存在於黏膜、口腔、胃 腸道、生殖器等部位，為伺機性病原菌之一，屬於人體內的正常菌群，但當人的 免疫系統失去作用後，例如愛滋病患或接受免疫抑制藥物患者，白色念珠菌有機 會轉變成伺機性病原菌，便能不正常的大量繁殖，而引起黏膜感染或是全身性的 致命感染，感染範圍相當廣泛，從局部性感染(口腔、生殖道)延伸到全身性感染 (血液)。
另外，念珠菌屬的種類相當繁多，其中從這些感染患者中所分離出的致病菌 種又以 Candida albicans 最為常見[8]，其他的念珠菌屬如 Candida glabrata、
Candida tropicalis、Candida parapsilosis、Candida krusei 則有逐年增加趨勢。念
珠菌屬透過宿主免疫系統的失調，分泌胞外分解酵素及黏附因子等，提供自身所 需的養分，這些特性使念珠菌屬能夠成為致病菌，造成感染的發生，而許多因素 也會影響其致病能力，包括細胞型態、脂質分解、黏附因子等。
1.2.1 念珠菌菌血症(Candidemia)
念珠菌感染產生的疾病有許多種，像是感染口腔的鵝口瘡、婦女的陰道炎等，
而這些感染所引起的疾病中，又以念珠菌菌血症(Candidemia)最嚴重，念珠菌菌 血症一般是指人體的血液系統受到念珠菌侵入性的感染，近幾年來念珠菌菌血症 在各地的醫院發生案例頻傳，造成相當高的致病率與死亡率[9]，根據台大醫院 從西元 1987 年至今的統計資料，念珠菌菌血症發生率有逐年增加的趨勢，而在 西元 2000 年的統計結果，觀察到約每 1 萬個出院的病人中，出現了 28 個念珠菌 菌血症患者 [10]，但是由於過度頻繁使用抗真菌藥物治療念珠菌感染，現今已 有抗藥性問題的產生。在臨床上常見的症狀有呼吸過速、突然的發燒、寒顫、心 搏過速、血壓低等類似細菌性敗血症的情況產生。
在免疫系統正常情況下，T 細胞會使念珠菌無法在表皮增生並進一步侵犯人 體，而吞噬細胞可以防止念珠菌更深入的侵犯導致血液感染；造成念珠菌血症感 染主要因素有三個：首先要有念珠菌的增生，像是在病人的皮膚、腸道等部位增
生(內源性)，或者是在呼吸器、導管、靜脈注射液等(外源性)。第二，病人的皮 膚或黏膜有缺陷產生，使念珠菌可透過缺陷侵入人體。第三，病人免疫系統失調，
使 T 細胞、吞噬細胞(Phagocytes)無法發揮作用，念珠菌便趁機侵入[11]。
1.2.2 念珠菌生物膜
生物膜是指在自然界中的微生物會隨機黏附於固體表面，透過攝取環境中的 養分來複製、生長及分泌胞外聚合物(Extracellular Polymeric Substances , EPS)，
形成非均質性的動態蕈狀結構[12]。在這當中微生物提供養分來協助生物膜的形 成，使其可以日漸茁壯。同樣的，生物膜對微生物來說具有保護作用，抵抗不利 環境。生物膜在環境中到處可見，與我們日常生活、飲食等皆息息相關，例如：
自來水輸送管線、食品設備等都會形成生物膜，生物膜也會出現在生物體上及醫 療相關器材，例如：牙菌斑、人工關節等。
念珠菌所造成的感染與形成生物膜有相當大的關連性，生物膜的形成對於許 多藥物有較高的抗藥性，再加上生物膜很難以完全根除，使得菌對藥物敏感性降 低，治療效果下降。另外，念珠菌生物膜好發於人工關節、心臟導管、導尿管、
血液透析管等人工醫療器材，對於治療造成相當大影響，嚴重時可能會危及患者 的性命[13]。
1.2.3 白色念珠菌生物膜之生成過程
白色念珠菌生物膜的生成過程大致上可分為四個時期[14]，如附錄一。
(1)早期─菌體黏附固體表面
一開始白色念珠菌在 1 至 2 小時以酵母菌型式黏附在固體表面，菌體黏附方 式以靜電力、氫鍵與基質鍵結，產生許多非專一性反應。接著，菌體透過專一性 的表現細胞表面的醣蛋白等附著分子，增強與基質間的附著能力。
(2)中期─形成微菌落(Microcolonies)
白色念珠菌開始大量增生，形成明顯的微菌落，經過 18~24 小時表現出不同 的細胞型態，包含酵母菌型、發芽管、菌絲型、假菌絲型，此時菌體會不斷分泌
胞外聚合物，使這些物質會覆蓋原本的菌落形成覆蓋膜，幫助菌體順利附著在固 體表面。
(3)成熟期
在成熟期，白色念珠菌生物膜結構中所分泌的胞外聚合物大幅度增加，整個 菌落被完整包覆，包含不同的細胞型態，形成具有高度異質性的構造[15]，這樣 的結構環境除了提供細胞的養分，也有移除代謝物的功能。
(4)菌體脫落
當生物膜環境不再適合生長，白色念珠菌會分泌某些酵素分解胞外聚合物，
使懸浮細胞可以脫離生物膜尋找更適合的環境生長。
1.2.4 念珠菌生物膜的抗藥性機制
生物膜相較於懸浮狀態菌體具有較高的抗藥性，許多院內感染的發生和生物 膜形成有相當大的關係，這當中念珠菌的生物膜對於抗真菌藥物容易產生抗藥性，
造成治療效果不彰，其詳細的原因與機制尚未被研究清楚，普遍認為生物膜抗藥 性的產生包括非常多的因素，像是藥物的穿透、過度表現藥物輸送幫浦、生物膜 內的形態變化、胞外聚合物的生成等，以下介紹幾類[16]。
(1)限制藥物穿透(Limited drug penetration)
生物膜外層是由細胞分泌的胞外聚合物所組成，提供了物理性的屏障，對細 胞有保護的作用，抵抗外界不利的環境因子，例如：pH 值變化、氧氣、滲透壓 改變使細胞通透性降低等，這些因素造成抗真菌藥物難以穿透、進入生物膜的內 部，降低治療的效果。此外，帶正電的抗菌藥物會結合到生物膜上帶負電的胞外 聚合物，減少藥物與菌體接觸的機會，讓藥物無法直接作用[17]。
(2)生理性適應-生長速率及營養限制(Physiological adaptation)
在生物膜內部的營養及氧氣會形成濃度梯度，一般來說，生物膜上層容易獲 得養分，大多是好氧菌，那由於底層的細胞不容易攝取到養分，長期處在饑餓狀 態下，細胞為了適應環境的變化，會透過調節特定基因的表現與改變代謝作用來
面對這些挑戰，這使得可能影響菌體對於藥物的感受性。而白色念珠菌組成生物 膜的結構有較高的異質性，因此內部菌體的生長速度不同，對藥物的感受性有相 當大的不同。目前的研究發現生長速度快的微生物，對於藥物敏感性大，而生長 速度緩慢的微生物，對藥物的耐受性較高，雖然生物膜生長速度較緩慢，但其抗 藥性是明顯的增加[18]。
(3)藥物輸送幫浦(Drug efflux pumps)
白色念珠菌主要有兩種藥物輸出幫浦，分別是 Major Facilitators Superfamily (MFS) 以及 ATP-Binding Cassette (ABC) Transporters。MFS 作用機制是透過質子 梯度將藥物輸送到細胞外，ABC transporters 則是使用水解 ATP 產生能量輸送藥 物。前人研究也發現藥物輸送幫浦的相關基因表現上升時，會使藥物輸送到菌體 外，無法累積在生物膜內，藥物失去作用，因而抗藥性產生[19]，和 MFS 相關 的基因則是 CaMDR1(Candida albicans Multidrug Resistance)，而 ABC transporters 相關的基因主要是 CDR1 和 CDR2(Candida Drug Resistance)。
(4)持留細胞(Persister cell)
Persister cell 存在於微生物當中，為假設性的細胞狀態，有許多不同的外型。
前人研究發現 persister cell 對於許多藥物有良好的耐受性，可能是造成抗藥性的 因素之一，白色念珠菌的生物膜被發現也有 persister cell 存在[20]。
(5)細胞間的聯繫(cell to cell communication)
生物膜內部的細胞彼此間會傳遞訊息分子，相互溝通協調，同時也啟動許多 基因表現，改變生理活性，這樣的機制稱為群體感應系統(quorum sensing)，有研 究認為群體感應系統會影響生物膜的抗藥性，訊息分子對於此系統相當重要，若 阻斷訊息分子傳遞便會使群體感應系統停止，因此抗藥性可能會下降[21]。