• 沒有找到結果。

念珠菌感染的致病因子,目前所知,可略分為四類:第一、當環境改變 時,念珠菌產生菌絲(hyphal formation)的細胞型態變化;第二、念珠菌 於宿主細胞產生黏附;第三、分解蛋白酶的分泌(Haynes, 2001);第四、念 珠菌其平滑白色的white phase(W)和 opaque phase (O)之間的 phenotypic switching(Lan, et al., 2002; Slutsky, et al., 1987)。以下簡介這些因素:

1.菌絲生長

白色念珠菌為多種型態之菌體,隨著環境的改變,可以轉變於酵母菌型

(yeast form)、真菌絲(hyphae)、假菌絲(pseudohyphae)之間,惟真菌絲 和假菌絲之間的關係仍未清楚明瞭。但已經知道在細胞週期中,它們型態 明顯不同;真菌絲是由酵母菌狀細胞以芽管(germ tube)的方式繼續往外生 長,且膈膜緊跟著延伸而逐漸形成;而假菌絲的形狀相較於延展中的細胞 來的小,比真菌絲多一層隔膜(Merson-Davies and Odds, 1989),其隔膜未隨 菌體延伸,在倒立式顯微鏡下觀察,看起來就像是一條條的臘腸相連在一 起。

如上所述,在環境的轉變下,白色念珠菌可從單細胞的酵母菌型轉變為 多細胞菌絲型。早先由於發現菌絲細胞藉由菌絲可以較快的速度黏附及入 侵寄主細胞,由此推測白色念珠菌可能藉此促進其致病力(Leberer, et al., 1997)。近來,已發現白色念珠菌隨著不同環境做改變所產生的型態變化時,

細胞體內有些轉錄訊號在此扮演重要角色,白色念珠菌中的CPH1、HST7、

CST20 基因產物同源(homologous)於 S.cerevisiae 中的 STE12、STE7、

STE20,而進一步發現,在白色念珠菌中突變任何一個上述基因,都會明顯 地影響菌絲的生長,也損害血清誘導所長出的germ tube 及菌絲的形成(Liu, et al., 1994)。另外,研究發現白色念珠菌△efg1/efg1 突變株在小鼠中會降 低致病力(Lo, et al., 1997),可能是因為入侵表皮細胞的能力降低的結果

(Weide and Ernst, 1999)。EFG1 為白色念珠菌 transcription factor,具有 helix-loop-helix motif,和 Myc 相似,其過度表現會誘導酵母菌(在 S.cerevisiae 中,此基因稱為PHD1)和白色念珠菌假菌絲的生長,所以是正向調控型態 變化(Stoldt, et al., 1997)。當 EFG1 和 CPH1 同時被剔除掉時,會破壞菌絲 生長的能力,且無法在巨噬細胞的攻擊下生存(Lo, et al., 1997),也使得念珠 菌在小鼠模式中沒有致病力。然而,隨後之研究指出cph1/cph1 efg1/efg1 突 變株於in vivo 下仍可長出菌絲,造成輕微的鵝口瘡、眼睛表皮細胞損害、

colonize 在免疫不全 gnotobiotic piglet 的舌頭上(Riggle, et al., 1999),所以 Cph1p 及 Efg1p 是白色念珠菌中促進菌絲生長的獨立途徑(Riggle, et al., 1999),但並未包括所有途徑。例如:TUP1 則是個型態變化的負向調控子 (Braun and Johnson, 1997),其△tup1/tup1 突變株會促使菌株之菌絲生長,

致病力變弱、小鼠致死率減低(Braun, et al., 2000)。由以上文獻回顧可知,

在菌絲及酵母菌型態間轉換的能力是致病力的關鍵。

2、 黏附作用

附著至宿主組織上,避免被宿主免疫防禦系統消滅,為一般病菌入侵宿 主的首要侵略步驟,白色念珠菌也不例外,當其散佈於寄主血液中,會藉 由黏附於血管內襯的表皮細胞,進而入侵組織(Filler, et al., 1996),而此黏附 作用主要受由專一性的黏著素(adhesin)和接受器(receptor)的交互作用 所調控。於1991 年,已知 Candida albicans 及 Candida tropicalis (Asakura, et al., 1991),在活體外測試時,其黏附宿主細胞的能力遠大於非致病性微生 物。研究報告指出,當白色念珠菌在活體外時,減低其黏附能力時,也會 破壞其感染動物(animal models)的能力(Calderone and Fonzi, 2001),且當 此菌體具有較高黏附口腔黏膜細胞的能力,及可以產生更多的細胞外基質 蛋白分解酶時,也會提升白色念珠菌在小老鼠體(mouse model)內的致死 率(Ghannoum and Abu Elteen, 1986)。

至於在作用機制方面的瞭解,已知念珠菌會與含有 RGD (Arg-Gly-

Asp)motif 的蛋白質有相互作用,例如:纖維黏連蛋白(fibronectin)及 iC3b(Hostetter, 2000),白色念珠菌的 Int1p 便有這樣的功能。INT1 的基因產 物為真菌細胞表面成分,為一種iC3b-binding RGD 蛋白質,和哺乳類動物 所具有的黏連蛋白 (integrins)相似,INT1 在 S. cerevisiae 中表現時,可以誘 導凝結作用的產生(aggregation)(Gale, et al., 1996),並且刺激類似 germ tube 的管狀物生成,這些結果,足以引導在一般狀態下不具有黏附力的酵母菌 型細胞,產生黏附力,附著到人體的上皮細胞上(Gale, et al., 1998)。而在白 色念珠菌中,INT1 基因的剔除,則導致念珠菌在某些培養基中產生型態變 化,抑制了菌絲的生成、減低黏附力及在小老鼠體內的致病力(Gale, et al., 1998)。另外,在白色念珠菌上,有一群蛋白具有的特性類似 S.cerevisiae 的 細胞表面黏附醣蛋白的Agglutinin-like sequence (ALS) (Hoyer, et al., 1995;

Lipke, et al., 1989),這些蛋白後來被發現會造成黏附作用,而稱為 ALS 蛋 白質(Fu, et al., 1998)。的確,黏附作用會造成感染宿主的機會增加,但和致 病過程之間的關連尚未明確。

當白色念珠菌要侵入寄主時,其細胞壁也發生重大改變,因為細胞壁的 功能主要展現於保護細胞、生長作用所需及對抗滲透性外力有關,當細胞 表面的配體(ligands)或菌體的表面分子(biomolecules)和受體(receptors)

交互作用時,會促進其對於宿主細胞及組織的植入(Braun and Johnson,

1997),而這些生物分子多由多醣類(polysaccharides)或醣蛋白(glycoprotein)

組成,能與宿主的內皮細胞或細胞外基質蛋白(extracellular matrix protein;

ECM protein)結合,達到附著的目的。

3、 蛋白分解酶(Secreted factors)

白色念珠菌中已知和致病力有關的水解酵素有:Secreted aspartic proteinase(SAPs)、phospholipases、lipase 等。SAPs 至少由九個 member 組

成(Hube, et al., 1994; Magee, et al., 1993; Monod, et al., 1998; Monod, et al., 1994)。它們在不同的環境之下可能會表現不同的 member,例如:SAP2 在 酸性pH 值下表現, SAP4-6 在中性 pH 值下表現(Hube, et al., 1994; Schaller, et al., 1999; Schaller, et al., 1998)。另外,SAPs 各個 member 結合起來的功能 為促進念珠菌具有致病力的主要驅動力,如SAP2p 是負責入侵步驟使菌體 得以穿越內皮層的屏障(Ibrahim, et al., 1998),也是造成念珠菌在小鼠陰道模 式中具有致病力的主因(De Bernardis, et al., 1999);而 SAP4p-6p 扮演逃避巨 噬細胞的吞噬作用而使菌體得以生存(Borg-von Zepelin, et al., 1998);當 SAP1(PEP1)失去表現時,會導致菌體在新生的老鼠皮膚上開始聚集 (colonization),影響念珠菌入侵寄主能力,導致致病力減低(Hube, et al., 1997)。SAPs 所扮演的酵素生化活性主要在於入侵寄主細胞及疾病的擴散,

因為SAPs 的受質範圍很廣,能分解許多宿主上的蛋白,如:免疫球蛋白、

膠原蛋白、白蛋白、血紅素、角質及其他細胞蛋白等(Hube, et al., 1997)。這 些受質被分解後,可提供菌體生長養分、避免免疫系統攻擊。

Phospholipase 為 PLB1 基因產物,研究指出菌體剔除掉 PLB1 基因後並 不會造成黏附作用的改變,但會減低菌體的侵犯能力,對老鼠的毒性也降 低,亦較少引發免疫反應(Leidich, et al., 1998),但其對人類感染所扮演的角 色和功能並未完全清楚。

4. White(W) and Opaque switch phenotypes

白色念珠菌中,在人體最主要的致病機制為可自發、可逆性且高頻率的 發生轉換型態,可分為三種主要的轉換系統,第一、白色念珠菌株3153A 其型態變化的轉換,可分為七種不同型態間的互換(Soll, 2002; Soll, et al., 1987)。第二、白色念珠菌會從含有濃密的 myceliation 及沒有 mycelation 的 菌體間轉換(Soll, et al., 1987)。第三、從病人分離出來的白色念珠菌株 WO-1,可從白色半球型,表面亮滑的菌落型 white(W)轉換成灰色扁平的菌

落型opaque(O),W/O 的 phenotypic switching 影響到細胞的形狀和大小,而 影響到菌絲的形成、細胞表面特性(例如:黏附力、 滲透力等)、細胞膜的 組成、抗藥物敏感性等性狀特徵(Lan, et al., 2002; Slutsky, et al., 1987)。