缺乏AP-2蛋白的白色念珠菌细胞其菌丝结构存在缺陷,因此具有较低的致病性。尽管这些细胞在巨噬细胞中的摄取量增加且能在细胞内大量增殖,但其致病能力仍较弱

《Molecular Microbiology》:Candida albicans Cells Lacking AP-2 Have Defective Hyphae and Are Avirulent Despite Increased Host Uptake and Intracellular Proliferation in Macrophages

【字体: 时间:2025年11月06日 来源:Molecular Microbiology 2.6

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  Candida albicans apm4Δ/Δ突变株因细胞壁chitin含量升高,虽β-葡聚糖暴露减少,但巨噬细胞吞噬率显著增加。尽管突变株无法形成正常假菌丝(导致组织侵袭能力下降),仍能在吞噬体内增殖,并通过斑马鱼模型显示其毒力低于野生型,但感染负担相当。

  Candida albicans 是一种在人体内常见的共生微生物,同时也是一种机会性病原体。它能够通过吞噬作用被巨噬细胞识别并摄入。巨噬细胞表面的受体可以结合 Candida 细胞壁中的特定成分,从而启动这一免疫反应。一旦被巨噬细胞吞噬,Candida 可以通过改变其形态,从酵母形态转变为菌丝形态,来逃避巨噬细胞的吞噬作用,并进一步侵入宿主组织。菌丝形态的形成在 C. albicans 的致病性中扮演了重要角色,而对菌丝形成的抑制则会降低其在宿主中的生存能力和致病力。

在这项研究中,科学家们发现,一种缺乏 AP-2(apm4Δ/Δ)的 C. albicans 突变株在体外表现出增加的细胞壁几丁质含量以及形态异常的菌丝形成。尽管几丁质含量增加通常被认为可以减少巨噬细胞对 β-葡聚糖的识别,从而有助于 C. albicans 避免被宿主免疫系统捕获,但该突变株却表现出更高的被巨噬细胞吞噬率。这一现象与我们之前的假设相矛盾,提示我们不仅需要考虑细胞壁中 β-葡聚糖的暴露程度,还应关注其他细胞壁成分对巨噬细胞识别和吞噬过程的影响。同时,该突变株能够在巨噬细胞的吞噬体中存活并增殖,这表明其具有独特的寄生策略,能够利用巨噬细胞作为其在宿主体内的繁殖场所。

此外,研究还发现,一种被称为 NRG1 的酵母锁定突变株也表现出类似的寄生能力。这种突变株无法形成菌丝,但其在巨噬细胞中仍然能够存活和增殖,这表明 C. albicans 在面对巨噬细胞时,除了依赖菌丝形成外,还可能通过其他机制逃避宿主免疫反应。通过在斑马鱼幼鱼模型中进行感染实验,研究人员发现,尽管 apm4Δ/Δ 突变株的感染负荷与野生型 C. albicans 相当,但其致病力明显降低。这一结果说明,即使在细胞壁几丁质含量增加的情况下,由于菌丝形成能力的丧失,C. albicans 的整体致病性仍然受到显著影响。

研究团队进一步探讨了 apm4Δ/Δ 突变株在巨噬细胞中的寄生现象,以及这种现象是否会影响其在宿主体内的传播能力。通过斑马鱼幼鱼的实验,他们发现 apm4Δ/Δ 突变株在体内能够通过巨噬细胞进行传播,这表明其在宿主内的存活和增殖能力可能成为其在某些情况下维持感染状态的关键。然而,这种寄生策略并未转化为显著的致病性,这可能是因为缺乏菌丝形成的致病性机制。与野生型 C. albicans 相比,apm4Δ/Δ 突变株在斑马鱼中的致死率显著降低,说明其在感染过程中对宿主的破坏能力较弱。

进一步的分析表明,细胞壁中的几丁质虽然对菌丝形成至关重要,但在巨噬细胞的吞噬过程中并不起决定性作用。相反,细胞壁中的其他成分,如甘露聚糖,可能在巨噬细胞的识别过程中发挥更关键的作用。尽管 apm4Δ/Δ 突变株的几丁质含量增加,但其对 β-葡聚糖的暴露并未显著增加,这表明几丁质的增加并未直接导致巨噬细胞对其识别能力的降低。然而,这种突变株在巨噬细胞内的存活和增殖能力表明,其可能利用了其他机制来适应宿主的免疫环境。

研究还揭示了 C. albicans 在宿主中的适应策略的复杂性。当 C. albicans 被巨噬细胞吞噬后,它能够通过多种方式逃避宿主的免疫反应。例如,它可以通过诱导宿主细胞内的精氨酸酶来减少硝酸一氧化氮的产生,从而保护自身免受宿主防御机制的攻击。然而,对于 apm4Δ/Δ 突变株来说,这种适应机制似乎并未受到阻碍,它们仍然能够在巨噬细胞内存活并增殖。这种现象可能与突变株在巨噬细胞内的生长方式有关,即它们能够在巨噬细胞的吞噬体内维持其酵母形态,并通过持续的芽殖过程来增加其数量。

研究还探讨了 C. albicans 在不同宿主细胞类型中的行为差异。例如,在巨噬细胞中,野生型 C. albicans 能够通过形成菌丝来破坏宿主细胞,而 apm4Δ/Δ 突变株则无法实现这一过程。然而,这种突变株在巨噬细胞内的寄生行为却能够帮助其在宿主体内维持较高的感染负荷,但并未导致严重的组织损伤。这种现象表明,C. albicans 的致病性不仅仅依赖于其形成菌丝的能力,还可能涉及其他细胞壁成分和宿主细胞内环境的相互作用。

此外,研究还涉及了 C. albicans 在不同宿主环境中的适应性变化。例如,当 C. albicans 被注射到斑马鱼的循环系统中时,其能够通过不同的方式在宿主体内传播。而 apm4Δ/Δ 突变株虽然在感染过程中无法形成菌丝,却能够通过巨噬细胞的寄生行为在体内传播,这表明其在宿主中的生存策略可能更为复杂。这种寄生行为可能涉及细胞壁成分的调整,或者与宿主细胞内的代谢途径相关。

研究团队还通过不同的实验方法验证了这些现象。例如,他们使用了时间延时显微镜技术来观察 C. albicans 在巨噬细胞内的行为变化,并通过荧光标记的方法追踪其在宿主体内的传播路径。这些实验不仅帮助他们确认了突变株的寄生能力,还揭示了 C. albicans 在宿主免疫系统中的多种逃避机制。

值得注意的是,研究中存在一些潜在的局限性。例如,实验中并未使用完全互补的菌株来验证某些现象,这可能影响对突变株行为的全面理解。此外,某些实验方法可能无法完全捕捉到 C. albicans 在宿主中的所有适应性变化,特别是那些涉及细胞壁成分的复杂相互作用。因此,未来的研究可能需要进一步探索这些机制,以更全面地理解 C. albicans 在宿主免疫系统中的行为。

总的来说,这项研究揭示了 C. albicans 在宿主免疫系统中的复杂适应机制。尽管 apm4Δ/Δ 突变株在巨噬细胞中表现出更高的被吞噬率,但其在宿主体内的寄生行为和增殖能力表明,其仍然能够维持一定的感染状态。然而,这种寄生行为并未转化为显著的致病性,这可能是因为缺乏菌丝形成的致病性机制。研究结果提示,C. albicans 的致病性不仅依赖于其形成菌丝的能力,还可能涉及其他细胞壁成分和宿主细胞内环境的相互作用。未来的研究可以进一步探讨这些机制,以更全面地理解 C. albicans 在宿主免疫系统中的行为和致病性。
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