白色念珠菌通过菌丝穿透血脑脊液屏障的跨细胞转运机制揭示中枢神经系统感染新路径

《Fluids and Barriers of the CNS》：Hyphal penetration is the major pathway of translocation of Candida albicans across the blood-cerebrospinal fluid barrier

本期推荐：免疫缺陷患者中枢神经系统(CNS)真菌感染诊治面临重大挑战。德国研究团队利用人源化血脑脊液屏障(BCSFB)模型，首次阐明白色念珠菌(C. albicans)通过菌丝穿透形成隧道样结构实现跨细胞转运的分子机制。研究发现低剂量感染时真菌可规避宿主免疫应答，而高剂量则破坏紧密连接(TJ)和粘附连接(AJ)，为CNS真菌感染的早期诊断和靶向干预提供了新思路。

　　

在免疫缺陷患者群体中，侵袭性真菌病(IFD)导致的死亡率居高不下，其中白色念珠菌(Candida albicans, C. albicans)作为条件致病菌，其侵袭中枢神经系统(CNS)的机制尚未明确。尽管现有抗真菌药物疗效显著，但真菌性CNS感染仍常导致不可逆的神经损伤或死亡。特别值得关注的是，真菌如何突破血脑脊液屏障(Blood-Cerebrospinal Fluid Barrier, BCSFB)这一关键生理防线，目前尚缺乏系统研究。来自德国的S. Schmidt团队在《Fluids and Barriers of the CNS》发表的研究，首次揭示了C. albicans穿越BCSFB的分子机制。

研究采用人脉络丛乳头瘤来源的HIBCPP细胞系构建体外BCSFB模型，通过跨上皮电阻(TEER)和葡聚糖通透性实验评估屏障完整性，结合免疫荧光显微术观察细胞连接蛋白ZO-1和E-cadherin的分布变化。采用活/死细胞染色评估细胞毒性，并通过细胞因子微珠阵列(CBA)检测12种炎症因子的分泌谱。真菌穿透过程通过共聚焦显微镜进行三维重构。

在"白色念珠菌能够穿越BCSFB"部分，研究证实即使低至1×10⁴/ml的C. albicans也能在24小时内完成跨屏障转运。通过Z轴断层扫描发现，菌丝穿透时伴随宿主细胞肌动蛋白(actin)的特异性重排，形成包裹菌丝的隧道样结构（图1C-E）。值得注意的是，穿透过程会产生明显的细胞膜隆起（黄色箭头标示），而出口处菌丝尖端会刺穿肌动蛋白网络。

关于"屏障完整性的影响"，数据显示5×10⁴/ml及以上浓度的真菌可显著降低TEER值（p<0.01），并增加3-kDa葡聚糖的旁细胞通透性（图2A-B）。免疫荧光显示高剂量感染导致紧密连接蛋白ZO-1的蜂窝状结构局部破坏（黄色箭头），而粘附连接蛋白E-cadherin则从细胞膜向胞质内迁移（图2C-D）。但值得注意的是，这种连接蛋白的紊乱并非菌丝穿透的必要条件。

在"细胞毒性评估"方面，研究发现仅当浓度≥1×10⁵/ml时才出现显著细胞死亡（图3）。这种剂量依赖性效应提示，低剂量感染时真菌可能采用非溶细胞性穿透策略。特别引人注目的是"细胞因子应答"部分：与未感染对照相比，1×10⁵/ml的C. albicans感染24小时后，基底侧CXCL10分泌量显著降低至10±2 pg/ml（p<0.001），而其他炎症因子如CXCL8、CCL2等未见显著变化。这种免疫应答的"静默"特征可能与真菌的免疫逃逸策略相关。

讨论部分强调，该研究首次证实C. albicans可通过两种独立途径突破BCSFB：低剂量时依赖肌动蛋白介导的跨细胞转运，形成独特的隧道样结构；高剂量时则通过破坏细胞连接和诱导细胞死亡。特别重要的是，低剂量感染时不引发显著炎症反应的特征，可能解释临床中早期诊断的困难。这些发现为开发针对真菌穿透过程的阻断剂提供了分子靶点，例如靶向肌动蛋白重排或E-cadherin/Als3互作界面。未来研究需在包含免疫细胞的复杂模型中验证这些发现，并探索CXCL10抑制与真菌免疫逃逸的因果关系。

这项研究由德国法兰克福大学医院儿童肿瘤中心团队完成，建立的人源化BCSFB模型不仅适用于真菌研究，也为其他病原体中枢侵袭机制研究提供了标准化平台。论文提出的"静默穿透"理论为免疫缺陷患者中枢真菌感染的早期预警提供了新视角，对临床预防策略制定具有重要指导价值。