剥洋葱法解析:新型隐球菌的“外衣”
发布时间:2020-06-05
新型隐球菌属于环境中普遍存在的条件致病真菌,可引起严重的中枢神经系统感染。

 新型隐球菌属于环境中普遍存在的条件致病真菌,可引起严重的中枢神经系统感染。免疫功能正常人群通过呼吸道吸入这种微生物(酵母菌或孢子)可导致肺部感染,且几乎以无症状表现潜伏较长的一段时间。而在免疫功能严重受损人群里,新型隐球菌可从肺部播散并穿过血脑屏障导致致命性脑膜脑炎。在每年近有22万例隐球菌脑膜炎的病例报告,这种疾病每年造成全球超18万人死亡,其中15%与艾滋病相关。目前由于药物毒性、疗效、成本及有效性等方面的综合原因,即使采用精心开发的治疗方案,其死亡率也在10%-75%。据报道,这种菌的耐药性也在不断增高。这种高死亡率表明目前需要对隐球菌导致的疾病进行改善性治疗,而新型隐球菌的独特性可为隐球菌疾病的诊断及药物发现提供指导。

目前研究发现,新型隐球菌的外层结构具有独特性,主要由细胞膜、细胞壁与最外层的荚膜这三种结构组成。在该文章中,作者回顾了这些结构最新及合成的相关知识,希望可以为隐球菌感染的诊断与治疗提供新的发现与研究,促进基础知识与人类健康的发展。

细胞膜—细胞膜(见图A)位于这三种结构中的最内部,它是亲水性分子通过的屏障。其主要由固醇、甘油磷脂、鞘脂及蛋白质构成。隐球菌细胞膜也是与真菌毒力相关的多种蛋白质的位点,并且参与细胞外囊泡的产生,在毒力方面具有潜在作用。细胞膜的结构与组成是动态的,随着所分析的真菌种类与环境条件而变化。

细胞壁—隐球菌细胞壁位于荚膜下方并被固定在荚膜里,其复杂的结构包裹着细胞膜,并对细胞活力起着至关重要的作用,可以帮助细胞抵御来自环境的挑战。它主要由葡聚糖、几丁质、壳聚糖及糖基化蛋白质构成,与细胞壁相关的黑色素可进一步帮助隐球菌抵御环境压力和抗真菌药物毒性。从所拍摄的显微照片中可以看到,隐球菌细胞壁主要分为两层,细胞壁内层结构更加条纹化,而外层结构更加颗粒化(见图D)。它们在电子显微照片上的电子密度也不同(见图B)。内层主要由β-葡聚糖与几丁质构成,外层主要包含α-β-葡聚糖。虽然甘露糖蛋白与黑色素遍布整个细胞壁,但在内层最为丰富。

荚膜—荚膜多糖是一种主要的隐球菌毒力因子,其阻碍着宿主的免疫反应,是真菌在宿主体内生存的必需条件。该结构由两种聚合物,葡萄糖醛酸木糖(GXM)和半乳糖甘露聚糖(GXMGal)以及少量的甘露糖蛋白构成,这些多糖分子除构成荚膜多糖外,同时也参与新型隐球菌与宿主之间的免疫反应。隐球菌荚膜是由高度亲水性的多糖构成,含量约占荚膜总重的99%,根据脱落的荚膜分析,GXM约占荚膜重量90%。常规的显微镜无法观察到荚膜,但可通过印度墨汁染色观察到包绕在细胞周围的光圈,或利用其他技术,例如扫描电子显微镜术和荧光技术(见图C)。由此可见,隐球菌的最外层结构荚膜多糖,是该生物体的标志,也是毒性的必需条件。这种高度动态的结构调节真菌与免疫细胞的相互作用,同时荚膜成分释放到其他部位进一步影响宿主的反应,因此可用于诊断和监测隐球菌感染。

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