人類念珠菌感染的遺傳學研究進展

暴芳芳　劉　紅　張福仁

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人類念珠菌感染的遺傳學研究進展

暴芳芳劉紅張福仁

念珠菌是真菌中最常見的條件致病菌，在機體免疫功能低下時可發病，但臨床觀察發現在一些無免疫缺陷疾病的人群中也可發生嚴重的念珠菌感染，因此,推測這種疾病可能與遺傳缺陷相關。本文對近年來人類念珠菌感染遺傳學研究進行綜述。

念珠菌；遺傳易感性

近年來, 真菌感染性疾病的發病率和病死率不斷上升，成為臨床關注的焦點，其中念珠菌為臨床常見的真菌病原體,是一種典型的條件致病菌，占侵襲性真菌感染40%～70%，病死率達30%～60%[1]。

臨床觀察發現在無免疫缺陷疾病的人群中也可發生嚴重的念珠菌感染，因此，推測這種疾病可能是由遺傳缺陷引起原發性免疫缺陷而導致嚴重的感染[2,3]。國內外學者對人類真菌感染尤其是念珠菌感染的臨床病例進行了遺傳學研究，已經發現與原發性免疫缺陷相關的致病基因突變如Dectin-1,CARD9等[4,5]。最近研究又發現眾多與免疫缺陷相關的基因多態性，涉及不同臨床類型疾病如慢性皮膚黏膜念珠菌病、念珠菌血癥、復發性外陰陰道念珠菌病以及與念珠菌感染相關的高IgE綜合征。方法多采用基于免疫學基礎的候選基因方法，如與先天免疫相關的模式識別受體基因以及與適應性免疫相關的細胞因子如IL-17RA、IL-17F等基因[6]。本文對以上念珠菌感染疾病的遺傳學研究結果進行綜述，在基因水平揭示此類疾病的發病原因，對真菌感染的發病機制研究以及臨床一級預防和治療提供遺傳學基礎。

1　遺傳研究免疫學基礎

真菌感染的遺傳研究主要有基于免疫基礎的候選基因研究及全基因組外顯子測序方法。人類先天免疫系統缺陷會影響細胞免疫功能從而使人體易感染真菌。皮膚、呼吸道、胃腸道表面的黏膜上皮細胞中防御素、膠凝素和補體系統等構成抗真菌防御系統和真菌識別系統。同時，宿主細胞可表達模式識別受體(PRR)，目前發現參與念珠菌識別的PRR主要有Toll 樣受體(TLRs)和非Toll 樣受體兩類，非Toll樣受體包括C型凝集素家族、補體受體家族等[7]。其中Toll樣受體和C型凝集素家族是識別白念珠菌的主要PRR，這些受體可識別真菌的病原體相關分子模式[8]，開啟機體先天免疫防御系統。

機體抵抗真菌的適應性免疫系統主要由輔助性T細胞Th1/Th2細胞發揮免疫反應,Th1主要分泌IL-2、IFN、TNF等參與細胞免疫可促進炎癥，吞噬、殺滅真菌；而Th2細胞分泌IL-4、IL-5和IL-10可以刺激B細胞產生抗體，主要參與體液免疫，同時抑制Th1分泌相應介質，使疾病轉為慢性甚或惡化；輔助性T 細胞17(Th17)是一種新發現的能夠分泌IL-17的T 細胞亞群，研究表明Th17細胞途徑在促進Th1型免疫反應和限制Th2型免疫反應中具有重要的調節作用[9]。

2　不同臨床型別的遺傳學研究

由念珠菌感染引起的疾病類型主要有慢性皮膚黏膜念珠菌病、念珠菌血癥、復發性外陰陰道念珠菌病以及與念珠菌感染相關的高IgE綜合征等。以下將根據臨床疾病類型分別闡述遺傳學研究結果。

2.1慢性皮膚黏膜念珠菌病慢性皮膚黏膜念珠菌病(Chronic mucocutaneous candidiasis，CMC)是由白念珠菌所引起的持續性或復發性黏膜、皮膚和甲板的感染，有隱性遺傳和顯性遺傳兩種模式，對此病的遺傳研究主要基于對免疫學研究較多的細胞表面受體、細胞因子及免疫通路等，主要應用候選基因的方法進行研究。Gross、Taylor等在小鼠模型試驗中發現CARD9基因和DECTIN-1基因缺陷的小鼠抗真菌免疫功能受損[10，11]。2009年Erik-Oliver Glocker等應用候選基因方法在一個包含9例患者的五代大家族共36人中進行CARD9基因測序，結果在所有患者的6號外顯子發現點突變Q295X，證實了CARD9基因突變與常染色體隱性慢性皮膚黏膜念珠菌病的遺傳關系[4]。2014年Gavino等報道一家系4例由于CARD9基因突變導致嚴重的中樞神經系統念珠菌病[12]。CARD基因突變導致的免疫缺陷使Th17細胞數量減少并影響了機體抗感染免疫的NF-kB通路的激活，包含下游C型凝集素受體的激活如DECTIN-1從而影響機體抗感染的效應，意味著CARD9在機體抗真菌感染的免疫機制中起重要的調節作用。

Puel等[6]報道了CMC的兩個遺傳病因：與常染色體隱性遺傳相關的細胞因子受體IL-17RA缺陷，以及與常染色體顯性遺傳相關的細胞因子IL-17F缺陷。研究者首先研究了一個法國兒童，患常染色體隱性遺傳黏膜皮膚念珠菌病。他在新生兒期即患有白念珠菌性皮炎，5個月時表現金黃色葡萄球菌性皮炎。研究者對編碼IL-22、IL-22RA1、IL-10RB、IL-17A、IL-17F及IL-17RC的候選基因進行了測序。這個兒童IL-17RA基因是850C>T無義突變純合子，IL-17RA基因其他部分和另外6個基因序列中無其他突變。這個孩子的父母和同胞均表現健康，且突變等位基因為雜合子，符合常染色體隱性遺傳特點。之后研究者又對一個來自阿根廷的具有黏膜皮膚念珠菌病常染色體顯性遺傳的多元化家族進行了研究。IL-22、IL-22RA、IL-10RB、IL-17RA、IL-17RC及IL-17A基因均無突變，但是病例中的IL-17F基因出現雜合錯義突變284C>T[6]。

Ferwerda等應用候選基因方法在1例患有皮膚黏膜念珠菌病的家系中對Dectin-1基因進行測序，結果在1例患者中發現6號外顯子存在基因變異(Y238X)。隨后，有學者在接受造血干細胞移植供體及受體者中驗證了此基因變異與深部真菌病感染易感性的關系[5，13]。Dectin-1即樹突細胞相關的C型凝集素1，廣泛表達于巨噬細胞、中性粒細胞及樹突細胞等，它可以識別并結合真菌細胞壁成分β-葡聚糖，產生保護性免疫應答，其發病機制為缺乏β葡聚糖識別模式，TNF-α, IL-6及IL-17水平降低。

van de Veerdonk等應用二代測序技術在8個常染體顯性慢性皮膚黏膜念珠菌病家系中有4例患者中發現STAT1基因突變(c.820C→T p.Arg274Trp、c.800C→T p.Ala267Val),該基因的突變導致 Th1細胞和Th17細胞在機體防御念珠菌感染的免疫機制中異常[14]。同年Liu自20個家系的47例常染體顯性慢性皮膚黏膜念珠菌病患者中應用全基因組外顯子測序技術發現4例患者中發現STAT1 基因突變(R274Q、L706S、D165G)[15]。

自身免疫性多內分泌病-念珠菌病-外胚層營養不良(APECED)是以內分泌器官特異性自身免疫和慢性黏膜皮膚念珠菌感染為特征的一種常染色體隱性遺傳病。此病以兒童期典型的念珠菌病開始,隨后出現甲狀旁腺功能低下和特發性腎上腺皮質功能不全。國外學者Nagamine等研究發現此病與AIRE基因突變有關，有缺陷的AIRE基因導致自身免疫耐受被破壞，產生抗IL-17E,IL-17F和IL-22的自身抗體[16-18]。

此外Nahum等對于細胞表面的結構識別受體TOLL樣受體研究發現TLR3基因多態性L412F導致IFN-γ水平下降從而使感染CMC的風險增高[19，20]。

2.2念珠菌血癥念珠菌血癥為住院患者最常見的侵襲性真菌病，發病率不斷上升，病死率可高達40%～68%[21]。白念珠菌仍然占據最主要比例,非白念珠菌尤其是光滑念珠菌、熱帶念珠菌感染比例逐漸上升。 Plantinga等[22]應用候選基因研究在338例念珠菌血癥患者(237例白種人，93例非洲裔美國人和8例其他種群)和351例對照(263例白種人和88例非洲裔美國人)中發現TLR1基因三個單核苷酸多態性(R80T, S248N,I602S)與白種人患念珠菌血癥強相關，而在非洲裔美國人群中未發現其相關性。體外細胞功能實驗證明此基因的多態性導致免疫細胞因子的釋放減少從而降低機體的抗感染能力增加罹患念珠菌血癥的風險[22]。研究者在以上相同的樣本中對6個細胞因子基因IFNG, IL-10, IL-12B,IL-18,IL-1b,IL-8和1個細胞因子受體基因IL-12RB1進行SNP分型實驗，最終發現IL-10(-1082A/G rs1800896)和IL-12B( 2724INS/DEL rs41292470)基因多態性影響細胞因子釋放，使IL-10水平升高，IFN-γ水平降低[23]。

Woehrle等研究發現念珠菌血癥患者中TLR2(Arg753Gln)多態性可影響細胞因子釋放，表現為降低IFN-γ和IL-8的釋放，并增加TNF-α的釋放。Van der Graaf CAA等研究發現TLR4基因可見兩種重要的共分離多態性Asp299Gly和Thr399Ile，能促使血液念珠菌感染發生的危險性增高，推測可能是通過 IL-10產生增多引起。慢性皮膚黏膜念珠菌病患者IL-10的產生比 IFN-γ多，也可能與 Asp299Gly有關[25]。

早產新生兒重癥監護室患兒發生侵襲性真菌感染的患病率及病死率都顯著高于普通早產患兒，Aydemir等推測先天免疫系統模式識別受體甘露糖結合凝集素(MBL)可能有所差異，在31例菌血癥早產患兒與30例正常早產患兒中進行甘露糖結合凝集素基因外顯子1第54號密碼子基因多態性研究，并未發現統計學差異[26]。

2.3復發性外陰陰道念珠菌病復發性外陰陰道念珠菌病(RVVC)是外陰陰道念珠菌病的一種復雜形式，指念珠菌陰道炎經過治療，臨床癥狀和體征消失后重現，真菌學檢查又呈陽性，主要病原菌為白念珠菌。研究表明，約75%成年婦女患有外陰陰道念珠菌病，10%發展為RVVC[27]。

Th2型分泌的細胞因子IL-4基因多態性(589T/C)可影響IL-4的分泌水平，Babula等對42例RVVC患者及43例正常對照用酶聯免疫吸附試驗檢測陰道灌洗液中IL-4水平并對患者和對照進行IL-4基因分型，發現RVVC患者IL-4平均濃度明顯高于正常對照(P<0.001)，RVVC患者中攜帶純合TT 型占59.5%，對照中為7.0%(P<0.001)[28]。Babula等在同樣的病例與對照中進行MBL陰道濃度并對在研究對象中進行MBL基因多態性分型研究，發現RVVC患者MBL平均濃度下降，MBL基因1號外顯子第54號密碼子基因多態性研究顯示RVVC患者中69%攜帶等位基因B，而正常對照中攜帶率僅為4%，P<0.001[29]。

Lev-Sagie等在49例RVVC患者和182例正常對照中研究CIAS1基因(編碼炎性小體NALP3)中長度多態性(等位基因 12 、9、7、6)，發現等位基因7存在明顯差異，RVVC患者攜帶率43.9%，正常對照中攜帶率26.9%(P=0.001)。研究發現胞漿NALP3炎性小體在抗真菌免疫中可促進IL-1β的產生[30]。

2.4高IgE綜合征高IgE綜合征，是一種臨床極為少見的先天性原發性免疫缺陷病,多系統損害為特征，除血清IgE升高外，還可出現皮膚濕疹及反復念珠菌感染、葡萄球菌感染。Holland等多位學者研究發現STAT3基因突變與高IgE綜合征相關[31,32]，此基因編碼IL-23受體下游信號分子，其突變導致IL-17水平下降。另外Engelhardt等[33]和 Minegishi等[34]分別發現的(DOCK)8 和TYK2基因的突變分別影響Th17極化和導致IL-12的水平下降。

3　結語

念珠菌感染宿主的遺傳變異研究在基因水平揭示了此類疾病發病易感因素，對研究真菌感染的發病機制以及臨床治療提供了遺傳學基礎，但研究顯示僅有10%～15%的遺傳易感性在人類常見的多態性中被發現，剩余的可能隱藏于更為罕見的遺傳變異或基因與環境的共同作用中。隨著遺傳研究技術的不斷進步，更多的遺傳易感基因將會被發現，對易感基因的功能研究將進一步揭示人體抗感染的分子機制。

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(收稿：2015-09-16修回：2016-01-06)

Update of human genetic susceptibility to Candida infections

BAOFangfang,LIUHong,ZHANGFuren.

ShandongProvincialInstituteofDermatologyandVenereology,Jinan250022,China

Correspondingauthor：ZHANGFuren,E-mail:zhangfuren@hotmail.com

Candidais an important opportunistic pathogen, which can cause severe mucosal or systemic infections in immunocompromised hosts. However, some articles reported thatCandidainfections occur in patients with no immunodeficiency diseases and the speculation of the genetic background ofCandidainfections was emphasized. The update of the genetic susceptibility toCandidainfections was reviewed in this article.

Candida; genetic susceptibility

·病例報告·

山東省皮膚病性病防治研究所，濟南，250022

張福仁，E-mail: zhangfuren@hotmail.com