文摘
虽然在人类通常共生体,白色念珠菌,假丝酵母tropicalis,假丝酵母parapsilosis,假丝酵母glabrata,和假丝酵母krusei能够导致患者机会性感染的生理改变和/或免疫反应。这些真菌物种与各种感染,包括口腔、阴道,肠胃,和系统性感染白念珠菌感染的主要原因。评估不同的能力假丝酵母物种和菌株引起感染和疾病需要使用实验感染模型。论述了粘膜感染和系统性模型用于分析假丝酵母毒性和给的一些知识的例子已经从这些模型获得了迄今为止。
1。假丝酵母和人
1.1。运输假丝酵母物种
在健康个体假丝酵母物种是无害的正常胃肠道(GI)的成员,口腔和阴道微生物菌群。假设每个人都携带假丝酵母在消化道(了1)),白念珠菌物种最常发现粪便样本中,代表40 - 70%的隔离(2- - - - - -4]。其他分离通常确认为c . parapsilosis c . glabrata c . tropicalis或c . krusei(2- - - - - -4]。
胃肠道运输相比,口服马车只观察到~ 40%的健康人,之间有相当大的变化发现研究(综述[1])。更高的运输水平通常与糖尿病、癌症、艾滋病毒、或义齿使用(了1])。再次,大多数隔离(~ 80%)被确定为白念珠菌,c . glabrata或c . parapsilosis占其余的(5- - - - - -9]。
阴道的马车出现在健康人群中所占的比例更小,只有~ 20%健康的妇女发现有阴道假丝酵母运输(10- - - - - -13]。白念珠菌再次确定的最常见的物种,用吗c . glabrata唯一的其他物种(通常10,12,14- - - - - -17]。
因此,白念珠菌是主要的物种共生的健康个体,和其他四个物种,c . tropicalis,c . parapsilosis,c . glabrata和c . krusei,还发现。
1.2。假丝酵母和疾病
假丝酵母物种,然而,有另一种生活方式,导致主机与生理改变或机会性感染的免疫反应。引起的感染假丝酵母物种从自限性,表面粘膜病变(通常称为鹅口疮),慢性或复发性粘膜、皮肤和指甲感染,到危及生命的入侵或播散性感染(1,18- - - - - -21]。
在人类中,最常见的感染所致假丝酵母物种表面粘膜感染,皮肤,指甲(20.- - - - - -24]。Pseudomembranous口腔鹅口疮是常见的婴儿和老人,但也发现hiv阳性个体和癌症患者(了1,25])。义齿性口炎也是一个重要的感染,发生在大约60%的假牙佩戴者(26,27]。在大多数感染是引起口腔念珠菌病白念珠菌(58%),其余所致c . parapsilosis c . tropicalis c . glabrata和c . krusei(28,29日]。
阴道念珠菌病,或鹅口疮,另一种形式的表面的感染,影响到大约75%的育龄妇女(30.,31日]。白念珠菌最常见的孤立、c . glabrata还发现,但在较低的频率(17,30.,32- - - - - -35),通常反映了物种vulvovaginal地区进行。
一个额外的形式的涉及粘膜念珠菌病,以及皮肤和指甲,是慢性黏膜与皮肤的念珠菌病。与其他形式的念珠菌病,有证据表明,这个条件可以继承或与胸腺瘤有关,与几乎所有的感染所致白念珠菌(20.- - - - - -24,36]。
最严重的感染所致假丝酵母然而,物种入侵或传播感染。假丝酵母种原因~ 11%的血液感染和那些发生在ICU人口的20% (37- - - - - -39]。然而,相比,细菌感染发生在相同的患者人群,这些感染更严重,死亡率居高不下(~ 45%)1,40]。这是由于,在某种程度上,诊断困难,有限的抗真菌治疗。侵入性感染发生在那些已经重病的病人,主要危险因素包括进入ICU,手术(特别是腹部手术),和嗜中性白血球减少症(综述[1])。五个假丝酵母物种通常独立于人类的消化道也负责90%的入侵假丝酵母感染(1,41]。地理这些感染的流行病学变化发生时,c . tropicalis入侵的最常见原因假丝酵母印度和新加坡(感染42- - - - - -44]。此外,患者的血液学的恶性肿瘤在儿童和婴儿,发病率的增加c . tropicalis和c . parapsilosis(45- - - - - -49]。
患者侵袭性假丝酵母感染通常表现为临床症状类似与入侵细菌感染,最终会发展脓毒症(50]。从尸检报告,很明显,肺和肾脏器官最常见的影响,与真菌病变还发现心脏、肝脏和脾脏(51- - - - - -55]。最有可能来源于胃肠道感染,大多数侵袭性感染胃肠道参与展示(食道、胃和肠)51,53),假丝酵母从血液中是相同的隔离,或者紧密相关,从未经消毒隔离网站相同的病人(56]。
越来越多的病人免疫抑制和接受侵入性治疗,例如,对于癌症和器官移植,意味着有一个不断增长的人口在侵袭性真菌感染的风险。医疗需要开发新的和更有效的诊断和治疗真菌感染,我们需要一个更好的理解假丝酵母发病机理,如何专业假丝酵母物种导致机会性感染?
2。实验模型的假丝酵母感染
实验感染模型允许疾病发展应遵循从真菌细胞引入到主机。是一个很好的模型,模型应该是可再生的,相对容易设置,应复制人类疾病的主要临床症状出现。如果模型也是一个额外的好处是成本效益。模型满足这些条件允许进一步深入调查假丝酵母毒性进行,随后,允许推断假丝酵母毒性在人类疾病。
尽管大量的毒性可以由实验室初步研究实验中,感染模型需要大量的参与有机体。只有在整个生物体的复杂host-fungus交互确定疾病是否会发生可以调查。虽然大的动物被用于研究假丝酵母感染,例如,猕猴(57,58],小猪[59,兔子60- - - - - -62年),和豚鼠63年,64年),大多数的假丝酵母毒性研究使用啮齿动物感染模型。这是由于经济因素、易于处理,转基因小鼠品系的可用性,允许模仿人类遗传的条件。
在这篇文章中,已经开发的实验动物模型假丝酵母毒性分析进行了讨论。应该注意的是,大多数模型关注的焦点白念珠菌因为这是与人类相关的主要物种假丝酵母感染。
2.1。粘膜感染模型
模型假丝酵母口腔和阴道感染、粘膜模型已经开发主要在老鼠和老鼠。鼠类中使用的程序通常是相似的。然而,动物有更大的优势,denture-associated真菌生物膜的形成也可以研究在一个主机65年]。建立粘膜感染的网站通常要求用免疫抑制剂治疗,雌激素,或抗生素之前,感染,或使用无菌动物(66年- - - - - -68年]。然而,裸体(Foxn1ν)口腔感染的小鼠模型允许建立感染没有任何免疫抑制或其他预处理(69年]。更多细节可以在更广泛的评论这些感染模型(67年,68年,70年,71年]。
为了评估使用口腔感染模型小鼠的毒性,经常使用糖皮质激素和老鼠假丝酵母细胞接种到口腔的犀牛动物通过应用假丝酵母浸泡棉花签下舌头直接或通过应用培养液到牙齿,牙龈和口腔67年,70年,72年]。毒性在这个模型通常是由真菌器官负担和组织病理学。
大鼠和小鼠模型已经被用来比较的毒性白念珠菌突变株临床分离株(也73年- - - - - -77年]。使用这些模型,白念珠菌突变株不能切换酵母和菌丝的生长形式被发现无法引起口腔感染,示威要求yeast-hypha切换在口腔感染75年]。此外,蛋白激酶Ck2也证明所需的口咽白念珠菌感染(77年]。
小鼠和大鼠模型试验也被开发出来假丝酵母毒性在阴道感染。在这些模型维护啮齿动物发情为了维护殖民统治和感染,这可能模仿乳念珠菌病(78年- - - - - -81年]。在大鼠,这一般是手术切除卵巢,雌激素的后续管理(81年]。然而最近,一个新的鼠模型已经被开发出来,类似于小鼠模型,发情维护仅仅是通过雌激素(管理82年),这将增加设置的缓解感染模型。免疫抑制的主机也可以延长殖民假丝酵母物种(83年]。这些模型允许我们检查单一阴道炎发作;然而,慢性阴道炎复发的一个满意的模型,还没有可用的。
的毒性白念珠菌临床分离株已在啮齿动物阴道炎模型相比,证明隔离能力的差异导致疾病(84年,85年]。这个模型也被用来评估转基因的毒性白念珠菌突变体(85年- - - - - -87年]。
除了评估白念珠菌毒性,这个模型可以用来检查其他毒性假丝酵母物种。作为c . glabrata也与人类阴道感染有关,研究人员用老鼠阴道炎模型评估的毒性c . glabrata娇小的突变体,发现比亲代菌株的变异更致命的(88年]。此外,c . parapsilosis隔离也被评估的能力导致阴道感染大鼠模型(80年]。在这项研究中只有一个隔离,最近从一个女人获得与活跃的阴道感染,能够激发感染(80年]。
一个主要的发展假丝酵母最近在粘膜表面发生毒性测试并发口腔和阴道感染的发展模式,拉赫曼et al。72年]。这只老鼠模型允许口腔和阴道感染在同一主机发起,大大降低了所需数量的动物毒性试验。比较三种不同的毒性白念珠菌隔离在这个模型中清楚地表明白念珠菌隔离并没有同样的毒性,有明显差异的能力,粘膜感染(72年]。
2.2。侵入性感染模型
侵袭性真菌感染的小鼠模型一直是最受欢迎的方法来评估假丝酵母毒性直到今天,虽然化验也进行了兔子,天竺鼠,大鼠也用于一些研究。有两个主要的模型假丝酵母侵入性感染,静脉注射(IV)挑战模型和胃肠道(GI)殖民与后续的传播模型。这些模型是最近回顾(89年]。
2.2.1。静脉注射挑战模式
第四鼠标模型被用来研究的挑战假丝酵母自1960年代以来毒性特征,既和可再生的90年- - - - - -92年]。假丝酵母细胞直接注入侧尾静脉,绕过任何要求的真菌跨越上皮和内皮屏障进入到血液中。在这只老鼠模型中,这类似于人类侵入性感染发生在导管介入,真菌细胞中发现所有的器官,但只在肾脏和大脑疾病的进展,这取决于培养液和鼠标应变水平(91年- - - - - -93年]。脓毒症的发展随着侵入性疾病的发展,最终导致了死亡的老鼠92年,94年,95年]。
这些模型的假丝酵母侵入性感染,毒性是由监测感染小鼠的生存和/或通过量化真菌感染后器官负担在预先确定的时间。药物治疗也可以管理主机允许模仿主人的条件,例如,免疫抑制[88年,96年- - - - - -110年)或糖尿病(99年),以更大的假丝酵母毒性在这两种治疗方法。
使用免疫活性的老鼠,IV挑战模型被用来比较不同的毒性假丝酵母物种(97年- - - - - -99年,107年,111年- - - - - -114年]。白念珠菌显然是最剧烈的物种(97年,98年,111年,112年,114年),紧随其后c . tropicalis(97年,98年,111年,112年,114年]。相比之下,c . krusei和c . parapsilosis无法杀死被感染的动物,即使在高剂水平,从主机和真菌最终被清除98年,111年,114年]。
在免疫抑制小鼠,c . tropicalis显示更大的毒性,在肾脏疾病进展,而不是感染被控制,发生在免疫活性的老鼠(96年,98年,99年,107年,115年]。c . parapsilosis和c . krusei仍然无法启动进步感染,即使增加免疫抑制治疗(98年,107年),尽管政府非常高剂可能允许一些c . parapsilosis隔离启动疾病(108年,110年]。
在每一个假丝酵母物种,发现临床分离株显示相当大的毒性差异IV挑战模式。这是真实的白念珠菌(97年,107年,116年,117年),c . tropicalis(97年,99年,112年,115年,118年),而c . parapsilosis(108年,119年),一些隔离无法发起侵袭性感染。这个问题是否毒性结果发现单个应变或隔离是整个物种的代表。这可能是特别重要的白念珠菌研究绝大多数基因中断研究已经进行一个应变,SC5314,背景。
大量研究评估c . tropicalis临床分离毒力差异;然而,很少有研究发表在转基因的毒性c . tropicalis菌株。发表了一篇文章已经能够证明分泌酸性蛋白酶是所需的毒性c . tropicalis在免疫活性的老鼠120年]。相比c . tropicalis大量的研究已经发表的毒性白念珠菌突变体,超过200个基因导致了白念珠菌毒性在这个模型(了89年])。
c . glabrata表现非常不同假丝酵母物种入侵感染的小鼠模型。虽然c . glabrata维护或容忍,在免疫活性的老鼠的肾脏的高水平,老鼠没有死亡,没有炎症相关的真菌细胞(113年,114年]。免疫抑制似乎增加毒性c . glabrata高等真菌的器官的负担,但老鼠生存只是增加了一些c . glabrata感染(One hundred.,103年- - - - - -106年]。然而,由于免疫抑制可能允许侵入性疾病的发展c . glabrata来华的老鼠,这些疗法已经被添加到一个感染模型中使用的一些研究比较转基因的毒性c . glabrata,用作毒性真菌负担估计(88年,101年,102年,105年]。免疫抑制小鼠感染模型展示了高渗压力反应的重要性,细胞壁完整路径,和氮饥饿反应c . glabrata毒性(103年,104年,106年]。此外,这个模型已经确定了一个娇小的突变,菌株表达活跃转录因子基因的等位基因PDR1和ace2零变异是比他们的父母更致命的毒株(88年,105年,121年]。然而,应该指出的是,hypervirulent表型c . glabrata ace2零是完全迷失在免疫活性的老鼠(122年]。在其他毒性免疫活性的实验老鼠,从真菌毒力决定器官负担在感染后第七天,研究人员能够证明细胞壁完整路径(123年,124年和氧化应激反应125年),以及转录因子Pdr1p和一些基因,它调节(101年,121年),导致c . glabrata毒性。
2.2.2。胃肠道殖民化和传播模型
胃肠道模型可以建立在新生儿或成年老鼠。胃内的新生儿感染小鼠会导致持续的殖民化,预处理的老鼠没有任何要求。然而,获得成年老鼠的殖民化,自然小鼠胃肠道菌群必须首先被使用广谱抗生素进行治疗。成年老鼠可以感染填喂法(intragastrically)或口头通过食物或饮用水。后续的治疗假丝酵母殖民小鼠免疫抑制剂和/或药物损害肠道壁允许真菌传播发生(了70年,126年])。
在胃肠道模型真菌定殖在胃里最高,盲肠,小肠(107年,127年- - - - - -129年),反映出的一些临床发现人类侵入性感染。在模型中,持续的殖民统治是由非侵入性粪便常规监测真菌计数,和之后的传播假丝酵母细胞培养的肝、肾、脾(128年- - - - - -130年]。然而,老鼠菌株之间的差异可能会看到131年]。
该小鼠模型被认为是更准确的反映了事件发生在人类的病人,后来用广谱抗生素使真菌生长和侵袭性治疗粘膜损伤。粘膜损害然后允许假丝酵母进入血液和传播的内部器官。在鼠标,类似于人类患者,有增加动物传动物变异静脉挑战模型相比,要求更高的每组动物的数量获得统计上显著的结果(128年- - - - - -130年]。
的比较假丝酵母物种毒性在这个模型中证明c . parapsilosis毒性较低相比白念珠菌和c . tropicalis由于没有从肠道传播的证据107年,132年]。然而,c . parapsilosis是成功地建立持久的殖民化的胃肠道(107年]。在不同的研究中,c . tropicalis似乎更致命白念珠菌在胃肠道模型中,与内部器官(更大的传播133年,134年和更高的死亡率97年,134年]。然而,考虑到其他模型中观察到的水平的变化对菌株的毒力不同假丝酵母物种,进一步隔离需要最终结论之前化验的相对毒性两种。
到目前为止,只有数量有限的白念珠菌突变株检测在胃肠道殖民化和传播感染模型中,只有6个突变体鉴定就导致毒性(89年,135年]。然而,这个模型已经证明了一个既定的丝状白念珠菌突变无法传播,这表明形态形式之间切换的能力可能更重要的传播(136年]。
c . glabrata其他四个主要表现的方式也不同假丝酵母物种在这个模型中,无法开拓殖民地的食管组织新生小鼠胃肠道殖民化和传播模式137年]。再一次,没有宿主炎性反应c . glabrata(137年),这表明c . glabrata毒性机制可能非常不同于其他物种的研究。
3所示。除了基因组:的挑战假丝酵母基因组时代的毒性测试
的基因序列白念珠菌,c . glabrata,c . tropicalis和c . parapsilosis现在可以使用[138年,139年),鼓励大规模突变体库的创建。挑战来了,但是,当这些庞大的图书馆是在真菌毒力基因筛查,物流,金融,和伦理问题需要考虑。
在图书馆进行筛查项目到目前为止已经采取了不同的毒性测试策略。高贵的et al。140年]signature-tagged诱变用于允许化验的突变体在小数量的动物,显著减少测试所需的动物数量。相比之下,为了屏幕图书馆177白念珠菌为改变毒性菌株,贝克尔et al。141年每个老鼠在15]化验。从这两个例子很明显,传统的测试方法可能会导致大量的老鼠被要求分析毒性。然而,最近研究人员已经开始解决问题的大量的毒性测试假丝酵母开发一系列minihosts菌株,主要是基于无脊椎动物宿主。
Minihosts最初可能不会出现与人类疾病相关,但这些主机拥有先天免疫系统,这是发展的关键假丝酵母感染(142年]。然而,很多minihosts不具备自适应免疫系统,这可能会限制其效用。此外,大多数的无脊椎动物模型的缺点,他们必须保持在温度低于正常人体温度,除了广场可以孵化出了37°C。潜在的可能是,在较低温度下孵化真菌引起的生理变化,影响host-fungus相互作用在疾病发展。
3.1。蜡螟和桑蚕幼虫模型
第一个minihost模型假丝酵母毒性测试是广场mellonella(蜡螟)幼虫模型(143年]。在这个模型中真菌是注入幼虫,通过腹足,生存是在短时间内监控。模型是相对便宜和有优势,大量的幼虫可以感染每一个突变菌株,提高统计分析。的广场模型已经成功地用于模型白念珠菌毒性,结果大致类似发现在小鼠感染模型(143年- - - - - -146年]。一个类似的模型也被开发使用桑蚕(家蚕)[147年,148年]。这两个白念珠菌和c . tropicalis有能力杀死桑蚕幼虫在两天内(148年),而白念珠菌毒力差异被证明与之前结果发现在小鼠模型147年]。
3.2。黑腹果蝇
果蝇,黑腹果蝇,也被用于分析假丝酵母毒性(149年- - - - - -152年]。野生型的敏感性d .腹继续讨论;然而,人数和Spatzle-deficient果蝇易受感染假丝酵母当真菌物种都是直接注射到胸腔(149年- - - - - -151年]。再一次,d .腹模型也有一个好处,那就是大量的苍蝇(苍蝇> 30)可以感染每一个假丝酵母压力,增加了统计分析。
在果蝇中,白念珠菌被证明是比其他更恶毒吗假丝酵母物种,确认结果中发现的哺乳动物模型(见上图;(149年])。此外,毒性结果白念珠菌临床分离株突变体被广泛的类似发现在鼠标系统模型(149年- - - - - -151年]。然而,差异确实发生了。在果蝇中,有限公司2遥感对毒力很重要,但这并不是在鼠标IV挑战模式153年]。该模型已成功地用于屏幕白念珠菌突变体库,确定Cas5,转录因子参与细胞壁的完整性,是需要完整的毒性(154年]。
除了系统性d .腹感染模型中,一个新的胃肠感染模型最近也被开发出来,它应该为在胃肠道毒性筛选提供新的选择模式152年]。
3.3。秀丽隐杆线虫
除了飞和幼虫模型,线虫秀丽隐杆线虫也被评为感染模型分析假丝酵母毒性(155年]。该模型特别适用于高通量筛选,假丝酵母细胞是喂他们食物和化验的线虫进行多井盘子。这个模型也被成功地应用到屏幕白念珠菌转录因子突变体库,允许识别转录因子基因在菌丝形成155年]。
3.4。一个脊椎动物Minihost:斑马鱼(鲐鱼类)
斑马鱼是脊椎动物minihost毒性测试模型假丝酵母。这种生物的优势是拥有先天和适应性免疫系统(156年),和方法也可以让鱼基因表达被模仿人类遗传条件(157年]。
第一个发达在斑马鱼毒性测定腹腔内注射白念珠菌到7个月大斑马鱼(158年]。在这个模型中,类似于小鼠模型,逐步感染取决于剂量与促炎基因表达增加有关。这个模型还允许增加组大小,20国集团大小的鱼被用于日期。使用这个模型,研究人员表明,临床孤立与减少毒性小鼠模型还显示减少毒性在这个模型(158年]。此外,一个白念珠菌突变体(efg1 / cph1)已知减毒毒性由于丝状形成缺陷也降低了毒性在这个模型(159年,160年]。更感兴趣的是发现,尽管这些突变体不能形成细丝在体外在鱼时,他们显然形成细丝越来越多。这个模型还允许斑马鱼免疫细胞之间的相互作用假丝酵母细胞成像,这将更容易在未来的发展新的透明的成人(卡斯珀斑马鱼)(161年]。
第二个斑马鱼感染模型也被描述,其中每个鱼幼虫(36 h受精后)是直接感染到后脑心室与大约10真菌细胞(162年]。在这个模型中,白念珠菌efg1 / cph1突变体再一次证明了减毒的毒性,类似于鼠标IV结果发现挑战模式162年]。
然而,有缺点的斑马鱼感染模型。这个模型的主要缺点之一,与大多数其他minihosts一样,是鱼需要保持在28 - 29日°C,不允许精确的模仿人类感染。
4所示。分析毒性实验模型:最后考虑
有一些要点记住当评估假丝酵母毒性在实验感染。第一个问题假丝酵母感兴趣的物种。虽然白念珠菌,c . tropicalis c . glabrata和c . krusei都是与人类的马车和感染,它们不是自然鼠标共生体或病原体(163年]。这样,可能会有不同的真菌和两个不同的主机之间的相互作用发生的物种。这是特别相关的考虑c . glabrata和它无法启动第四挑战模型中传播的感染,特别是当我们知道这一点c . glabrata会引起致命的重症感染人类[164年]。
第二点需要考虑的是,尽管老鼠和人的免疫系统很相似,有差异,可能影响主机和真菌相互作用[165年- - - - - -168年]。特别相关的假丝酵母感染是血液中的中性粒细胞和淋巴细胞比例的差异,补体受体表达,和t细胞分化,但几(了168年])。此外,不同品系小鼠显示对感染的易感性不同,这可能会改变毒性结果(93年,169年- - - - - -172年]。
第三点要考虑的是哪个模型应该被用来评估假丝酵母毒性。一些白念珠菌隔离展览毒性差异取决于所使用的感染模型(72年,134年,173年]。是一个很好的例子白念珠菌基因组测序菌株SC5314。在第四挑战模式中,SC5314是最致命的白念珠菌隔离,导致致命的感染在相对较短的时间92年,116年];然而,在阴道感染模型,SC5314是一个非常可怜的殖民者的阴道粘膜72年]。此外,nongerminative白念珠菌应变(173年)和一个ura3-白念珠菌应变(174年),这两个在全身感染模型(减毒173年,175年- - - - - -177年[],成功建立了粘膜感染173年,174年]。
只有仔细考虑上述点允许假丝酵母研究人员选择适当的实验假丝酵母感染模型来回答一个特定的研究问题。这些模型仍然对于增加我们对真菌发病机制的理解因为真菌属性和宿主反应已知有助于临床疾病的发展。
承认
作者想道歉那些工作不能包括在本文由于缺乏空间。