文摘
真菌生物膜感染已成为日益被视为一个重要的临床问题。这背后的主要原因之一是影响这些治疗,抗真菌治疗常常失败,手术治疗是必需的。这地方财政负担的卫生保健提供者。本文旨在说明真菌生物膜的重要性,尤其是白色念珠菌,并讨论了一些关键的真菌生物膜的耐药机制,包括细胞外基质(ECM),射流泵的活动,持续程序,细胞密度、药物靶点的过度表达,细胞的应激反应,和普通生理学。本文演示了真菌生物膜阻力的多方面的性质,包括最新的数据和一些想法。
1。真菌生物膜的临床意义
真菌感染是一个很大的负担去医院。广谱抗生素的使用,肠外营养、留置导管、或免疫抑制的存在,或破坏粘膜屏障由于手术、化疗和放疗是最重要的诱发因素侵袭性真菌感染(1]。假丝酵母血流感染是第三医院内菌血症最常见的原因需要重症监护的病人和fungal-related生物膜感染最常见的病原体。白念珠菌,一个正常的人类共生的粘膜表面和机会病原体在免疫功能低下的患者,是最常见的与生物膜的形成有关。内在的医疗设备,如血管内导管,可以成为殖民地假丝酵母种虫害允许细胞的附着生物膜结构的发展可以分离并导致急性fungemia和/或传播感染。它最近表明,生物膜的细胞分离与死亡率远远大于等效浮游酵母(2]。这些implant-associated感染天生难以解决,可能需要长期抗真菌治疗和植入物的物理删除控制感染。其他非白假丝酵母物种与生物膜的形成和导管相关血流或device-related感染包括c . glabrata,c . parapsilosis,c . dubliniensis,c . krusei,c . tropicalis(3- - - - - -5]。
酵母和丝状真菌biofilm-related感染也被越来越多的描述(6),包括肺孢子菌(7),球孢子菌属(8),曲霉属真菌(9),接合菌纲(10),Blastoschizomyces(11),酿酒(12),细胞死亡(13),毛孢子菌属(14),而隐球菌(15]。新型隐球菌已被证明在随后脑室分流术(形成生物膜15),腹膜透析瘘管(16,髋关节假体17),和心脏瓣膜(18]。不同的毛孢子菌属物种会导致危及生命的感染与biofilm-related感染传播(14,19,20.),包括心脏移植(21)、导管(22),和隆胸23]。细胞死亡pachydermatis从接受肠外营养的患者被隔离13),Blastoschizomyces capitatus与导管相关fungemia[有关11),酿酒酵母已经检测到从性口炎患者的假牙24),和复发性脑膜炎有关球孢子菌属巨细胞生物膜的小费ventriculoperitoneal分流管(8]。
也有越来越多的报道丝状霉菌来自烟曲霉属真菌参与生物膜感染。例如,在呼吸道,它可能导致一个曲霉肿,这是一种局部感染组成的球形菌丝的质量。Aspergillary支气管炎也被报道,它的特点是支气管投含有粘液和菌丝(25]。支气管肺的灌洗(BAL)曲霉病的患者也可能揭示的存在大量的菌丝的形式复杂的多细胞足分支菌病结构样品当检查组织学检查26]。此外,据报道导致严重的关节置换biomaterial-related感染,导管、心脏瓣膜、心脏速度制造商,和隆胸植入物(27- - - - - -30.]。尿道,而较少有关答:来自烟,据报道支持曲霉肿31日,32]。也频繁与复杂的鼻窦感染,这狗已经被描述为表面粘膜真菌斑块(33- - - - - -36]。
越来越清楚的是,不同的真菌有能力形成生物膜,这样我们的知识的真菌生物膜已显著改善。通过工作主要是与白念珠菌,我们现在有一个更清晰的视角真菌生物膜发展的分子特征(3,6,37,38]。临床上,这些很重要,因为它们是耐火材料抗真菌治疗,构成主要问题为临床医生所需要的剂量根除生物膜可以超过抗生素的治疗达到的浓度最高39]。本文的重点是提供一个最新的低估的关键因素的失败负责抗真菌药物对真菌生物膜。
2。生物膜的基本知识
微生物学家曾经研究浮游(自由浮动和均匀的细胞)在纯文化。然而,有转变为无柄之间的联系(附加和异构细胞表面)和微生物发病机理和人类感染是现在被广泛接受的观点40]。很明显,各种细菌和真菌能够替代浮游增长和固着多细胞群体之间,通常被称为生物膜。估计表明,多达80%的微生物在环境中存在于生物膜社区(41]。
生物膜的微生物被定义为高度结构化的社区相关的表面或附加,封闭在自我保护性细胞外基质(ECM) (6]。形成生物膜的优势有机体包括保护环境,抵抗物理和化学的压力,代谢合作,以社区为基础的调节基因表达。近年来,已经有一个升值的作用增加,真菌生物膜在生物膜内微生物生长表现出独特的人类疾病表型特征与浮游对应的细胞相比,特别是增加抵抗抗菌药物(6]。除了提供安全庇护微生物,生物膜也可以充当持续感染病人的来源,因此不利影响越来越多的人的健康,包括艾滋病毒感染患者,癌症,移植,病人需要手术或重症监护,新生儿(3,42]。
复杂真菌种群的附着力和殖民到生物和天生的表面,如口腔黏膜或义齿丙烯酸基板,是临床相关的真菌(司空见惯43- - - - - -46]。各种环境因素导致初始表面附件,包括周围的介质的流动(尿液、血液、唾液和粘液)、pH值、温度、渗透性、细菌、抗菌药物,和宿主免疫因素(47- - - - - -52]。真菌生物膜已经定义的发展阶段描述了通过使用定义模型系统(51,53- - - - - -58]。这些关键阶段包括到达一个适当的下层,附着力,殖民,细胞外基质(ECM)生产、生物膜的成熟和传播37,55,59]。理解整个过程使我们开始解开一些机制是如何参与抵抗。
3所示。研究真菌生物膜电阻
初步研究,开始调查生物膜阻力的基本,调查抗真菌效果在表型水平通过纯粹的描述性分析。茱莉亚•道格拉斯的开创性工作的组织工作白念珠菌生物膜利用最早的一些模型,定量评估使用干重测量,四唑盐(MTT)减少化验和整合3H]描述了亮氨酸[60,61年]。这些简单的静态模型扩展到包括流,这是显示改变抗真菌敏感性[47]。然而,这些模型通常是繁琐的,需要专家处理,处理时间长,使用专用设备。因此,高通量快速检测方法是可取的,在这个时候,2,3 -二(2-methoxy-4-nitro-5-sulfophenyl) 5 - [(phenylamino)羰基]2 h-tetrazolium氢氧化物(XTT比色法)被描述为研究酵母粘附和敏感性62年,63年]。这个试验措施的集体代谢活动细胞内生物膜和使用为基础开发标准化的高通量易感性屏幕上假丝酵母生物膜,目前广泛使用的研究社区55,58]。XTT测定非侵入性和非破坏性,需要最少的后处理的样本与其他方法相比,如活细胞计数(64年]。使用这种技术,可以同时处理多个微量滴定板在不影响精度。警告其使用是它不量化biofilm-dependant特征、生物量或形态等状态和评估XTT数据时必须注意从不同分离株菌株之间常有戏剧性的变化(65年]。因此,它应该只被用于治疗的直接比较孤立的未经处理的控制而非绝对量化生物膜的形成本身。下一个突破高通量生物膜测试最近nanoproduction的描述白念珠菌生物膜是可实现的,创建768年等效和空间不同的nanobiofilms在一个玻璃微阵列(66年]。然而,这仍有待决定是否有一个足够敏感的检测系统量化每个nanobiofilm的代谢活动。
最近的兴趣曲霉属真菌和隐球菌生物膜以及其他类似肺孢子菌,导致了进一步的修改,但本质上仍很大程度上类似的平台和技术(67年]。例如,马丁内斯和卡萨德沃尔(2006)开发了一种微量滴定板生物膜试验c . neoformans确定易感性的概要在体外无柄的结构(68年]。同样,基于96 -嗯-生物膜模型答:来自烟被描述,用于确定分生孢子的易感性概要文件和耐药机制和生物膜附着菌丝的使用减少XTT-based和Alamar蓝色化验(69年- - - - - -71年]。氧化还原指标Alamar蓝色也被证明是可再生的和更便宜的替代品XTT近年来,这值得进一步研究[72年,73年]。
正如前面提到的,流动的液体在生物膜的存在可以改变抗真菌敏感性[47]。有越来越多的流动系统利用生物膜发展模式(51,56,74年- - - - - -76年]。例如,一个“种子和饲料”修改罗宾的设备,允许多个恒流条件下形成生物膜,圆柱形纤维过滤器,不断深度电影发酵,灌注发酵、流室,和罗宾的设备都被描述51,52,54,55,77年,78年]。Lopez-Ribot小组最近描述了一个简单的基于重力给料的流流动模型的方法,使该集团表明生物膜更厚,更耐多基因和echinocandins 4 - 2倍,分别为(79年]。有趣的是,生物膜的灌注下创建这两种抗真菌药物流显示时间,dose-dependant活动,有力的反对分散细胞(80年]。这些系统将被证明是有用的为未来调查侵袭性念珠菌病的生物膜是常见的,尤其是导管相关性感染的ICU, catheter-lock疗法(越来越多的兴趣81年,82年]。此外,现在还大量用于生物膜模型在活的有机体内调查,其中许多已利用阐明生物膜的耐药机制(83年),包括皮肤下植入室(71年)、导管模型(84年,85年),阴道模型(86年),和义齿模型(87年]。
4所示。真菌生物膜的耐药机制
生物膜的特征之一是他们的抗菌药物耐药性增加。真菌已报告1000倍更抗真菌剂比浮游自由浮动的细胞,然而,这种固执抗菌疗法尚未完全阐明(14,58,88年]。尽管一些抗真菌药物是有效的真菌生物膜,特别是echinocandins和脂质体两性霉素B配方,这些复杂结构的固有电阻表现出促进了详细调查(70年,89年- - - - - -92年]。
抗真菌耐药性是复杂的、多方面的。它可以诱导一种化合物,或长时间暴露所造成的不可逆转的基因变化。具体地说,这些措施包括改变或超表达的目标分子,积极挤压通过射流泵,有限的扩散,宽容,和细胞密度,由真菌应对所有特征机制利用抗真菌治疗的影响(93年]。浮游细胞通常依赖不可逆转的基因变化来维持一个耐药表型,而生物膜能够持续由于其物理存在,人口的密度,它提供了一个几乎诱导耐药表型无论定义的基因改变。以下部分将描述一些关键因素发挥作用的真菌生物膜阻力,总结的数据1和2。
4.1。生理状态
细胞固着人群的一般生理状态也被牵连影响敏感性的生物膜。代谢染料化验(例如,XTT-based化验)证实,在开发过程中细胞内生物膜进行线粒体呼吸(55,58,62年,65年,70年]。其他因素包括经济增长率的影响白念珠菌生物膜阻力也被研究过,改变利率被证明没有出现在抵抗两性霉素B (54]。同样,生物膜的白念珠菌葡萄糖和iron-limited条件下种植被证明都是高度耐两性霉素B (94年]。此外,生物膜生长在厌氧条件下的研究表明白念珠菌生物膜是对两性霉素B的高水平和不同(唑抗真菌治疗95年]。不过,因素包括pH值、温度、氧气可用性,和其他环境压力将改变生物膜结构,并可能抗真菌敏感性[96年,97年]。因此,在细胞的生理状态可能有轻微阻力作用(例如,休眠),它更有可能涉及更复杂的因素。
4.2。细胞密度
生物膜的结构是高度有序的灌注使营养物质和废物的驱逐。成熟的生物膜,而人口稠密,展览空间异质性用一个个独立王国和水通道,和特性都是常见的细菌和真菌生物膜(55,98年,99年]。细胞密度是一个重要的阻力系数在复杂的生物膜酵母和丝状真菌生物膜的数量,特别是对唑类。这是表明浮游和resuspended生物膜细胞表现出唑敏感性较低细胞数(103细胞/毫升),越来越耐药细胞的密度增长十倍(One hundred.),这一现象也被证实答:来自烟(101年]。我们两组和其他显示phase-dependant抗真菌耐药性增加答:来自烟和白念珠菌分别为(70年,102年],它支持一种观点,即生物膜内的细胞产生的物理密度顽抗抗真菌剂。
在密集的生物膜,通过群体感应过程单个细胞之间有合作,提供的能力,沟通和协调他们的行为通过微生物分泌的信号分子population-dependent方式(103年]。在真菌,这是第一个描述白念珠菌当霍恩比和他的同事发现了金合欢醇反式,反式3、7、11-trimethyl-2 6 10-dodecatrien-1-ol [104年]。暴露白念珠菌外生金合欢醇导致基因组广泛响应,包括激活基因耐药性(CaFCR1和CaPDR16)[105年,106年]。它已经表明,群体感应白念珠菌可能是由双组分Chk1p的监管体系107年]。然而,当删除了Δchk1应变显示了一个类似唑电阻剖面的野生型(One hundred.),这表明监管电路控制生物膜电阻可能未被发现,或细胞密度不是定义生物膜阻力的因素。不过,鉴于echinocandins高度对生物膜有效显示细胞密度对这种化合物[影响有限92年]。此外,先前的研究已经表明,破坏生物膜CLSI resuspended和测试使用的方法相比,浮游细胞保留耐药表型(71年,108年),表示电阻的替代机制。
4.3。超表达的药物靶点
唑类通常对酵母抑制真菌的,包括假丝酵母物种,和真菌的模具,如曲霉属真菌物种。的抑制真菌的唑类白念珠菌诱发的定向选择幸存的人口发展耐药(109年,110年]。事实上,高水平的唑耐药性白念珠菌临床分离株经常积累通过多种机制包括Erg11[的变更109年]。唑类积极目标14αERG11 -demethylase酶编码,阻塞麦角固醇的生物合成,导致损耗的麦角固醇含量积累的有毒甾醇通路中的膜和结果中间体,如14α-methylergosta-8 24 (28) -dien-3b 6 a-diol,抑制增长(111年,112年]。药物的目标原则,Erg11p,可以开发点突变或过表达(111年- - - - - -113年]。常见突变Erg11p带来温和唑耐药性S405F, Y132H, R467K, G464S [114年- - - - - -116年]。
鉴于麦角固醇的重要性作为目标的唑类和高水平抗性表现出这些结构,然后的甾醇组成白念珠菌生物膜已被调查。甾醇分析表明,麦角固醇含量显著减少中间(12 h)和成熟阶段(48小时),而那些在早期阶段生物膜(6小时)102年]。相比之下,在第一个白念珠菌生物膜研究使用微阵列分析,过度的CaERG25和CaERG11据报道(56]。变更的麦角固醇生物膜膜可以解释他们抵抗唑和polyene-derived抗真菌剂。例如,白念珠菌在流动细胞生物膜培养36 h是浮游细胞相比,结果表明,一个族群的芽生孢子生物膜是10倍比浮游种群对两性霉素B [76年]。基因的转录分析这个生物膜族群beta 1, 6-glucan途径表明之间可能的联系的高水平的阻力和upregulation CaSKN1,CaKRE1在生物膜芽生孢子人口指数和固定相相比浮游白念珠菌细胞。因此,细胞膜和细胞壁的变化可能是生物膜的重要决定因素的阻力。后续的工作白念珠菌表明,转录反应在年轻和成熟生物膜后暴露于高剂量氟康唑或两性霉素B展示了微分抗真菌药物反应117年]。暴露的年轻和成熟生物膜氟康唑诱导upregulation基因编码酶参与麦角固醇的生物合成(CaERG1、钙ERG3、钙ERG11,和CaERG25),特别是生物膜接触(h) 22日变得更长,而治疗的年轻和成熟生物膜与两性霉素B主要导致了过度的CaSKN1,适度upregulation CaKRE1。的抗真菌研究中进一步消耗转录变化,除了CaSKN1,由前影响氟康唑曝光。这是猜测,这是与生物膜的再生有关。麦角固醇增加基因也被报道在活的有机体内在一个白念珠菌中央静脉导管生物膜模型,展示生物膜内的分子的重要性(118年]。
感应麦角固醇的基因也被描述的c . dubliniensis,孵化与氟康唑和生物膜的形成是伴随着upregulation的CdERG3和CdERG25(119年]。此外,upregulation与麦角固醇的生物合成有关的基因被描述c . parapsilosis生物膜(120年),也对唑抗真菌治疗(121年]。总的来说,这些数据强调麦角固醇的生物膜阻力的重要性,特别是对唑类,间接抑制他们的生物合成。最近的研究表明,辛伐他汀,损害人体胆固醇代谢,抑制的能力白念珠菌生物膜,从而提供一个潜在的新型战略打击这些顽强的感染122年]。
4.4。Efflux-Pump-Mediated阻力
的主要分子机制导致高层唑耐药性白念珠菌,,增加药物介导的射流主要由磷酸腺苷磁带(ABC)和主要推动者总科(MFS)转运蛋白(123年- - - - - -125年]。ABC转运蛋白在白念珠菌构成一个基因家族,包括几个CDR基因(CDR1-4) [126年,127年]。ABC转运蛋白包括膜孔隙组成的跨膜段和两个ABC的胞质侧膜,提供泵的能量来源(128年,129年]。重要的是,多个抗真菌剂可以为这些转运蛋白基质,因此,他们过度会导致不同药物之间的抗力移转,尤其是唑类。MFS的成员之间,二次转运蛋白和跨质膜,使用武力proton-motive凋亡基因编码被卷入的一种主要的代理白念珠菌唑耐药性,其过度导致独家耐氟康唑(46,113年]。Echinocandin灵敏度是影响射流泵(130年]。
基因编码药物外排泵在生物膜已报告在开发过程中不同的监管,在接触抗菌药物包括CaCDR1 CaCDR2,和Ca凋亡(102年,108年,131年,132年]。在第一项研究中,研究射流泵的作用,这是证明表达基因编码两种类型的射流泵的调节过程中生物膜的形成和发展。两个CaCDR1和CaCDR2生物膜是调节在24和48 h,而Ca吗凋亡在24小时(暂时性的调节108年]。然而,他们的贡献在生物膜表型是电阻放置在怀疑当一组白念珠菌同基因的菌株缺乏射流泵单和双重删除突变(Δcdr1,Δcdr2,Δmdr1,Δcdr1 /Δcdr2,Δmdr /Δcdr1),使细胞时,氟康唑过敏的浮游生物膜的生长期间保留了耐药表型。在随后的调查中,白念珠菌通过三个不同的发展阶段,生物膜形成相关的高耐氟康唑。同样,相同的同基因的集合白念珠菌菌株加以利用,这是表明,6 h旧倍和三倍的突变体形成的生物膜> 4 - 16倍更容易比野生型菌株(氟康唑102年]。在12和48 h,唑变得高度耐药菌株,表明缺乏参与的射流泵阻力位在晚期的生物膜的形成。在细胞密度的研究射流泵同基因的菌株,这些仍高度敏感细胞浓度较低耐药在生物膜细胞浓度高,表明分摊阻力作用的细胞密度(One hundred.]。然而,类似于鲸和同事研究[108年),白念珠菌生物膜被证明表达CaCDR和Ca凋亡基因在所有三个阶段(6、12和48 h),而浮游细胞表达这些基因是暂时性的。事实上,绿色荧光蛋白启动子的研究显示诱导射流泵后15分钟坚持提供一个宽容的生物膜表型(132年]。动物实验也表明,生物膜上形成植入导管表达射流泵(84年,118年]。成绩单upregulation Ca的CDR2在12 h(1.5倍)和Ca凋亡在12 h(2.1倍)、24小时(1.9倍)证明(118年]。在c . glabrata类似的结果报告,Cg的表情CDR1和CgCDR2研究早期(6小时),中间(15小时),和成熟(48小时)生物膜发展的阶段。在6 h和15 h,生物膜表现出大约1.5——3.3倍upregulation CgCDR1和0.5 - 3.1倍upregulation CgCDR2分别与浮游细胞(133年]。Ct的表达耐多药在c . tropicalis生物膜也被报道(134年]。
总的来说,这些研究表明,多方面的、分阶段机制在抗真菌生物膜功能。这是确认的研究答:来自烟生物膜阻力。内的突变cyp51一个基因,它改变了麦角固醇的生物合成途径,已报告导致唑耐药性答:来自烟(135年- - - - - -138年]。然而,最近的一项研究报告说,43%的azole-resistant隔离不携带cyp51A突变,这表明其他耐药机制的变化造成的139年]。是提出efflux-mediated耐药机制可以解释这种临床耐药,这在生物膜可能也很重要。序列分析表明,答:来自烟有278个不同的MFS和49 ABC转运蛋白(140年]。答:来自烟MDR泵以前是与阻力增加有关伊曲康唑(141年,142年]。然而,目前几乎没有证据表明这些阻力发挥积极作用在临床143年]。分阶段分析的抵抗答:来自烟生物膜显示增加抵抗唑类、多基因和echinocandins每个生物膜的成熟从8到12到24小时70年,71年]。生化分析射流泵的活动有显著提高射流泵12 h和24小时的活动阶段,和upregulation 8 h germlings当用伏立康唑治疗。此外,抑制射流泵活动与竞争基质(mc - 207, 110)降低了对伏立康唑的5倍。Afu定量表达分析MDR4mRNA转录揭示两相的增加随着菌丝的复杂性的增加在12 h(最大),这是巧合与菌株依赖唑耐药性的增加。相似的两相的增加c . glabrataCDR基因也观察到(133年]。伏立康唑也显著诱导AfuMDR4表达式,它也被检测到在活的有机体内(71年]。全球voriconazole-treated转录分析答:来自烟菌丝的超过2000个差异表达基因,并在这些集群的15个不同转运蛋白mRNA水平在显著提高,包括ABC和MFS的MDR蛋白类,如AfMDR1和AfMDR2 [144年]。另外,未发表的微阵列研究的不同阶段答:来自烟从我们组显示一个集群的泵和生物膜转运蛋白,这是类似的研究白念珠菌(131年]。
总的来说,此数据除了文献支持射流泵是一个重要的假设,但不排斥,行列式真菌生物膜耐药性的唑类(143年,145年]。内稳态的主要作用可能是在复杂的环境中保护自己从急性毒性146年),但在临床环境中接触唑类挖掘可能提高射流泵表达的水平,因此导致了或诱导临床电阻(139年]。然而,很可能他们发挥更大的保护(电阻)的早期阶段生物膜增长直到ECM的生产,生物膜阻力的主要机制之一。
4.5。细胞外基质
ECM是真菌生物膜的定义特征,提供细胞免受敌对因素如宿主免疫力和抗真菌剂(6]。道格拉斯集团的一些开创性的工作,白念珠菌ECM时显示增加生物膜生长动态流条件下(47,48,53]。然而,随后的研究表明,虽然扩散受到ECM,抗真菌药物的渗透并不认为发挥关键作用在生物膜电阻(53]。最近的研究提供了新的见解,表明ECM的化学成分及其监管可能在抵抗中发挥核心作用。
这些生物膜的ECM的合成白念珠菌和c . tropicalis是复杂的,包括蛋白质、氨基己醣,磷、糖醛酸、和碳水化合物147年]。最近,它已被证明,细胞外DNA ECM在C语言的另一个重要的组成部分。白色的(148年),添加DNase提高多基因的功效和echinocandins,但不要唑类(149年]。碳水化合物组成的一个原则是beta 1, 3葡聚糖,如治疗白念珠菌生物膜与beta 1, 3葡聚糖酶有助于从衬底分离生物膜(147年]。其贡献是安第斯集团证实了在一系列的调查显示增加白念珠菌生物膜的细胞壁比浮游生物和周围的生物膜中发现环境和ECM的一部分150年]。beta 1,3葡聚糖也被证明能增加调查的三个具体阶段生物膜发展种植义齿丙烯酸和导管底物(151年]。对电阻实现的时候也表明生物膜细胞墙绑定4 - 5倍比等效唑浮游细胞,和文化上层清液一定数量可量化的抗真菌剂。此外,beta 1, 3葡聚糖酶显著改善氟康唑和两性霉素b的活性添加外源性生物膜ECM和商业beta 1, 3葡聚糖也减少了氟康唑对浮游的活动白念珠菌体外(150年]。该公司最近表明,ECM1,3葡聚糖合成从Fks1p使用定义的淘汰赛和overexpressing应变(152年]。本研究表明,beta 1, 3,葡聚糖负责隔离唑类,作为“海绵宝宝”药物产生抗性白念珠菌生物膜(152年]。进一步的研究表明,他们也负责隔离echinocandins,嘧啶,和多基因153年]。这证实了独立AMB被证明身体绑定白念珠菌生物膜和葡聚糖(154年]。后来的研究已经确定了Ca的角色SMI1一个基因参与细胞壁葡聚糖,在生物膜ECM耐药表型的生产和开发,这就似乎通过转录因子Rlmp和葡聚糖合酶Fks1p [155年]。
除了CaFKS1,zinc-response转录因子ZAP1已被证明是一个消极的调节器ECM可溶性beta 1, 3葡聚糖在吗在体外和体内白念珠菌生物膜模型通过表达分析和全基因组染色质免疫沉淀反应(156年]。相反,两个葡糖淀粉酶,CaGCA1和CaGCA2,被认为在矩阵生产有积极的作用。一群酒精脱氢酶ADH5、钙CSH1,CaLFD6在矩阵生产也有角色,CaADH5积极行动,和CaCSH1和CaLFD6代理负面(156年]。人们认为这些酒精脱氢酶产生群体感应芳基酰醇,协调生物膜的成熟。总的来说,似乎白念珠菌ECM生产是高度管制,一个关键阻力因素。它也出现在许多其他假丝酵母仕达屋优先计划。,包括c . glabrata,c . parapsilosis,c . tropicalis和c . dubliniensis(157年,158年]。
更少的角色而闻名答:来自烟在抗真菌生物膜ECM阻力。在空中静态模型中,细胞外的存在疏水ECM由半乳甘露聚糖、alpha -, 3葡聚糖,单糖,多元醇,黑色素,和蛋白质,包括主要的抗原和hydrophobins [159年]。这项研究表明,疏水矩阵一起团结地绑定菌丝,和的矩阵增加成熟度发展中结构。进一步的研究报告说,一个新的galactosaminogalactan和半乳甘露聚糖的主要多糖体内a来自烟ECM (160年]。广泛ECM生产也报道的成熟生物膜增加(9]。为答:尼日尔,发芽后在支持,新菌丝还产生一个ECM (161年]。ECM的生产也被报道在其他地方,它已被证明是生产聚苯乙烯和囊性纤维化(CF)支气管上皮细胞答:来自烟,抗真菌剂(162年]。
马丁内斯和卡萨德沃尔(2006)报告说c . neoformans还能够形成生物膜的结构在体外和生产ECM (68年]。在肺孢子菌spp,共焦显微镜显示生物陷入ECM。强烈的单克隆抗体染色主要表面糖蛋白和增加(1、3)-beta-D-glucan内容也明显,表明这些组件导致电阻(7]。Blastoschizomyces capitatus,细胞死亡pachydermatis,酿酒酵母,根霉oryzae,Lichtheimia corymbifera,Rhizomucor pusillus,Apophysomyces线虫都报道产生ECM的生物膜(10,11,13,163年]。因此,ECM显然发挥了至关重要的作用的真菌生物膜阻力,尤其是白念珠菌,我们现在理解的最大。这是一个最重要的和监管在生物膜表型耐药机制使用。
4.6。持续程序
持续程序细胞电阻在慢性感染的一个重要机制164年),和抵抗机制,聚集一些关注最近在真菌生物膜(165年- - - - - -167年]。持续程序细胞“休眠的常规细胞形成随机变异的微生物种群和抗生素高度宽容”(168年]。在白念珠菌生物膜,一小部分描述了酵母细胞是高度抗粘附后两性霉素B,这是独立于upregulation射流泵和细胞膜组成的76年,166年]。第一个研究真菌是描述持续程序真菌细胞,称为分组人口高度宽容的细胞。在这项研究中,白念珠菌持续程序只发现在生物膜在不同的浮游种群(而不是166年]。再接种的细胞存活杀死生物膜的两性霉素B产生一个新的生物膜与一个新的分组人口持续程序,建议这些没有突变体,但野生型表型变异,这对下层开始休眠。持续程序的存在白念珠菌,c . krusei,c . parapsilosis生物膜处理两性霉素B也描述(169年]。进一步假设,定期应用抗菌药物可以选择的菌株水平的提高持续程序细胞,所以150隔离白念珠菌和c . glabrata得到从癌症高危患者口腔念珠菌病的发展,曾采用局部洗必泰一天一次。这是表明持续程序隔离变化从0.2到9%的水平,和紧张与患者长期运输有高水平的持续程序,而从瞬态运输不170年]。因此,在这个临床相关的场景中,长时间的和无效的抗真菌治疗可能有利于生物膜的人口,这可能是负责抗菌药物失败和复发感染。
角色的活性氧(ROS)在固着白念珠菌细胞研究,因为它们是由高浓度的咪康唑,允许miconazole-tolerant细胞持续[1 - 2%171年]。超氧化物歧化酶(杆)被发现差异表达miconazole-treated固着白念珠菌细胞比未经处理的细胞。抑制超氧化物歧化酶的减少导致了18倍miconazole-tolerant持续程序细胞,这些细胞的内源性活性氧水平增加(165年]。在生物膜菌株缺乏Δsod4 /Δsod5,至少少三倍miconazole-tolerant持续程序观察,和ROS水平增加同基因的野生型相比。因此,miconazole-tolerant持续程序与ROS-detoxifying活动杆。是否这是明确的分子基础白念珠菌持续程序细胞或宽容机制仍有待确定,但这些亚种群显然是另一个重要的真菌生物膜的耐药机制。
4.7。宽容
应激反应更加完全实现定义的抗真菌耐药性的机制。致病真菌遇到一系列的生理压力从不同的环境,包括温度变化、离子压力、渗透性的变化,和氧化应激,如,经历了时间的中性粒细胞(112年]。这些压力都感觉到通过各种受体,这通过守恒的信号通路引起反应。最重要的一个是增殖蛋白激酶(MAPK)信号转导网络,和许多其他人都受到审查112年]。首次证明了增殖蛋白激酶(MAPK) Mck1p,接触应力激活,参与生物膜的发展。此外,零突变(mck1)生物膜唑敏感,与固着野生型和浮游病毒株。这表明Mck1p参与生物膜通过压力电阻通路(172年]。
钙调磷酸酶是一个Ca2 +-calmodulin-activated丝氨酸/ threonine-specific蛋白磷酸酶真菌细胞扮演着很多重要的压力的角色,包括在其他抗真菌药物反应(173年]。在浮游细胞,钙调磷酸酶是至关重要的白念珠菌生存在唑治疗(174年]。抑制钙调磷酸酶药物或损伤钙调磷酸酶功能基因与氟康唑和协同活动呈现唑类真菌的反对白念珠菌(175年]。钙调磷酸酶也被卷入调停阻力的唑类在体外和在活的有机体内模型的生物膜的形成176年]。白念珠菌细胞在生物膜中的1000倍耐氟康唑比浮游细胞,表明抑制剂可以用于组合作为小说治疗干预治疗或预防生物膜,而c . dubliniensis钙调磷酸酶抑制剂都无法形成生物膜(177年]。类似的研究评估voriconazole-micafungin组合的功效白念珠菌生物膜。伏立康唑引起显著的抑菌效果micafungin对生物膜。调查机制对抗,钙调磷酸酶抑制剂是评估,逆转voriconazole-induced抵抗micafungin [178年]。这项研究还表明,热休克蛋白90(一半)分子伴侣扮演了一个角色在这种对立。一半寿命调节复杂的细胞电路在真核生物和强化的出现和维护唑类和echinocandins阻力白念珠菌,至少部分通过钙调磷酸酶(179年]。它与钙调磷酸酶的催化亚基相互作用,保持稳定和准备激活(180年]。考恩集团领导的最近的一项研究表明,基因一半寿命损耗的降低白念珠菌生物膜生长和成熟在体外和有趣的是分散的生物膜细胞受损181年]。它还废除阻力白念珠菌生物膜对唑类,这也显示在活的有机体内。此外,减少一半的消耗导致钙调磷酸酶和Mkc1在浮游生物膜条件,表明一半寿命调节耐药性通过不同的机制。观察矩阵葡聚糖水平显著降低,它提供一个机制,通过这个机制,一半可能调节生物膜唑耐药性。在答:来自烟、药理一半寿命的损耗导致减少阻力echinocandins [181年]。此外,最近的一项调查c . glabrata热休克蛋白的生物膜蛋白质组演示upregulation (Hsp12p)和其他压力蛋白(Trx1p Pep4p) [182年]。因此,针对一半可能为治疗真菌生物膜感染提供新策略。
5。结论
真菌生物膜电阻是多方面的,包括一些基本的物理障碍和一些复杂的管理过程。过去十年的证据收集建议,随着生物膜的变化从一个附着表型变成了一个复杂的生物膜,然后利用不同的耐药机制,即分阶段机制。显然,射流泵是利用在生物膜发展的早期到中级阶段,但放弃了对成熟ECM产生“浸泡”和耗尽抗真菌剂。成熟的生物膜的密度可以作为物理屏障,并减少增长率在不同环境压力下可以造福于生物膜。此外,在菌丝的生长,麦角固醇的生物合成是由抗真菌治疗,多基因的直接和间接目标,唑类,分别。在生物膜致密,抗真菌药物的渗透是可能的,持续程序细胞表型确保生存,压力,在这些压力环境中,全球蛋白质踢进行动保护和维护。总体而言,证据强调,真菌生物膜电阻是一种诱导表型,是一系列高度进化的一部分分子途径调节生物膜发展和体内平衡。