文摘
Paracoccidioides种虫害双晶的真菌病原体负责最相关的系统性真菌病在拉丁美洲,paracoccidioidomycosis (PCM)。其确切的生态位是未知的;然而,他们已经从土样中分离出和犰狳(Dasypus novemcinctus),它已经被提议作为动物宿主这些真菌。人类感染发生吸入的分生孢子或菌丝片段和主要与免疫活性的主机居住和/或在地方性农村工作。本文专注于病原体的角度来看,我们将讨论一些微生物和分子机制,使属性Paracoccidioides种虫害容忍、适应,最终避免了宿主的免疫反应,建立感染。
1。介绍
Paracoccidioides种虫害的病原体paracoccidioidomycosis (PCM),人类系统性真菌病特有的拉丁美洲和深部真菌病的一个最普遍的地区。PCM临床类型可以从急性/亚急性慢性进行性疾病(1,2]。巴西占报告病例的80%以上,其次是委内瑞拉、哥伦比亚、厄瓜多尔、玻利维亚和阿根廷(1]。
到目前为止,属Paracoccidioides报告由两种:Paracoccidioides lutzii,组成一个单元人口到目前为止发现巴西和厄瓜多尔目前西部中部(3- - - - - -5),而Paracoccidioides取代巴西橡胶树,它由一个复杂的至少四个神秘的物种,也就是说,S1(巴西东南部和中部西部,以及阿根廷),PS2(发现巴西和委内瑞拉东南部),PS3(局限于哥伦比亚),PS4(只发现在委内瑞拉)5- - - - - -8]。两个物种thermodimorphic,成长为类酵母菌multibudding细胞,在文化在37°C和受感染的组织,和菌丝体的温度在20°C,它一直被视为环境形态类型。
PCM是由吸入了分生孢子的9),所有Paracoccidioides物种会导致急性/亚急性和慢性疾病,尽管一些微分临床特征已经被观察到感染的病人p . lutzii或者是p .取代巴西橡胶树物种复杂(8,10]。事实上,感染流行地区报告的p . lutzii经常出现lymphatic-abdominal临床表现、不流行地区的报道p .取代巴西橡胶树物种复杂(10]。同时,血清从病人感染中恢复过来p . lutzii不认可p .取代巴西橡胶树抗原和相反8,11- - - - - -13]。
之间的交互Paracoccidioides种虫害及其细胞外环境,在独立生存的阶段或主机内部,导致这些真菌的分子进化,特别是微生物毒性(包含的组件14]。然而,毒性不是一个独立的微生物属性,因为它不能定义独立于主机。毒性相互作用的结果是一个主机和一个微生物,而主机旨在有效控制病原体引起小或nontissue损害。因而,“损坏反应框架”的背景下毒力因子是一个微生物组件,可以损伤易感主机(15]。此外,成功的微生物清除微生物入侵后哺乳动物宿主依赖于宿主细胞免疫,细胞介导的先天和适应性系统。最初的反应包括树突状细胞和巨噬细胞的识别和表示的真菌抗原(如几丁质,β葡聚糖和甘露聚糖),t淋巴球(看过的16])。这些真菌抗原被称为其分子模式(pamp)认可的先天免疫系统的细胞通过受体,即模式识别受体(PRRs),如toll样受体(TLR) nucleotide-binding寡聚化域——(点头)像蛋白质,和c型凝集素受体(clr)(审核(17])。在后期,一个有效的t细胞反应必须导致Th1细胞因子的生成,如肿瘤坏死因子(TNF -α)和干扰素(IFN -γ),导致经典活化的巨噬细胞产生活性氧(ROS)和活性氮物种(RNS)杀死真菌或抑制其生长16,18]。
殖民入侵宿主是基于大量的真菌组件和策略绕过宿主防御机制。事实上,微生物属性赋予Paracoccidioides种虫害可能成为病原体是密切相关的逃避策略来避免间隙和旁路宿主防御机制。鉴定真菌毒力相关的基因因素发生主要利用分子工具基因操纵这些生物。属功能分析Paracoccidioides仍然是阻碍的高度复杂的任务实现可行的和稳定的突变体。在本文中,我们讨论的一些工具和开发的策略Paracoccidioides种虫害有效规避/操纵宿主的免疫反应,偶尔根据其他流行双晶的真菌研究中执行(皮炎芽生菌,荚膜组织胞浆菌),深入了解相关的分子机制与关键微生物组成。
2。适应
2.1。形态发生
在Paracoccidioidesspp。一旦分生孢子和菌丝的碎片被吸入到肺肺泡,multibudding酵母细胞的形态学开关是要求建立疾病(19]。因此,这种形态变化的机制发展的潜在目标抗真菌药物对这些双晶的真菌。其中的一个机制研究Paracoccidioides种虫害多胺的合成,代谢过程,与某些真菌的二态的变化(20.]。这些是只在真核细胞生长和分化所必需的系统和起源通过鸟氨酸进行脱羧反应的酶通过鸟氨酸脱羧酶(ODC),产生腐胺,聚胺的代谢途径。在p .取代巴西橡胶树ODC,高水平的活动是诱发发作的萌芽过程中酵母生长和mycelium-to-yeast过渡体外(21,22]。此外,双晶的转变可以通过附加的压抑ODC抑制剂1,4-diamino-2-butanone (DAB) [22]。
在其他真菌,至少有三个信号通路诱导二态的切换和酵母生长在37°C已确定:(a)双组分信号,(b) heterotrimeric G蛋白和Ras信号和(C)钙信号(看过的23])。双组分信号系统是通过DRK1监管(dimorphism-regulating组氨酸激酶1)的报道B。皮炎和H。capsulatum显示,DRK1突变体中无毒感染的小鼠模型。这些突变株不能转换为致病性酵母菌和成长为菌丝在37°C (24]。在Paracoccidioidesspp。,一个直接同源DKR1是毒性阶段中高度表达,基本在mycelia-to-yeast过渡25,26]。Ras gtpase显示信号控制多个进程包括帐篷,形态发生、分化、细胞周期进展,和真菌致病基因表达(23]。证据,heterotrimeric G蛋白和Ras信号通路影响二态的切换Paracoccidioides种虫害被Nunes显示等。27和费尔南德斯等。28]。α和β子单元heterotrimeric G蛋白诱导期间mycelium-to-yeast开关,和治疗抑制剂(扰乱Ras蛋白质功能,避免其正确的膜协会)促进yeast-to-mycelium过渡,分别。热二态性p .取代巴西橡胶树也发现与钙信号通路密切相关的热休克蛋白90(一半),结合和稳定钙调磷酸酶,从而控制细胞分化[29日]。Pbhsp90是一个单份基因达到25倍mycelium-to-yeast过渡相对归纳在一个小时后,表明其参与thermo-dependent响应。其表达也发现强烈诱导氧化应激。治疗geldanamycin radicicol,一半寿命特定抑制剂影响蛋白质的atp酶的活动,展示了致命的酵母细胞,细胞和细胞龛之间的剂量反应关系执行一半的潜力作为新型抗真菌治疗的目标(30.]。使用反义技术进一步研究表明PbHsp90功能至关重要Paracoccidioides生理学(31日]。PbHSP90扮演相关角色不仅在氧化损伤,还在在酸性环境中生长,这与酵母细胞生存能力3 h postinteraction激活巨噬细胞,表明这种蛋白质增加适应宿主菌的能力。
另一方面,多项研究表明,雌激素,特别是17β雌二醇(E2),损害p .取代巴西橡胶树形态学变换的菌丝体的酵母形式,这或许可以解释成年人之间的强烈的性别差异(32- - - - - -35]。参与这种调制的确切机制还不清楚;然而,使用微阵列技术的进一步分析这一现象显示相关性雌二醇,细胞壁改造、能量代谢、细胞信号mycelium-to-yeast过渡期间(36]。本研究表明,克服存在的E作为响应2,真菌延迟或改变正常的细胞反应由高温引起的,从而影响后续的形态变化,破坏真菌适应和发病机理。
同时对耐热性二态性,先锋研究分析表达序列标签(est)的互补脱氧核糖核酸数据库Paracoccidioides种虫害mycelium-to-yeast过渡期间允许识别不同表达基因和各种host-interaction条件,从而揭示属Paracoccidioides“特定的代谢适应其环境密切相关27,37- - - - - -40]。此外,最初的蛋白质组学方法中执行的成员Paracoccidioidesspp。41- - - - - -43)蛋白质表达特征与巨噬细胞形态阶段和互动,加强复杂的多方面的响应这些真菌促进山的主人甚至调节巨噬细胞内生存。可能会在二态的过渡(41),这些作者显示优惠表达的蛋白质参与氨基酸的代谢,氮,信号转导,和一些热休克/与压力相关的蛋白质,包括HSP88,一半,和HSP70的亚型,符合前面的转录分析(27]。值得注意的是,transaldolase酶和转酮醇酶诱导mycelium-to-yeast过渡期间,指示一个upregulation磷酸戊糖途径的有关生产的中间体(果糖6 p和甘油醛3 p)和回收辅酶ii + NADPH,随后使用的酵母细胞在厌氧条件下产生ATP。完全,这些转录和蛋白质组分析综合方法设置一个起点在感染模仿条件更好地了解微生物组成的表达之间的相互作用,重点调整/容忍一个恶劣的环境,和宿主的免疫系统(主要是巨噬细胞),产生的ROS和RNS激活抗菌活动杀死真菌病原体。
在吸入肺部,众所周知,微生物是很快被巨噬细胞吞噬中性粒细胞和树突细胞的支持。特别是巨噬细胞被认为是葡萄糖和氨基酸acid-depleted环境;因此,Paracoccidioides种虫害已经进化生存防御机制下营养不足。利马et al。44)确定p . lutzii反应表现在缺乏葡萄糖高分辨率的转录组和蛋白质组学的方法培养的酵母细胞和巨噬细胞内化后酵母细胞中恢复过来。转录组的分析表明,碳饥饿胁迫(6 h碳饥饿),大量的特定转运蛋白比如铜、己糖,单糖增强,表明碳水化合物、氨基酸、金属吸收过程是生存所必需的。此外,氧化应激的反应能力还演示了在碳剥夺,因为细胞反应对活性氧如超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和细胞色素c过氧化物酶升高。与转录组分析,协议所涉及的蛋白质组应对碳饥饿增加与代谢相关的蛋白质(氨基酸降解、ß-oxidation和乙醇生产)和减少相关的核心细胞过程(脂肪酸生物合成)。这项研究表明carbon-starved酵母细胞调节新陈代谢由感应或细胞活动的镇压。这些作者表明,提出的整体数据p . lutzii经历了一个全球性的代谢开关对糖质新生和乙醇生产由前体(草酰乙酸,乙酰辅酶a,丙酮酸和琥珀酸)从ß-oxidation三羧酸(柠檬酸),和乙醛酸循环作为一种机制来适应carbon-starving条件和巨噬细胞感染期间在充满敌意的环境中生存。
同时,p .取代巴西橡胶树克服细胞介导免疫系统通过调节形态发生。这可以通过一种真菌ρGTPase, Cdc42,这是包括在控制actin-mediated极化增长和支持大酵母细胞的大小和其multibudding状态,形态,抑制吞噬作用[45]。事实上,RNAicdc42菌株更有效地通过巨噬细胞吞噬并显示减少致病性(45]。
2.2。细胞壁多糖成分的变化
Paracoccidioides种虫害具有独特的结构和化学分异的细胞壁成分/形态阶段,站在一个给定的时刻。而菌丝的阶段细胞壁β1,3-glucan为主要中性葡萄糖聚合物,multibudding类酵母菌阶段减少这种多糖最低,替代品α1,3-glucan(表1;(46]),这一变化与致病性有关,由于自发的多糖与减少毒性(47]。这个初始观察有关α-(1,3)葡聚糖作为真菌毒力因素是展示了30年后h . capsulatum(48]。的存在α-(1,3)葡聚糖在细胞壁的最外层h . capsulatum酵母的面具β-(1,3)葡聚糖,真菌细胞壁的免疫原性组成部分,避免其识别模式识别受体(PRR)上找到宿主吞噬细胞(48]。干扰的α-(1,3)葡聚糖合成的损耗h . capsulatumα(1、4)淀粉酶(AMY1)记录,参与启动低聚糖合成,降低细胞壁α-(1,3)葡聚糖含量和真菌毒力(49,50]。沉默后免疫荧光和生化研究的初步数据p .取代巴西橡胶树AMY1(PbAMY1)显示,60%的减少α-(1,3)-葡聚糖内容amy1酵母细胞壁,表明事实上PbAMY1p起到相关的作用Paracoccidioidesspp。α-(1,3)葡聚糖合成(图1)。在酵母细胞,免疫原性多糖的大幅减少β-(1,3)在其细胞壁葡聚糖,和它的替换α-(1,3)葡聚糖作为最外层相比,菌丝体的阶段(51),可能是一个进化的功能,阻碍了酵母细胞的识别主人的吞噬细胞,如h . capsulatum因此,作为保护抵御宿主防御。
(一)
(b)
据报道p .取代巴西橡胶树细胞壁多糖的相对含量并不是一个常数,当不同菌株比较,不仅可以改变培养条件也在隔离(52- - - - - -54]。然而,共同特征仍然站:在菌丝体的阶段,β1,3-glucan现在是市长结构性多糖在不同的菌株,不管每个应变所属系统组,在酵母形态,α-(1,3)葡聚糖存在市长中性多糖和甲壳素市长结构性多糖(表1)。这些功能也适用于单一菌株在不同培养基(表增长2)。
此外,它也是众所周知,长时间的连续接种Paracoccidioides种虫害导致衰减或失去毒性由于细胞壁成分的变化(55,56),可以重建后通过动物(47),或上皮培养细胞57)或通过补充培养基生长因子如胎牛血清(52]。然而,生化研究p .取代巴西橡胶树和p . lutzii细胞壁成分的马血清显示有趣的差异(表3)。p . lutzii没有显示出增加的α-(1,3)葡聚糖含量增长后马血清的存在p .取代巴西橡胶树,加强分子进化的作用在微生物属性与这两个生物的毒性有关。
细胞壁营业额在感染后形态转换是一种生存策略所使用的双晶的真菌,以避免识别主人的PRRs吞噬细胞。表面PRR现在主持人Dectin-1吞噬细胞,识别真菌细胞壁β-(1,3)葡聚糖和触发器吞噬作用,呼吸破裂,释放肿瘤坏死因子等细胞因子-α、il - 12和其他白细胞介素。酵母细胞壁的空间排列α-(1,3)葡聚糖Paracoccidioides种虫害和H。capsulatum,现在作为最外层,包括免疫刺激PAMP时β-(1,3)葡聚糖,可以积极干扰这些事件(图1(一))。分子研究了h . capsulatum透露,沉默巨噬细胞Dectin-1基因表达抑制促炎TNF -的生产α吞噬细胞,表明α-(1,3)葡聚糖有效的盾牌β-(1,3)葡聚糖从先天免疫识别Dectin-1受体(48,52)(图2(一个))。此外,最近的一项研究α-glucan-containing组织胞浆菌属压力显示,酵母细胞的这种生物分泌endo -β-(1,3)葡聚糖酶、Eng1中扮演重要角色的小尺度水解细胞壁β葡聚糖(58]。Eng1徒修剪β葡聚糖部分暴露在真菌细胞表面进一步最小化潜在Dectin-1识别、吞噬细胞的促炎细胞因子从而提高减少生产组织胞浆菌属逃避宿主吞噬细胞的检测能力。有趣的是,两个相关的内切葡聚糖酶p .取代巴西橡胶树细胞外蛋白质组已报告(59];然而,没有一个显示相同组织胞浆菌属Eng1。
(一)刺激pamp的屏蔽
(b)细胞内生存
(c)改变t细胞剧目
3所示。粘附和入侵
随着感染过程的进步通过呼吸途径,Paracoccidioides种虫害需要跨组织飞机瞄准他们的宿主细胞内的持久性;因此,通常最初真菌侵入nonphagocytic宿主细胞如上皮细胞和内皮细胞诱导自己的吸收,导致宿主细胞凋亡(60- - - - - -62年]。
3.1。丰富的
在这个阶段,Paracoccidioides种虫害表面蛋白被称为丰富扮演关键角色的建立感染与宿主细胞相互作用促进成功殖民和/或传播真菌进入宿主生物体(63年]。丰富的调解真菌细胞绑定到宿主细胞外基质(ECM)组件(主要是纤连蛋白、层粘连蛋白、纤维蛋白原、I型和静脉注射胶原蛋白,和纤溶酶原)物以及肺上皮细胞(64年]。维洛细胞粘附能力的差异(65年],pneumocytes和ECM组件[66年已经观察到Paracoccidioidesspp。,这也可能是由于细胞壁成分的变化(67年]。几项研究已经可以识别不同的丰富Paracoccidioidesspp。,参与与宿主细胞相互作用的体外生物膜的形成,揭示这种真菌高水平的适应一个新的环境(审核(68年))(63年,69年,70年]。
表面糖蛋白的43 kDa,第一个adhesin中描述p .取代巴西橡胶树被称为gp43,表明粘附层粘连蛋白、纤粘连蛋白(71年,72年]。它是第一个adhesin报告作为增强剂发病机理的真菌。Gp43抑制吞噬作用和真菌细胞内杀死(73年),可能引发保护取决于感染的途径(74年),强烈诱导体外granuloma-like形成由b - 1细胞和巨噬细胞75年]。Downregulation Pb的GP43与减少真菌负担的肺部感染BALB / c小鼠(76年]。Gp43可能会发现在囊泡(59),也是主要的抗原用于免疫检测p .取代巴西橡胶树(2]。在的情况下p . lutzii,gp43直接同源,名叫Plp43,股票只有一些共同的抗原表位;因此,gp43不应该用于PCM病人感染的诊断p . lutzii(77年]。PbHad32p、32 kDa蛋白水解酶家族的成员,能够结合层粘连蛋白、纤连蛋白、纤维蛋白原,已被证明是重要的肺部感染性粒子的初始附件(78年- - - - - -81年]。一旦进入宿主,Paracoccidioides种虫害感染繁殖体开关酵母细胞,能减轻他们的入侵肺上皮细胞和角化细胞通过改变宿主细胞细胞骨架的结构,这一过程是由gp43,充当依从性受体内化的酵母宿主细胞(图2 (b))。当肺上皮细胞,真菌诱导细胞角蛋白降解和宿主细胞的凋亡61年,67年]。
磷脂酶B(拉钮),参与早期fungus-macrophage交互,据报道在主机的入侵至关重要Paracoccidioides种虫害和建议可能调节先天免疫反应(82年]。许多其他潜在的丰富,以前称为调节基因在酵母细胞来源于感染模型,发现了一个比较转录组分析的带注释的est序列在体外粘附化验I型胶原、纤粘连蛋白,包括c - 5甾醇desaturase, cap20蛋白质,高亲和性铜转运体、己糖激酶、转酮醇酶(37,39,83年]。
另一组表面丰富的兼职蛋白质的特征Paracoccidioides种虫害包括烯醇酶(ENO)、果糖1 6酮糖醛缩酶(FBA), 3 -磷酸甘油醛脱氢酶(GAPDH) triosephosphate异构酶(TPI)苹果酸合成酶(MLS),异柠檬酸裂解酶(ICL)和顺乌头酸酶(ACO)(审核(69年])。这些都是多功能蛋白质,可以执行一些额外的功能,除了他们的角色在化学代谢反应。最有可能的是,兼职蛋白质作为酶持续表达了在低水平,但当兼职表演功能,他们在高水平表达(84年]。
ParacoccidioidesFBA spp, ENO, GAPDH和TPI糖酵解酶已发现在真菌表面以及泡蛋白质组(59),除了传统的细胞质本地化。ENO 54 kDa蛋白和层粘连蛋白结合,纤连蛋白、纤溶酶原,物第四和I型胶原蛋白(85年,86年]。PbEno表达了10倍增加对酵母细胞来源于肺、肝脏和脾脏的老鼠后7天。不同的表达Paracoccidioides烯醇酶(右PbEno)允许评估其在宿主细胞的感染,这表明rPbEno推广增加协会(附着力/入侵)Paracoccidioides种虫害感染的宿主细胞在体外模型(87年]。PbEno绑定纤溶酶原似乎支持物的能力酵母细胞附件和内化主办组织通过修改宿主细胞表面的纤连蛋白(退化),因此扮演重要角色在PCM的建立(83年,87年]。的烯醇酶plasminogen-binding能力及其在宿主组织的降解作用和ECM组件也被入侵过程相关疟原虫寄生虫和其他病原体88年]。蛋白质组学分析p . lutziisecretome允许15 plasminogen-binding蛋白质的鉴定,其中FBA [89年]。FBA纤溶酶原增加纤溶物结合能力的真菌的能力,证明在纤维蛋白降解试验。宿主-病原体相互作用参与也是评估使用重组蛋白或anti-FBA抗体减少巨噬细胞粘附/内化的证明(89年]。GADPH的结合层粘连蛋白、纤连蛋白和I型胶原蛋白。它的表达增加在mycelium-to-yeast过渡和寄生酵母阶段;因此,它似乎是在真菌感染的早期阶段促进粘附到宿主组织。治疗在体外实验中Paracoccidioides种虫害酵母细胞与多克隆抗体或pneumocytes anti-GAPDH重组蛋白证明减少主机和真菌之间的交互(90年,91年]。TPI最初被描述为一种真菌抗原能与PCM患者的血清反应(92年]。进一步的描述和生产antirecombinant TPI (rPbTPI)多克隆抗体显示TPI角色作为adhesin,哪个优先缠绕层粘连蛋白,参与最初的真菌粘附和入侵93年]。
MLS和ICL真菌毒力所需的乙醛酸循环的关键酶(94年]。在Paracoccidioidesspp,期间诱导的转录水平mycelium-to-yeast过渡和酵母细胞(25,95年),尤其是在营养压力条件。美国职业足球大联盟是调节在巨噬细胞吞噬作用的酵母96年),而期间ICL fungus-macrophage交互在碳饥饿(44),这表明他们对感染的相关性。美国也参与尿囊素降解途径,允许细胞使用嘌呤作为氮源(97年]。PbMLS还显示微分积累和反应性Paracoccidioides分别种虫害表面和出芽细胞的细胞质中,而不是在母细胞,表明这种酶新陈代谢有关,主要由年轻细胞合成。演示的重组蛋白识别能力第四纤连蛋白和I型胶原蛋白,以及肺上皮细胞,这意味着PbMLS参与交互的真菌与宿主组件(98年]。ICL结合纤连蛋白、IV型胶原蛋白和上皮细胞;也分泌真菌表面(99年),支持蛋白在宿主-病原体相互作用的相关性。值得注意的是,PbICL是受碳源,其抑制argentilactone,天然药物之前用于皮肤利什曼病的实验处理,会影响细胞生长和分化One hundred.]。
ACO参与能源生产柠檬酸的异构化催化异柠檬酸在三羧酸循环和乙醛酸循环。Paracoccidioidesspp。算法(Pb算法是一个80 kDa蛋白质在细胞外液,优先表达与细胞壁相关的酵母细胞,线粒体,细胞溶质,过氧化物酶体。PbACO蛋白质含量在酵母细胞诱导真菌生长乙酸钾或乙醇作为碳源的高铁浓度的存在,表明铁代谢的潜在作用[101年]。
此外,30 kDa adhesin也确定为14-3-3糖蛋白也可能被视为一个兼职蛋白质Paracoccidioidesspp。102年]。的初步研究p .取代巴西橡胶树14-3-3蛋白优先显示,它与层粘连蛋白结合和提出证据表明粘附能力可能与毒力(57]。14-3-3是局部细胞质和细胞壁(59];然而,它的浓度在细胞壁在很大程度上增加了感染,强调14-3-3宿主-病原体相互作用中起着重要作用[103年]。的功能分析Pb14-3-3在酿酒酵母部分补充Bmh1p和Bmh2p蛋白质作为adhesin支持作用,证明氟康唑的敏感性降低酿酒酵母转化株(104年]。这项研究表明,Pb14-3-3可能参与麦角固醇的生物合成揭示潜在的新药的目标。最近的工作沉默Pb14-3-3明显改变了酵母形态和阻碍了形态切换而不会影响细胞活力或生存能力105年]。此外,这些作者证明了绑定的Pb14-3-3突变层粘连蛋白和纤维蛋白原降低的控制相比,这与显著减少毒性表现型的无脊椎动物感染模型mellonella广场。本研究建立了多方面的角色Pb14-3-3在形态、附件/感染主机组件,和毒性,因此支持以前的报告表明14-3-3作为治疗PCM有趣的治疗目标。进一步的细胞内生存和传播Paracoccidioides种虫害是通过调节细胞程序性死亡的巨噬细胞和上皮细胞,通过表达caspase-2, caspase-3, caspase-8,强烈影响30 14-3-3 kDa gp43丰富(106年,107年]。
4所示。防御宿主环境压力
在成功入侵的哺乳动物宿主和达成细胞内,Paracoccidioides种虫害需要克服环境压力,持续细胞,和操纵宿主疾病的进展。其他微生物的决定因素Paracoccidioides种虫害发挥相关作用的发病机理如下。
4.1。黑色素
黑色素是显著的物质存在于所有生物王国,已与众多功能基于其独特的物理化学性质(看过的108年))(109年]。黑色素是酚醛聚合物和/或indolic化合物,带负电,疏水的性质,和高分子量和未知的结构110年]。大多数真菌、细菌和寄生虫通过酮化合物合成黑色素合酶途径或催化化酵素(审核(111年])。尤其是真菌的发病机理、毒性作用已经建立(审核(112年- - - - - -115年])。在Paracoccidioidesspp,黑色素特性首次被戈麦斯et al。116年]。这些作者透露p .取代巴西橡胶树产生黑色素的能力当恢复黑色颗粒保留分生孢子的大小和形状或酵母,酸处理后酶消化和苛刻。有趣的是,melanized后得到了分生孢子菌丝生长在水琼脂,虽然melanized酵母中观察到的最小的增长媒体补充l - 3, 4-dihydroxyphenylalanine(左旋多巴)从受感染的小鼠组织中恢复过来,也表明真菌能力合成黑色素缺失或左旋多巴的存在。数据还表明,melanized酵母细胞,体外生长或从感染组织中恢复过来,被活性melanin-binding单克隆抗体(mab)隔绝新型隐球菌(117年),显示一致性与体内黑化作用。电子自旋共振(ESR)谱的分析Paracoccidioides种虫害黑色素从酵母细胞表现出强烈的信号特征的人口稳定的自由基,定义一个黑色素的关键标准。此外,酵母细胞黑色素的合成是由胞质提取漆酶活动的存在。此外,upregulation黑色素合成相关的基因,如酪氨酸酶和芳香L-amino酸脱羧酶是被感染的老鼠所示(37]。
例如,真菌黑色素分布不同物种间白色念珠菌黑色素可以在外层细胞壁的一部分细胞壁表面和/或集群(118年),而在c . neoformans黑色素首次检测到接近原生质的膜和填充整个细胞壁(113年]。利用透射电子显微镜,Paracoccidioides种虫害黑色素是显示为电子致密颗粒分布在酵母细胞表面以及在细胞质中119年]。最新关于隐球菌黑色素的研究显示,这种聚合物组成的粒状颗粒平均直径75纳米的大小(120年,121年]。此外,黑色素合成laccase-containing囊泡内进行被称为真菌黑素体(122年),这可能与细胞壁组件交互甲壳素等促进黑色素沉积在细胞壁(123年- - - - - -126年]。
马伯反对Paracoccidioides黑色素生成(127年]。本研究报道,melanin-binding马伯(免疫球蛋白和IgM)成功标记分生孢子菌丝的文化生长在水和酵母生长在左旋多巴的存在,以及condium-infected小鼠的肺部组织。黑色素生产在PCM被证明了的免疫球蛋白g Abs检测病人血清标本;然而,来自不同的真菌病的患者血清显示大广泛的真菌黑色素类型,支持的假设黑色素可能代表一个“共同”或免疫致病真菌的目标(128年]。真菌黑色素抗体提供了保护c . neoformans(129年),Fonsecaea pedrosoi(130年]。
初步研究有关黑色素保护的能力p .取代巴西橡胶树酵母细胞从宿主免疫系统报道,甘露聚糖能部分抑制吞噬作用和melanized细胞比nonmelanized更耐药细胞巨噬细胞的杀菌和抑制真菌的效果;然而,增加巨噬细胞摄取的调理的酵母细胞记录时添加补充和/或抗体黑色素(119年]。进一步分析了这一领域研究的影响p .取代巴西橡胶树melanized酵母细胞抗菌氧化剂和吞噬作用使用碳水化合物和单克隆抗体CD18 [131年]。本研究显示显著减少melanized酵母细胞,巨噬细胞的吞噬作用,以前对待甘露聚糖或海带多糖;此外,吞噬作用几乎是废除当吞噬细胞治疗和甘露聚糖N乙酰氨基葡萄糖在anti-CD18抗体的存在,表明巨噬细胞内化的melanized酵母需要多种受体。体外分析表明melanized细胞不太容易受到化学生成一氧化氮,oxygen-derived氧化剂,“次氯酸钠,通过过氧化氢比nonmelanized细胞死亡。这些数据与感染小鼠模型,导致肺部真菌负担增加了melanized酵母nonmelanized细胞相比,最有可能归因于减少由吞噬细胞内化和增强抗细胞内死亡。因此,黑色素促进真菌毒力通过抑制吞噬作用和中和氧化自由基生成主机效应细胞。
PCM此外,在寻找另一种治疗皮肤损伤和口腔黏膜黑色素的影响由十六个隔离的Paracoccidioides种虫害的复杂影响抗菌光动力治疗抑制(aPI)和抗真菌药物是评估132年]。这些作者证明了aPI可以减少的可行性Paracoccidioidesspp。然而,melanized酵母细胞比nonmelanized更耐药细胞,这是由于低水平的ROS和RNS由于黑色素干扰甲苯胺蓝的吸收峰。此外,麦克风数据显示melanized酵母细胞不太容易受到两性霉素和伊曲康唑,在先前的研究中,da Silva et al。119年)没有发现melanized和nonmelanized酵母细胞之间的差异。然而,研究da Silva et al .,使用抗真菌杀死melanized酵母细胞的分析Paracoccidioidesspp,显示主要是两性霉素B和抗真菌药物的耐药性增加不明显与酮康唑、氟康唑、伊曲康唑、磺胺甲恶唑,可以认为是由于细胞壁通透性降低或黑色素猝灭自由基释放的细胞膜受到药物(133年]。
有趣的是,巴尔的研究等。132年]表明,黑色素可以与两性霉素、伊曲康唑、甲苯胺蓝,因此改变他们的抗真菌的活动。其他作者表明,黑色素结合两性霉素而不是伊曲康唑通过分析元素成分C: N, O与黑色素(孵化这些药物后134年),这表明黑色素改变了药物成分;然而,巴尔塔等人报道,黑色素可能身体阻止伊曲康唑入口酵母从而降低其活动,而减少在两性霉素的抗真菌活性的改变是由于药物结构,减少麦角固醇的亲和力。总之,这些数据证实,黑化作用导致毒性通过绑定作为活性氧清除剂和抗真菌药物,从而改变他们的活动119年,131年,132年]。
4.2。细胞外囊泡
真菌细胞外囊泡(EVs)已报告类似哺乳动物的液(审核(135年- - - - - -139年])。众所周知,电动汽车到目前为止,使用noncannonical通路的分泌,能够穿过细胞壁和运输分子营养收购中发挥作用,细胞的防御,甚至宿主免疫防御的调制;然而,许多关于他们的生物起源的问题,机制通过电动汽车横向细胞壁和细胞外空间,以及他们如何调节宿主相互作用仍有待阐明。然而,电动汽车的组成分析存在于真菌病原体c . neoformans,h . capsulatum,白念珠菌,假丝酵母parapsilosis,孢子丝菌schenckii表明他们可能充当“毒性袋”(140年]。事实上,据报道,在c . neoformansglucoronoxylomannan (GXM),主要的荚膜多糖,囊泡内运送至细胞外空间,释放,融入胶囊增长的细胞表面作为替代途径(141年]。这些细胞外车厢组成的脂质影响有可能调节关键在真菌感染致病的步骤。特别是在属Paracoccidioides研究先驱EVs隔绝文化上层清液的特点p .取代巴西橡胶树酵母细胞培养在定义媒体(42]。本研究表明,真菌EVs携带抗原组件轴承高免疫原性α-galactopyranosyl (α加)抗原表位,它被发现囊泡表面和内腔。PCM和chagasic反α与电动汽车加免疫球蛋白反应强烈,相比之下,由自然反引发轻微的反应α加抗体,从而暗示Paracoccidioidesspp,各种高nonreducing终端α有关galactopyranosyl可能与发现的抗原表位鲁兹锥体黏蛋白。
此外,一个独特的蛋白质组学分析电动汽车和vesicle-free蛋白质释放Paracoccidioides种虫害致病酵母相提供了比较分析与其他致病真菌EV蛋白质组(59]。本研究确定了205年和260年的蛋白质在囊泡和vesicle-free准备,分别。根据其序列,近70%的人预测分泌,主要参与nonclasical分泌途径。的比较分析Paracoccidioides电动汽车与直接同源蛋白质存在于囊泡c . neoformans,h . capsulatum,酿酒酵母显示,63%的Paracoccidioidesvesicle-associated在其他真菌细胞外囊泡,直接同源序列,其中72是很常见的Paracoccidioides在至少两个其他物种种虫害,而26日被确定在所有四个物种进行了分析。这些蛋白质可能在感染期间有明确的角色,例如,超氧化物歧化酶,线粒体的酶类,和硫氧还蛋白参与活性氧的体内平衡,促进真菌细胞内生存。有趣的是,这个分析也显示,检查参与组成分泌腺的构成强烈生长条件的影响,表明某些环境适应和生存与释放的形象密切相关的蛋白质。总的来说,是加强了与本研究电动汽车货物是复杂的,它可能涉及蛋白质和多样的生理功能从信号到细胞分裂对压力的反应。
关于真菌EVs的复杂性,da Silva et al。142年)表明,甘露糖N乙酰氨基葡萄糖残基被发现Paracoccidioides电动汽车表面,公认的先天免疫系统受体DC-SIGN DC-SIGNR,但不是Dectin-1或Dectin-2。此外,电动汽车的影响所产生的p .取代巴西橡胶树酵母细胞在宿主免疫细胞评估(143年]。这些作者表明,孵化期间48 h (EVs和小鼠腹腔巨噬细胞诱导释放促炎介质如不,IL-12p40 IL-12p70, il - 6、TNF -α,il - 1α,IL-1ß剂量依赖性的方式。同样,这是表明,电动汽车促进小鼠巨噬细胞J774A促炎的概要文件。1细胞。此外,它是与这项研究证明EVs有利于巨噬细胞的发展向“古典”M1活化表型,甚至更多,Paracoccidioides电动汽车可以刺激巨噬细胞转换从一个平方米M1表型。值得注意的是,EV-stimulated巨噬细胞,在24小时期间,表现出更高的比巨噬细胞激活干扰素-真菌的活动γ较低的复苏,这是明显的酵母细胞溶解巨噬细胞CFU。因此,这项研究表明,从电动汽车组件Paracoccidioides种虫害可以调节宿主的免疫反应和影响fungus-host免疫细胞的相互作用。
4.2.1。准备Paracoccidioides Spp。如何克服宿主环境压力?
巨噬细胞氧化破裂的特点是增加摄氧量和ROS生产释放有毒代谢物在吞噬溶酶体水解酶和打算杀死真菌病原体。Nitrosative分子(如一氧化氮),主要由正-γ激活巨噬细胞,真菌的Paracoccidioides仕达屋优先计划。(144年,145年]。Paracoccidioides复杂发起一个代谢转向忍受巨噬细胞的姆环境,特别是通过激活磷酸戊糖途径,另外提供了一个防御机制,对巯基的酵母细胞组和氧自由基从主机通过维持谷胱甘肽减少状态(146年]。此外,高通量转录和蛋白质组分析的研究Paracoccidioides种虫害透露,在巨噬细胞吞噬作用[147年,148年),模仿酵母细胞氧化应激的接触H2O2(149年),或诱导nitrosative压力酵母细胞通过孵化S-nitrosoglutathione (GSNO) [150年产生RNS),真菌可以应对氧化和nitrosative压力。针对H2O2,Paracoccidioides种虫害的著名激活抗氧化酶(过氧化氢酶、细胞色素c过氧化物酶、硫氧还蛋白和超氧化物歧化酶)和磷酸戊糖途径诱导代谢转变,以增加NADPH生产在细胞质中作为电子源谷胱甘肽过氧化物酶系统,为了恢复细胞氧化还原电位(149年]。这个数据与记录的upregulation基因编码的酶过氧化氢酶和锰超氧化物歧化酶在酵母细胞感染巨噬细胞与葡萄糖和氨基酸的限制(147年]。其他的研究评估另一种呼吸链的作用(AOX)Paracoccidioides种虫害宿主-病原体相互作用时(151年,152年],它已被证明是参与活性氧的控制和其他氧化分子(153年,154年]。通过代PbAOX-aRNA降价的压力,这些作者证明减少真菌生存在肺泡巨噬细胞的感染,尤其是在形态过渡,从而减少真菌感染小鼠的肺负担和提高生存率。这些数据支持PbAOX在真菌感染的建立是至关重要的,可能通过协助氧化还原平衡在细胞生长和形态学的开关Paracoccidioidesspp。
理解Paracoccidioides酵母细胞行为nitrosative压力是通过识别基因和蛋白质,可能造成这一反应;本研究证明了降低水平与有氧呼吸有关的酶(特别是细胞色素、琥珀酸脱氢酶和ATP合成酶),表明减少线粒体电子传递链的活动(150年]。在GSNO面前,这些作者也报道改变脂质和支链氨基酸代谢,发现增加酶细胞色素C的表达过氧化物酶(CCP)和超氧化物歧化酶(SOD),已参与Paracoccidioides种虫害氧化应激反应(149年]。因此,共产党的重叠作用和SOD应激反应证实了可拆卸的方法(148年,150年,155年]。Paracoccidioidesspp。中国共产党-aRNA菌株RNS(更敏感150年)和mitochondrial-generated ROS的压力(148年),这表明中国共产党避免nitrosative造成的细胞损伤和氧化应激。此外,这些作者报道,中共沉默提升恢复的数量的减少真菌在巨噬细胞和动物模型,因此共产党可以被认为是一个毒力因素,因为它是建立相关的感染Paracoccidioidesspp。148年]。另一项研究报告了Paracoccidioides种虫害的能力减少一氧化氮(NO)水平分泌adhesin gp43,阻止释放的巨噬细胞和刺激的释放il - 10,因此减少了伊诺表达及其酶活性(73年]。
关于SOD在氧化应激反应中的作用,Tamayo et al。155年)识别和六个亚型编码的特点p .取代巴西橡胶树基因组,其中铅SOD1和铅SOD3表情增加在致病性酵母菌的形态转换阶段,以及接受治疗期间与氧化代理和与吞噬细胞(中性粒细胞和肺泡巨噬细胞)。有趣的是,这些作者所示,Pb的沉默SOD1和铅SOD3基因没有不利影响对酵母细胞的生长速率;然而,降价压力也容易H2O2——menadione-induced氧化应激,PbSod3p所需毒性。本研究提出一个协调良好的氧化应激反应Paracoccidioidesspp。,细胞内杆(主要是Sod1p)防御endogenous-produced ROS Sod3p时,由其细胞外活动和细胞表面定位,协助对抗宿主-病原体相互作用时产生的超氧化物自由基。
此外,Tamayo et al。156年)最近特征识别和过氧化氢酶(CAT)的三名成员在不同的真菌菌株的基因家族Paracoccidioidesspp,覆盖每个演化谱系,以及其他Onygenales。本研究显示球孢子菌属和皮肤真菌的基因组不编码细胞外过氧化氢酶CATB,表明Onygenales可能进化出了不同的机制来对抗氧化应激通过过氧化氢酶。此外,与SOD相关性研究[155年),酵母细胞p .取代巴西橡胶树显示较高的表达CATP比p . lutzii。有一个类似的实验策略SOD分析,这些作者证明PbCATA和PbCATB发挥重要作用在内源性活性氧在酵母细胞内稳态,而PbCATP主要触发在外源性活性氧和同种型的表达减少负面影响真菌毒力在一个小鼠模型。数据显示,Paracoccidioides种虫害依靠猫亚型控制ROS体内平衡的传染过程的不同阶段促进真菌生存和毒性(155年]。
铁和锌是必不可少的微量元素在真菌,由于他们的参与在许多细胞内生物进程代数余子式。因此,宿主细胞阻碍细胞内微生物扩散通过限制访问铁通过其封存的高亲和性的铁扎蛋白质,如转铁蛋白和铁蛋白。特别是在铁饥饿条件下,蛋白质组学分析Paracoccidioides种虫害酵母细胞生长在媒体补充铁螯合剂bathophenanthrolinedisulfonate (BPS)显示潜在的镇压的柠檬酸循环酶介导的含铁/集群,降低乙醛酸途径中相关酶的表达和methylcitrate周期,downregulation电子传递链,减少氧化磷酸化从而降低ATP生产。总的来说,这些数据显示,针对铁剥夺,真菌调整他们的能量代谢iron-independent通路通过增加糖酵解活性从而补偿减少的有氧途径(157年]。此外,在Paracoccidioidesspp。,它已经表明,血红蛋白和含铁细胞生产和运输铁的来源真菌(158年,159年]。血红蛋白吸收是由血红蛋白介导的真菌受体直接同源,Rbt5 [158年]。一个rbt5击倒的Paracoccidioides种虫害显示较低的存活率在巨噬细胞和降低真菌负担体内感染的小鼠模型,结果表明Rbt5毒性因子和一种能够克服低水平的铁由高效铁吸收的真菌(158年]。另一种积累细胞内铁、中描述Paracoccidioidesspp。是一种非传统还原铁同化(RIA)通路,涉及铁还原和zinc-regulated运输车同系物(Zrt1和Zrt2),能够运输真菌细胞内锌和铁(160年,161年]。这将表明在压力条件下,如发现在巨噬细胞内,这些Paracoccidioides种虫害酵母细胞成功地通过巨噬细胞吞噬细胞,可以转移到一个饥饿模式,并激活高效铁和锌吸收途径,为了持续在吞噬细胞的微环境条件。
建立在组织发炎,氧气供应是由高容量有限的宿主吞噬细胞或微生物本身的血管。Paracoccidioides种虫害必须容忍和克服压力条件引起的低氧水平。描述的p . lutzii缺氧反应的蛋白质差异表达蛋白质组学的方法显示在134年和154年hypoxy条件下蛋白质在12和24小时相比,控制(162年]。缺氧下12小时,50%的蛋白质表现出微分表达增加,在相同的百分比减少控制细胞相比,在24小时内缺氧,约66%的蛋白质表现出微分表达增加,同时减少33%左右。线粒体活动的一项评估显示较低的活动在第一个缺氧下12小时,24小时和恢复活动,与蛋白质组学在协议的结果,显示潜在的适应这种真菌在低氧含量(162年]。显示相同的工作p . lutziiSrbA包含同系物,固醇调节元件结合蛋白(如磷脂)和低氧适应的关键调节器在真菌162年]。功能互补的来自烟曲霉菌srbA零突变体的Paracoccidioides srbA(PbsrbA)基因恢复零变异缺氧下菌丝的生长,这表明PbsrbA可以促进适应缺氧微环境。此外,本研究还表明,ParacoccidioidesSrbA可能参与唑耐药反应。也许这阻力可以通过调节菜子甾醇的生物合成,发现Paracoccidioides种虫害酵母细胞的细胞质膜,而不是麦角固醇(163年),补偿由于低氧含量对膜流动性的影响。
5。传播
在最后阶段的传染过程,建立真菌感染的能力在遥远的领域通过生物膜的形成代表一个重要毒力因子Paracoccidioidesspp。最近的一份报告显示p .取代巴西橡胶树可以在表面,形成生物膜的酵母相(70年]。真菌生物膜由一个密集的网络丰富的酵母细胞基因的表达的特征编码(gp43 GAPDH)和水解酶(天门冬氨酰蛋白酶),与粘附的建立步骤一致,入侵,也报告和组织破坏白念珠菌生物膜(164年]。由真菌生物膜的形成可能是真菌感染的持久性的一个关键因素,因为它可能阻碍抗真菌药物的作用和可能导致慢性疾病。此外,gp43抑制巨噬细胞的吞噬和真菌的能力,通过绑定甘露糖受体和诱发地震-生产73年,165年]。
特别是,serine-thiol细胞外蛋白酶(PbST)水解活动37°C已经报道的致病性酵母菌阶段p .取代巴西橡胶树(166年,167年),符合其成绩单upregulation [38]。这丝氨酸蛋白酶参与乳沟的基底膜体外的主要组件,包括层粘连蛋白、纤连蛋白、IV型胶原和蛋白聚糖,暗示潜在作用的真菌组织入侵和传播。在一个p .取代巴西橡胶树泡蛋白质组研究中,subtilase-type蛋白酶psp3 (PADG_07422)被确认59]。其身份可以PbST,因为它展示了一个免费的半胱氨酸残基的序列;然而,仍然需要进一步的实验证据。
进一步逃脱Paracoccidioides种虫害的免疫系统是通过改变t细胞剧目。t细胞的分化和成熟发生在胸腺,因此完整的胸腺微环境对胸腺细胞的成熟是至关重要的。实验数据在小鼠模型的急性paracoccidioidomycosis表明感染Paracoccidioides酵母细胞促进胸腺萎缩由于上皮细胞空间混乱和基因表达的增加炎症介质(168年,169年]。这些结果表明,降低pathogen-specific t细胞的分化导致宿主免疫抑制,支持Paracoccidioides种虫害能力生长和繁殖在胸腺微环境(图2 (c))。
6。结论
最近的分子进化研究显示ecoepidemiology的差异Paracoccidioidesspp。8,170年),这表明多元化致病性机制和细胞内生存在这些物种,也可以解释为复杂和随机适应进化的过程在两个特定的生态位,土壤和活组织的动物宿主。同样,Pigosso et al。171年已经证明,属Paracoccidioides他们的代谢有重要的差异,必须宿主-病原体相互作用中发挥重要作用的发病感染。然而,尽管有哺乳动物毒性适应的空间Paracoccidioidesspp。重要的是要一直记住,毒性是一个微生物属性完全表达易感主机,这个互动的结果是依赖于两个球员(172年]。PCM相关主要是低收入男性工人在中美洲和南美洲的农村流行地区,通常与农村贫困和营养不良有关。
在过去几年,利用反义RNA技术,已取得显著进展,提高我们理解Paracoccidioides宿主-病原体相互作用种虫害、病原体耐药性和真菌毒力。在表4,我们总结了基因功能分子所示使用反义技术研究参与毒性和/或免疫逃避策略从主机。在不久的将来,随着CRISPR技术的出现和完全访问不同的数据库(基因组、转录组、蛋白质组、代谢组学lipidomics,等等),我们将获得更多的知识对毒性过程,最终应该转化为病人的利益。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突有关的出版。
确认
作者对她非常感激塞布丽娜·罗德里格斯生化研究细胞壁多糖成分(真菌学实验室研究院Venezolano de Investigaciones Cientificas,委内瑞拉)和维克多萨拉查(显微镜服务,西班牙Venezolano de Investigaciones Cientificas,委内瑞拉)为他执行免疫荧光研究的支持。