文摘
由真菌引起的疾病可能发生在健康的人,但免疫功能低下的患者侵袭性真菌感染的主要危险组。例真菌阻力和困难的治疗真菌感染一个公共卫生问题。本文探讨真菌促进真菌耐药性所使用的机制,如突变或超表达的药物靶点,射流和退化系统,和多效性的药物反应。选择新药物靶点进行了调查;这些包括代谢途径期间使用的真菌感染,如海藻糖和氨基酸代谢及线粒体蛋白质。新的抗真菌药物的概述,包括纳米抗真菌,以及重新定位的方法进行了探讨。研究集中在疫苗的开发抗真菌疾病近年来已经增加,因为这些策略可以应用结合抗真菌治疗预防治疗后的后遗症。研究关注于pan-fungal疫苗和抗真菌药物的发展可以改善免疫功能低下的患者的治疗,降低治疗成本。
1。介绍
流行真菌病以及一些其他真菌病包括自限性皮肤、皮下、系统性、和传播感染。居住地区的地方性霉菌病双晶的真菌引起的接触,可以获得真菌感染(1- - - - - -3]。负责真菌感染发病率和死亡率是伴随着高成本的卫生系统。抗真菌通常需要化疗治疗真菌感染。尽管其有限的功效对真菌细胞和频繁复发,目前最好的治疗方法的选择。不幸的是,治疗持续几个月,推导的治疗可能会持续2年与磺胺类药、多基因,唑类或echinocandins(综述(4])。
增加死亡率由真菌引起的疾病,通常antifungal-resistant血统的出现,促使科学竞赛发现新的药物靶点。真菌感染可以发生在免疫抑制的病人由于器官移植,重症监护室住院治疗,癌症、艾滋病毒、手术,或白血病以及使用抗生素的患者能够修改人类微生物群。免疫功能低下的患者的数量增加了近几十年来,不幸还在继续增长。例真菌耐药性都伴随着这种增长(5]。由于患者的免疫状况,微生物生长的环境中,目前的治疗阿森纳不是有效的,因为自然免疫系统是至关重要的协助对抗感染(6]。当前抗真菌治疗的总体效率低下和高毒性也值得注意的(5]。在这种情况下,是非常重要的开发一种新的广谱抗真菌药物,以避免这些问题。
2。抗真菌耐药机制
从临床的角度来看,耐药性发生在适当的药物治疗无效,造成持久性/感染进展[7]。然而,导致抗真菌耐药性的分子机制是复杂的。真菌细胞必须普遍适应的存在毒性药品;主分子生存策略包括(1)突变降低其亲和力的药物靶点药物,(2)超表达目标蛋白质的基因的启动子区域的修改,(3)的表达一个流出系统,(4)降解的药物,和(5)多效性的药物反应(8]。相似的生物学真核宿主和真菌病原体导致药物开发集中在特定的真菌细胞的特征。例如,真菌细胞壁是一种特定的抗真菌药物的目标。此外,麦角固醇存在于真菌细胞膜和可以用作药物的目标,因为它不同于胆固醇存在于哺乳动物细胞。商业抗真菌药物作用于细胞壁或麦角固醇包括唑类、echinocandins和多基因。
2.1。真菌唑类阻力
在过去的25年里,几个唑药物(包括咪唑类和氮杂四唑)被用来对付真菌疾病。这些药物目标羊毛甾醇demethylase(细胞色素P450),已进化到参与麦角固醇的生物合成。这种酶编码的ERG11个基因;其失活使麦角固醇产量,导致甲基化等固醇的积累有毒14 -α-methyl-ergosta-8-ene-3, 6-diol真菌细胞(9]。这些药物的耐药机制是复杂的。突变基因CYP51,CYP51 b(同源ERG11)被描述为减少药物与基因的交互产品。替换G54、P216 F219, M220, G448被描述为赋予唑电阻(10]。唑类的流出也被报道,是由一个磷酸腺苷磁带(ABC)运输车。在酿酒酵母,PDR5和PDR15转运蛋白在azole-resistant菌株中,被描述为赋予唑耐药性通过流出11]。在过去的十年里,唑电阻引起的环境暴露已被广泛的研究。这种阻力可能的结果TR主题(一个串联重复主题至少34-base TR)的启动子区域CYP51、氨基酸突变,表现为来自烟曲霉属真菌,导致药物蛋白表达降低的目标。建立这一阻力机制是真菌细胞接触后开发的唑类(12]。最近,TR34主题被发现与固醇调节元件结合蛋白(如)SrbA CCAAT-binding复杂(CBC),这是与镇压甾醇合成(13]。在这种情况下,氮杂茂宽容是CBC镇压增加甾醇合成的结果。在新型隐球菌接触受感染的老鼠,低剂量的氟康唑增加了殖民地的最低抑制浓度(MIC)从动物和黑化作用和胶囊大小增加,经典在这种真菌毒力因素,导致显示之前接触抗真菌治疗不同耐药机制在不同的真菌物种(14]。唑类的降解特征并不好,但研究执行答:来自烟关联线粒体的唑类的复杂我和新陈代谢,导致药物抗性,这种复杂的突变体失去唑电阻(15]。多药耐药性(MDR)也会导致唑抗性和包括表型通过转录激活物之间的相互作用,中介复合物,射流泵作为网络几个分子的反应。氮杂茂阻力MDR描述所引起的酿酒酵母,包括由两个同源基因的表达调控转录因子PDR1,PDR3 (16]。唑耐药性相关MDR流出系统也在经济报道重要植物病原体Zymoseptoria tritici,因为过度MgMSF1运输车中检测出azole-resistant菌株(17]。
耐氟康唑被报道的双晶的真菌荚膜组织胞浆菌艾滋病患者,导致治疗失败。在这种情况下,伊曲康唑是治疗更有效18]。
2.2。真菌耐Echinocandins
echinocandins (lipopeptide分子)是一个到几个新类的抗真菌治疗诊所在过去十年里。这门课包括caspofungin micafungin, anidulafungin。这些lipopeptides特异性抑制作用于真菌细胞壁的1,3 -β-D-glucan合酶,负责的生物合成β1、3-glucan真菌细胞壁的关键组件(19]。酶由三颗子单元,称为FKS1 FKS2, FKS3 [20.]。治疗期间获得的阻力通常是通过修改FKS1和FKS2亚基的氨基酸残基β1,3-glucan合成酶。(21- - - - - -23]。FKS3单元的功能尚不清楚(23- - - - - -25]。
FKS1突变和FKS2催化亚基基因代码可以氨基酸替换,增加麦克风水平伴随着一个戏剧性的减少葡聚糖合酶活性(26- - - - - -28]。例如,替换在残留Phe641 FKS1相关基因,Pro649和Arg1361 (白念珠菌描述了同族体)(29日,30.]。FKS2亚基,替换Ser641和Ser645强烈降低酶活性,导致明显的抗性表型(20.,31日]。FKS1和FKS2氨基酸残基替换取决于真菌物种也会导致echinocandin电阻(32- - - - - -34]。
β1,3-glucan合成酶echinocandin抑制导致细胞壁缺陷,进而导致细胞压力,和几个基因表达以适应这种压力条件。信号通路由蛋白激酶C (PKC)改变了各种碳水化合物与细胞壁的生物合成,猪(high-osmolarity甘油)35和几丁质生物合成36,37];高几丁质水平与echinocandin公差(38- - - - - -40]。,这些打捞通路现象可以帮助自适应单元中的真菌细胞壁,使细胞生存,即使echinocandin剂量大。
二态的真菌有一种天然的抗echinocandins在致病阶段,但的耐药机制β葡聚糖合酶抑制剂目前未知的(41]。
2.3。真菌耐多基因
多基因抑菌作用于细胞膜。这些分子是自然发酵的产物链霉菌属多烯药物使用,最是两性霉素B(用于系统性真菌病)。多年来,人们认为多基因(两性分子的药物)强烈结合麦角固醇,摧毁了质子梯度和允许离子[泄漏42]。今天,众所周知,drug-lipid复合物膜从磷脂中提取麦角固醇,耗尽细胞中麦角固醇(43]。两性霉素B是耐火材料的发展阻力,尽管其在临床治疗中使用了50年。在假丝酵母tropicalis麦角固醇含量低,膜与敏感性降低有关两性霉素B (44]。因为两性霉素B增加了活性氧(ROS)水平在真菌细胞(45),两性霉素B-resistantc . tropicalis产生更少的ROS和改变线粒体活动(46]。在曲霉属真菌terreus两性霉素B引起的氧化损伤,更重要的是导致细胞损伤比膜渗透47]。
3所示。代谢途径作为抗真菌药物靶点
近几十年来,研究人员的能力来识别和验证抗真菌目标显著提高由于真菌病原体的基因操纵的工具的改善,导致一波又一波的数据引起的组学研究,为真菌感染动物模型的标准化。这种研究进展已经开始允许合理药物设计,从而创造出更多的有效抗真菌效果具体毒性高(48]。管道小说调查的新的分子靶点,以下重大关切应考虑:(1)真菌的目标必须在传染性真菌生存所必需的过程;(2)是哺乳动物和真菌分享基本真核特点、目标或抑制剂必须提供一个有利的therapeutic-toxic呈现高度选择性的毒性比;和(3)普遍目标真菌病原体必须在经济上有吸引力。此外,新药物必须是安全的用于脆弱的患者真菌感染。
3.1。海藻糖代谢酶作为目标
在寻找新的抗真菌药物,海藻糖(α-D-glucopyranosyl - (1→1)α-D-glucopyranoside)生物合成途径产生作为一个潜在的目标。海藻糖是一个简单的nonreducing二糖包含两个葡萄糖单位和一般应力适应真菌扮演着关键的角色,以及能源储备在某些真菌可能用于ATP生产在一定压力(49- - - - - -51]。海藻糖能与蛋白质和磷脂等保护细胞结构退化的质膜,以及细胞内蛋白质的变性。这个细胞压力保护剂已被证明是重要的真菌适应哺乳动物的体温。此外,研究人类病原体表明海藻糖是一种活性氧清除剂和抵抗宿主氧化破裂(48]。在中枢神经系统感染,c . neoformans表达了大量的海藻糖合酶1基因(tps1)。与这个结果一致,切除积累大量的二糖。此外,功能性研究c . neoformans和c . gattii tps1突变体显示这个基因是重要的增长在37°C。然而,删除tps1在宿主组织中有真菌的影响。因此,这种强烈的证据表明,海藻糖抵消host-imposed以外的压力温度。这个假设是当隐球菌∆进行验证tps1被发现在线虫和斑马鱼模型严重衰减,在温度低于哺乳动物温度(52,53]。TPS2非常具体的磷酸酶没有特征表明它作为一个滥交的磷酸酶的目标。海藻糖磷酸合成酶2保持至关重要c . neoformans在人体温度增长;此外,它没有大幅削弱真菌毒力。这种酶是一种广谱的目标,作为菌株白念珠菌和答:来自烟缺乏活动也表现出毒性降低。海藻糖酶降解海藻糖在葡萄糖通过fuel-providing机制在真菌54]。尽管中性的海藻糖酶基因没有影响白念珠菌和c . neoformans、酸性酶的影响白念珠菌发病机制(55]。井冈霉素A、海藻糖酶抑制剂作为抗真菌的影响有限白念珠菌感染(56]。因此,海藻糖酶还没有潜在目标由于多个酶和不同的存在对真菌细胞的影响。没有数据表明他们是一个广谱的目标。未来的努力鼓励探索真菌生物海藻糖代谢和毒性的影响。
3.2。氨基酸代谢相关指标
氨基酸生物合成路线已被证明是制药的目标,因为在感染,真菌暴露于营养强调需要氨基酸代谢和现在fungus-specific酶/流程。证据表明,有效的反应氨基酸饥饿和需求是重要真菌致病性;缺乏的情况下,氨基酸饥饿的转录激活因子,和区域,氮代谢抑制因子激活时比氮来源并不可用,损害答:来自烟毒性在肺曲霉病的小鼠模型57,58]。不断增长的知识表明,生物合成途径的目的除了营养需求;附加功能可能存在,可能是更重要的对致病性59]。在真菌感染过程中,微生物接触特定的利基市场变量数量的氨基酸/氮来源。因此,不同的感染模型或路线可能干涉一个特定的氨基酸生物合成的重要性感染。答:来自烟缺乏所需的HscA基因(homocitrate合成酶)赖氨酸生物合成显示,孢子,但不是菌丝,需要免费赖氨酸生长,菌丝使用蛋白酶收获赖氨酸。另外感染实验表明,在吸入和传播模型中,突变体非病原性和毒性,分别表示微分赖氨酸在这些主机领域的可用性(60]。更多的全等niche-specific表型观察异亮氨酸和缬氨酸营养缺陷型的答:来自烟紧张,缺乏二羟酸脱水酶(ilv3A);∆ilv3A在全身感染细胞无毒但在肺部感染仅略减。有趣的是,paralogue的损耗ilv3B导致病原性真菌感染在任何模式61年]。然而,一些生物合成途径上升为真菌致病性niche-independent路线,是必不可少的。的答:来自烟HisB (imidazoleglycerol磷酸盐脱氢酶)零变异不能生长在血琼脂和体外水解BSA作为氮源;因此,它无法建立肺部和血液感染,这表明这些利基市场无法提供足够数量的组氨酸支持真菌生长。
一些氨基酸生物合成的基因对于真菌至关重要。例如,答:来自烟三种芳香族氨基酸的营养缺陷型突变体,展览是不可能获得。此外,AroM(dehydroquinate hydrolyase)突变体不能生成是因为它的重要性。因此,有条件的启动子驱动的表达策略罗伯(chorismate合成酶)是用于获得芳香氨基酸营养缺陷型菌株,在媒介无法种植含有减毒毒性显示的三种芳香族氨基酸和肺循环和体循环小鼠感染模型。这个事实可以解释的积累有毒chorismatic酸、线粒体功能抑制剂(62年]。色氨酸的生物合成基因c . neoformans似乎对于这种真菌;然而,外源性补充色氨酸,nitrogen-depressed条件(使用脯氨酸作为氮源),部分恢复增长(63年]。有条件的苏氨酸突变体的c . neoformans更容易生长在人体温度,但增长部分获救时苏氨酸二肽提供(64年]。尽管氨基酸的生物合成一直在探索答:来自烟和c . neoformans等双晶的真菌、知识的途径皮炎芽生菌,h . capsulatum,青霉菌marneffei,Paracoccidioides仍然是穷人。基于我们目前的知识,氨基酸生物合成的抗真菌发展路线是合适的目标,因为他们是必不可少的真菌病原体和酶没有人类。然而,某些方面必须考虑目标氨基酸途径:可以恢复某些氨基酸营养缺陷型吸收外源性分子从蛋白水解的产物真菌蛋白酶和niche-specific需求发生巨大的变化59]。因此,条件表达突变体的产生似乎是最好的策略,分析体内氨基酸收购,当零突变体不可以实现的。
3.3。线粒体蛋白质作为抗真菌的目标
线粒体基因组的比较跨数据库导致证据表明,一些线粒体蛋白复合物可能现在种特异的蛋白质。进一步,分析真菌线粒体蛋白质识别守恒和fungus-specific分子,其中有潜在的抗真菌治疗的发展目标。然而,功能分析需要确定其在发病机制中的作用。当前数据与功能研究表明线粒体功能缺陷的相关毒性衰减白念珠菌。Ras1-Cyr-PKA信号通路控制真菌毒力和丝状形成。这个途径的最优运作需要一个高细胞能量状态。RAS途径与配合物我和四世但不复杂II或替代氧化酶(65年]。Nuo1和Nuo2 NADH:泛醌氧化还原酶蛋白被鉴定为复杂我相同蛋白质和广泛守恒的真菌之一。这些分子的突变体呈现低ATP合成和呼吸,缺陷在复杂我组装,无毒性的小鼠模型,证实这两个蛋白作为抗真菌开发有趣的目标(66年,67年]。线粒体生物起源包括萨姆(排序和组装机械)和erm (ER-mitochondria遇到结构)蛋白复合物,这是至关重要的蛋白质的导入到膜间隙,然后矩阵膜转运蛋白的联合行动。Sam57中断或Mmm1,属于山姆和erm复合物,分别导致无毒白念珠菌压力(68年,69年]。另一个从erm系统fungal-specific蛋白质是GTPase Fzo。缺乏这种蛋白质与过氧化氢和氮杂茂易感性增加,可能由于能量依赖性药物流出泵(66年]。一些研究发现了核裂变和核聚变线粒体相关基因的病原体答:来自烟。融合基因Mgm1,Ugo1,Fzo1扮演角色在真菌生存能力和毒性模型。相比之下,裂变突变体显示受损的孢子形成和不必不可少的毒性70年]。最近的一项调查发现了一个广谱抗真菌候选人和竞选活动假丝酵母,曲霉属真菌,隐球菌,即ilicicolin。这种自然酮化合物抑制复杂的细胞色素群体Bc1还原酶III和对哺乳动物的酶没有影响71年- - - - - -73年]。因此,几个fungal-specific线粒体蛋白质是有前途的,因为抑制这些基因/蛋白质废除真菌致病性。
3.4。替代碳源路径
碳源可能会有所不同和真菌感染整个课程不同的营养需求和网站。除了上述氨基酸毒性acid-related衰减,相同碳代谢途径已被描述为重要的真菌毒力阿森纳。研究表明,转录概要文件白念珠菌基因会使糖酵解基因和移植乙醛酸循环,促进两个碳化合物的同化与代anaplerotic草酰乙酸盐糖质新生。进一步的研究表明,酵母利用乙醛酸循环和糖质新生当吞噬体内部,而糖酵解支持在组织生存(74年- - - - - -76年]。然而,其他致病真菌并不严格依赖于乙醛酸循环成功殖民;答:来自烟菌株检测异柠檬酸裂解酶的影响(ICL)导致没有毒性衰减(77年]。ICL突变体被观察到类似的结果c . neoformans(78年]。不同,答:来自烟更多地依赖methylcitrate周期(MCC)为了生存在哺乳动物宿主79年]。实验感染methylcitrate合酶突变体显示,需要有效的降解propionyl-CoA致病性疾病小鼠模型,此外,真菌从宿主组织细胞被清除80年]。在这方面,转录和蛋白质组分析支持假设二态的真菌可能依赖于MCC适应碳源在主机领域。MCC-specific基因的信使rna和蛋白质积累在感染(如条件和mycelium-to-yeast分化(81年- - - - - -85年]。此外,b .皮炎老鼠的肺细胞恢复显示增加的mrna水平编码MCC基因,表明真菌细胞暴露于propionyl-CoA-generating化合物(86年]。
3.5。维生素合成,麦角固醇代谢、细胞壁为新抗真菌的开发目标
蛋白质参与新创生物合成维生素也合适的抗真菌的治疗目标。不像白念珠菌和答:来自烟,h . capsulatum强烈依赖于吞噬细胞。这种真菌能够生存和生长时间内宿主的免疫细胞。h . capsulatum菌株与panthothenate打断了生物合成和核黄素是无法在巨噬细胞增殖时间和体内显示减毒毒性87年]。因此,随着这些路线组成代谢适应主机的设置条件和缺席的人类,他们的组件是强有力的候选抗真菌治疗。
麦角固醇的生物合成的代谢过程,膜的稳定性和维护、细胞壁重构和叶酸的合成历史悠久的药物靶点。虽然现有的抗真菌剂用于抑制上述目标表现出毒性对病人和耐药菌株往往发现,这些通路仍然被认为是抗真菌药物开发的管道,因为他们没有在哺乳动物和重要的毒性。多氧菌素是peptide-derived化合物链霉菌属抑制几丁质合成,因此是一种很有前途的治疗选择。药物重新定位和合理的设计策略是用于复杂的新的真菌的化合物。是一个伟大的唑类抗真菌治疗选择管理真菌病;然而,药物,坚持heme-binding网站Erg11目标主机细胞色素,导致肝毒性。最近,复合vt - 1161,一个新的唑,是合理设计低亲和力哺乳动物蛋白质和效率高白念珠菌和球孢子菌属(88年,89年]。这个有前途的抗真菌最近进入临床试验(90年]。重新定位的抗癌药物呈现AR-12的识别,对真菌的抗菌化合物是高度有效的。AR-12抑制乙酰辅酶a合成酶、一个重要真菌酶(90年),和对一个广泛有效收集在真菌的国,包括双晶的进化枝(91年]。
4所示。策略开发新抗真菌剂
真菌感染是一个重要的医疗问题尤其是对免疫功能低下的患者,如器官移植或患有癌症和艾滋病毒感染、真菌感染为谁经常危及生命(92年- - - - - -96年]。这些真菌感染有显著增加的速度在最近几十年;致病真菌负责大约每年感染150万例(92年- - - - - -96年]。尽管有这些令人震惊的统计数字,真菌感染对人类健康的影响通常被忽视了(97年]。
虽然药物和抗真菌特性可用,他们相比是有限的抗菌药物。而基于多基因药物的发现,唑类,和烯丙胺可能代表重要的抗真菌剂领域的研究进展,其他几个挑战常见致病菌等副作用,窄谱的活动,必须克服耐药真菌(的发展98年,99年]。大部分的抗真菌药物,除了两性霉素B,有抑制真菌的作用[One hundred.]。然而,两性霉素B的使用限制由于其副作用(One hundred.,101年]。此外,真菌是真核殖民真核宿主的寄生虫,和狭窄的范围主机和殖民者之间的生理差异可能代表障碍发展安全,广泛的抗真菌药物。
一些策略可以用来开发药物;药物开发的最重要的要求之一是相关细胞的识别目标来测试这些疗法。在这方面,识别和开发新型抗真菌药物的毒性最小的主机,以及fungal-specific分子的识别目标,是至关重要的。值得注意的是,不同的策略可以应用于开发新的抗真菌药物绕过真菌耐药性或改善患者的生活质量受到真菌感染的影响。最使用的开发新的治疗方法包括识别生物活性化合物存在于植物、动物和微生物(99年,102年- - - - - -106年]。此外,最近的一个方法应用生物信息学分析在基因组数据库中搜索肽序列,有抗真菌药物的理化特性107年- - - - - -109年]。这可能采用几种方法的使用,包括全球方法如转录组和蛋白质组学的方法可能导致的理解这些新药物的作用机制110年,111年]。下一小节将描述不同的方法,可能会导致开发新的抗真菌化合物。
4.1。生物活性化合物的鉴定
天然化合物被广泛用于识别抗真菌的分子,和一些天然化合物等各种类的精油(112年),木酚素(了113年]),姜黄素(了114年)研究了。
筛选合成小分子或天然产物库是最使用的方法来识别药物(99年,102年,103年),代表了绝大多数的可用抗生素临床使用(99年,115年- - - - - -117年]。
由史和他的同事们研究特征两个苯乙酮衍生物,2-hydroxy-4 6-dimethoxyacetophenone和2,4-dihydroxy-5-methylacetophenon,植物抗真菌制剂(118年]。这些化合物是隔绝的Melicope borbonica和Polyporus picipes分别和被证明是有效的Cytosporasp。Glomerella炭疽病,Pyricularia oryzae,葡萄孢菌,链格孢属以上(118年]。因此,这种策略可以用来筛选抗真菌药物对人类致病真菌。
事实上,抗真菌剂、echinocandins和多基因,通过筛选天然产物的发现119年- - - - - -121年],最近,恩和他的同事们在报告中从规模lesional牛皮癣psoriasin提取物的隔离。他们发现了这个分子作为一个有效的真菌的蛋白质活跃的反对毛癣菌属石和答:来自烟。行动建议的机制是自由细胞内锌的螯合物,从而导致真菌细胞凋亡(122年]。重要的是要注意,生物膜是重要的在临床设置主要是因为他们与高耐药性有关123年- - - - - -126年]。最近,Seleem等人证明lichochalcone-A的影响,甘草的根中含有的天然化合物甘草物种,生物膜上产生的白念珠菌(127年]。在这部作品中,作者表明,lichochalcone-A减少白念珠菌生物膜,减少蛋白酶、磷脂酶分泌的蛋白水解酶活动的真菌。最重要的是,老鼠接受lichochalcone-A表现出显著减少真菌postinfection负载五天,这表明这种化合物可能是一个临床前试验(候选人127年]。
尽管这些策略的承诺,这些分子的使用中遇到的问题,大多数肽,是他们当应用体内稳定性差。肽属于最抗真菌制剂生物活性化合物进行了探讨。他们可以获得代谢物的植物、昆虫、动物和微生物(104年,105年,107年]随着阿森纳一线对抗感染。这些分子被吸引采取行动对抗真菌由于构象结构一般与真菌细胞中膜造成不平衡。
一般来说,抗菌肽的能力(安培),破坏微生物的细胞膜是由于这些分子的构象大约50个氨基酸残基长,整体残余正电荷和疏水残基提供了一种两亲性三维结构(107年,128年]。与大多数经典的抗真菌剂,其作用机理是干扰麦角固醇的生物合成。安培直接破坏细胞膜的完整性,并在细胞死亡。实验数据表明的作用机制peptide-like乳铁蛋白B (Lfcin B)生物膜(用脂质体膜模型)是孔隙的形成,导致损失的细胞组件(129年]。
两个抗菌肽(LL-37线性α螺旋阳离子肽识别在人类阴道束和牛直接同源BMAP-28肽)在体外对评估假丝酵母种虫害隔离病人。抗菌肽的作用机制是针对细胞膜,造成的破坏和释放细胞内的组件(125年,130年]。它们显示相等或更好的活动对生物膜形成的白色念珠菌SC5314相比抗真菌剂、咪康唑、两性霉素B (AMB)。也观察到,pH值影响的生物活性肽(125年]。
Oguro和他的同事证明了defensin(长约50个氨基酸残基,通常富含半胱氨酸)芸苔属植物juncea能够造成透化作用和生产活性氧(ROS)在吗白念珠菌通过绑定鞘脂类葡糖神经酰胺(131年]。一般来说,这些分子与膜的相互作用,诱导氧化损伤的过度增加活性氧(132年]。
histatins是另一组的两亲的安培的螺旋结构是重要的抗真菌活性。Histatin 5是发现在人类唾液和有毒真菌细胞,但会导致人类细胞的低毒性。真菌细胞壁蛋白质结合,使细胞内的释放ATP-activating P2X受体在细胞膜形成离子通道(49,50]。因为这个分子能够防止造成生物膜的形成白念珠菌(133年与其他分子[],其杂交134年)已被用于改善这些安培的效果,这可能适用于配方治疗口咽念珠菌病。
尽管这些类的抗菌潜在的生物分子,在媒体的生物时,他们可能会不稳定。例如,当暴露在pH值,这不是理想的结构提出了抗真菌活性构象,他们可能不再有效。此外,histatins两性分子的螺旋结构输出的是重要的抗真菌活性。微生物可以通过宿主诱导代谢产物的生产影响AMP活动(135年]。白念珠菌可以通过表达降低LL-37肽分泌天门冬氨酸蛋白酶(SAP)家庭136年]。
虽然这些安培识别在自然中使用数据源的新的抗真菌药物的发展,他们必须与各种化学合成结构的变化来改善他们的活动。Lopez-Abarrategui et al。106年)提出了一个很好的例子cationicity和疏水性的变化属性和鲍曼指数肽提取一个软体动物。在这项研究中,超过三倍增加安保活动白念珠菌观察,而在野生型肽(106年]。
基于AMP的属性描述,计算程序开发识别AMP-similar探索基因组数据库序列的测序的生物。Amaral等人报道了四肽序列的识别,两个在人类基因组和两个Paracoccidioides取代巴西橡胶树转录组,这是潜在的候选人作为抗真菌药物(107年]。
然而,体内肽通常不存在预期的活动即使他们写出好的体外结果有几个原因,包括酶促降解或肽结构不稳定137年]。解决这些问题的一个可能的选择是将这些分子到纳米药物输送系统(138年]。这样的系统准备使用的纳米生物活性化合物的方法,允许合理的交货,如安培。
4.2。纳米抗真菌
根据一些研究,纳米技术能够提高对传统药物(抗真菌活性139年)和生物活性分子(140年]。这些改进可能归因于纳米级属性,使生物分子保护生物降解。协会的AMP nanoparticle-based药物输送系统可以增加其交付的行动。
德安杰洛等人发明了一种纳米系统的交付粘菌素,在聚(乳酸-阳离子AMP有限公司乙醇酸)(PLGA)纳米颗粒工程mucoadhesive壳聚糖(137年]。除了允许的保护对退化肽,这种方法还允许更有效的针对网站的行动。
纳米技术也被应用于利用某些纳米材料如纳米银的抗菌性能,对微生物自然有效的破坏他们的膜通过静电相互作用[138年]。然而,这些纳米颗粒也表现出很高的哺乳动物细胞毒性,可使用妥协。避免或减少这种不良影响的一种方法是通过合并AMP在这些纳米颗粒的表面,减少对红细胞的毒性(141年]。这种组合提高放大器效率,进一步增加了其与纳米粒子稳定AMP相比没有络合。银纳米粒子涂层与肽减少细胞毒性对红细胞(141年]。
纳米技术属性也被用来提高经典抗真菌的活动,特别是当目标是减少不必要的毒性作用,比如在两性霉素B (AMB),这被认为是抗真菌治疗的第一线(139年,142年]。AMB的经典纳米配方是AmBisome®,脂质体配方,减少不必要的毒性作用的潜在药物。
Amaral等人开发了一个nanoformulation包含AMB在PLGA和携带dimercaptosuccinic酸(DMSA),提出了一种取向的肺。制定无基因毒性,治疗效果优于观察体内慢性paracoccidioidomycosis小鼠模型(AMB脱氧胆酸盐的139年]。作者暗示效应可能是由于DMSA,驱动整个纳米结构对肺、指导药物行动的网站。
许和他的同事们还测试了另一种聚合物配方AMB使用α-butyl-cyanoacrylate实验引起的脑膜炎c . neoformans(143年]。在这项研究中,发现AMB脑组织中0.5小时后注入动物在3小时内检测到最大AMB浓度相比,在对待传统AMB的动物。此外,动物与隐球菌脑膜炎治疗配方显示高存活率[143年]。这nanoformulation最初是由相同的研究小组证明了纳米颗粒的潜力包含AMB涂有聚山梨酯80提供这种药物在血脑屏障相比传统配方AMB [144年]。因此,nanoformulations可以用来提供有毒的药物,如AMB、抗菌素耐药性更少有毒的药物,如唑类,主要是免疫功能低下的患者使用。
4.3。药物重新定位
尽管上述方法是重要的抗真菌药物开发,重要的是要强调,药物发现和开发需要的过程- 17年平均成功率低于10%。重新定位的方法是基于以前的研究和发展的传统药物,已经测试了在人类的毒理学和药理学145年- - - - - -149年]。在这种背景下,重新定位药物筛选可能是一个有效的和负担得起的替代方法来获得抗真菌药物。事实上,这种策略被用来加快识别新的治疗性应用,已成功用于治疗寄生虫病(150年和几种类型的癌症151年,152年]。
太阳和他的同事们,使用高通量分析,筛选批准药物对识别的影响Exserohilum rostratum感染(153年]。他们发现了硫双二氯酚(抗寄生虫药物),他克莫司(免疫抑制剂)和氟尿苷(抗代谢物)反大肠rostratum可以执行代理,确认药物重新定位(153年]。
另一种方法使用重新定位药物作为抗真菌药物已被执行。除了单独识别一种具有抗真菌作用的药物,研究人员正在努力确定化合物可能协同可用抗真菌药物。这种方法的一个突出的例子是由罗宾斯et al。154年]。在这项工作中,是评价图书馆的化合物结合subinhibitory浓度已知的抗真菌如两性霉素B,氟康唑,terbinafine, caspofungin,苯菌灵和cyprodinil。值得注意的是,这种方法导致了协同效应的识别与氯法齐明(一种抗细菌药物不是报告为抗真菌)caspofungin和泊沙康唑,表明这可能代表一个潜在的治疗方法对不同真菌病原体。
5。对抗真菌疾病疫苗开发
免疫反应对微生物如真菌包括两大系统:先天和适应性免疫反应。自适应免疫反应是由细胞和体液免疫反应。先天反应是第一个途径对真菌检测。免疫细胞识别其为病原体真菌的分子模式(PAMP时)通过模式识别受体(PRR)存在于宿主细胞。病原体和识别入侵后,细胞是招募和刺激感染的网站,如单核细胞、中性粒细胞、巨噬细胞、自然杀伤细胞和树突细胞,将开发一个重要的角色,刺激适应性免疫反应(了155年,156年])。
当激活时,这些细胞分泌可溶性分子,参与真菌间隙效应机制。在这些分子,有补充蛋白质,抗菌肽,costimulatory分子,趋化因子和细胞因子。吞噬细胞都足以引发效应机制。吞噬作用启动信号通路,这种微环境决定了细胞因子模式和抗菌功能开发。先天和适应性免疫反应都将一起工作。此外,自适应免疫反应的有效机制是基于先天反应(综述(155年,156年])。
有不同种类的细胞因子促炎(il - 1、il - 6、IL-17干扰素-γ和肿瘤坏死因子-α),抗炎(il - 4、IL-13 TGF -β)和免疫调节(il - 10)。促炎细胞因子普遍时,由CD4细胞免疫介导+刺激T细胞(Th1和Th17),而当这些细胞因子表达下调,体液免疫(CD4发生+T cells-Th2、调节性T细胞(Treg))。这两种类型的细胞因子刺激产生抗体,真菌杀死,转录因子如NF -κb .人们普遍认为感应的Th1 / Th17-type细胞反应是至关重要的防御真菌感染。Th2体液反应通常被认为是不保护,因为它能刺激抗体转向nonopsonizing同形像。的同形像IgG2a最保护性抗体被认为是真菌感染,因为它诱发肺癌细胞反应的效应分子。细胞毒性T细胞(CD8+T细胞)的主要生产商干扰素-γ肿瘤坏死因子-α,2。这些细胞自然发生在肺部真菌病原体的宿主反应。总之,真菌衍生品与免疫细胞的相互作用取决于酵母/丝状和化合物的性质是由复杂的微环境(开发了(155年,156年])。
疫苗的使用策略可以应用药物治疗可以减少治疗时间,一起重建保护性免疫反应,防止后处理后遗症[157年]。在过去的十年里,研究人员一直在研究疫苗研发针对主要的人类和兽医真菌病原体。大多数研究都集中在对致病性真菌的保护曲霉属真菌spp。158年),假丝酵母spp。159年),b .皮炎(160年),隐球菌spp。161年),球孢子菌属仕达屋优先计划。,荚膜组织胞浆菌(162年),Microsporum犬属(163年),Paracoccidioidesspp。164年),卡式肺(165年),孢子丝菌spp。166年),而Talaromyces(青霉菌)marneffei(167年,168年),导致皮肤、皮下和系统性真菌病在世界所有地区,占每年数以百万计的新发感染。安全有效的疫苗对真菌的发展仍然是一个挑战由于我们缺乏对真菌感染知识免疫力。然而,使用动物模型是帮助我们更好地理解免疫系统之间的交互和真菌(169年]。
毫无疑问,CD4细胞+T细胞发挥重要作用在调停抵抗真菌感染和免疫活性的免疫抑制的病人(170年]。CD4赋予的耐药性的机制+T细胞通过分泌发生辅助1 (Th1)或Th17细胞因子如干扰素-γ肿瘤坏死因子-α、gm - csf和IL-17A,激活各种细胞群包括中性粒细胞、巨噬细胞和树突细胞。自然杀伤细胞和自然杀伤T细胞中也扮演着重要的角色在真菌控制通过调节免疫反应的生产促炎细胞因子,如干扰素-γ和肿瘤坏死因子-α(171年- - - - - -174年]。B细胞的功能和生产保护性抗体曾经是有争议的。然而,今天,众所周知,抗体的保护功能取决于各种因素(175年- - - - - -177年]。尽管CD4+T细胞真菌控制中发挥重要作用,中介CD8的保护性免疫+T细胞对真菌感染都有记录。这些研究涉及CD8+T细胞疫苗策略获得受损患者CD4的特殊重要性+T细胞发生在感染艾滋病毒(169年,178年]。
CD8保护性免疫介导的+T细胞已经被记录在不同的真菌感染如曲霉病、组织胞浆菌病,隐球菌、芽生菌病,paracoccidioidomycosis pnemocystosis,粘膜念珠菌病。通常,抗真菌CD8+T细胞是由cross-presentation引起的真菌类MHC i抗真菌免疫肽的CD4的缺失+T细胞可以由我CD8细胞毒性类型+T细胞,分泌干扰素-γ肿瘤坏死因子-α,gm - csf以及细胞毒性因素穿孔素,granulysin, granzyme K或IL-17 /干扰素-γdouble-producing CD8+T细胞(169年]。Nanjappa等人表明,即使在CD4的缺失+105 - 106 T细胞,接种小鼠与减毒的酵母b .皮炎诱导IL-17生产CD8+T细胞,它赋予抵抗b .皮炎感染(179年]。虽然没有许可的疫苗对于人类来说,实验模型的结果是有前途的,可以为临床试验表明候选人。下面,我们将讨论一些疫苗模型开发与真菌感染流行。
5.1。p .取代巴西橡胶树和p . lutzii
一个主要的候选疫苗p .取代巴西橡胶树QTLIAIHTLAIRYAN是P10肽的序列。CD4+T细胞调制可以显著增加il - 12和干扰素-γ和降低il - 4和il - 10在小鼠免疫P10单独或与抗真菌药物(180年]。另一个抗原蛋白p .取代巴西橡胶树、rPb27显示保护结果在使用小鼠实验模型181年]。的免疫BALB / c小鼠radioattenuated酵母细胞p .取代巴西橡胶树促进持久保护一种感染酵母(182年]。单克隆抗体的被动转移43 kDa糖蛋白gp43 [183年]或gp70 [184年从p .取代巴西橡胶树被证明是感染预防实验的p .取代巴西橡胶树。单克隆抗体产生与热休克蛋白60h . capsulatum也与p . lutzii酵母细胞,增强巨噬细胞吞噬作用的细胞。7 b6和4 e12汽油马伯的被动转移对Hsp60防护,减少肺部的真菌负担BALB / c小鼠气管内的感染p . lutzii(175年]。
5.2。h . capsulatum
接种重组HSP60h . capsulatum能够引起保护由CD4吗+T细胞和诱导干扰素-γ生产(185年]。免疫与凋亡包含heat-killed吞噬细胞h . capsulatum有效地激活CD8+T细胞的CD4的贡献是等于+T细胞在保护组织胞浆菌属挑战(186年]。治疗的小鼠单克隆抗体与HSP60之前减少真菌感染肺部负担(175年]。
5.3。球孢子菌属posadasii和c .巨细胞
第一个测试的疫苗对流行使用杀真菌小球疫苗失败的3期临床试验期间(169年]。十肽受体激动剂的生物活性人工补充组件ca5的c端区域,称为EP67,表面与赖氨酸残基共轭arthroconidia生活。EP67疫苗诱导吞噬作用和抗原的使用演示。BALB / c小鼠免疫与共轭EP67增加生存和减少炎症病理和真菌的负担。这种保护是由增加辅助1 (Th1)和Th17响应[187年,188年]。整体由葡聚糖颗粒酿酒酵母与BSA结合诱导显著保护cd -老鼠(189年]。重组银2 / PRA106 + CSA嵌合融合蛋白疫苗在空间站/ Montanide辅助肌内展示出了有前景的结果在成年雌性猕猴猕猴与挑战c . posadasii(190年]。合成肽对应五个选择抗原表位从真菌天门冬氨酰蛋白酶、alpha-mannosidase, phospholipidase B被纳入疫苗合成CpG ODN不完全弗氏佐剂。老鼠和挑战鼻内接种疫苗c . posadasii显示,减少真菌负担和渗透的辅助激活1 (Th1), Th2, Th17细胞,以及提高干扰素-γ和IL-172]。
5.4。孢子丝菌取代巴西橡胶树和美国schenckii
单克隆抗体的被动转移P6E7(承认70 kDa glycoprotein-gp70-an毒性的重要因素)减少小鼠感染的真菌负担一些但不是全部孢子丝菌隔离测试。保护检测在早期感染和复发的最后时期(21天)191年]。
从小鼠免疫血清与44 kDa(肽水解酶)和47 kDa(烯醇酶)孢子丝菌schenckii细胞壁蛋白(预测是一个adhesein)在氢氧化铝用于被动转移小鼠系统性感染美国schenckii和导致保护。与酵母细胞在体外实验中调理与血清免疫动物的附着力增加吞噬作用和抑制真菌的成纤维细胞(192年]。
5.5。b .皮炎
Virulence-attenuated酵母细胞的b .皮炎(应变55)皮下注入C57Bl / 6小鼠。动物是挑战与野生型气管内的感染b .皮炎26199酵母。诱发的保护需要dectin-2促进分化的辅助激活1 (Th1)和Th17细胞[160年]。减毒活疫苗的基因重组菌株b .皮炎缺乏的主要毒力因子BAD-1显示是预防致命的实验感染小鼠(193年];疫苗免疫在流行双晶的真菌感染主要是由辅助1 (Th1)和Th17细胞,但不是通过抗体作为实验模型观察使用老鼠(194年]。使用BAD-1-deficientb .皮炎也被研究作为pan-fungal疫苗在北美流行霉菌病(c . posadasii,h . capsulatum,b .皮炎)。这种疫苗诱导Th17和足以防止真菌进行测试。保护被Th17细胞介导,招募和激活中性粒细胞和巨噬细胞到肺泡空间(162年]。
5.6。曲霉属真菌种虫害和假丝酵母spp。
没有许可的疫苗曲霉属真菌。文献所描述的四个曲霉属真菌疫苗类:pan-fungal,原油,亚基,和治疗。所有的候选人曲霉属真菌疫苗是一个实验性小鼠模型中被测试。pan-fungal疫苗相比,具有与其他类别的疫苗(了195年])。一个共轭β1,3-D-glucan白喉毒素已被证明是免疫原性,作为immunoprophylactic疫苗和抗体保护系统性和阴道白色念珠菌和答:来自烟(196年]。另一方面,与heat-killed小鼠皮下接种疫苗酿酒酵母酵母防止曲霉属真菌,球孢子菌属,或假丝酵母挑战(158年]。使用转基因CD4+T细胞,一个氨基酸序列被确定在女伴calnexin:是守恒的。Vaccine-conjugated calnexin重组蛋白质或calnexin肽具有不同佐剂诱导对抵抗致命的挑战b .皮炎,h . capsulatum,c . posadasii。尽管这种疫苗并没有被测试曲霉属真菌和假丝酵母蛋白质组学研究发现,潜在的(197年]。其他类别,如生存或死亡答:来自烟(原油);重组蛋白Asp f3, Gel1 Asp f9 (Crf1), Asp的f16,和Pep1(子单元);或过继转移曲霉属真菌特殊技能CD4+T细胞(治疗),显示为人类疫苗(潜在的候选人195年]。由于两者的重要性假丝酵母种虫害和曲霉属真菌种虫害感染,有几种疫苗配方的开发。最常见的协议包括以下:减毒活疫苗白念珠菌应变、纯化蛋白(Sap2p和Als3p) HSP90p, Hyr1p (glycosylphosphatidylinositol - (GPI)固定mannoprotein细胞壁),细胞壁中提取(β巯基乙醇提取物),glycoconjugated疫苗(多糖载体),β甘露聚糖肽配合,β葡聚糖共轭MF59佐剂。尽管大多数实验报告保护在小鼠模型中,还没有知识如果这些疫苗将对人类有效保护198年]。
6。结束语
真菌感染可能将继续上升由于免疫功能低下的患者的数量增加。开发新的工具来治疗真菌感染是当务之急。除了发现新的抗真菌药物,疫苗是一个重要的替代单独或结合使用抗真菌药物。研究人员和制药行业目前发展的投资pan-fungal疫苗达到最大数量的病人。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突有关的出版。