二氧化钛纳米颗粒对摄入人体巨噬细胞的光滑念珠菌（Candida glabrata）的抗真菌作用

《Frontiers in Cellular and Infection Microbiology》：Antifungal effect of titanium oxide nanoparticles on Candida glabrata internalized in human macrophages

TiO?纳米颗粒通过诱导自噬和抑制胞内真菌增殖，显著降低隐球菌的浮游和胞内存活率，低浓度（1-50 μg/mL）在光照及黑暗条件下均有效，为胞内真菌治疗提供新策略。

　　在当今医学研究中，真菌感染已成为一个备受关注的全球性问题，尤其是那些对现有抗真菌药物产生耐药性的病原体。其中，*Candida glabrata*（曾被称为*Nakaseomyces glabrata*）作为一种新兴的人类机会性真菌病原体，因其在侵袭性念珠菌病中的高致死率（20-50%）以及对多种抗真菌药物的高耐药性，被世界卫生组织（WHO）列为具有高优先级的真菌病原体。这种真菌不仅能够逃避宿主的免疫反应，还能通过操控巨噬细胞的功能来在细胞内存活和繁殖，从而对治疗构成重大挑战。因此，寻找新的抗真菌策略，特别是针对细胞内真菌的治疗手段，成为当前研究的重点。

TiO?（二氧化钛）纳米颗粒因其独特的光催化特性而备受关注。这种材料在光照条件下能够产生高活性的反应性氧物种（ROS），从而破坏微生物的细胞结构和代谢过程。然而，TiO?纳米颗粒的抗菌特性不仅限于光激活，其在无光条件下同样表现出一定的抗菌活性。这使得TiO?纳米颗粒成为一种有潜力的新型抗真菌药物候选物。本研究旨在探讨TiO?纳米颗粒对游离形态的*C. glabrata*以及其在巨噬细胞内的存活情况的影响。通过一系列实验，研究者评估了纳米颗粒对真菌的杀灭效果，并尝试揭示其作用机制。

在材料合成方面，TiO?纳米颗粒采用溶胶-凝胶法进行制备。这种方法能够有效控制纳米颗粒的形貌和结晶结构，使其具有良好的分散性和稳定性。通过X射线衍射（XRD）、拉曼光谱和透射电子显微镜（TEM）对纳米颗粒进行了表征。结果显示，这些纳米颗粒主要由锐钛矿和金红石两种晶相组成，且具有近似球形的形态，粒径范围在10至79纳米之间。这种结构特征可能对纳米颗粒的生物活性产生重要影响，例如其表面积与体积比的增加，有助于增强与微生物的相互作用。

为了评估TiO?纳米颗粒的抗真菌效果，研究者使用了*C. glabrata*的游离形式和其在巨噬细胞内的形态。实验结果显示，TiO?纳米颗粒在较低浓度（1、10和50 μg/mL）下对游离形态的*C. glabrata*表现出显著的杀灭效果，能够减少约90%的真菌数量。相比之下，较高浓度（100、500和1000 μg/mL）的纳米颗粒虽然也具有一定的抗真菌活性，但其效果不如低浓度。这一发现提示，纳米颗粒的浓度与抗菌效果之间可能存在一个最佳范围，而过高的浓度可能反而导致效果下降。此外，值得注意的是，纳米颗粒在无光条件下仍然能够发挥抗真菌作用，这表明其抗菌机制可能不仅仅依赖于光催化反应，还可能涉及其他途径。

在对巨噬细胞内*C. glabrata*的实验中，研究者发现TiO?纳米颗粒同样能够显著降低真菌的存活率。特别是在较低浓度（1、10和50 μg/mL）下，纳米颗粒对细胞内真菌的杀灭效果达到76%至82%。这种效果在无光条件下依然存在，进一步支持了其作用机制的多样性。此外，通过透射电子显微镜（TEM）观察，研究者发现纳米颗粒能够与真菌发生相互作用，并诱导巨噬细胞内的某些结构变化，例如线粒体的增加和吞噬体的融合。这些变化可能有助于增强纳米颗粒的抗真菌效果。

为了进一步探索TiO?纳米颗粒的抗菌机制，研究者对ROS的产生进行了分析。在光照条件下，纳米颗粒能够诱导ROS的生成，但实验结果表明，这种ROS的产生并不与纳米颗粒的高抗真菌效果直接相关。例如，在较低浓度下，ROS的水平并没有显著升高，而纳米颗粒依然表现出强大的杀菌能力。这提示，TiO?纳米颗粒的抗真菌作用可能并不完全依赖于ROS的产生，而是可能通过其他机制实现。为了验证这一假设，研究者还对自噬过程进行了分析。自噬是一种细胞内降解和回收受损细胞器的过程，也能够被用来清除入侵的病原体。通过免疫荧光和Western blot技术，研究者发现TiO?纳米颗粒能够诱导巨噬细胞的自噬反应，尤其是在50 μg/mL的浓度下，LC3-II蛋白的表达显著增加，而p62/SQSTM1蛋白的积累也表明自噬过程的激活。这提示，TiO?纳米颗粒可能通过诱导自噬来实现对*C. glabrata*的清除。

研究还对纳米颗粒对巨噬细胞自身的影响进行了评估。通过MTT法检测，TiO?纳米颗粒在所有测试浓度下均未对巨噬细胞的活性产生显著影响，其细胞存活率接近80%。这一结果表明，TiO?纳米颗粒在较低浓度下不仅能够有效杀灭*C. glabrata*，还对宿主细胞具有一定的安全性，为未来的临床应用提供了基础支持。

从整体来看，TiO?纳米颗粒在抗真菌方面表现出良好的潜力。其作用不仅限于光激活的ROS生成，还可能涉及自噬等其他机制。这种多途径的抗菌特性使其在对抗*C. glabrata*这类耐药性强、免疫逃逸能力高的真菌方面具有独特优势。此外，纳米颗粒在无光条件下依然能够发挥抗菌作用，这为其在复杂环境下的应用提供了更多可能性。

尽管TiO?纳米颗粒展现出良好的抗真菌活性，但其在实际应用中的安全性仍需进一步研究。目前，关于其对宿主细胞的潜在影响尚存在争议，部分研究指出纳米颗粒可能引发炎症反应或影响细胞功能。因此，未来的研究需要更加全面地评估TiO?纳米颗粒的生物相容性和安全性，以确保其在临床应用中的可行性。

综上所述，TiO?纳米颗粒作为一种新型的抗菌材料，其在对抗*C. glabrata*方面展现出显著的潜力。通过诱导自噬和直接破坏真菌细胞结构，TiO?纳米颗粒能够在多种条件下有效清除真菌。然而，为了将其应用于临床，还需要进一步探索其作用机制，并确保其在宿主细胞中的安全性。未来的研究可以关注纳米颗粒的长期影响、在不同环境下的稳定性以及与其他抗真菌药物的协同作用，以期开发出更有效的抗真菌治疗策略。