编辑推荐:
在临床中,细菌 - 念珠菌混合感染常见且危害大。研究人员针对群体感应分子 3 - 氧代 - C12 - 高丝氨酸内酯(HSL)对耳念珠菌(C. auris)和白色念珠菌(C. albicans)的影响展开研究。结果发现 HSL 对二者生理特性有不同影响,这为理解真菌 - 细菌相互作用提供依据。
在临床医疗场景中,细菌与念珠菌引发的混合感染是个棘手难题,尤其在重症监护病房,这类感染传播迅速,却缺乏有效的治疗方案,导致患者死亡率和发病率居高不下。细菌与真菌之间的交流互动在感染过程中起着关键作用,而群体感应分子(quorum - sensing molecules)正是这一交流的重要 “信使”,其中,N -(3 - 氧代十二烷酰) - L - 高丝氨酸内酯(HSL)是铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)的主要群体感应分子。以往研究发现,HSL 能调节铜绿假单胞菌的毒力因子产生,还对白色念珠菌有诸多影响,比如抑制菌丝发育、减少生物膜形成以及诱导细胞凋亡。但问题在于,这些对白色念珠菌的研究结果,能否直接套用到非白色念珠菌物种上呢?特别是耳念珠菌,它能高效定植在人体皮肤上,还会污染患者所处环境,引发医院感染爆发,可目前对于铜绿假单胞菌及其分泌的 HSL 与耳念珠菌之间的相互作用,人们知之甚少。
为了解开这些谜团,来自匈牙利德布勒森大学(University of Debrecen)的研究人员开展了一项深入研究,相关成果发表在《Biofilm》上。研究意义重大,它有助于深入理解细菌与真菌在混合感染中的相互作用机制,为开发新的治疗策略提供理论依据。
研究人员主要运用了以下几种关键技术方法:一是体外和体内实验,通过设置不同浓度的 HSL 处理耳念珠菌和白色念珠菌,观察其生长、黏附等特性变化;二是转录组测序(RNA - seq),分析 HSL 处理后两种真菌基因转录谱的改变,确定差异表达基因(DEGs);三是定量逆转录聚合酶链反应(RT - qPCR),对部分基因表达进行验证;四是利用电感耦合等离子体发射光谱法测定细胞内金属离子含量。
研究结果
- 浮游生长受抑制:研究人员在含不同浓度 HSL 的 YPD 肉汤中培养耳念珠菌和白色念珠菌,通过测量吸光度(OD640)和干重(DCM)来监测生长情况。结果显示,添加 HSL 后,耳念珠菌和白色念珠菌的生长均受到显著抑制。其中,耳念珠菌在 100μM 和 200μM HSL 处理下,生长抑制明显;白色念珠菌则在 200μM HSL 处理时,生长受到显著影响。
- 黏附受负面影响:通过 XTT 还原试验评估黏附细胞的代谢活性,并结合荧光显微镜观察。发现 HSL 对耳念珠菌黏附细胞代谢活性的影响与浓度无关,对白色念珠菌则呈浓度依赖性。HSL 处理抑制了两种真菌的增殖,且使白色念珠菌的丝状形态变得紊乱。
- 对毒力的影响:利用免疫受损的 BALB/c 雌性小鼠建立感染模型。结果表明,HSL 处理对白色念珠菌的毒力无明显影响,但 50 和 100μM 的 HSL 显著降低了耳念珠菌在小鼠肾脏中的活菌数量,减轻了病变程度。
- 转录组响应:对两种真菌进行转录组测序分析。结果显示,200μM HSL 比 100μM HSL 诱导白色念珠菌产生更广泛的转录组变化,涉及多个生物过程相关基因的上调或下调。在耳念珠菌中,200μM HSL 处理也引发了大量基因表达变化,包括与跨膜运输、过氧化物酶体、线粒体等相关基因。
- 细胞内金属含量变化:通过电感耦合等离子体发射光谱法测定发现,HSL 处理 4 小时后,耳念珠菌细胞内的铁和锌含量显著降低,而铜和锰含量无明显变化;白色念珠菌在 HSL 处理后,未检测到与细胞内金属含量相关的基因表达变化。
研究结论与讨论
综合研究结果可知,HSL 对耳念珠菌和白色念珠菌的多种生理特性有着不同程度的影响。在代谢方面,HSL 显著影响了两种真菌的脂肪酸氧化相关基因转录,且在耳念珠菌中更为明显。在毒力方面,HSL 对耳念珠菌的毒力有抑制作用,尤其在较低浓度时效果显著,而对白色念珠菌毒力影响不大。在细胞内金属离子平衡上,HSL 导致耳念珠菌细胞内铁和锌含量下降,这可能与耳念珠菌毒力降低有关。
这项研究意义非凡,它首次系统地揭示了 HSL 对耳念珠菌的多种作用,明确了其与白色念珠菌对 HSL 反应的差异,为深入理解细菌 - 真菌相互作用机制提供了关键依据。但目前仍有许多未知之处,比如 HSL 对真菌细胞膜成分、生物膜形成特性的影响还需进一步研究。未来研究应聚焦于细菌与念珠菌在混合感染中的直接相互作用,为解决临床混合感染难题提供更有效的策略。