白色念珠菌中卡泊芬净反常生长的应激通路激活机制及其通过非整倍体介导的不稳定棘白菌素耐药性

本研究揭示了白色念珠菌（C. albicans）在棘白菌素类药物卡泊芬净（CSP）压力下，通过激活Hsp90/PKC/calcineurin/TOR等应激通路实现反常生长（PG），并首次发现染色体R臂节段性非整倍体（SegChrRx1）通过剂量敏感基因调控可逆性耐药。该发现为临床真菌耐药机制提供了新范式，提示靶向基因组不稳定性或应激通路枢纽的治疗潜力。

　　

引言

侵袭性白色念珠菌感染对免疫缺陷患者构成重大威胁，棘白菌素类药物（如卡泊芬净CSP）通过抑制β-1,3-葡聚糖合成酶（GSC1）成为一线治疗选择。然而临床疗效常被反常生长（PG）现象削弱——真菌在超MIC浓度下恢复增殖。尽管PG与细胞壁几丁质沉积和保守应激通路激活相关，其遗传基础仍不明确。

应激通路的核心作用

通过药理学抑制和基因敲除实验证实，Hsp90伴侣蛋白、PKC细胞壁完整性通路（含MKK2/MKC1/SWI4-SWI6复合物）、钙调磷酸酶（calcineurin-CMP1/CNB1/CRZ1）和TOR营养感应通路共同构成PG的"四重保障体系"。其中Hsp90抑制剂NVP-HSP990（1 μg/mL）或TOR抑制剂雷帕霉素（10 ng/mL）可完全消除PG，而PKC通路中SWI6缺失仅阻断PG却不影响基础敏感性，揭示通路功能的层级分化。

节段性非整倍体的发现

全基因组测序发现，在1.6-12.8 μg/mL CSP压力下筛选的29个适应株中，20株出现染色体R右臂节段性单体（SegChrRx1），该区域包含rDNA至端粒序列。表型回补实验显示，携带SegChrRx1的菌株能在0.1-12.8 μg/mL全浓度范围生长，而回复二倍体的子代则恢复典型PG特征。这种"基因组跷跷板"现象首次揭示非整倍体介导的可逆耐药机制。

转录组重塑的二元调控

SegChrRx1菌株呈现独特的基因表达谱：上调GSC1（2.1倍）、几丁质合成酶CHS3/CHS4及PKC/calcineurin通路元件，同时下调染色体R缺失区内的剂量敏感基因（ALO1/MAL2等）。值得注意的是，这些下调基因的敲除本身可增强CSP抗性，提示单倍剂量不足（haploinsufficiency）通过"减负效应"促进耐药。

临床转化的启示

在百万级细胞筛选中，0.1-0.2 μg/mL CSP可诱导75%以上菌株产生耐受突变，显著高于高浓度（0.4-12.8 μg/mL）的17.8%突变率。这提示亚抑制浓度可能更易诱发耐药。PG缺陷临床株G309的实验进一步验证，应激通路缺陷株仅能适应极低浓度（0.05 μg/mL），无法实现高浓度PG，为个体化用药提供依据。

讨论与展望

该研究建立PG的双阶段模型：初期依赖应激通路网络维持生存，后期通过SegChrRx1非整倍体实现全浓度耐药。这种"先守后攻"的适应策略，与传统的FKS基因突变耐药形成鲜明对比。靶向Hsp90-非整倍体轴（如联用HSP90抑制剂）或可阻断真菌的适应性进化，为克服临床耐药提供新思路。未来需探究SegChrRx1在真实世界分离株中的流行率及其与生物膜形成的关联。