室内酵母生态:非临床室内环境中酵母多样性、栖息地及此前未被识别的扩散策略

《Pathogens》:Indoor Yeast Ecology: Updating Knowledge and Evidence for a Previously Unrecognized Dispersal Strategy

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年10月28日 来源:Pathogens 3.8

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  摘要 酵母菌(yeasts)和类酵母真菌(yeast-like fungi)是室内真菌群(indoor mycobiota)中研究不足的组成部分,尽管其包含多种机会性人类病原体(opportunistic human pathogens)。本研究考察了非临床室

  
摘要
酵母菌(yeasts)和类酵母真菌(yeast-like fungi)是室内真菌群(indoor mycobiota)中研究不足的组成部分,尽管其包含多种机会性人类病原体(opportunistic human pathogens)。本研究考察了非临床室内环境(non-clinical indoor environments)中酵母菌的多样性、栖息地及潜在扩散机制。研究将既往研究综述与新的野外和实验室观察相结合。共分析1977条酵母菌出现记录(occurrence records),其中106条为本研究产生。从1320条栖息地记录中,共鉴定出83个属、170个种。报告频率最高的种为Candida parapsilosis(13.8%)、Rhodotorula mucilaginosa(7.7%)和Exophiala dermatitidis(7.1%)。栖息地记录以湿式生境(wet-cell environments;90.9%)为主,尤其是洗碗机、水槽、管道系统、自来水和洗衣机。其他栖息地包括室内植物、盆栽土和木质材料,其中木质材料为此前未报道的室内栖息地。多重对应分析(multiple correspondence analysis, MCA)表明,水分可利用性(moisture availability)是构建栖息地关联的主要因素。在89株分离株中,掷孢子(ballistospore)产生、长丝状线(long filamentous thread)形成和干燥气生结构(dry aerial structures)分别见于3.3%、2.2%和16.9%。在E. dermatitidis中,观察到长丝状线可促进经由气流(air currents)和表面接触(contact with surfaces)的扩散,并在其中一株受试菌株中经实验证实。上述发现拓展了对室内酵母生态(indoor yeast ecology)的认识,提示其扩散策略较此前所识别的更为广泛,并强调需进一步开展生态学和流行病学(epidemiological)研究。
研究背景:酵母菌和类酵母真菌是室内真菌群中研究不足的组分,却包含多种机会性人类病原体。既往室内研究多集中于临床环境,非临床室内环境中的酵母多样性、栖息地和扩散机制认识有限;已有文献又明显偏向湿式生境(wet-cell environments;日常使用中经常接触水的室内微生境、表面或设备),对其他潜在储库和空气传播途径关注不足。多数室内酵母的空气传播机制不清,除掷孢子(ballistospore;可主动弹射传播的孢子)形成类群外,酵母在室内空气中的来源和持续机制仍未解决;E. dermatitidis等机会性病原体的环境储库和到达宿主途径亦不明确。Yurkov指出酵母生态受生理性状、繁殖策略、扩散方式和生物互作共同塑造,因此识别室内栖息地和扩散机制是理解其生态位的关键。研究人员因此整合针对性文献检索、新的野外采样和实验室观察,分析非临床室内环境中酵母的分类多样性、栖息地关联及潜在扩散策略。

方法与样本来源:研究人员开展针对性文献检索,纳入27篇含物种出现数据的出版物;作者样本来自匈牙利68栋建筑(9类建筑、29个城镇;87份样本,2010–2026年),以拭子、胶带提取和空气采样收集,并选取89株菌株开展实验。主要技术包括:文献出现记录汇编;室内表面/空气样本分离;LSU rRNA基因D1/D2域和/或ITS区测序及BLAST比对进行分子鉴定;宏观形态测试观察掷孢子、长丝状线(long filamentous threads;接触后可被拉出的细长菌丝状聚集体)和干燥气生结构(dry aerial structures;如(假)菌丝或分生孢子);以多重对应分析(MCA;用于分类变量关联结构的降维方法)分析性状与栖息地关联。

结果总体:共分析1977条出现记录(occurrence records;按分离株数计数的分类单元出现次数),其中106条为本研究产生;1320条有栖息地信息。共鉴定83属170种。最常见为Candida parapsilosis(13.8%)、Rhodotorula mucilaginosa(7.7%)和E. dermatitidis(7.1%)。湿式生境占90.9%,以洗碗机(27.1%)、厨房水槽/盆(17.9%)、管道系统(17.0%)、自来水(11.7%)、洗衣机(6.8%)和瓶装水饮水机(2.3%)为主;室内植物、盆栽土和木质材料亦有记录,其中木质材料为本研究新记录的室内栖息地。空气样本100种,以Kluyveromyces lactis和Naganishia (Cryptococcus) diffluens较多;尘样29种,以N. diffluens和R. mucilaginosa较多。

3.1 扩散测试:对89株室内分离株进行宏观形态和接触测试。掷孢子、长丝状线和干燥气生结构分别见于3.3%、2.2%和16.9%;掷孢子仅见于Sporobolomyces。长丝状线主要见于部分Exophiala分离株。E. dermatitidis T838B的丝状线可被昆虫跗节/前跗节、人发、橡胶和金属拉出,光滑大玻璃面不诱导而尖玻璃面可诱导;丝可拉伸超过100 mm,经反复黏附与延伸累计达300–400 mm,断裂片段可空气中悬浮30–40 cm。显微观察显示丝由纵向排列的丝状分生孢子结构束构成,外包细胞外基质鞘;自然水损木梁上亦见Exophiala菌落及昆虫体部。结论:接触和气流可促进该类酵母扩散。

3.2 扩散相关性状的栖息地关联:对89株的丝长、掷孢子、干燥气生结构和湿/干/其他栖息地类别进行MCA。前两维分别解释18.4%和15.2%(累计33.5%);维1主要由干、湿生境驱动,并受长丝和掷孢子贡献;维2由干燥气生结构、其他栖息地和丝长等驱动。结论:水分可利用性是室内酵母栖息地关联的主要结构因素,形态性状居次要地位。

讨论总结:C. parapsilosis为全球分布病原,生物膜和塑料黏附等性状促进持续;E. dermatitidis为耐逆黑酵母,可致暗色丝孢霉病并在囊性纤维化患者呼吸道样本中分离;R. mucilaginosa分布广、具生物膜和固有抗真菌耐药性。湿式生境是主要已报道栖息地,但其他生境研究不足;木质材料、室内植物和盆栽土可能是被低估的储库。空气和尘中酵母的来源包括湿式生境、植物、盆栽土,也可能包括皮肤、食物和室外空气;健康意义可能复杂且具种间差异。MCA显示水分梯度主导群落结构,长丝和掷孢子等性状与较干端相关。扩散方面,除掷孢子外,干燥气生繁殖体、振动引起的水损石膏板气溶胶化、排水口对流等证据仍初步;E. dermatitidis长丝状线支持接触介导和短程空气传播,细胞外基质可能提高抗干燥性并促进集体定植。Kirchhoff et al.已证实E. dermatitidis可形成表面生物膜,本研究显示成丝亦具菌株依赖性。研究局限包括实验菌株少、观察探索性、文献研究偏湿式生境和公共建筑覆盖不足、培养依赖等。

研究结论(翻译):本研究对非临床室内环境报道的酵母进行了广泛综合,突显其在建筑环境中显著的生态和栖息地多样性。尽管湿式生境在现有记录中占主导,但这一模式至少部分可能受研究对潮湿相关环境关注较强的影响;其他栖息地,尤其是室内植物、盆栽土和木质材料,研究不足并可能是室内酵母多样性的重要储库。研究结果进一步表明,室内酵母采用的扩散策略较此前识别更广泛,包括掷孢子产生、干燥气生繁殖体形成,以及E. dermatitidis在实验条件下形成可促进接触介导和空气传播的极长丝状线,但其在自然室内条件下的发生、频率和生态意义仍待确认。研究结果还揭示酵母扩散及栖息地间转移机制的重要知识空白;E. dermatitidis异常的成丝行为提示此前未被识别的潜在扩散途径,需进一步机制和生态研究。室内病原酵母研究有助于理解人类暴露并评估预防策略。水分可利用性是构建酵母栖息地关联的主要生态因子,强调微环境条件的重要性;但室内酵母栖息地和扩散途径仍存在重大空白,需进一步生态学和流行病学研究以识别关键储库、传播途径和持续影响因素。
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