人类念珠菌感染的遗传学研究进展

暴芳芳　刘　红　张福仁



人类念珠菌感染的遗传学研究进展

暴芳芳刘红张福仁

念珠菌是真菌中最常见的条件致病菌，在机体免疫功能低下时可发病，但临床观察发现在一些无免疫缺陷疾病的人群中也可发生严重的念珠菌感染，因此,推测这种疾病可能与遗传缺陷相关。本文对近年来人类念珠菌感染遗传学研究进行综述。

念珠菌；遗传易感性

近年来, 真菌感染性疾病的发病率和病死率不断上升，成为临床关注的焦点，其中念珠菌为临床常见的真菌病原体,是一种典型的条件致病菌，占侵袭性真菌感染40%～70%，病死率达30%～60%[1]。

临床观察发现在无免疫缺陷疾病的人群中也可发生严重的念珠菌感染，因此，推测这种疾病可能是由遗传缺陷引起原发性免疫缺陷而导致严重的感染[2,3]。国内外学者对人类真菌感染尤其是念珠菌感染的临床病例进行了遗传学研究，已经发现与原发性免疫缺陷相关的致病基因突变如Dectin-1,CARD9等[4,5]。最近研究又发现众多与免疫缺陷相关的基因多态性，涉及不同临床类型疾病如慢性皮肤黏膜念珠菌病、念珠菌血症、复发性外阴阴道念珠菌病以及与念珠菌感染相关的高IgE综合征。方法多采用基于免疫学基础的候选基因方法，如与先天免疫相关的模式识别受体基因以及与适应性免疫相关的细胞因子如IL-17RA、IL-17F等基因[6]。本文对以上念珠菌感染疾病的遗传学研究结果进行综述，在基因水平揭示此类疾病的发病原因，对真菌感染的发病机制研究以及临床一级预防和治疗提供遗传学基础。

1　遗传研究免疫学基础

真菌感染的遗传研究主要有基于免疫基础的候选基因研究及全基因组外显子测序方法。人类先天免疫系统缺陷会影响细胞免疫功能从而使人体易感染真菌。皮肤、呼吸道、胃肠道表面的黏膜上皮细胞中防御素、胶凝素和补体系统等构成抗真菌防御系统和真菌识别系统。同时，宿主细胞可表达模式识别受体(PRR)，目前发现参与念珠菌识别的PRR主要有Toll 样受体(TLRs)和非Toll 样受体两类，非Toll样受体包括C型凝集素家族、补体受体家族等[7]。其中Toll样受体和C型凝集素家族是识别白念珠菌的主要PRR，这些受体可识别真菌的病原体相关分子模式[8]，开启机体先天免疫防御系统。

机体抵抗真菌的适应性免疫系统主要由辅助性T细胞Th1/Th2细胞发挥免疫反应,Th1主要分泌IL-2、IFN、TNF等参与细胞免疫可促进炎症，吞噬、杀灭真菌；而Th2细胞分泌IL-4、IL-5和IL-10可以刺激B细胞产生抗体，主要参与体液免疫，同时抑制Th1分泌相应介质，使疾病转为慢性甚或恶化；辅助性T 细胞17(Th17)是一种新发现的能够分泌IL-17的T 细胞亚群，研究表明Th17细胞途径在促进Th1型免疫反应和限制Th2型免疫反应中具有重要的调节作用[9]。

2　不同临床型别的遗传学研究

由念珠菌感染引起的疾病类型主要有慢性皮肤黏膜念珠菌病、念珠菌血症、复发性外阴阴道念珠菌病以及与念珠菌感染相关的高IgE综合征等。以下将根据临床疾病类型分别阐述遗传学研究结果。

2.1慢性皮肤黏膜念珠菌病慢性皮肤黏膜念珠菌病(Chronic mucocutaneous candidiasis，CMC)是由白念珠菌所引起的持续性或复发性黏膜、皮肤和甲板的感染，有隐性遗传和显性遗传两种模式，对此病的遗传研究主要基于对免疫学研究较多的细胞表面受体、细胞因子及免疫通路等，主要应用候选基因的方法进行研究。Gross、Taylor等在小鼠模型试验中发现CARD9基因和DECTIN-1基因缺陷的小鼠抗真菌免疫功能受损[10，11]。2009年Erik-Oliver Glocker等应用候选基因方法在一个包含9例患者的五代大家族共36人中进行CARD9基因测序，结果在所有患者的6号外显子发现点突变Q295X，证实了CARD9基因突变与常染色体隐性慢性皮肤黏膜念珠菌病的遗传关系[4]。2014年Gavino等报道一家系4例由于CARD9基因突变导致严重的中枢神经系统念珠菌病[12]。CARD基因突变导致的免疫缺陷使Th17细胞数量减少并影响了机体抗感染免疫的NF-kB通路的激活，包含下游C型凝集素受体的激活如DECTIN-1从而影响机体抗感染的效应，意味着CARD9在机体抗真菌感染的免疫机制中起重要的调节作用。

Puel等[6]报道了CMC的两个遗传病因：与常染色体隐性遗传相关的细胞因子受体IL-17RA缺陷，以及与常染色体显性遗传相关的细胞因子IL-17F缺陷。研究者首先研究了一个法国儿童，患常染色体隐性遗传黏膜皮肤念珠菌病。他在新生儿期即患有白念珠菌性皮炎，5个月时表现金黄色葡萄球菌性皮炎。研究者对编码IL-22、IL-22RA1、IL-10RB、IL-17A、IL-17F及IL-17RC的候选基因进行了测序。这个儿童IL-17RA基因是850C>T无义突变纯合子，IL-17RA基因其他部分和另外6个基因序列中无其他突变。这个孩子的父母和同胞均表现健康，且突变等位基因为杂合子，符合常染色体隐性遗传特点。之后研究者又对一个来自阿根廷的具有黏膜皮肤念珠菌病常染色体显性遗传的多元化家族进行了研究。IL-22、IL-22RA、IL-10RB、IL-17RA、IL-17RC及IL-17A基因均无突变，但是病例中的IL-17F基因出现杂合错义突变284C>T[6]。

Ferwerda等应用候选基因方法在1例患有皮肤黏膜念珠菌病的家系中对Dectin-1基因进行测序，结果在1例患者中发现6号外显子存在基因变异(Y238X)。随后，有学者在接受造血干细胞移植供体及受体者中验证了此基因变异与深部真菌病感染易感性的关系[5，13]。Dectin-1即树突细胞相关的C型凝集素1，广泛表达于巨噬细胞、中性粒细胞及树突细胞等，它可以识别并结合真菌细胞壁成分β-葡聚糖，产生保护性免疫应答，其发病机制为缺乏β葡聚糖识别模式，TNF-α, IL-6及IL-17水平降低。

van de Veerdonk等应用二代测序技术在8个常染体显性慢性皮肤黏膜念珠菌病家系中有4例患者中发现STAT1基因突变(c.820C→T p.Arg274Trp、c.800C→T p.Ala267Val),该基因的突变导致 Th1细胞和Th17细胞在机体防御念珠菌感染的免疫机制中异常[14]。同年Liu自20个家系的47例常染体显性慢性皮肤黏膜念珠菌病患者中应用全基因组外显子测序技术发现4例患者中发现STAT1 基因突变(R274Q、L706S、D165G)[15]。

自身免疫性多内分泌病-念珠菌病-外胚层营养不良(APECED)是以内分泌器官特异性自身免疫和慢性黏膜皮肤念珠菌感染为特征的一种常染色体隐性遗传病。此病以儿童期典型的念珠菌病开始,随后出现甲状旁腺功能低下和特发性肾上腺皮质功能不全。国外学者Nagamine等研究发现此病与AIRE基因突变有关，有缺陷的AIRE基因导致自身免疫耐受被破坏，产生抗IL-17E,IL-17F和IL-22的自身抗体[16-18]。

此外Nahum等对于细胞表面的结构识别受体TOLL样受体研究发现TLR3基因多态性L412F导致IFN-γ水平下降从而使感染CMC的风险增高[19，20]。

2.2念珠菌血症念珠菌血症为住院患者最常见的侵袭性真菌病，发病率不断上升，病死率可高达40%～68%[21]。白念珠菌仍然占据最主要比例,非白念珠菌尤其是光滑念珠菌、热带念珠菌感染比例逐渐上升。 Plantinga等[22]应用候选基因研究在338例念珠菌血症患者(237例白种人，93例非洲裔美国人和8例其他种群)和351例对照(263例白种人和88例非洲裔美国人)中发现TLR1基因三个单核苷酸多态性(R80T, S248N,I602S)与白种人患念珠菌血症强相关，而在非洲裔美国人群中未发现其相关性。体外细胞功能实验证明此基因的多态性导致免疫细胞因子的释放减少从而降低机体的抗感染能力增加罹患念珠菌血症的风险[22]。研究者在以上相同的样本中对6个细胞因子基因IFNG, IL-10, IL-12B,IL-18,IL-1b,IL-8和1个细胞因子受体基因IL-12RB1进行SNP分型实验，最终发现IL-10(-1082A/G rs1800896)和IL-12B( 2724INS/DEL rs41292470)基因多态性影响细胞因子释放，使IL-10水平升高，IFN-γ水平降低[23]。

Woehrle等研究发现念珠菌血症患者中TLR2(Arg753Gln)多态性可影响细胞因子释放，表现为降低IFN-γ和IL-8的释放，并增加TNF-α的释放。Van der Graaf CAA等研究发现TLR4基因可见两种重要的共分离多态性Asp299Gly和Thr399Ile，能促使血液念珠菌感染发生的危险性增高，推测可能是通过 IL-10产生增多引起。慢性皮肤黏膜念珠菌病患者IL-10的产生比 IFN-γ多，也可能与 Asp299Gly有关[25]。

早产新生儿重症监护室患儿发生侵袭性真菌感染的患病率及病死率都显著高于普通早产患儿，Aydemir等推测先天免疫系统模式识别受体甘露糖结合凝集素(MBL)可能有所差异，在31例菌血症早产患儿与30例正常早产患儿中进行甘露糖结合凝集素基因外显子1第54号密码子基因多态性研究，并未发现统计学差异[26]。

2.3复发性外阴阴道念珠菌病复发性外阴阴道念珠菌病(RVVC)是外阴阴道念珠菌病的一种复杂形式，指念珠菌阴道炎经过治疗，临床症状和体征消失后重现，真菌学检查又呈阳性，主要病原菌为白念珠菌。研究表明，约75%成年妇女患有外阴阴道念珠菌病，10%发展为RVVC[27]。

Th2型分泌的细胞因子IL-4基因多态性(589T/C)可影响IL-4的分泌水平，Babula等对42例RVVC患者及43例正常对照用酶联免疫吸附试验检测阴道灌洗液中IL-4水平并对患者和对照进行IL-4基因分型，发现RVVC患者IL-4平均浓度明显高于正常对照(P<0.001)，RVVC患者中携带纯合TT 型占59.5%，对照中为7.0%(P<0.001)[28]。Babula等在同样的病例与对照中进行MBL阴道浓度并对在研究对象中进行MBL基因多态性分型研究，发现RVVC患者MBL平均浓度下降，MBL基因1号外显子第54号密码子基因多态性研究显示RVVC患者中69%携带等位基因B，而正常对照中携带率仅为4%，P<0.001[29]。

Lev-Sagie等在49例RVVC患者和182例正常对照中研究CIAS1基因(编码炎性小体NALP3)中长度多态性(等位基因 12 、9、7、6)，发现等位基因7存在明显差异，RVVC患者携带率43.9%，正常对照中携带率26.9%(P=0.001)。研究发现胞浆NALP3炎性小体在抗真菌免疫中可促进IL-1β的产生[30]。

2.4高IgE综合征高IgE综合征，是一种临床极为少见的先天性原发性免疫缺陷病,多系统损害为特征，除血清IgE升高外，还可出现皮肤湿疹及反复念珠菌感染、葡萄球菌感染。Holland等多位学者研究发现STAT3基因突变与高IgE综合征相关[31,32]，此基因编码IL-23受体下游信号分子，其突变导致IL-17水平下降。另外Engelhardt等[33]和 Minegishi等[34]分别发现的(DOCK)8 和TYK2基因的突变分别影响Th17极化和导致IL-12的水平下降。

3　结语

念珠菌感染宿主的遗传变异研究在基因水平揭示了此类疾病发病易感因素，对研究真菌感染的发病机制以及临床治疗提供了遗传学基础，但研究显示仅有10%～15%的遗传易感性在人类常见的多态性中被发现，剩余的可能隐藏于更为罕见的遗传变异或基因与环境的共同作用中。随着遗传研究技术的不断进步，更多的遗传易感基因将会被发现，对易感基因的功能研究将进一步揭示人体抗感染的分子机制。

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(收稿：2015-09-16修回：2016-01-06)

Update of human genetic susceptibility to Candida infections

BAOFangfang,LIUHong,ZHANGFuren.

ShandongProvincialInstituteofDermatologyandVenereology,Jinan250022,China

Correspondingauthor：ZHANGFuren,E-mail:zhangfuren@hotmail.com

Candidais an important opportunistic pathogen, which can cause severe mucosal or systemic infections in immunocompromised hosts. However, some articles reported thatCandidainfections occur in patients with no immunodeficiency diseases and the speculation of the genetic background ofCandidainfections was emphasized. The update of the genetic susceptibility toCandidainfections was reviewed in this article.

Candida; genetic susceptibility

·病例报告·

山东省皮肤病性病防治研究所，济南，250022

张福仁，E-mail: zhangfuren@hotmail.com