马拉色菌在消化相关疾病中的研究进展

2023-01-23张华薛潇春沈玉美赵红信潘炜华

中国真菌学杂志 2022年6期

张华薛潇春沈玉美赵红信潘炜华

(1.海军军医大学第二附属医院皮肤科，上海 200003；2.海军第905医院，上海 200050；3.上海市医学真菌分子生物学重点实验室，上海 200003)

马拉色菌属(Malasseziaspp.)是各类哺乳动物皮肤真菌微生物群的重要组成部分，占皮肤真菌菌群总数量的90%以上。该菌属于担子菌门(Basidiomycetous)，至少由18个菌种组成，其中球形马拉色菌(M.globosa)、限制马拉色菌(M.restricta)、合轴马拉色菌(M.sympodialis)和糠秕马拉色菌(M.furfur)是最常见的菌种[1-2]。传统研究认为马拉色菌由于脂质合成的需要，主要定植于皮肤环境，与脂溢性皮炎、花斑糠疹或头癣等人类真菌性皮肤疾病密切相关[3]。但目前越来越多的证据表明，马拉色菌也可以在身体其他部位繁殖共生。下一代高通量测序(next generation sequencing，NGS)发现肠道微生物群不仅包括细菌、古细菌、病毒和原生动物等微生物，还有大量的真菌。马拉色菌在胃肠道中的检出率越来越高，其中在健康人中的检出率为81%～88.3%[4-5]，在患病个体中的检出率为68.4%～100%[6-9]。由于胃肠道微生物群落在人体健康中扮演重要角色，本综述就马拉色菌在胃肠道相关疾病中的特点与致病情况进行简要总结。

1 马拉色菌在胃肠道炎症性肠病中的研究进展

在过去的几年里，肠道微生物群研究已经成为人类健康研究中的热点。以往在进行肠道微生物群研究时，人们只注意到数量占优势的细菌，对其他微生物的研究较少。但随着NGS等技术的应用，人们发现在肠道中还存在相当数量的真菌[4,10]，真菌菌群组成的变化与炎症性肠病、肠易激综合征等肠道疾病存在直接或间接的关系[11-12]。

大多数真菌可以通过消化道进入肠道，但能定植的真菌数量有限。与细菌一样，真菌可以在出生和母乳喂养期间对肠道进行初始定植(colonization)。它们而后可能通过食物、呼吸道或口腔与皮肤的接触而进一步进入人体[13]。皮肤上真菌占微生物种群的5%～10%，因此可能是肠道主要的定植真菌来源。真菌菌群的多样性相对细菌较低，通常在一个健康个体内可以鉴定出10个属的真菌：常见的如念珠菌(Candidaspp.)、酵母菌(Saccharomycesspp.)、马拉色菌(Malasseziaspp.)、青霉(Penicilliumspp.)、曲霉(Aspergillusspp.)、毛孢子菌(Trichosporonspp.)、隐球菌(Cryptococcusspp.)等。利用培养基从粪便中培养的方法，大多数念珠菌和酵母菌以及青霉、马拉色菌和曲霉能够被鉴定出来。真菌在消化道中的含量相对稳定：从胃中的103个/μg内容物到结肠中105～106个/μg内容物。而细菌菌群丰度从胃到结肠存在明显的增加，从胃中的102个/μg内容物到结肠中含量高达1012个/μg内容物[14]，因此，与细菌相比，胃肠道环境可能对真菌定植数量影响较小。

有两项研究发现马拉色菌在炎症性肠病(inflammatory bowel disease, IBD)的发展中有潜在作用。Madeleine等[15]研究了细菌和真菌微生物群在溃疡性结肠炎(ulcerative colitis,UC)和克隆恩病(Crohn's disease,CD)患者中的整体改变情况。通过比较235名IBD患者与38名健康受试者的微生物群，发现在IBD急性发作期间马拉色菌的相对丰度在总体范围内增加[16]，合轴马拉色菌与难治性UC相关的Dectin1 SNP (rs2078178，“T”等位基因12)的表达呈负相关。其研究最后指出，与其他类型的疾病或CD不同的是，UC患者中马拉色菌的表达量与许多细菌呈负相关。Limon等[17]开展的一项专门针对CD患者肠道真菌菌群的队列研究也得到了同样的结论。总之，这些来自人类样本的数据初步阐释了马拉色菌属在IBD致病中的潜在作用，具体机制有待进一步研究证实。

Underhill等[17]利用来自CD患者的样本和小鼠结肠炎模型证明，肠道炎症和限制性马拉色菌之间可能存在关联。通过对CD患者与健康受试者的菌群分析，发现限制马拉色菌在CD患者真菌群落聚集的黏膜中存在富集。此外，在右旋糖酐硫酸钠诱导的结肠炎模型中，相对于对照组小鼠而言，无菌或野生型小鼠结肠较短且疾病预后较差，再单独添加限制马拉色菌后更会加重结肠炎的发展。相比未治疗的小鼠，模型中的促炎真菌白念珠菌(C.albicans)的存在并没有引发更强烈的炎症反应，可能是由于不同小鼠种系基础微生物群的组成存在差异[18]。作者证明了限制马拉色菌和Card9信号之间的联系：Card9-S12N的多态性在CD患者中与马拉色菌的存在密切关联。限制马拉色菌在caspase募集结构域蛋白-9(caspase recruitment domain 9，CARD9) 敲除老鼠肠道定植后，由于限制马拉色菌依赖Card9通路，使得其促炎作用(细胞因子生产、结肠炎症状)明显减弱[19-20]。

研究表明，马拉色菌对IBD的影响可能与这些真菌与芳香烃受体(aromatic hydrocarbon receptor，AhR)之间存在关联，大多数马拉色菌，特别是糠秕马拉色菌和球形马拉色菌，能够合成吲哚配体作用AhR[21]。AhR作为细胞质转录调控因子，不仅在皮肤细胞的上皮细胞中有所表达，还在整个机体其他类型细胞中存在，具有参与调节生物代谢酶的表达、皮肤稳态保持和调节紫外线诱导损伤等多种功能[22]。AhR与肠道微生物从色氨酸转化中直接合成的内源性配体(ligand)之间形成了一个非常复杂的监管网络，对细胞功能产生拮抗。马拉色菌产生的AhR配体可能调节炎症介质的产生和改变角质形成细胞的功能，因此一些研究试图将马拉色菌对皮肤的影响与其产生AhR配体的能力联系起来，但结论有待进一步实验证实。

在肠易激综合症(irritable bowel syndrome, IBS)的研究中，到目前为止，只有一个团队明确指出了真菌肠道菌群与IBS症状之间的联系。Botschuijver等[23]比较了健康、高敏感性肠易激综合征和正常敏感性肠易激综合征患者3组患者，结果显示IBS两组中真菌的多样性均有所下降；在这些患者中，酵母菌和念珠菌占到肠道真菌群落三分之二或更多，而健康对照中的比例只有57%[23]。

2 马拉色菌在结直肠癌症中的研究进展

结直肠癌(colorectal cancer)是一种发生在结肠和直肠的恶性肿瘤，始于结肠息肉，最终发展为癌症。与细菌微生物群落一样，现有的对肠道真菌生物群的研究表明，结直肠癌患者的真菌生态失调，某些真菌属DNA富集，包括马拉色菌。在结直肠癌(colorectal cancer，CRC)或结肠炎相关肠癌(colitis-associated cancer, CAC)患者的肠道真菌菌群与正常人群相比有明显差异。人们最初的关注点只在于肠道相关癌症(CRC或CAC)与肠道细菌群落之间的关系，然而最近的两项研究表明，癌症的发展与马拉色菌的富集同时存在，这表明马拉色菌可能具有潜在的致病作用。Gao等[24]通过对74例结直肠癌患者、29例结肠息肉患者和28例健康对照的粪便样本进行测序，分析肠道真菌菌群并探讨了解剖位置和肿瘤分期对真菌菌群失调的影响。作者在结肠息肉和结直肠癌患者中发现真菌比例的失调，息肉患者的真菌多样性降低。与对照组相比，患者粪便样本中包括毛孢子菌和马拉色菌机会性致病真菌比例增加。在分析了结肠息肉和结直肠癌的菌群后发现，真菌菌群多样性没有显示出任何差异，但马拉色菌在息肉和结直肠癌患者肠道中的含量更为丰富。他们的结论是，这些机会致病的真菌和真菌生物多样性的改变可能加速了结直肠癌的进展。这些数据推测马拉色菌在结直肠癌的发生发展中具有重要作用，因为它们在癌前病变和癌症病变中的含量更为接近。最近的另一项研究中也得到了类似的结论，Coker等[11]通过分析73名结直肠癌患者和92名对照受试者的粪便样本中的鸟枪法元基因组测序(shotgun metagenomic sequences)结果，也发现了类似的结果。作者确定了与结直肠癌相关的包括马拉色菌在内的真菌生物标志物。与对照组相比，结直肠癌患者中马拉色菌的含量更高。而后，在一个来自德国和法国的资料库独立研究队列中他们进一步验证了他们的结果(该队列包括90名结直肠癌患者、42名腺瘤患者和66名对照受试者)，观察结果支持马拉色菌作为可能的生物标记物有助于结直肠癌肿瘤的发生发展。Limon 等对CAC癌前病变克罗恩病(CD)患者和健康对照组的肠壁伴生真菌进行了研究，发现马拉色菌在CD患者中含量增高，在小鼠模型中证实主要通过CARD9(一种参与抗真菌免疫的信号蛋白)机制加剧结肠炎的发展。Liguori 等[7]与Sokol 等[25]也分别证实在不受肠道炎症干扰的散发性结直肠癌中观察到，随着肿瘤进展阶段(晚期和非晚期腺瘤)真菌生物群的聚集明显增加，晚期疾病患者的腺瘤中球菌门和合胞菌门的生物多样性减低。然而这些文章并未能就CAC的发生发展与肠道包括马拉色菌在内的真菌之间关系得出确证性的结论，具体机制有待进一步的研究。

3 马拉色菌在胰腺癌中的研究进展

Aykut等[26]最近一项研究也探讨了马拉色菌在胰腺癌发病机制中的作用。与健康个体相比，胰腺癌患者的真菌菌群分析显示胰腺癌病变内真菌丰度增加，而且通过动物模型的研究在相关的小鼠模型中也证实了相同结论。此外，作者通过对小鼠施用GFP标记的酿酒酵母，证实了大量真菌可以从肠腔迁移到胰腺。通过使用两性霉素B治疗小鼠的真菌菌群后再用球形马拉色菌重新肠道繁殖，证实马拉色菌在肠道定植可以加速胰管腺癌肿瘤的生长[26]。这些结果表明马拉色菌在胰腺病变发展过程中具有特殊意义。最后作者提出，因为肝和肠通过门静脉和胆管直接相连，肠-肝轴和肠道微生物对肝脏病理生理会存在潜在影响。因此，与肠-肝轴相关的如非酒精性和酒精性脂肪性肝炎、肝硬化和肝细胞癌，也可以作为进一步的研究方向。