天然產物抗念珠菌作用機制研究進展（下）

熱門推薦：免疫調節(jié) , 天然產物 , 念珠菌 ,

作者：小米蟲來源：CPHI制藥在線

2024-03-19

本文將繼續(xù)介紹天然產物通過影響念珠菌細胞壁、細胞膜和線粒體等細胞結構變化；誘導念珠菌細胞凋亡；抑制念珠菌藥物靶酶與外排泵表達；以及調節(jié)免疫增強等機制達到抗念珠菌作用。

天然產物抗念珠菌作用機制研究進展（下）

上文介紹了天然產物抑制念珠菌黏附與侵襲、酵母態(tài)-菌絲態(tài)形態(tài)轉換、生物膜形成、水解酶合成與分泌等作用機制。本文將繼續(xù)介紹天然產物通過影響念珠菌細胞壁、細胞膜和線粒體等細胞結構變化；誘導念珠菌細胞凋亡；抑制念珠菌藥物靶酶與外排泵表達；以及調節(jié)免疫增強等機制達到抗念珠菌作用。

相關閱讀：《天然產物抗念珠菌作用機制研究進展（上）》

5、天然產物對念珠菌細胞壁的影響

真菌細胞壁主要由口葡聚糖、幾丁質及甘露糖蛋白組成，在真菌生長中起到重要作用。真菌細胞壁結構的獨特性，使其與哺乳動物細胞形成明顯差別，因此成為抗真菌治療的有效靶點。棘白菌素衍生物是第1個通過抑制β-1，3-葡聚糖的合成的靶向真菌細胞壁的臨床藥物。作用于相同靶點的SCY-078(ibrexafungerp)是一種三萜類化合物，其前體為天然化合物enfumafungin。不同于其他棘白菌素類藥物，SCY-078是首次分離得到的可口服利用的新型抗真菌藥物，目前該藥物已通過FDA批準用于治療外陰陰道念珠菌病。從植物中提取的醋聚酸可特異性結合β-1，3-葡聚糖而非抑制β-1，3-葡聚糖的合成，從而顯著破壞其細胞壁完整性，抑制包括白念珠菌在內的多種真菌的生長。尼可霉素Z是從唐德鏈霉菌中分離得到的一種嘧啶核苷。它通過競爭性地抑制幾丁質合成酶，對真菌細胞造成滲透脅迫，從而抑制真菌細胞壁的基本成分幾丁質的合成。Plagiochin E是從地錢中分離得到的一種化合物，它能濃度依賴性地降低Chsl、Chs2和Chs3三種幾丁質酶的活性，導致白念珠菌幾丁質酶的合成失效和細胞壁結構缺陷。

6、天然產物對念珠菌細胞膜的影響

真菌細胞膜主要由甾醇、甘油磷脂和鞘磷脂組成。它為各種功能蛋白提供了物質基礎，并保持了細胞的結構完整性。麥角甾醇是一種豐富的甾醇，它與細胞膜的通透性和流動性有關。大多數抗真菌藥物通過干擾麥角甾醇生物合成的不同步驟(如烯丙胺類、氮唑類)或直接與麥角甾醇結合(如多烯類)來干擾麥角甾醇的功能，從而導致細胞死亡。甘油磷脂和鞘磷脂起調節(jié)細胞功能和信號轉導的作用。已有幾種化合物被報道抑制真菌甘油磷脂和鞘磷脂的生物合成，這些化合物通過抑制該途徑中的各種酶來發(fā)揮抗真菌作用。因此，以真菌細胞膜為靶點是探索和開發(fā)抗真菌藥物的常用途徑。同時，大量天然產物通過破壞細胞膜表現出顯著的抑菌作用。

最近的研究表明單萜類化合物紫蘇醇破壞了白念珠菌的鈣調神經磷酸酶途徑，導致麥角固醇含量顯著下降，從而破壞細胞膜的完整性。同樣，香葉醇是各種精油的常見成分，在低于MIC濃度下顯著降低麥角甾醇含量。RsAFP2是從蘿卜中分離出來的一種植物抗菌肽，在微摩爾濃度下表現出很強的抗念珠菌作用。研究表明，RsAFP2與真菌葡萄糖神經酰胺相互作用，誘導白念珠菌產生內源性活性氧(reactive oxygen species，ROS)，導致細胞凋亡。從苔蘚植物發(fā)現了幾個倍半萜類化合物，它們對外排泵缺陷的白念珠菌具有抗菌活性。例如，entisoalantolactone通過靶向白念珠菌的Erg6和Erg11干擾固醇的合成發(fā)揮抗白念珠菌作用。天然產物還可以通過影響細胞膜的理化性質來破壞細胞膜的結構。如接骨木中的Giochidioboside通過誘導膜去極化和通透性而發(fā)揮抑菌活性。

7、天然產物對念珠菌線粒體的影響

線粒體的經典呼吸鏈是氧化磷酸化產生能量的中心，同時也是產生代謝中問產物的細胞器。能量供應和代謝產物對于白念珠菌的生存和生長是不可或缺的。近年發(fā)現一些天然產物可通過影響線粒體的功能起到抗念珠菌作用，其機制主要是通過依賴活性氧(ROS)途徑、Caspase信號通路和鈣泵途徑。

線粒體產生所有細胞所需的三磷酸腺苷(ATP)，這個過程伴隨著大量的ROS的產生，而ROS的積累可使線粒體酶失活，膜電位喪失，導致線粒體功能障礙，最終誘導念珠菌的早期凋亡。從厚樸的樹皮中分離出來的和厚樸酚通過產生過多的ROS破壞線粒體膜電位。植物抗菌素白藜蘆醇、中草藥重要成分黃連素及念珠菌次級代謝產物槐糖脂等也通過類似的機制發(fā)揮抗念珠菌作用。蒔蘿籽精油不僅通過破壞檸檬酸循環(huán)抑制線粒體脫氫酶，抑制ATP的合成，其還引起白念珠菌細胞內ROS積累發(fā)揮抗真菌作用。

植物活性成分可通過激活 Caspase依賴性信號通路，導致線粒體膜通透性發(fā)生改變，進而誘導念珠菌細胞凋亡。研究發(fā)現，4μg/mL和8~16μg/mL的紫檀茋可分別誘導14%及17%的白念珠菌發(fā)生凋亡。紫檀茋作用3h后，白念珠菌 Caspase酶活性升高，線粒體膜通透性改變，膜電位降低，細胞內 ROS積累亦增多，協同誘導了細胞凋亡。此外，研究發(fā)現，100μmol/L和1000μmol/L 的黃芩苷可誘導白念珠菌細胞核固縮與碎裂，并降低線粒體膜電位，進而導致念珠菌細胞凋亡。番茄紅素是一種主要存在于番茄中的類胡蘿卜素，它能引起細胞內鈣離子的積累，影響細胞色素C的釋放和線粒體去極化，導致蛋白水解酶激活和ROS的產生，從而導致線粒體功能障礙和細胞凋亡。

8、通過內源性活性氧誘導念珠菌凋亡

環(huán)境壓力可誘導念珠菌產生并積累大量內源性活性氧(reactiveoxygenspecies，ROS)，導致胞內發(fā)生進行性氧化損傷，破壞DNA、蛋白質、脂質等成分。植物活性成分亦可通過誘導念珠菌產生內源性 ROS，損傷其細胞器及細胞膜完整性，進而誘導念珠菌發(fā)生凋亡。研究發(fā)現，16μg/mL的和厚樸酚作用 2h或 4h時，白念珠菌胞內 ROS含量可顯著增加。而32μg/mL的和厚樸酚作用4h后，白念珠菌胞內熒光強度可增加至741%。因此在低劑量時，厚樸酚即可誘導白念珠菌迅速產生大量 ROS，促進其胞內氧化應激反應，從而誘導白念珠菌凋亡。此外，研究表明，5μg/mL番茄紅素作用4h后，白念珠菌胞內羅丹明-123 染色熒光強度和 HPF 染色熒光強度分別增加30.13%和 10.01%。因此，番茄紅素可通過誘導白念珠菌胞內ROS積累，特別是·OH的積累，從而誘導白念珠菌凋亡。

9、抑制念珠菌藥物靶酶與外排泵表達

藥物靶酶與藥物主動外排泵的高表達，是念珠菌耐藥的重要機制。藥物靶酶相關編碼基因主要有ERG5、ERG11。念珠菌耐藥相關主動外排泵包括ATP結合盒轉運蛋白家族 (ATP-bindingcassettetransporters，ABCT) 和主要易化超家族(majorfacilitatorsuperfamily，MFS)，其相關編碼基因分別包括CDR1、CDR2、MDR1、MDR2 及FLU1等。研究表明，當白念珠菌長期暴露于氟康唑后，其ERG5、ERG11、CDR1、CDR2、MDR1 與FLU1 基因表達均上調，進而誘發(fā)其耐藥。但當與卷柏素聯用后，其可顯著逆轉上述基因表達水平，使其下調。另有研究表明，芒果苷與氟康唑聯用時，白念珠菌耐藥株 CDR1下調最為明顯，CDR2、MDR2 較氟康唑單用組亦顯著下調。當小檗堿與氟康唑聯用時，其可對氟康唑耐藥型白念珠菌和熱帶念珠菌有良好的抑菌效果。其機制與促進念珠菌胞內額 ROS的積累、抑制細胞膜麥角固醇生物合成、以及抑制外排泵編碼基因CDR1、CDR2、MDR1 的表達等有關。

10、天然產物的免疫調節(jié)增強

部分天然產物還可通過調節(jié)免疫系統發(fā)揮抗念珠菌作用。白頭翁湯正丁醇提取物(主要成分包括為小檗堿、白頭翁皂苷、秦皮甲素)不僅下調NLRP3炎癥小體的表達，也下調趨化因子IL-8、MIP-2的表達，抑制了"無能"的中性粒細胞向陰道腔的募集，從而發(fā)揮治療外陰陰道念珠菌病的作用。在體內實驗中，部分中藥單體成分能通過提高免疫抑制型小鼠的IgG、IL-4、IL-12 水平，增強其免疫力進而抗擊白念珠菌。

參考資料

[1]余宇,佘曉東,劉維達.抗念珠菌天然產物的研究進展[J].中國真菌學雜志,2023,18(02):183-187.

[2]解雨飛,周培茹,華紅等.植物活性成分抗念珠菌作用機制研究進展[J].中國真菌學雜志,2022,17(04):315-318+329.

[3]謝凌峰,賀莉雅,王獻哲等.中藥單體成分抗白念珠菌實驗的研究進展[J].皮膚性病診療學雜志,2021,28(06):524-528.

作者簡介：小米蟲，藥品質量研究工作者，長期致力于藥品質量研究及藥品分析方法驗證工作，現就職于國內某大型藥物研發(fā)公司，從事藥品檢驗分析及分析方法驗證。