第 154 期 2006-06-15

研究發展
以動物小鼠模式探討白色念珠菌的致病機制

大部份的黴菌是伺機性的，只對免疫系統功能不完全或過度使用抗生素的人會造成病害，因此，黴菌感染在過去並不被認為是一個重要的問題。由於醫學的進步，使免疫系統功能不完全的病患壽命延長，伺機性黴菌的寄主人數便隨之增加；再加上頻繁地使用各式各樣侵入性的醫療器材，和不適當使用抗生素，使得黴菌感染近年來已成為院內感染的主要病因之一。更甚者，目前使用的抗黴菌藥物不但有不良的副作用，並且已有抗藥性菌株產生。

白色念珠菌不但是最常見的致病黴菌，也是基礎研究上常用的菌株。白色念珠菌可由酵母菌型單一細胞轉變為不分離的菌絲型細胞，這種型態變化的能力與其致病力息息相關。為了有效抑制黴菌感染，我們利用分子生物學的方法找出白色念珠菌的致病因子。筆者於1997年建構cph1/cph1，efg1/efg1白色念珠菌的雙重突變株，此突變株在血清下不會形成菌絲，也不會殺死小鼠(Lo H. J. et al. 1997. Nonfilamentous C. albicans mutants are avirulent. Cell 90:939)。

為設計及測試更好的抗黴菌藥物，筆者與國立交通大學楊昀良博士協同不同領域的專家，利用小鼠實驗模式來更深入瞭解寄主與白色念珠菌的交互作用，探討cph1/cph1，efg1/efg1白色念珠菌的雙重突變株不會殺死小鼠的可能原因，其結果將於近期的International Journal of Immunopathology and Pharmacology發表。

一般而言，要能造成疾病及死亡，病原菌必須入侵寄主、逃避寄主免疫系統的攻擊、存活在寄主體內並進行複製、最後擴散至重要器官而導致疾病或死亡。因為先前用來進行實驗的小鼠具有完整的免疫系統，因此，突變株無致死能力就有幾種可能的解釋:（1）小鼠免疫系統可能將突變株完全殲滅；（2）突變株能逃避小鼠免疫系統的攻擊，而存活在小鼠體內，但卻無法複製；（3）突變株能逃避小鼠免疫系統的攻擊，又可在小鼠體內複製，但是可能無法擴散至重要器官而導致小鼠死亡。此次研究之目的即藉以組織切片的觀察來對可能的原因做進一步探討。

本院實驗動物中心陳炯東主任由小鼠尾巴靜脈注射野生株的白色念珠菌及cph1/cph1，efg1/efg1雙重突變株。注射野生株的六隻小鼠在四天內全數死亡，而注射突變株的小鼠全部存活。此結果和先前的發表一樣，即野生株的白色念珠菌是具有致死能力的，而突變株無致死能力。先前的報導指出在小鼠實驗中，經血液感染的野生株白色念珠菌，最先在感染小鼠的肺臟和肝臟偵測到菌株，然後擴散至整個腎臟，最後，被感染小鼠因腎臟失去功能而死亡(MacCallum and Odds. 2005. Temporal events in the intravenous challenge model for experimental Candida albicans infections in female mice. Mycoses 48:151)。由此看來，突變株能否逃避小鼠免疫系統的攻擊並進行複製是首要問題。我們在計數被感染小鼠左邊腎臟的含菌數時，發現突變株不但能逃避小鼠免疫系統的攻擊，而且可以在小鼠體內複製。不過，野生株在被感染的小鼠腎臟中的數目是突變株的十倍(2 x 107CFU/g 對 2 x 106CFU/g)。

然後，進一步由本院臨床研究組蘇益仁組主任及分子基因組黃秀芬醫生協助分析鑑定野生株與突變株對被感染的小鼠腎臟所造成的病理現象，其中發現菌絲型白色念珠菌在被野生株所感染的小鼠的整個腎臟大量且均勻地分佈，造成腎臟顯著的發炎現象，同時腎臟組織也被嚴重地破壞（如圖）。雖然突變株無致死能力，但由組織切片來看，突變株一樣會引起被感染小鼠的免疫反應，造成局部性的發炎現象；而有趣的是，突變株在小鼠的腎臟中亦形成菌絲（如圖）。

雖然突變株在小鼠的腎臟中仍形成菌絲，但它卻不像野生株一樣向外擴散，大部分的突變株細胞只聚集在幾個地方，僅造成局部性的破壞。因此我們的結論如下：形成菌絲本身並不是致死的唯一因子，我們發現突變株不但能逃避小鼠免疫系統的攻擊，又可在小鼠體內複製，但其擴散能力則遠不如野生株來得厲害，因此只能造成局部性的發炎現象，而不像野生株一樣造成器官功能喪失。最近研究顯示，不同菌株會引起寄主不同的免疫反應，如Th1或Th2的反應途徑 (Romani 2004. Immunity to fungal infections. Nat. Rev. Immunol. 4:1)。探討寄主免疫對野生株與突變株的反應將是一個有趣的研究。
《文/圖：羅秀容；圖：小鼠腎臟病理組織切片》