・３１２・　中国真菌学杂志２０１０年１Ｏ月第５卷第５期Ｃｈｉｎ　Ｊ　Ｍｖｃｏｌ，Ｏｃｔｏｂｅｒ　２０１０，Ｖｏｌ　５，Ｎｏ．５　

新生隐球菌荚膜研究现状　

王高峰　孔庆涛　王雪连　刘芳　桑红　（南京军区南京总医院，南京２１０００２）　・综述・　

【摘要】新生隐球菌是一种专性需氧条件致病菌，它的细胞壁外包绕着一个多糖荚膜，是其主要毒性因子之一。荚膜主要　包含两种多糖一葡萄糖醛酸木糖和半乳糖甘露聚糖，此外还有少部分的甘露糖蛋白。这些多糖分子除构成多糖荚膜外，同　时也参与新生隐球菌与宿主之间的免疫反应。该文对新生隐球菌荚膜的结构、生物合成、免疫反应及针对荚膜的抗真菌治　疗等方面作一综述，旨在为新生隐球菌相关疾病的研究提供新的思路。　【关键词】新生隐球菌；荚膜；现状　【中图分类号】　Ｒ　３７９．５　【文献标识码】　Ｂ　【文章编号】　１６７３—３８２７（２０１０）０５－０３１２－０４　

新生隐球菌（Ｃｒｙｐｔｏｃｏｃｃｕｓ　ｎｅｏｆｏｒｒｒｔａｒｔｓ）是少　数致病真菌之一，不仅能感染免疫抑制患者，也能　

感染免疫正常人群。主要感染中枢神经系统，导致　致命性的脑膜脑炎。近年来，随着隐球菌病在人群　

中发生率逐渐增加，新生隐球菌已经越来越受到研　究者的重视。该菌的主要致病因素为荚膜、产黑　素¨　及其在宿主体温环境生长的能力等。其中荚　

膜作为新生隐球菌毒性的主要决定因子之一，成为　众多有关新生隐球菌研究中被关注的焦点之一。　

１荚膜的组成和新生隐球菌分型　

新生隐球菌最具特征性的结构是包绕在菌体　

周围的多糖荚膜。隐球菌荚膜是由高度亲水性的　多糖构成，含量约占荚膜总重的９９％　。常规的　显微镜无法看到，但可通过印度墨汁染色观察到包　

绕在细胞周围的光圈，或利用其他技术，例如扫描　电子显微镜术和荧光技术等，也能清楚地观察到荚　

膜形态。　研究者利用　射线或二甲亚砜处理新生隐球　菌，分离出其荚膜。构成分析显示荚膜多糖主要有　两种，即葡萄糖醛酸木糖（ＧＸＭ）和半乳糖甘露聚　糖（ＧａｌＸＭ）。ＧＸＭ大约占多糖总量的９０％～　

９５％，ＧａｌＸＭ大约占５％～８％，此外，经鉴定还有　

小部分甘露糖蛋白（ＭＰ，＜ｌ％），但目前对这一成　分并没有详细的研究报道。ＧＸＭ已被专家们广泛　研究，但对于ＧａｌＸＭ，由于没有针对这种抗原的特　

作者简介：王高峰，男（汉族），硕士研究生在读．Ｅ－ｍａｉｌ：ｐｅａｋ１９８７＠　１２６．ｅｏｍ　通讯作者：桑红，Ｅ—ｍａｉｌ：ｓｈｚｗｑｚｓｌ＠１６３．ｃｏｍ　的特异性血清学试剂，大家对其了解仍甚少。最近　

更有学者提出ＧａｌＸＭ并不是荚膜的结构成分，实　验结果显示它只是荚膜的暂时性过渡成分　。　

新生隐球菌按血清学分类可分为Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ和　ＡＤ五种不同的血清型，这种分类最早是根据对多　

糖荚膜成分抗原的玻片凝集反应试验进行的。临　床上人们又将这五种血清型归入３个变种，即新生　变种（血清型Ｄ和ＡＤ）、格特变种（血清型Ｂ和　ｃ，目前已提升至种，即格特隐球菌）和格鲁比变种　（血清型Ａ）　Ｊ。目前我们已经应用多种技术来研　

究不同的血清型的荚膜结构，这对我们研究荚膜多　糖的组成和构造提供了更多实验性依据。　

２荚膜代谢　

２．１荚膜的合成　荚膜合成相关基因　目前研究证实多种基因　参与荚膜的合成，例如ＣＡＰ５９、ＣＡＰ６４、ＣＡＰ６０、　ＣＡＰ１０以及编码荚膜合成相关酶的基因等。荚膜　

相关基因ＣＡＰ基因对于荚膜合成是至关重要　的　Ｊ。ＣＡＰ５９、ＣＡＰ６０、ＣＡＰ６４、ＣＡＰ１０四种荚膜相　

关基因已依次被克隆并测序。专家们对这些基因　编码的蛋白进行了研究，结果显示Ｃａｐ５９蛋白具有　

１个跨膜区域，在荚膜分泌机制中起重要作用，并　还有研究认为ＣＡＰ５９基因与Ｉ２７基因有关，这种　

Ｌ２７基因编码一种在新生隐球菌运输荚膜多糖分　泌小泡中出现的核糖体蛋白　；ＣＡＰ６４基因的删除　

会导致小鼠体内新生隐球菌无荚膜突变体的产生，　与ＣＡＰ５９相同，ｃａｐ６４突变体经插入相应基因后其　

荚膜表达和毒性都会恢复；ＣＡＰ６０与ＣＡＰ５９位于　中国真菌学杂志２０１０年ｌ０月第５卷第５期Ｃｈｉｎ　Ｊ　Ｍｖｃｏｌ，Ｏｃｔｏｂｅｒ　２０１０，Ｖｏｌ　５，Ｎｏ．５　

相同染色体上，两者具有相似性；ＣＡＰ１０基因与一　种编码木糖基转移酶的基因具有同源性，与前３种　基因产物位于细胞核有所不同，其基因产物位于胞　

质内　。近来，新生隐球菌荚膜基因与绿色荧光蛋　白的融合表达系统的构建，给研究者们对新生隐球　

菌荚膜基因的深入研究带来方便　。　

荚膜合成相关酶类　新生隐球菌荚膜的合成　过程也就是多糖的合成、装配加工和运输过程。　这一过程会涉及到许多单糖的聚合、糖基转移、变　

构及乙酰化等生物过程，这些过程需要相应的酶　类参与。　

甘露糖是ＧＸＭ中含量最多的糖单位，而ＧＸＭ　的合成依赖ＧＤＰ．甘露糖的形成。胞质中的６．磷酸　

果糖通过磷酸甘露糖异构酶（ＰＭＩ）催化转变为６一　磷酸甘露糖，然后分别被磷酸甘露糖变位酶和　

ＧＤＰ一甘露糖焦磷酸酶转变为１一磷酸甘露糖和　ＧＤＰ一甘露糖。最终生成的ＧＤＰ一甘露糖用于ＧＸＭ　的合成。葡糖醛酸是ＧＸＭ中另一种丰富的糖单　位。相应的ＵＤＰ－葡萄糖脱氢酶通过对ＵＤＰ．葡萄　

糖氧化作用产生尿苷二磷酸葡糖醛酸，参与ＧＸＭ　

的合成。编码这种酶的基因（ＵＧＤ１）也已被克隆　出来　。研究发现，ＵＧＤ１基因的断裂会导致无荚　膜细胞密度的改变、出芽的颈部形态缺失、以及对　温度、洗涤剂、ＮａＣ１和山梨醇的敏感性提高等¨　。　

木糖也是ＧＸＭ中的一种重要的多糖。ＵＤＰ一木糖　是木糖的有效利用形式，它是在ＵＤＰ一葡糖醛酸脱　

羧酶对ＵＤＰ．葡糖醛酸脱羧后合成的。此外，在　ＧＸＭ合成过程中涉及到的糖基转移酶（例如　一１，　

３．甘露糖基转移酶、Ｂ一１，２－木糖基转移酶等）和　ＧＸＭ乙酰化所必需的酶（Ｏ一乙酰转移酶等）都已　

被研究，相关基因ＣＭＴ１、ＣＸＴＩ、ＣＡＳ１等也被克隆　出来。　

近来由于半乳糖代谢在新生隐球菌毒性中的　作用引起了专家们的强烈兴趣…　，针对ＧａｌＸＭ及　

其相关酶的研究更多，但其作用机制至今仍未被阐　明，有待于我们更深入的研究。　

影响荚膜合成的其他因素　离子浓度是影响　荚膜合成的主要环境因素之一。Ｌｅｏｎａｒｄｏ等¨引在　

不同离子存在时通过电感耦合等离子体质谱测定　

法和∈电位测量进行黏滞度分析显示，多糖的聚集　是葡萄糖醛酸羧基团与二价阳离子相互作用的结　果。这是通过观察到的用Ｍｇ¨和ｃａ¨处理的隐球　

菌的细胞电荷量降低和阳离子与ＧＸＭ的直接结合　的结果推断出的。与黏滞度分析一致的是，低浓度　的Ｃａ“可促进荚膜生长，高浓度则抑制荚膜装配。　

早期研究发现，在高浓度ＮａＣ１中荚膜生长受抑制，　研究者推测这是由于葡萄糖酸残基负电荷的单价　

中和作用引起的。外周ｐＨ环境会对细胞完整性　

和代谢过程产生影响，对于新生隐球菌来说，中性　或微碱性的环境有利于荚膜生长和毒性表达。　

ｃＡＭＰ—ＰＫＡ信号转导途径对于新生隐球菌荚膜感　知宿主环境是至关重要的。近期研究证明１种　Ｒｉｍｌ０１途径也与荚膜合成调节和毒性有关　”。。　

２．２囊泡运输　

多数微生物的多糖通常是在胞膜外层或在细　

胞外间隙聚合而成的，包括细菌英膜多糖。对于真　菌，尤其是新生隐球菌，其多糖则是存细胞内合成，　确切的说是在高尔摹体内合成¨　。荚膜多糖在细　

胞内合成并被运输到细胞外用于荚膜装配和释放　

的机制一直是隐球菌细胞生物学中】个中心问题。　电镜分析显示含多糖的囊泡与高尔基体衍生的分　

泌途径有关。高尔基体衍生的分泌小泡将与胞浆　膜融合并将其内容物释放到胞外并用于荚膜合　成　。Ｎｉｃｏｌａ等¨　利用１种荧光磷脂作为示踪剂　

对整个细胞染色，结果显示荚膜边缘具有与囊泡运　输轨迹一致的点状结构。这也证明厂荚膜合成　

胞内囊泡运输多糖有关。　

３荚膜的生物学功能　

３．１诱导吞噬作用　

宿主细胞的吞噬作用是其清除体内敛病菌的　

一种重要的保护机制。荚膜在这一过程中具有诱　

导吞噬的作用，这基于荚膜表面具有特异性的识别　位点。在此，我们主要介绍抗体和补体介导的细胞　

吞噬作用。　ＩｇＧ抗体是通过其Ｆ（　受体（ＦｃＲＩ或ＦｃＲ　ＩＩＩ）　

结合到新生隐球菌荚膜来诱导吞噬。而ＩｇＭ抗体　并没有Ｆｃ受体。研究发现ＩｇＭ抗体介导吞噬是通　

过多糖纤维结合于补体受体发生的，尤其是ＣＤＩ８。　专家推测抗体与荚膜的结合会产生一些结构的重　

排，这导致多糖中ＣＤ１８结合位点的暴露，随后通　过补体受体引起吞噬…。。　

新生隐球菌荚膜还是一种很强的通过旁路途　径激活补体系统的诱导剂。有荚膜细胞和纯化　

ＧＸＭ都可诱导补体ｃ３的释放，但是仅有ｃ３与荚　

膜结合并不足以诱导吞噬。研究发现隐球菌的吞　中国真菌学杂志２０１０年ｌＯ月第５卷第５期Ｃｈｉｎ　Ｊ　Ｍｙｃｏｌ，Ｏｃｔｏｂｅｒ　２０１０，Ｖｏ］５，Ｎｏ．５　

噬指数还与荚膜大小、ＧＸＭ分子量有关。并且来　

源不同的ｃ３蛋白与荚膜结合也是有差异的，这表　明不同宿主的补体途径在抵抗新生隐球菌方面具　有不同的功能　引，这可以部分解释为何宿主对新　

生隐球菌感染的易感性存在差异。　３．２荚膜与播散　播散是真菌发病机理中一个很鼋要的过程。　

众多因素与隐球菌感染期间的播散有关，包括孢　子¨　、漆酶、磷脂酶和荚膜等。其中荚膜在这一过　

程中具有重要的作用，因为大量研究表明无荚膜菌　

株引起脑内播散的能力明显降低，并且新生隐球菌　

在发生器官播散期间出现了与组织入侵有关的荚　膜结构的改变。　在感染和播散期间，新生隐球菌必须穿越上皮　细胞和内皮细胞屏障。新生隐球菌通过荚膜促使　其与肺泡上皮细胞结合，两者相互作用导致上皮细　

胞的生存力下降。众多研究报道表明，上皮细胞结　合荚膜多糖ＧＸＭ是通过ＣＤ１４完成的，并且这种　

结合导致ＩＬ．８产物的增加　。而在隐球菌性脑膜　脑炎中，新生隐球菌细胞是通过跨细胞作用穿越脑　

微血管内皮细胞的。跨细胞作用通过细胞紧密结　

构的断裂和细胞骨架的改变来完成。　近期研究发现肌醇鞘磷脂磷酸酶Ｃｌ缺陷的突　

变株是有荚膜的，但不能导致脑内播散　。类似　的发现也见于不能合成ＧａｌＸＭ的突变株，它同样　具有荚膜但　能引起感染期间脑内播散　。这些　

突变细胞都具有一个不同结构的荚膜并且缺乏　ＧａｌＸＭ，暗示　ｒ　ＧａｌＸＭ可能在播散过程中具有重要　

作用。　３．３免疫调节作用　荚膜多糖在调节隐球菌与宿主免疫反应中具　

有重要作用。其中大量免疫介质的表达都受ＧＸＭ　的调节　。近期研究发现在隐球菌小鼠模型的巨　

噬细胞中出现了ＧＸＭ诱导的ＴＮＦ—Ｂ聚集的细胞　

系　，并发现ＧＸＭ可诱导单核细胞中ＩＬ－６的产　生。其他免疫调节机制包括调节Ｃ５ａＲ的表达、通　

过ＣＤ４＋Ｔ细胞调节细胞因子的表达以及通过ＩＬ—　ｌ０和ＩＬ４产生增强的机制增加真菌复制等。　

尽管目前大多数荚膜多糖免疫调节效应研究　都集中于ＧＸＭ，但是我们对人单核细胞在不同荚　

膜成分存在时的细胞因子表达谱进行分析，结果发　现ＧａｌＸＭ和ＧＸＭ可诱导相似的效应　巧　。并且在　

小神经胶质细胞中ＧａｌＸＭ或ＧＸＭ的加入都与　ＴＮＦ—　聚集增加有关，ＬＰＳ的存在对ＧａＩＸＭ或　

ＧＸＭ的诱导都会产生阻碍作用。这　结果表明　ＧａｌＸＭ和ＧＸＭ都具有免疫调节特性。ＧａｌＸＭ还　具有抗原呈递和诱导细胞凋亡功能，并且ＧａｌＸＭ　

在诱导Ｆａｓ／ＦａｓＬ的表达和巨噬细胞上的凋亡比　

ＧＸＭ更有效　。　

４针对荚膜的抗真菌治疗和疫苗　

４．１抗真菌治疗　

单克隆抗体与荚膜之间的相互作用已经被广　泛研究。目前对荚膜单克隆抗体的研究主要有两　

个原因：①荚膜是真菌病原体的主要致病因子，因　

此理论上讲用单克隆抗体对其进行阻断可能会产　生一定的治疗作用；②尽管荚膜诱导免疫的作用　低，但是仍然存在一些可诱导出保护性抗体的抗原　

决定簇　。　

大量研究表明，抗荚膜单克隆抗体通过调节免　疫应答来发挥其内部活性，而非通过直接的抗真菌　

效应。目前针对荚膜多糖的单克隆抗体促进对新　生隐球菌调理作用的能力，是在临床治疗发展中对　于隐球菌感染的患者抗体依赖性治疗的基础　。　

单克隆抗体的功能关键取决于宿主的细胞免疫、Ｂ一　细胞　引以及Ｔｈｌ和Ｔｈ２细胞活素类　等。对于　

一些抗体而言，与荚膜结合的区域的不同也影响其　在体内的效应。同时有研究表明被动性给予抗体　

的量也是影响其效能的重要因素之一　。荚膜多　糖的其他调节机制包括补体激活、增强巨噬细胞和　

小胶质细胞以及来自ＨＩＶ患者的嗜中性粒细胞的　

抗真菌活性等。　４．２疫苗应用　隐球菌病发生的一个主要原因是宿主免疫缺　

陷，因此基于增强宿主抗新生隐球菌免疫机制的　防病途径已成为人们研究抗真菌治疗的重要的突　

破口。目前主要集中于对ＧＸＭ一糖结合体疫苗的　研究。　将来自接种过Ｐ１３糖结合体的小鼠的热处理　

血清注人到实验组小鼠中，其生存率较对照组延　长，这表明抗体免疫可对小鼠产生保护效应　。　

早期认为这种疫苗的原理是它能诱导出一种具有　调理素作用的抗体，并结合可溶性多糖促进血清多　

糖清除。但是最新研究表明血清ＧＸＭ水平并不能　

反应疫苗在生存率方面的效应。免疫效应同时受　

到其他因素的影响，包括小鼠种系的差异（ＢＡＬＢ／