皮炎外瓶霉的研究進展

陳天楊 朱信霖 劉祎 陳天成 石媛漾 廖萬清 陳敏 潘煒華

(海軍軍醫大學第二附屬醫院皮膚科，上海市醫學真菌分子生物學重點實驗室，上海 200003)

皮炎外瓶霉(Exophialadermatitidis)是外瓶霉屬(Exophialaspp.)中最常見的致病菌，既往被命名為王氏外瓶霉(Wangielladermatitidis)，是一種菌體為暗色的雙相真菌，其雙相性與菌齡有關，早期在培養基上呈現黑色酵母狀，隨后產生黑色菌絲[1]。目前，皮炎外瓶霉在分類學上歸于子囊菌門(Ascomycota)、盤菌亞門 (Pezizomycotina)、半知菌綱(Eurotiomycetes)、刺盾炱綱(Chaetothyriomycetidae)、刺盾炱目(Chaetothyriales)、虎耳草科 (Herpotrichiellaceae)、外瓶霉屬 (Exophiala)。皮炎外瓶霉在自然界廣泛分布，主要寄生在朽木、枯草等腐敗植物及土壤中，但該菌從自然環境中的分離率卻并不高[2]。有研究表明皮炎外瓶霉具有利用細胞色素吸收利用單芳香化合物的能力，這可能對其時空地理分布特征有重要影響[3]。2016年，Zupancic等[4]從洗碗機、桑拿浴室等人類生活環境中分離出皮炎外瓶霉，提示皮炎外瓶霉對人類棲息地相關水環境的適應性[5]。

目前，皮炎外瓶霉造成人類感染的確切傳播途徑尚未明確，但一般認為主要有三大途徑(見圖1)：①皮膚等淺表組織的感染可能與外傷后菌體種植有關；
②系統感染可能與孢子經呼吸道吸入，穿越氣血屏障進入體內有關[1]；
③食物污染可導致消化道傳播[6]。雖然曾有犬及蝙蝠感染皮炎外瓶霉的報道[7-8]，但目前未見皮炎外瓶霉導致人畜間相互傳播的病例報道。近年來，皮炎外瓶霉造成的血行播散感染逐漸引起重視。2016年，Vasquez等[9]報道了因靜脈沖洗液污染而導致15名患者感染的小規模真菌感染爆發事件。

圖1 皮炎外瓶霉傳播機制及常見臨床表現Fig.1 Transmission mechanism and common clinical manifestations of Exophiala dermatitidis

皮炎外瓶霉導致臨床感染的類型多樣，既可以導致皮膚、皮下組織的局限性感染，也可導致嚴重的系統性感染[1,10]。傳統上，一般認為皮炎外瓶霉是一種機會性致病真菌，主要侵犯長期使用糖皮質激素、免疫抑制劑以及器官移植等免疫能力受損的患者[1,10]，但近年來的研究發現，皮炎外瓶霉也可導致免疫功能正常宿主的感染，且具有明顯的地域、易感人群和菌株遺傳多樣性差異。在歐洲和北美地區，皮炎外瓶霉主要累及患有肺部囊性纖維化(cysticfibrosis， CF)等基礎疾病的高加索人種[11]，1%～19%的這類患者的深部支氣管分泌物中可檢出皮炎外瓶霉[12-13]，大多無明顯的臨床癥狀[14]。而在我國、日本等東亞地區，皮炎外瓶霉往往累及免疫功能正常的患者，尤其是中樞神經系統，報道病死率可高達80%[15]。2021年，朱信霖等[16]對1989年—2020年全球范圍皮炎外瓶霉感染病例進行了系統性回顧分析，發現皮炎外瓶霉感染在免疫功能正常和免疫功能缺陷患者中均可發生，患者的男、女性別比無明顯差異，最常發病年齡段為51～60歲，肺為最常受累的器官，但不同地域的病例感染器官存在明顯差異，提示皮炎外瓶霉菌株可能存在不同的毒力差異及遺傳起源。

關于皮炎外瓶霉毒力因子的研究尚不充分，目前認為主要與以下幾種毒力因子有關。

2.1 黑素(melanin)

黑素是一種通過酚類或吲哚類化合物聚合而成的表面帶有負電荷的深棕色或黑色疏水性物質，主要存在于菌體的細胞壁或胞漿中[1,17]。真菌的黑素合成途徑多樣，有酪氨酸酶合成途徑、聚酮合酶合成途徑、酚氧化酶合成途徑(如漆酶)等[17-18]。如新生隱球菌(Cryptococcusneoformans)的黑素合成途徑依賴漆酶，而皮炎外瓶霉則通過聚酮合酶合成黑素[19]。黑素對皮炎外瓶霉具有保護性作用，提高其對高溫、紫外線照射等惡劣環境的耐受性[20]，還可幫助其逃脫宿主免疫系統吞噬，并通過清除自由基避免宿主免疫系統的氧化殺傷[21-22]。黑素還可抑制促炎癥細胞因子如IL-1b、IL-6、TNF的產生發揮免疫抑制作用[21]。皮炎外瓶霉還可通過改變黑素電子特性，利用電磁輻射及代謝過程中產生的能量從而促進自身生長[23-25]。

2.2 生物膜(biofilm)

生物膜是一種附著于活組織或無活力的組織表面，由其自身產生的細胞外多聚基質(extracellular matrix，ECM)包裹的有結構的菌細胞群體，由ECM以及被其黏連的菌細胞構成[26-27]。生物膜不僅可以幫助真菌抵御機體的免疫作用，還可以通過發揮屏障作用，調節細胞生長速度，表達耐藥基因等機制阻礙抗真菌藥物作用，所以生物膜與真菌耐藥性息息相關[26,28-29]。皮炎外瓶霉形成生物膜并不少見，在水龍頭、淋浴噴頭[30]或洗碗機的橡膠密封件上等環境和臨床樣本里都有報道[29,31]。

2.3 細胞色素P450 (cytochrome P450,CYP)

在20世紀60年代初被發現，是廣泛存在于微生物、動植物(包括人體)中與膜結合的血紅蛋白類酶，具有氧化、環氧化、羥化、去甲基化等多種生物催化活性[32-33]?？蓞⑴c真菌初級、次級、外源性代謝的多個過程，在真菌致病性及降解外源性毒物中發揮了重要作用[3]。Teixeira等[34]研究表明，皮炎外瓶霉具有較高的CYP基因比例，這有助于其在惡劣環境下生存。其獨特的降解毒性單芳香烴化合物的能力可能對皮炎外瓶霉在自然界中生態龕位的時空分布特征也有重要的影響[3]。

此外，莢膜多糖(polysaccharides)、形態雙相性(dimorphism)、幾丁質合成酶(chitin synthases)近年來均被學者提出可能是皮炎外瓶霉的毒力因子，相關研究正在不斷深入中。

由于皮炎外瓶霉感染缺乏特異性的臨床表現，起病隱匿，病變部位可累及全身多個系統，給臨床早期診斷帶來了一定的挑戰[1,3]。一項回顧性研究表明，發熱和呼吸道癥狀(咳嗽、咳痰、咯血、呼吸困難)在患者中最為常見(約占39%)，肺部感染者CT多表現為大小不一的結節、浸潤影及支氣管擴張等；
消化道癥狀(腹痛、惡心、嘔吐等)也較常見，影像學檢查可提示腹水、肝脾腫大、膽管擴張等消化系統相關病變，但無特異性表現；
累及中樞神經系統的患者可有頭痛、昏迷等顱內壓升高的表現，CT及 MRI可示腦水腫、 腦膿腫等病變。皮膚損害主要表現為結節、潰瘍、結痂，其他癥狀還包括視力下降、肢體無力、偏癱、步態不穩等[16]。

早期確診能極大改善真菌感染患者的預后[35]，但對皮炎外瓶霉感染，目前還缺乏理想的兼具高特異性和高敏感性的診斷方法。目前其臨床診斷主要依賴于實驗室真菌學檢查[36]。皮炎外瓶霉培養可見黑色酵母樣菌落，鏡下可見以產生酵母樣的芽生孢子為主，繼續培養可產生氣生菌絲，形成黑色絨毛狀菌落，鏡下可見圓筒形或瓶形的分生孢子環痕梗，室溫下培養14 d菌落直徑可達5 mm, 不能同化硝酸鹽及亞硝酸鹽，可耐受40℃以上的高溫[37]。體外培養生長較慢, 在培養過程中易被曲霉等生長較快的真菌及細菌掩蓋，是當前皮炎外瓶霉感染臨床漏診及延誤診斷的主要原因[38]。目前，推薦使用含有氯霉素的馬鈴薯瓊脂培養基(PDA)、ECA(erythritol-chloramphenicol agar) 、SGCA (Sabouraud gentamicin-chloramphenicol agar)等特殊培養基來提高菌株的分離率[39-40]。由于許多暗色真菌的表型較為相似，且真菌的生長受溫度、濕度及培養條件的影響、只依靠生理生化性狀的差異作為種間鑒別的依據并不可靠。2008年，Nagano等[41]首次運用基于ITS序列的PCR方法成功診斷一例皮炎外瓶霉感染患者。目前，真菌培養聯合ITS或其他基因位點測序成為被推薦的皮炎外瓶霉的鑒定方法[42]。

由于皮炎外瓶霉感染病例的散發，其抗真菌治療方案以個案研究為主。目前認為, 如果感染部位較局限且具備手術指征, 手術切除病灶后再行抗真菌治療可改善預后[16,43]，而系統性感染往往需使用系統性抗真菌藥物治療。特比萘芬和伊曲康唑是治療皮膚及皮下組織真菌感染最常用的系統性抗真菌藥物，均可抑制真菌胞膜麥角固醇的合成，從而抑制真菌的生長。2014年，歐洲臨床微生物與感染性疾病學會(European Society Clinical Microbiology Infectious Diseases, ESCMID)與歐洲醫學真菌學聯盟(European Confederation of Medical Mycology, ECMM)聯合發布指南提出，推薦伊曲康唑聯合特比萘芬作為皮炎外瓶霉所致系統性感染的首選抗真菌治療方案[43]。但有研究表明這兩種藥物對暗色絲孢霉病的療效并不理想[38,44-45]。有研究提示他克莫司在體外與伊曲康唑或特比萘芬聯合應用時，能夠增加皮炎外瓶霉對伊曲康唑和特比萘芬的敏感性，其潛在機制可能為他克莫司與麥角固醇合成酶抑制劑聯合能夠增強致病菌對唑類藥物敏感性[46]，從抑菌作用轉變成殺菌作用[47-48]。但是，他克莫司作為一種免疫抑制劑，本身有誘發真菌感染的可能性，且目前對這類藥物的研究僅局限于體外試驗，其臨床可行性尚待驗證。此外，有研究顯示在系統性感染的小鼠模型中，泊沙康唑比伊曲康唑和兩性霉素B更加有效[49]。

光動力療法(photodynamic therapy, PDT)是一種極具潛力的無創性替代治療方案。體外研究證明，光動力對念珠菌、皮膚癬菌、裴氏著色菌(Fonsecaeapedrosioi)及卡氏枝孢瓶霉(Cladophialophoracarrionii)等致病真菌均有殺傷作用[50-52]。此外，光動力還能抑制對常規藥物耐藥的真菌生物膜[53]。徐玉亭等[54]研究發現光動力療法單用或聯合抗真菌藥物對游離態及形成生物膜的皮炎外瓶霉有促凋亡的作用，為臨床治療皮炎外瓶霉淺部感染提供了新思路。

近年來，皮炎外瓶霉感染相關病例報道在全球范圍內呈上升趨勢，但其致病機制、感染途徑仍未明確，血清學、分子鑒定等與新抗真菌藥物的研發及臨床應用有待更充分的研究。臨床真菌病專家應與流行病學、醫學真菌學、檢驗醫學及藥理學專家加強合作，研究皮炎外瓶霉的流行病學新趨勢，開發早期精準診斷方法，解析皮炎外瓶霉的致病機制，為推動皮炎外瓶霉感染的精準診治提供科學基礎。