烟曲霉生物被膜形成过程中黏附因子的作用

Biofilm is an aggregate of microbe in which cells adhere to each other on the surface. These adherent cells are frequently embedded within a self-produced matrix of extracellular polymeric substance. 65% of human infection is biofilm associated, which is related to increasing number of immunocompromised patients and the escalating use of biomaterials in medicine. Much evidence have shown that biofilms could help the microbe improve their defense ability and decrease the drug sensitivity, which resulted in its difficulty in clinical microbial infection..In recent years, the incidence of infection caused by Aspergillus fumigatus was significantly higher, mortality rate was about 50%-80%. Recent studies hanve shown that A.fumigatus could form biofilms, which maybe related to the pathogenicity and drug resistance. It is necessary that conidia adheres to the tissue surface in A.fumigatus biofilm. Some studies have shown that the adhesion-related factors may be involved in biofilm formation, but its role in biofilm formation is not clear..This study aims to discover the adhesion factors related to A.fumigatus biofilm formation. We hope to explore the role of adhesion factors in A.fumigatus biofilm formation. Understanding the molecular pathways in A.fumigatus biofilm is an important step towards identifying new therapeutic targets.

生物被膜是一种附着于组织表面、由其自身产生的细胞外基质包裹的三维结构的菌细胞群体。临床上大约65%的感染与微生物在组织、器官或医疗器械表面形成生物被膜有关。生物被膜使微生物对宿主防御机制抵抗性增强、对抗菌药物的敏感性下降，从而导致临床微生物感染的治疗困难。.近年来，烟曲霉引起感染的发病率明显增高，死亡率高达50%-80%。最近的研究发现，烟曲霉可以在组织细胞及器械等表面形成生物被膜，这有可能与烟曲霉致病性强、耐药性高有关。形成生物被膜的首要条件是烟曲霉分生孢子在组织表面的黏附。有研究表明，一些黏附相关因子可能参与了生物被膜的形成，但是其在生物被膜形成中的作用尚不明确。.本研究拟通过寻找影响烟曲霉生物被膜形成的关键黏附因子，探讨其在生物被膜形成过程中的作用及其对烟曲霉药物敏感性、致病力的影响，为烟曲霉生物被膜与致病性、耐药性相关机制的研究提供依据。

生物被膜是一种附着于组织表面、由其自身产生的细胞外基质包裹的三维结构的菌细胞群体。临床上大约65%的感染与微生物在组织、器官或医疗器械表面形成生物被膜有关。生物被膜使微生物对宿主防御机制抵抗性增强、对抗菌药物的敏感性下降，从而导致临床微生物感染的治疗困难。近年来，烟曲霉引起感染的发病率明显增高，死亡率高达50%-80%。最近的研究发现，烟曲霉可以在组织细胞及器械等表面形成生物被膜，这有可能与烟曲霉致病性强、耐药性高有关。形成生物被膜的首要条件是烟曲霉分生孢子在组织表面的黏附。据目前研究报道的影响丝状真菌黏附的蛋白包括疏水蛋白、细胞壁结构蛋白、发育调节蛋白、代谢相关蛋白等。.本课题通过建立cspA、MedA、rodA、rodB四个烟曲霉生物被膜形成相关基因的定向敲除株，探讨其在生物被膜形成过程中的作用及其对烟曲霉药物敏感性、致病力的影响。课题组发现，细胞壁结构蛋白cspA能够改变细胞壁结构。扫描电镜结果可以清晰的观察到烟曲霉野生型Af293的菌丝相互交错，结构致密，形成链状的菌丝锁状结构，而cspA基因敲除株菌丝较为稀松，网孔较大，没有形成菌丝锁状结构。同时，敲除cspA基因增强了烟曲霉孢子对抗真菌药物的敏感性。众所周知，烟曲霉可以产生大量的孢子从而增加其播散性。我们的研究结果显示，发育调节蛋白MedA可以显著降低烟曲霉孢子量。显微镜结果可以看出，敲除MedA基因引起菌丝包绕明显减少，菌丝变细，分生孢子头由典型的烧瓶型转变为类似于青霉的扫帚样分支，分生孢子梗明显发生形态上的改变，孢子数显著减少。敲除MedA基因增强了烟曲霉孢子对抗真菌药物的敏感性。敲除疏水蛋白rodA和rodB基因，菌丝形态没有明显变化，但是荧光显微镜和扫描电镜下可以观察到菌丝间隙变大，锁状结构明显减少。另外，与人上皮细胞A549共培养，细胞对4种烟曲霉基因敲除孢子内吞能力均有不同程度减弱。利用免疫抑制小鼠建立烟曲霉体内感染模型研究基因对小鼠肺组织的侵染能力。cspA基因敲除株对小鼠肺组织侵袭能力最弱。.综合我们的研究结果，cspA、MedA、rodA、rodB均与烟曲霉生物被膜形成有关，且调控机制不同。对这四个基因的研究有助于我们了解烟曲霉及其他丝状真菌生物被膜的形成机制，为烟曲霉生物被膜与致病性、耐药性相关机制的研究提供依据。