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该研究揭示了耳念珠菌通过碳酸感应通路调控皮肤定植和两性霉素B耐药性的分子机制，提出了靶向该通路以恢复药物敏感性的新策略。

 

文献概述

本文《Candida auris skin tropism and antifungal resistance are mediated by carbonic anhydrase Nce103》，发表于《Nature Microbiology》杂志，回顾并总结了耳念珠菌中一种由碳酸酐酶Nce103及其转录因子Rca1和Efg1组成的碳酸感应通路（CSP）在调控两性霉素B耐药性及皮肤定植能力中的关键作用。研究通过整合转录组学与蛋白质组学分析，结合基因敲除和功能验证实验，揭示了该通路通过调节线粒体能量代谢和细胞膜稳定性，促进耳念珠菌在宿主皮肤微环境中的适应与存活。此外，研究还发现皮肤共生细菌可通过尿素酶释放CO₂，进一步增强耳念珠菌的适应性，提示微生物互作在耐药性形成中的潜在贡献。这些发现为克服多重耐药耳念珠菌感染提供了新的干预靶点和治疗思路。本文的研究成果对于理解真菌病原体耐药机制和开发新型抗感染策略具有重要意义。

背景知识

耳念珠菌（Candida auris）是一种近年来在全球范围内迅速传播的多重耐药真菌病原体，常引起高死亡率的侵袭性感染，尤其在免疫力低下或重症监护病房患者中。其显著特征包括广泛的抗真菌耐药性，尤其是对一线药物两性霉素B（AMB）的耐药率高达30–60%，以及强烈的皮肤嗜性，使其能够在患者皮肤长期定植并造成院内爆发。尽管已有研究发现部分耐药菌株存在ERG基因家族突变，但大多数临床分离株缺乏典型耐药突变，提示存在非突变依赖的耐药机制。此外，耳念珠菌的皮肤定植能力与其传播性密切相关，但其适应皮肤低营养、动态CO₂梯度微环境的分子基础尚不明确。碳酸酐酶是一类催化CO₂与碳酸氢盐互变的酶，在多种真菌中参与pH调节、代谢平衡与致病性调控。在其他念珠菌中，Rca1和Efg1已被报道参与发育与毒力调控，但其在耳念珠菌中的功能尚未系统解析。因此，探索耳念珠菌如何利用环境信号（如CO₂）协调代谢与耐药性，成为当前真菌病原生物学研究的重要切入点。本研究正是基于这一背景，系统揭示了Nce103介导的碳酸感应通路在耳念珠菌适应性与耐药性中的核心作用，填补了该领域的关键知识空白。

 

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研究方法与实验

研究团队采用整合蛋白质组学与转录组学策略，比较了多重耐药（R1）与药物敏感（S）耳念珠菌临床分离株的差异表达蛋白与基因，发现碳酸酐酶Nce103及其上游转录因子Rca1和Efg1在耐药株中显著高表达。通过CRISPR–Cas9介导的基因敲除技术构建了rca1∆、efg1∆和nce103∆突变株，并评估其在不同CO₂浓度下的抗真菌药物敏感性。采用微量稀释法测定最小抑菌浓度（MIC），结合spot dilution实验验证表型。利用qPCR和蛋白质质谱分析Nce103表达调控机制。通过小鼠皮肤定植模型和人皮肤外植体实验评估突变株在体内外的定植能力。进一步开展脂质组学分析以探究膜脂组成变化，并利用联合药物实验测试线粒体抑制剂对AMB敏感性的影响。最后，研究皮肤共生菌（如奇异变形杆菌和肺炎克雷伯菌）通过尿素酶释放CO₂的能力，并评估其对耳念珠菌生长的促进作用。

关键结论与观点

• 碳酸感应通路（CSP）通过Nce103、Rca1和Efg1调控耳念珠菌对两性霉素B的耐药性，缺失任一成分均导致耐药性显著降低
• Nce103作为碳酸酐酶，将CO₂转化为碳酸氢盐，维持线粒体能量代谢，支持耳念珠菌在营养受限皮肤环境中的定植与适应
• Rca1和Efg1作为Nce103的上游转录因子，直接调控其表达，且二者在CO₂感应中具有遗传上位性关系
• 临床敏感株S中存在RCA1基因截短突变（Rca1Y110*），导致Nce103表达下调，从而恢复AMB敏感性
• 皮肤共生细菌如奇异变形杆菌和肺炎克雷伯菌通过尿素酶分解尿素释放CO₂，为耳念珠菌提供CSP所需底物，增强其定植与耐药性
• 缺失Nce103的突变株在大气CO₂浓度下无法生长，但在高CO₂条件下可恢复生长与耐药性，说明环境CO₂可绕过CSP缺陷
• 线粒体功能与CSP协同调控AMB耐药性，抑制线粒体呼吸链复合物III（如使用抗霉素A或靶向Rip1）可增强AMB疗效
• Nce103在耳念珠菌早期生长阶段高表达，尤其在低细胞密度和低CO₂环境中，提示其在初始定植中发挥关键作用

研究意义与展望

该研究首次系统阐明了耳念珠菌通过碳酸感应通路协调代谢适应与抗真菌耐药性的分子机制，揭示了环境CO₂和微生物互作在耐药性形成中的重要贡献。这一发现不仅拓展了对真菌耐药机制的认知，也为开发新型抗感染策略提供了理论依据。例如，靶向Nce103或其调控通路的小分子抑制剂（如乙酰唑胺）可能用于恢复耳念珠菌对AMB的敏感性。此外，干预皮肤微生物组的CO₂供应（如抑制尿素酶活性）可能成为预防定植的新思路。

未来研究可进一步探索CSP如何与线粒体代谢、氧化应激响应和细胞壁重塑等通路互作，解析其信号转导网络。同时，开发Nce103特异性抑制剂并评估其在动物模型中的治疗效果，将有助于推动该靶点的临床转化。此外，研究不同耳念珠菌分支中CSP的变异情况，有助于理解其全球传播与耐药性异质性的分子基础。

 

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结语

本研究揭示了耳念珠菌通过碳酸感应通路（CSP）调控皮肤定植与两性霉素B耐药性的关键机制，核心分子为碳酸酐酶Nce103及其转录因子Rca1和Efg1。该通路通过感知环境CO₂并维持线粒体能量代谢，支持真菌在皮肤低营养微环境中的适应性生长，同时赋予其抗真菌耐药性。研究发现，临床敏感株携带RCA1功能缺失突变，导致Nce103表达下调和药物敏感性恢复，进一步支持该通路的调控作用。值得注意的是，皮肤共生细菌可通过尿素酶释放CO₂，为耳念珠菌提供CSP所需的底物，形成促进耐药性的微生物互作网络。这些发现不仅阐明了非突变依赖的耐药新机制，也为开发靶向CSP的治疗策略提供了理论基础。例如，抑制Nce103或干扰CO₂供应可能成为恢复药物敏感性的新途径。此外，线粒体功能与CSP的协同作用提示联合用药策略的潜力。总体而言，该研究为应对多重耐药耳念珠菌感染提供了重要的分子靶点和干预思路，具有重要的临床转化价值。

 

Trinh Phan-Canh, Cristina Coman, Michaela Lackner, Adelheid Elbe-Bürger, and Karl Kuchler. Candida auris skin tropism and antifungal resistance are mediated by carbonic anhydrase Nce103. Nature Microbiology.