皮炎外瓶霉遗传多样性研究及体外药敏测试

作     者：陈天杨 

作者单位：中国人民解放军海军军医大学 

学位级别：硕士

导师姓名：潘炜华

授予年度：2024年

学科分类：1002[医学-临床医学] 1010[医学-医学技术（可授医学、理学学位）] 100206[医学-皮肤病与性病学] 10[医学] 

主      题：皮炎外瓶霉 体外药物敏感性实验 全基因组测序 遗传多样性 系统发育分析 

摘      要：研究背景 皮炎外瓶霉(Exophiala dermatitidis)是一类菌丝和或孢子能产生黑色素的暗色真菌,在自然环境中的分布特性尚不明确,是外瓶霉属中最常见的致病菌。 以往认为皮炎外瓶霉主要累及免疫功能低下的人群,如长期使用免疫抑制剂,器官移植术后或患有恶性肿瘤的患者,造成机会性感染。但随着全球范围内皮炎外瓶霉感染病例的不断报道和进一步研究发现,皮炎外瓶霉也常导致免疫功能正常宿主的感染,并且表现出明显的地域、易感人群和菌株遗传多样性的差异,提示不同地域的皮炎外瓶霉菌株可能存在不同的毒力差异及遗传起源。 近年来,皮炎外瓶霉感染有明显上升趋势,其感染类型多样,临床表现复杂,早期诊断困难。目前,针对皮炎外瓶霉感染的抗真菌治疗方案尚未达成共识,临床上常被迫进行经验性抗真菌治疗,治疗方案相当混乱,严重影响患者预后。 研究目的 本研究拟对收集到的皮炎外瓶霉菌株进行全基因组二代测序以及体外药敏实验,在基因组水平上探讨其可能的遗传起源、生态位置及功能差异,明确耐药特征,从而为皮炎外瓶霉的科学防控和精准治疗提供理论基础。 研究方法 第一,对皮炎外瓶霉环境株和临床株进行分离收集,同时也收集部分外瓶霉属其他种的真菌作为种间对照。第二,使用美国临床实验室标准化协会推荐的M38-A3肉汤微量稀释法对皮炎外瓶霉进行体外药物敏感性试验,明确耐药特征。第三,使用Illumina平台对收集到的所有菌株进行二代测序,结合公共数据库相关菌株数据,对皮炎外瓶霉基因组进行结构和功能注释,并通过系统发育分析来研究皮炎外瓶霉的群体遗传学特征。 结果 第一部分共收集到来自中国、日本、美国的5株皮炎外瓶霉菌株和来自乌拉圭、俄罗斯、德国的4株外瓶霉属的其他种菌株作为种间对照。此外,收集了NCBI数据库中已公布的全部31株皮炎外瓶霉基因组数据,用于后续分析。 第二部分体外药物敏感性实验结果表明艾莎康唑、伏立康唑、两性霉素B对皮炎外瓶霉的抗真菌作用较强,本实验未发现相关耐药菌株。棘白菌素类药物在体外实验中对皮炎外瓶霉的抗真菌作用较差,耐药常见,不推荐作为皮炎外瓶霉感染的一线治疗药物。另外,皮炎外瓶霉对唑类药物的敏感性存在异质性,尤其是对于伊曲康唑和泊沙康唑,因此推荐临床上对皮炎外瓶霉感染患者及时开展唑类药物敏感性测试以提供治疗指导。 第三部分参考菌株基因组的功能注释结果表明,外瓶霉属具有嗜芳香烃化合物的独特性质,可能对其环境中的生态龛位有着重要影响。代谢通路功能富集结果在多株菌株上都表现为中枢神经系统疾病的富集,提示这种潜在的嗜神经作用可能在皮炎外瓶霉菌株中普遍存在。系统发育分析结果显示皮炎外瓶霉菌株的遗传多样性具有地理上的差异,亚洲和欧洲的皮炎外瓶霉菌株亲缘关系较近,而美国的皮炎外瓶霉菌株则具有相似的遗传起源,环境株与临床株之间以及不同感染部位来源的皮炎外瓶霉菌株之间的进化差异并不明显。提示环境中的皮炎外瓶霉菌株同样具有潜在的致病能力。 结论 本研究收集了来自多个国家地区的的皮炎外瓶霉菌株。体外药敏实验结果显示,艾莎康唑、伏立康唑、两性霉素B对本研究收集到的皮炎外瓶霉菌株抗真菌活性较高,棘白菌素类药物抗真菌活性最低,皮炎外瓶霉对唑类药物的敏感性存在异质性。皮炎外瓶霉基因组含有降解单芳香烃化合物的关键酶,有助于预测其在自然环境中的生态龛位。皮炎外瓶霉在代谢通路上表现为神经系统疾病的富集,解释了菌株的嗜神经作用,且这种嗜神经作用可能在皮炎外瓶霉中广泛存在。系统发育分析结果则提示皮炎外瓶霉菌株的遗传多样性具有地理上的差异,环境中的皮炎外瓶霉菌株同样具有潜在的致病能力。