Nature Reviews Microbiology
Frank L. van de Veerdonk1,2, Mark S. Gresnigt1,2, Luigina Romani3, Mihai G. Netea1,2 and Jean-Paul Latgé4
编译：大连市友谊医院 金艳霞
摘要：烟曲霉菌是一种环境致病性丝状真菌，可导致免疫功能低下者致命性的疾病。烟曲霉菌与宿主自身免疫之间的关系是动态的、复杂的。宿主免疫系统需要识别烟曲霉菌的不同形态，来抑制真菌的生长和对组织的侵害，而真菌则需要营养的供给、适应敌对的宿主免疫环境，逃避免疫的识别和抵抗。理解这些高度动态的相互作用必需充分了解曲霉菌病的发病机制，并为降低烟曲霉病的发病率和致死率提供了新的治疗方案。在这篇综述中，我们描述了烟曲霉病如何适应机体环境变化、宿主防御机制，以及已知的宿主免疫反应与真菌之间的相互作用。
曲霉菌属是一种腐养真菌，存在和生长于土壤或腐烂的植被上，曲霉菌属在碳和氮循环中也具有重要作用。对烟曲霉的酶活性进行基因组分析，研究得出它们的基因编码在降解动物和植物的有机物时，对植物的降解相关性更强。烟曲霉是最常见的曲霉菌，它会导致侵袭性曲霉病和变态反应性疾病，虽然其他种属，如曲霉菌、黄曲霉、黑曲霉、土曲霉、类曲霉平菇和黑曲霉也能引起这些疾病(框1)。免疫调节治疗和药物联合抗真菌治疗被认为是最有效的改善曲霉相关感染的治疗。曲霉菌和宿主的相互作用的广泛共识是要开发治疗曲霉菌相关疾病的新方法。在这篇综述中，我们讨论了烟曲霉菌的生命周期，它的细胞壁伴随细胞形态学的变化；讨论了烟曲霉菌如何适应恶劣的环境，并描述它是如何在环境和人类宿主中获得营养；此外，讨论了这个领域最新的进展，强调曲霉属的宿主防御机制很重要，强调NADPH氧化酶复合物和适应性免疫反应的重要性。最后，总结了曲霉菌与宿主免疫反应的相互作用，以及曲霉菌是如何通过掩蔽表面分子来躲避和适应宿主细胞、调节免疫应答、改变生长来适应宿主的免疫应答。
框1：
Macrophage ：巨噬细胞；Neutrophil：中性粒细胞；Conidia ：分生孢子；Eosinophil ：嗜酸性粒细胞；Aspergilloma ：曲菌球；Lymphocyte ：淋巴细胞；Hyphae ：菌丝
烟曲霉的生物学生活
环境领域
烟曲霉菌能在大范围的温度(25℃至37℃以上)和pH值下生长和生存，全球性分布，可以孤立存在于多种环境，包括空气、土壤和腐烂植被。烟曲霉菌在中国大量存在于园林和温室土壤中，主要聚集于堆肥中，虽然会在人群中引起疾病，但烟曲霉一般不会聚集在人类的呼吸道中。
生命周期
分生孢子。在饥饿条件下，烟曲霉菌在特殊的菌丝结构上产生孢子（无性孢子)称为分生孢子，陆续产生具有特征的分生孢子头(图1Aa)。烟曲霉菌在环境中无性繁殖的传播与其他曲霉菌相比是非常高效的，与其它曲霉菌菌种产生的分生孢子比较烟曲霉菌分生孢子的疏水性更强，更易传播。
在空气采样（包括医院的空气采样）的观察中显示，烟曲霉菌的分生孢子是霉菌的主要成分。据估计人类每天吸入100 - 1000个分生孢子，由于他们尺寸小，只有2 - 3μm ，其中一些可以到达肺组织的肺泡。气道上皮细胞的纤毛和驻留的肺泡巨噬细胞能清除吸入的分生孢子。在体内无法清除的分生孢子，停留在肺部，并生长导致侵入性感染。人的生理体温为37℃，是烟曲霉菌生长的最佳温度，在4-6小时内，分生孢子可以萌发成短菌丝称为生殖管。
囊孢子。直到最近, 烟曲霉菌的无性繁殖才被认定是唯一的繁殖方式，在2009年，在两种交配类型相反的菌株之间交叉设置，从环境中分离出一例侵袭性曲霉菌中的类型：AFB62 (MAT1-1)和AFIR928 (MAT1-2)，在黑暗不通风保持30°C的温度下3-6个月，有性繁殖的条件下，非常特殊和非生理条件下，燕麦琼脂上出现了包含多个囊孢子的闭囊壳（完全闭合的没有开口到外部的壳体)；虽然囊孢子从来没有在自然界中被观察到，有学者猜测恶劣的环境条件促进囊孢子的生存；例如，在堆肥发酵的过程中堆内的温度非常高。囊孢子在烟曲霉菌的生命周期中的作用仍不清楚。然而，很明显它们不太可能引发曲霉病，因为囊孢子是休眠的，只有在65℃的高温打击下才能发芽，这种条件在人体是不可能达到的。
菌丝。囊孢子萌发后，菌丝或菌丝体开始生长，细菌形成菌落。烟曲霉菌落是由有隔膜的多核细胞组成。在一个菌落中，烟曲霉的菌丝嵌入细胞外基质(ECM)形成生物膜（菌膜），这种生物膜是在静态生长条件下形成或在体内霉菌球形成期间形成的。在人体生长的菌丝细胞壁和在细胞膜上的细胞壁的组成和结构在实质上有很大差异。繁殖体细胞壁的结构是细丝状真菌，与分生孢子的细胞壁结构不同，这是细菌传播的需要。在真菌王国的物种中烟曲霉菌的生长速度是最快的，这也是许多腐生物种的特性，促进了它们生长的多部位定殖。早期的研究表明烟曲霉不同分离株的生长速率与宿主的毒力直接相关。然而，最近的研究表明事实并非总是如此。
新陈代谢和应激反应
烟曲霉菌能有效地再循环利用碳源和硝基根，并能在新陈代谢的过程中适应一系列有机化合物；因此，真菌可能没有特定的营养需求。然而，需要更多的研究来充分了解特定环境下曲霉菌的新陈代谢的可塑性。在人体宿主中，烟曲霉感染的组织是否潜在地提供有机化合物和必须的金属离子。然而，真菌和营养免疫所必要的营养素都不易获得，阻止烟曲霉菌获得必须的营养素的关键机制是宿主防御。对烟曲霉菌来说，肺是一块“海绵”，降解释放营养物质供给真菌生长。在自然环境中，烟曲霉产生多种消化有机大分子物质的蛋白酶和酶，用于新陈代谢。烟曲霉产生的蛋白酶（丝氨酸蛋白酶，金属蛋白酶和天冬氨酸蛋白酶），即使其中几种蛋白酶失效，也能使真菌可以在不同的环境中生长。这些具有广泛的生物学特异性的蛋白酶和酶也可能是人体必要的营养物质，因此，还需要更多的研究来了解在人的肺组织内哪些蛋白酶和酶在给烟曲霉提供营养中起作用。
氮源和碳源的回收
在感染初期获得氮源是至关重要的，因此，由于宿主细胞阻止氮的排出，氮缺乏使烟曲霉菌处于不利的压力环境中。氨基酸生物合成是宿主生存的关键；删除转录因子交叉通路控制蛋白A(CpcA)增加对氨基酸缺乏的敏感性，通过氨基酸的生物合成中和氨基酸的缺乏，由于交叉途径控制系统这一总的基因调控网络的中断，导致曲霉菌毒性衰减。在氮新陈代谢来源的选择上，参与调控相关基因表达的缺乏转录因子区域的菌株，在小鼠曲霉病感染中毒性较弱。在不同的碳和氮源存在下，转录因子CreA介导了碳源的生成过程并保证了构巢曲霉的生长和生存。此外，有越来越多的证据表明CreA也是烟曲霉菌碳源和氮源新陈代谢的主要转录调节因子。在人体内CREA的减少导致营养的缺乏和毒力下降。
阳离子的获得
铁、锌和钙是烟曲霉生长所必需的阳离子。从宿主组织中获取铁也是一项挑战，因为铁是与蛋白质相结合，如血红素和转铁蛋白。为获取铁，曲霉菌使用由四个铁蛋白组成的载体系统：两个是胞外铁蛋白载体（用于铁吸收的N羟戊烯基羟基鸟氨酸C和三乙酰扶桑素C）和2个胞内铁蛋白载体（用于在菌丝中存储铁的铁菌素和在分生孢子中储存铁的羟基铁蛋白）。转录因子SreA和HapX调节铁的平衡和含铁细胞的生成。高浓度的铁可能对曲霉菌是有毒的。因此，在铁充足时，SreA抑制铁获得，而HapX抑制使用铁的途径。HapX对铁的抑制很重要，因为它激活了液泡铁储存。
曲霉菌使用ZrfA、ZrfB和ZrfC 33三种锌转蛋白促进宿主体内锌的吸收。这些转运蛋白的表达受转录因子ZafA的调节，他们必需在宿主体内存活。钙是曲霉菌生长所必需的，因为在许多途径它的功能是细胞内转运大分子。钙的体内平衡由一系列钙通道调节、钙泵和钙转运蛋白体。
适应缺氧条件
对于专性需氧菌氧气是至关重要的，如烟曲霉。尽管如此，在堆肥堆中生长或在人的肺中生长的曲霉菌可遭遇低氧浓度。感染期间炎症反应的持续激活，有助于由于肺组织的退化、有效氧的呼吸作用和血管收缩而引起的缺氧的发展。局部组织缺氧可通过降低炎症反应而减少，这在患曲霉病的小鼠模型中改善了感染的结果。在体内感染曲霉菌期间，局部肺组织缺氧也被证实，烟曲霉菌必须高度适应低氧环境。烟曲霉菌菌株适应度（生长率和低氧条件下的分生孢子能力）与毒力相关，低氧条件下的生长与主要的转录有关。新陈代谢变化，如麦角甾醇生物合成中，可以根据氧的有效性而变化。在缺氧条件或铁缺乏时，表达麦角甾醇调节元件结合蛋白基因SRBA是诱发的，这是需要的最佳麦角甾醇生物合成和体内铁稳态，如在烟曲霉菌的SrbA的丢失可显著减少体内真菌生长和毒力。真菌线粒体的电子传递链和乙醇脱氢酶是适应低氧条件和宿主毒性的基本组件。曲霉属真菌属可通过产生有毒的复合胶毒素抑制肺血管生成而引起肺组织缺氧，从而阻止受损组织中新生血管的生成。
细胞壁
在曲霉菌的生命周期中，细胞壁的合成物随着细胞周期的循环和对环境变化的反应而不断变化。这些特有的阶段变化对理解细胞壁的结构组成和组成细胞壁的大分子生物合成构成了一个重大挑战。曲霉菌的内细胞壁的结构组成是已确定的。它由碱性不溶性纤维骨架组成，是由支β-1,3-glucan角质，半乳甘露聚糖和β-1 3-glucan /β-1 4-glucan共价结合。细胞壁的纤原纤维核心嵌在无定型碱溶性胶质中，这主要由α-1 3-glucan和含半乳糖的聚半乳糖多糖和半乳糖氨基半乳糖(GAG)组成 。细胞壁的蛋白质可以在运输中穿过细胞壁，然后分泌，或者它们是可被内源磷脂酶c释放的糖基磷脂酰肌醇 (GPI)锚定蛋白。尽管我们许多编码多糖合成酶和转糖苷酶的基因的识别、建立细胞壁三维结构中这些蛋白质的功能和作用仍然知之甚少。
感染宿主和营养菌丝体的分生孢子菌丝的细胞壁组成不同;细胞分生孢子表面分子和内部组分与营养菌丝体不同。表面小棒层是分生孢子唯一的表层，而且具有疏水性。在分生孢子细胞壁,α-1, 3-glucan 黑色素和RodA疏水蛋白 在分生孢子周围形成致密层。
菌丝细胞壁与分生孢子细胞壁在碳水化合物的分布上有本质区别。萌发后，真菌脱落其外层黑色素层和杆状体层，然后菌丝继续生长。然而,这脱落并不会导致黑色素和来自菌丝细胞壁的疏水蛋白的完全丧失。依赖环境条件， 烟曲霉菌菌丝的细胞壁可能含有黑色素。有趣的是，PKSP，一种对黑色素生物合成至关重要的基因，从免疫功能不全的小鼠的肺中分离得到，在萌发分生孢子的菌丝中表达，这支持了黑色素的假设，PKSP可能是曲霉菌病的一个重要致病因子。此外，在有氧条件下，当由菌丝、黑色素和其细胞外基质中的疏水蛋白组成的烟曲霉菌生长在琼脂培养基中，它以生物膜（菌膜）的形式迅速生长。烟曲霉菌和其他真菌具有以多菌落形成为特征的多细胞和多层的菌丝被“粘”在一起。由于这一组织性质，这一结构是常称为生物膜，因为它具有典型的细菌或酵母形成的生物膜的特征。在所有的烟曲霉菌感染中，以及在固体的底层的环境中，菌丝在这些多层真菌结构嵌入由半乳甘露聚糖、GAG、α-1 3-glucans、促进感染的黑色素和蛋白质组成的细胞外基质中。
烟曲霉菌暴露于大量的外部抗真菌的刺激中，它的细胞壁结构因抵抗这些外部负面压力而改变。例如,能扰乱细胞壁的化合物，如抗真菌药物，会激活依赖促分裂原激活蛋白激酶(MAPK)通路的细胞壁完整性(CWI)通路，这组成了与其他真菌类似的信号通路的核心。
CWI通路在维持细胞壁、决定应激反应和在细胞生长和发展过程中所需要的能量消耗方面起着重要作用。另一个重要的阻碍抗真菌环境压力的途径是高渗透压甘油(HOG)通路，它感知低pH，活性氧(ROS)，缺氧和抗真菌药物。在参与调节细胞壁酶活性的钙介导的信号传递，特别是针对细胞壁的抗真菌药物的反应也被描述了。钙信号涉及钙结合蛋白钙调蛋白和丝氨酸/苏氨酸蛋白磷酸酶钙调磷酸酶。
研究表明，雷帕霉素（抗真菌抗生素）的靶点(TOR)信号转导通路，在实质上增加抗烟曲霉菌药物卡泊芬静的作用。很明显，TOR, CWI和HOG通路与钙通路两者之间的相互作用协调了一个复杂而动态的细胞壁对环境感知和压力的反应。
当试图理解宿主防御系统和真菌之间复杂的相互作用时，认为烟曲霉菌属的这些适应性过程和能力改变了它们的形态。存在呼吸道粘膜表面的微环境和曲霉球不一样，相反的，这与缺氧坏死组织的微观环境也与不同。这些差异导致曲霉属位点特异性对适应性和形态学的影响，尽管理解这些复杂的相互作用对阐明发病机制和免疫调节机制是至关重要的。对不同宿主内环境的曲霉菌的状况的了解仍非常少。曲霉属不同的形态特征存在么？有生物膜形式么?还有其他微生物存在而影响曲霉菌属吗？如假单胞菌属 ?尽管存在这些悬而未决的问题，但很明显，最初的曲霉菌属感染的阶段是感染期，入侵它可以植入的氨酰基位点。预防所有呼吸道感染的第一道防线都是物理屏障，是一种清除肺颗粒的非特异性机制，由呼吸道粘膜和粘液纤毛分别清除。只有当这些防御失效，曲霉菌就有机会入侵。入侵后，宿主复杂防御机制协同行动，以消除并防止病菌对宿主的损害。
对烟曲霉的天然防御
烟曲霉的细胞壁对真菌的生长和抵抗环境压力至关重要。它还包含病原体相关分子模式(PAMPs)，被宿主非特异（先天）免疫细胞模式识别受体(PRRs)识别。有效的抗真菌的先天免疫应答对烟曲霉的识别和随后的诱导炎症网络清除病原体都至关重要。这样的免疫反应导致吞噬和杀灭真菌，以及细胞因子调节适应性免疫激活的信号反应和上皮细胞宿主防御。
pamp和PRRs
虽然分生孢子几乎总是被免疫识别的外部小棒层屏蔽、萌发过程中发生的形态学变化导致碳水化合物分子的暴露，如β-1 3-glucan 62,作为pamp，被宿主免疫系统识别。最合适的烟曲霉的模式识别受体是c型凝集素受体(CLR) dectin 1（亦称CLEC7A），它识别β-1,3-glucan并在呼吸道早期宿主防御中起重要作用。半乳甘露聚糖被dectin 2识别(文献66)，随后调节重要的抗真菌作用和细胞因子的诱导。此外，树突状细胞特异性ICAM3-grabbing非整合素(DC-SIGN；也被称为CD209)，一种PRR识别含甘露糖的结构，已被假设可识别半乳甘露聚糖。其他参与识别曲霉菌的PRR家族，包括toll样受体(TLRs)，介导吞噬作用，诱导细胞因子和有效的宿主防御。
类节点受体(NLRs)也可以在识别烟曲霉菌后激活免疫信号通路，各种细胞内NLRs，如NOD-，LRR-和pyrin - domain-containing 3 (NLRP3和NOD-、LRR-和CARD-containing4 (NLRC4) 是白介素-1β(IL-1β) 处理和诱导保护性反应的关键，如中性反应。此外，nlrp3敲除的小鼠也缺失黑色素瘤2 (AIM2)，能够识别DNA的PRR很容易受到曲霉病的入侵。然而，应该注意的是在这个模型中用于诱导感染的分生孢子虫是已经膨胀的分生孢子，而且是暴露的PAMPs，否则就不会暴露他们的休眠状态。
Pentraxin 3 (PTX3)是一种宿主防御曲霉菌的重要的分子。缺乏PTX3的老鼠对侵袭性曲霉病高度易感，在PTX3基因的具有多态性的人群和对曲霉菌的易感的正在由于血液系统疾病接受血液干细胞移植的病人具有高度关联性。PTX3与曲霉菌分生孢子绑定，并调节对真菌的识别。
在曲霉菌宿主防御中PTX3蛋白识别最重要的结论是PTX3可以恢复小鼠模型在慢性肉芽肿病（CGD）和同种异体骨髓移植中对宿主的抗真菌反应。因此,，不久的将来PTX3可能对曲霉菌病提供一种可能的附加治疗。PTX3对曲霉菌属和随后被识别的Fcγ受体和补充受体3 (CR3) 均有调理作用，它介导T细胞来源的细胞因子和烟曲霉菌分生孢子的杀灭。
体液宿主反应在抗真菌宿主防御中上起多大程度的作用，尚不清楚。缺乏大量的免疫球蛋白原的血丙种球蛋白缺乏症的患者或缺乏补体的病人，则没有增加患侵袭性曲霉病的风险。然而，先天免疫系统有可能使用调理素机制的某种成分来发挥抗真菌的作用。PTX3可能是这种串扰的关键调节器。PTX3如何协调宿主抗曲霉病的反应，这一个重要的问题仍然没有答案。这个问题的答案可能对设计新疗法至关重要。
先天宿主防御机制
NADPH氧化酶复合物在吞噬细胞中产生ROS，并调节宿主体内几个重要的通路防御烟曲霉菌。缺乏NADPH氧化酶复合物的患者极易受到侵袭性曲霉菌病的侵袭是显而易见的。基因突变编码NADPH氧化酶复合物的组成部分引起CGD，了解NADPH氧化酶复合物在CGD患者宿主防御曲霉菌属中的作用已被广泛研究。中性粒细胞对曲霉菌丝的抑制作用依赖于这个系统。而中性粒细胞对分生孢子的杀伤不依赖于NADPH氧化酶复合物的这一功能。单核细胞或巨噬细胞对曲霉菌属的杀灭依赖于lc3相关吞噬作用(LAP) ，而且依赖于NADPH氧化酶功能。缺乏LAP组件的老鼠也比较易患侵袭性曲霉病。因此，NADPH氧化酶系统似乎是曲霉菌属通过两种不同的机制进行宿主防御的主要来源。中性粒细胞介导的菌丝损伤和单核巨噬细胞或巨噬细胞依赖的LAP。在CGD患者的细胞和小鼠细胞中发现功能失调的LAP，其NADPH氧化酶活性不足是可以恢复，通过添加白细胞介素-1受体拮抗剂(IL-1Ra)，使IL-1Ra成为一种在探讨CGD患者患曲霉病时潜在的辅助治疗策略。此外，最近的证据显示，细胞因子interferon-γ(IFNγ)能修复小鼠细胞中的LAP，并能从CGD 患者中分离吞噬细胞或天然免疫细胞（非特异免疫细胞）。此外，dectin 1-mediatedβ-1 3-glucan识别被证明是重要的、理想的LAP激活物。在CLRs和NADPH氧化酶介导的宿主防御中提供模式识别之间的链接。此外，NADPH氧化酶复合物是诱导NETosis（中性粒细胞细胞外缺陷(NETs)形成）所必需的。NETs由中性粒细胞释放的DNA组成，含有抗菌肽，并能够捕获破坏菌丝，因为菌丝太大而不能被吞噬。然而，与细菌不同的是，烟曲霉菌的菌丝不会被NETs杀死。有趣的是，已经观察到对于A.nidulans（构巢曲霉）来说NETs比烟曲霉菌更易感。然而，当构巢曲霉被UGE3基因转染，该基因编码一种UDP -葡萄糖4-表异构酶，使真菌产生GAG，对抗NETs的增殖。这表明GAG在抵抗NETs中起着重要的作用。此外，通过基因治疗增加NADPH氧化酶活性能够恢复NETs的形成，并清除CGD患者感染的构巢曲霉。虽然NETosis可能是重要的先天免疫防御，NETs导致烟曲霉菌的死亡仍然存在争议。
毒力的起源
决定环境真菌毒力进化起源的机制知之甚少，比如烟曲霉菌，在它的自然环境中，烟曲霉菌遇到许多生物，无致命危险。假设在这样一个竞争激烈的环境中，作为烟曲霉菌的进化“毒力学校”存活、成长是有好处的。表明它在环境中所获得生存的特性，可能是其在人体内毒力的核心。然而，也有人认为外部的自然环境与人的体内是如此的不同，与毒力需求相比，也不太可能需要在外部环境中生存的这些因素。一个要考虑的重要方面是环境起源条件致病菌，如烟曲霉菌，可能引起人类感染前已经在其体内遇到其他微生物和寄主所在的生态区位内。土壤是烟曲霉的生态区位之一，是一个高度竞争的环境；曲霉菌属与原核生物和真核生物在每克土壤中竞争。在这样的环境中为了获得营养素激烈的竞争，在这种敌对环境中进化出来的机制可能会在毒力中也起作用。为了解释这种转变和关于环境竞争对人类毒力的影响，提出了“双重用途”毒力的概念，用于新型隐球菌、其他环境真菌，并已建议用于烟曲霉菌。最近的研究已经证明了这种机制，烟曲霉菌能够躲避土壤中的阿米巴原虫捕食，可能会采用类似的策略逃避天然免疫细胞。其中一个策略用来逃避变形虫的是细胞内萌发，导致吞噬细胞的机械裂解。在人类巨噬细胞中，烟曲霉菌能够在吞噬体的晚期生长，从而导致巨噬细胞坏死。烟曲霉对大范围的外排泵和转运蛋白进行编码，用于防御有毒化合物，这些转运蛋白和泵能对氮唑化合物提供交叉保护，用于治疗曲霉病。
先天免疫逃避
烟曲霉菌分生孢子为了逃避宿主的免疫系统形成了多种机制。存在于烟曲霉菌细胞壁的分生孢子的表面分子，如疏水蛋白和黑色素，修饰PAMPs。黑色素也有很强的抗吞噬功能：它阻断吞噬体酸化，它抑制NADPH氧化酶复合物（负责生产抗真菌的ROS）和它抵消LAP（单核细胞或巨核细胞必不可少的在细胞内杀死分生孢子的物质）。黑色素在免疫逃避中的重要性是突出，在观察的动物模型中扰乱黑色素生物合成导致毒力衰减。烟曲霉分泌的几个分子也能减少宿主的细胞吞噬能力。例如，GAG可以诱导中性粒细胞凋亡并介导NETs的耐药 。烟曲菌素是一种由曲霉菌产生的有毒分子，也能抑制中性粒细胞的功能。另一种由烟曲霉产生的毒素是胶霉毒素，它会通过干扰最佳的吞噬和杀灭病原体必需的磷脂酰肌醇信号，来降低巨噬细胞的功能。
在宿主体内存活的病原体对活性氧的耐受被认为是可能的。以烟曲霉菌为例，在感染期间对活性氧（ROS）的耐受可能不会对毒性至关重要，如转录因子Yap1和Skn7的缺失，它控制真菌对外界反应性氧化剂的应答，导致产生突变体对过氧化氢和甲萘醌不敏感，与亲本菌株比较在毒力上没有差异。同样,不能理解的是烟曲霉菌可以在较低的pH值（低至pH 为3）下生长，烟曲霉菌还可在吞噬溶酶体入侵宿主期间被降低的pH值所抑制。
虽然烟曲霉可以逃避吞噬细胞，阻碍宿主免疫应答，让人惊讶的是它很少在健康的人身上引起感染。不管怎样，在人类免疫系统广泛而复杂的用以消灭吸入的分生孢子的机制，确保健康机体能在实际上抵御曲霉病。每天吸入数百个分生孢子；然而，免疫细胞可以吞噬并杀死呼吸道中的分生孢子，是有一系列高效的根除真菌的机制。只有当至关重要的抗真菌防御系统失灵的情况下，如CGD或接受皮质类固醇治疗的患者，或像恶性肿瘤的骨髓消融或细胞毒性治疗导致免疫细胞水平过低时，真菌逃避策略才能使烟曲霉战胜宿主防御引起感染成为可能。
适应性免疫应答
型辅助性细胞(th1细胞)、th2细胞、th17细胞，最近描述的th9细胞和细胞毒性t细胞也被认为在宿主对烟曲霉菌的反应中起到一定作用，对其保护性和非保护性（促进疾病）免疫反应有贡献。T细胞亚群特异性激活作用依赖于真菌抗原，PRR信号通路和抗原途径方式，并在树突状细胞(DCs) 、T H 2和th9细胞中的表达对真菌过敏症有贡献，而th17细胞的反应密切需要由IL-2(文献129)和肠道菌群在最佳抗真菌的宿主防御中调控。虽然通过th17细胞生产，产生IL-22，这是已知的对抵御烟曲霉菌起保护作用，不局限于曲霉病中特定的T细胞谱系，可由其他细胞产生，如自然杀伤细胞或先天淋巴细胞。此外,，在人类和小鼠中，监管T细胞(T reg细胞)和1型调节性T细胞(Tr1细胞)的目标是烟曲霉菌，在抵御真菌的协调免疫过程中的作用是明确的和互补的。Tr1细胞调节扩张抗原特异性T细胞的分裂，从而限制免疫病理学，而监管T细胞(T reg细胞)决定了对人体过敏的真菌成分的耐受性。作为特定的以曲霉菌为目标的T细胞 (T reg细胞和Tr1细胞存在于人类之中，在对烟曲霉菌的适应性免疫系统的途径和功能广泛的理解可改善危险分层和治疗干预的发展，包括疫苗的设计，在易感的患者中的使用(框2)。先天免疫反应缺陷是侵袭性曲霉菌病发生的主要因素。除了观察到大多数曲霉菌病患者的先天免疫反应功能失调外，烟曲霉还可影响免疫反应，抑制其清除。发现不同的真菌组件有可能激活不同的保护辅助T细胞(THcells)和调节性T细胞(Treg细胞)细胞因子反应显示真菌特异T细胞反应的复杂性,使得使用曲霉属真菌的免疫治疗方法的探索特异性T细胞来治疗感染免疫力低下的个人成为可能。
框2：
已经考虑到针对烟曲霉的几种免疫治疗策略，包括细胞因子治疗、真菌疫苗和细胞免疫治疗。结合抗真菌药物,免疫治疗与细胞因子干扰素-γ(IFNγ)代表了一种治疗选择在病人真菌感染的风险,如曲霉病的预防慢性肉芽肿性疾病患者(CGD)。IFNγ有多重活性，例如，在免疫耐受中通过吲哚胺2,3-双加氧酶1 (IDO1)途径，调节免疫代谢活性，并通过脂化微管相关蛋白1轻链3 (LC3)相关吞噬(LAP)途径诱导最佳的微生物清除。因此，IFNγ疗法满足理想的辅助免疫治疗的要求。然而，其他细胞因子，如粒细胞集落刺激因子(G-CSF)和粒细胞巨噬细胞CSF (GM-CSF)，已经在侵袭性真菌感染患者中进行了增强先天免疫细胞功能和产生的试验，结果令人鼓舞。此外，给药穿透素 3 (PTX3)可以拯救对烟曲霉病高度敏感的小鼠，而白细胞介素-1受体拮抗剂(IL-1Ra)可以恢复CGD患者重要的抗真菌机制。另一种选择是细胞免疫疗法，以避免干细胞移植后T细胞的缓慢扩张。严格调控的T细胞反应是抗真菌免疫的关键，以促进曲霉菌的吞噬清除。疫苗可增强1型T辅助细胞(TH1细胞)的反应，有助于预防烟曲霉病的发生。在小鼠和人类的继承性转移烟曲霉特异性 IFNγ-产生辅助T细胞能够抵御曲霉病。此外，治疗与基因工程受体嵌合抗原T细胞,T细胞受体的重新设计使用模式识别受体(PRR) dectin 1认识真菌分子如β-1 3-葡聚糖，能够增强宿主体内反应模型。
目前，大多数免疫治疗方法仍处于实验阶段，临床应用较少。一些免疫治疗方法用于特定的情况下，如抗真菌治疗未能治疗感染。为了支持开发安全的免疫调节疗法，需要对曲霉菌病中宿主与病原体的动态相互作用有更广泛的了解。
虽然近年来对T辅助细胞的功能有深入了解，但T辅助细胞功能(或T辅助细胞的组合功能)是否是宿主防御烟曲霉菌的最佳选择尚不清楚。缺乏th17细胞或th1细胞会增加对侵袭性真菌感染易感性，但过度的T辅助细胞反应会导致严重的组织损伤。考虑这些方面，T辅助细胞在体内的反应的适当平衡点是什么？此外，细胞免疫应答在体内通过T细胞的过继转移调节，这些转运细胞的可塑性有多大（例如从一个th17细胞转化为一个T reg细胞能力有多大）？在疫苗的设计中这些问题值得考虑。没有FDA批准，针对真菌的疫苗凸显了将后天免疫系统的知识转化为治疗烟曲霉菌临床实践的困难。
适应宿主环境
虽然烟曲霉菌能够躲避先天免疫系统机制与适应环境压力的过程类似，烟曲霉菌调节适应性免疫反应的机制是不可预测和令人吃惊的。存在于烟曲霉菌的菌膜上，分泌菌丝生长的细胞壁分子GAG具有高度的免疫调节作用。在人类免疫细胞，GAG可特异性诱导产生抗炎细胞因子IL-1Ra的表达，能中和IL -1依赖的免疫反应，诸如对真菌清除至关重要的一种诱导保护性的th17细胞反应。虽然烟曲霉菌在环境中不会遇到细胞因子，它能够与人类细胞因子IL-17A结合并感知，改变其免疫应答中的形态、代谢和毒性。
烟曲霉在宿主中对低营养物质具有较强的免疫应答适应性 ，并且能够在低氧条件下存活。烟曲霉菌对宿主细胞和细胞外基质的附着力对宿主的持久感染性至关重要。分生孢子可以粘附各种结构，如气道上皮细胞和基膜的表面分子上，可显露个体已有的肺组织损伤（曲霉菌病诱发因素之一）。除了宿主反应调节，GAG需要黏附到包括宿主细胞在内的细胞表面，从而更易于感染的发生。在设计新的曲霉相关疾病的治疗策略、治疗方法时要考虑到这些高度动态的宿主-病原体相互作用。
展望和结论
在这篇综述中，我们讨论了烟曲霉菌与宿主的免疫反应的动态相互作用。这种相互作用的复杂性迫使研究人员使用简化的实验设置，同时学习所有相互作用是具有挑战性的。然而，克服这个问题的重要下一步可能是用系统生物学的方法来捕捉复杂的真菌与宿主之间的动态相互作用，整合微生物学和免疫学领域的知识，结合新的研究技术，比如全基因组测序和机器学习。此外，在真菌学、免疫学和临床传染病学方面有独特专长的研究团体之间的协作是在这一领域取得进展必不可少的。这可能有助于确定用于改进或探索新的诊断测试的关键因素，并可指导曲霉相关疾病的宿主定向治疗。必须战胜许多挑战，例如，我们需要识别区分急性和慢性曲霉病的标志，重要的是，我们需要确定使我们能够快速诊断侵袭性曲霉病并进行监测治疗反应的标志。此外，新出现的抗真菌耐药(框3)和在过去十年里未改变的侵袭性曲霉病有关的高死亡率，亟待开发新的抗真菌药物和辅助免疫调节策略来改善严重感染的结局。
框3：
抗真菌耐药
目前有三种抗真菌药物用于治疗曲霉病：棘白霉素，多烯两性霉素B和苯三唑。其中，苯三唑是目前是治疗曲霉菌病的首选药物。曲霉菌的耐药性的获得一直受到限制。然而，近年来抗药性已经有所报道，在过去十年中有所增加。最近的多中心流行病学SCARE（欧洲曲霉菌的耐药性研究监测合作组织）研究（来自19个国家的22个中心）表明，在一些中心耐药菌株的比例可超过总菌株的25%，但在另一些中心，频率不超过0.2% 。许多因素可以解释这种差异，比如一个中心是否是转诊实验室用于检测真菌菌株，对患者群体进行了研究和分析方法论证。
对偶氮类（唑类）化合物的抗药性主要由两种机制引起：靶基因蛋白质Cyp51A突变，它是14α-demethylase参与麦角固醇的生物合成,以及外排（射流）泵的过表达。烟曲霉Cyp51A蛋白中单一的氨基酸替换G54, P216，F219、M220和G448，插入的CYP51A启动子区域的串联重复序列的组合和CYP51A的准时突变(TR34/L98H和TR46/Y121F/T289A)已被描述。后一种抗性机制可能是由于暴露于环境中使用的唑类杀菌剂-例如在农业中。atp结合盒(ABC)转运体(AtrF和Atrl)以及主要推动者超家族转运体(MdrA)的成员之一，显示出对氮杂化合物的敏感性，也有报道，但是外排的泵（烟曲霉基因组中的>300基因）在抗真菌方面的作用还没有得到很好的证实。
似乎在医学真菌学中抗真菌药物的耐药性还没有被认为是一个实际性的临床问题。然而，病例报告显示，患者感染耐偶氮菌株的死亡率高于感染易感菌株患者的死亡率。在农业中，毒株是药物耐药株，包括偶氮类耐药株，在首次发现后不到2-6年就被发现唑类的使用。我们不知道烟曲霉菌的情况是否如此。但报告对氮杂化合物产生耐药性的国家的数量继续增加。
耐药菌株正在出现，解决这一问题的方法很复杂。氮杂环化合物在环境中的应用十分广泛，其在农业上的停用目前还不可行。因此，我们需要进一步证实抗真菌药物目标是克服新出现的抗真菌耐药性所带来的挑战。
