主要作者与机构: 本研究由贵州医科大学附属医院皮肤科的胡浩、焦斌、邓燕妮、罗王兰、周静、雷伟及蒋燕萍等人,联合贵州医科大学基础医学院免疫学教研室、贵州医科大学地方病与少数民族疾病教育部重点实验室、安顺市人民医院皮肤科、贵州医科大学临床检验科学学院、贵州医科大学附属医院产前诊断中心、贵州医科大学贵州省微生物与感染性疾病防控重点实验室,以及荷兰奈梅亨拉德堡德大学医学中心/卡尼修斯威廉敏娜医院真菌学卓越中心共同完成。通讯作者为蒋燕萍。该研究发表于 mycopathologia 期刊,2026 年第 191 卷,文章编号 24,于 2025 年 9 月 15 日收稿,2025 年 12 月 30 日接受,以原创论文(original article)形式发表。
研究背景: 该研究属于医学真菌学与公共卫生领域,聚焦于动物源性皮肤癣菌犬小孢子菌(*Microsporum canis*)的流行病学与传播机制。犬小孢子菌是全球范围内引起人类和动物皮肤癣菌病的最主要的人兽共患病原菌之一,尤其多见于猫、犬等伴侣动物,并可传播给人类,导致头癣等感染。然而,其在中国西南部贵州省的传播模式、宿主适应性、遗传背景及生殖策略仍不清楚。该研究旨在通过结合过去七年皮肤癣菌病数据的回顾性分析与 2024 年 2 月至 2024 年 8 月进行的猫、犬皮肤感染横断面调查,系统分析从人和动物分离到的 51 株犬小孢子菌的基因型、表型、生理特性及交配型(mating type)基因分布,以揭示区域流行病学特征及潜在传播途径。
研究流程与实验方法: 该研究采用多阶段整合性设计,流程包括以下几个主要环节。
第一,菌株收集与鉴定。从 2018 年 1 月至 2025 年 2 月,研究者从贵州医科大学附属医院皮肤科真菌实验室收集了 705 株皮肤癣菌,经核糖体 DNA 内转录间隔区(ITS rDNA)测序鉴定出 56 株犬小孢子菌,其中 34 株成功保藏并复苏用于后续分析。同时,在 2024 年 2 月至 8 月,从贵阳市和安顺市的多家宠物医院及猫舍采集了 68 只患皮肤病猫和犬的皮屑和毛发样本,经沙氏葡萄糖琼脂(SGA)培养和 ITS rDNA 测序,共获得 49 株真菌分离株,其中 17 株鉴定为犬小孢子菌。所有菌株均经三区划线法在马铃薯葡萄糖琼脂(PDA)上纯化,并通过血球计数板将孢子悬液浓度调整为 1–5×10⁶ CFU/mL 后用于下游实验。
第二,分子与系统发育分析。利用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)法提取 DNA 后,对 51 株犬小孢子菌进行了四个遗传标记的扩增与测序:ITS 区、部分 β-微管蛋白基因(*TUBB*)、基于犬小孢子菌 CBS 113480 的 RNA 聚合酶 II 大亚基基因 *RPB2*(即 *MCYG_02390*)序列自行设计的一对新引物(扩增 1130 bp 片段),以及交配型基因位点 *MAT*。其中,MAT1-1-1 基因的 α-box 结构域用引物 johe20887/johe20888 扩增,MAT1-2-1 基因的高迁移率族(HMG)结构域用引物 johe20893/johe20894 扩增,另用 mat1-1F/mat1-1R 与 mat1-2F/mat1-2R 引物对进行比较验证。PCR 产物经双向测序后,用 Lasergene 软件包的 SeqMan 模块拼接,用 MAFFT 进行多序列比对,以贝叶斯推断(Bayesian inference, BI)构建系统发育树,后验概率≥0.95 视为有统计学支持。分析以 Trichophyton rubrum 和 Arthroderma uncinatum 分别作为不同基因片段的外群。
第三,表型与生理特性分析。在 PDA 上分别于 4°C、25°C、32°C 和 40°C 条件下培养两周,记录菌落生长速率;利用 Tween-80 浊度试验培养基(TOTM)评估脂肪酶活性,以近平滑念珠菌(*Candida parapsilosis*)JYP18-6 为阳性对照;使用尿素酶培养基在 28°C 培养两周,根据颜色变化判定尿素酶活性强度。所有实验均重复三次。
第四,交配实验。对混合菌株 JYP21030 进行纯化单孢分离,获得表型不同的两个纯化株 JYP21030a 和 JYP21030b。在 30°C 暗条件下,于非洲雏菊种子琼脂(Niger seed agar, GASA)上进行相同菌株自交和不同菌株间的种间交配实验,使用乳酸棉蓝混合液制片,经 Olympus BX-51 显微镜观察并记录子囊果样结构和厚壁子囊孢子等有性生殖形态。统计分析采用 t 检验、Mann–Whitney U 检验、卡方检验及 Fisher 确切检验,双侧检验,P<0.05 视为有统计学意义。
主要研究结果: 在分子水平上,51 株来源于人与动物的犬小孢子菌在 ITS、TUBB 和 RPB2 三个基因位点上均与参考菌株 CBS 113480 完全一致,未检出任何核苷酸差异,表明该地区犬小孢子菌种群具有高度遗传同质性。但在 RPB2 系统发育树上,M. audouinii 和 M. ferrugineum 以高支持度(BI 0.99)聚为一支,且与犬小孢子菌群体间存在 7 个核苷酸差异,提示三者分类界限仍需进一步厘清。交配型分析显示,除混合株 JYP21030 外,其余 50 株犬小孢子菌均为 MAT1-1 基因型。JYP21030 是唯一扩增出 MAT1-2 基因的菌株。纯化后,JYP21030a 经 ITS 和 TUBB 系统发育分析归入 Trichophyton mentagrophytes var. *interdigitale*(BI 1.00),而 JYP21030b 归入犬小孢子菌。JYP21030b 的 MAT 位点多次引物扩增均失败,而 JYP21030a 的 MAT1-2 基因序列与原始混合株及参考菌株 CBS 428.63 完全一致,与犬小孢子菌参考株 CBS 495.86 存在 50 个单核苷酸多态性(SNPs)。结合形态学观察,该研究明确证实 JYP21030 为犬小孢子菌与 T. mentagrophytes var. interdigitale 的远缘杂交混合株。
在生理特性上,所有菌株均不能在 4°C 和 40°C 生长,25°C 生长略优于 32°C。动物来源菌株的耐热性显著强于人来源菌株(P<0.001),且在 25°C 和 32°C 下菌落直径更大(P<0.001 和 P=0.003)。动物来源菌株的尿素酶活性也显著更强(P<0.001),其中 76.47% 表现为阳性,而人来源菌株仅 20.59% 为阳性。酯酶活性在两组间无显著差异。杂交株 JYP21030 则丧失了典型的尿素酶和酯酶活性,但在 32°C 生长优于 25°C,表现出更强的耐热性和环境适应潜力。临床方面,人和动物的犬小孢子菌感染均主要累及头皮等有毛部位;动物感染病程更短、发病年龄更小,病灶多见于头面部和颈部,且更易传染给饲养者(23.53% 的饲养者被感染)。人感染犬小孢子菌的炎症反应以中度为主,家庭内人传人相对少见。JYP21030 来自一例 6 岁男童的头癣病灶,临床表现为病程长达两个月且炎症最重,提示远缘杂交可能增强了毒力和宿主适应能力。
此外,在交配实验中,混合株及纯化株在 GASA 培养基上均观察到了大量聚集的菌丝形成子囊果样结构,表面有棘状突起,周围有螺旋状包被菌丝,并可见散在或成簇的厚壁子囊孢子及少数子囊样结构。纯化株 JYP21030a 还出现了初生和次生分生孢子梗形成的树枝状结构,而 JYP21030b 则恢复了典型的大型分生孢子形态。研究认为,JYP21030b 的 MAT1-1 基因在杂交过程中可能发生功能抑制或基因组缺失,而 JYP21030a 的 MAT1-2 基因则可能通过不对称基因表达或调控激活实现自交,这一现象挑战了严格遗传隔离作为真菌物种定义唯一标准的传统观点。
结论与意义: 该研究证实犬小孢子菌仍是贵州地区人和伴侣动物皮肤癣菌病的最主要人兽共患病原菌。尽管分子遗传变异有限,但动物源菌株尿素酶活性和耐热性更强,提示其在环境中的适应性和宿主转换潜力更高。更重要的是,研究首次发现犬小孢子菌与 T. mentagrophytes var. interdigitale 之间存在远缘杂交,杂交后的交配型基因发生动态改变与多样化,可能导致旁路自交和非典型生殖行为的出现。这一发现为犬小孢子菌“低遗传变异但表型异质性明显”的悖论提供了新解释,并为理解其传播动态、生态适应和公共卫生风险提供了新视角。在公共卫生应用层面,研究提示实际感染负担可能被低估,应加强伴侣动物尤其猫的皮肤真菌监测,并重视头部的直接接触作为传播风险因素。
研究亮点: 该研究的突出之处在于同时整合了医院回顾性数据与社区动物横断面调查,实现了“人—动物—环境”多层面的流行病学拼图。在方法上,作者自行设计了基于 RPB2 基因的新引物,尝试在传统 ITS 和 TUBB 标记基础上提高分型分辨率。最具特色的是对 JYP21030 混合株的深入挖掘:通过纯化、单孢分离、多位点系统发育和交配实验,完整呈现了一例自然发生的远缘杂交事件,并直观展示了有性生殖形态。研究将分子证据与尿素酶、酯酶活性及不同温度生长表型相关联,揭示了功能驱动的表型可塑性,并提出了“远缘杂交—交配型基因动态变化—非典型生殖—宿主适应性增强”的逻辑链条,为真菌物种界定和生殖策略研究提供了新的案例。