讨论
白色念珠菌已成为医院获得性感染的主要病原体，这种真菌在特定患者亚群（如烧伤受害者）中从局部感染进展为侵袭性和/或全身性疾病的发生率很高。我们的数据显示，NO-np干扰白色念珠菌的体外生长，这可能是由于一氧化氮的持续释放，可以渗透和通透酵母细胞的细胞膜。这种纳米技术释放一氧化氮的速率和量允许自由基改变酵母膜上的外周和整合结构，特别是膜结合蛋白和脂质。作为亲脂性和不带电分子，一氧化氮可以轻松穿过脂质双层，到达关键代谢酶、信使RNA、蛋白质和DNA，使重要的生物过程失能。此外，与超氧化物相互作用形成的过氧亚硝酸盐通过脂质过氧化进一步破坏酵母膜，加速细胞完整性的降解。先前研究表明，一氧化氮通过破坏微生物DNA大大加速过氧化氢杀灭微生物的速率。一氧化氮还阻断呼吸，这一事件可以刺激氧化性DNA损伤。同样，细胞电荷的改变可能导致吞噬细胞对真菌细胞的吞噬和杀灭增加。最近，我们建议NO-np由于其优异的组织渗透性和强大的广谱抗菌活性，是用于皮肤感染的有前景的候选药物。在这方面，一氧化氮能够扩散通过皮肤和软组织，从而减少微生物负荷。
我们的研究表明，NO-np在白色念珠菌感染烧伤的情况下具有显著的抗真菌功效。烧伤损伤和感染可导致严重并发症，包括组织损伤、脓毒症和死亡。NO-np被发现可以防止真菌侵入皮下/肌肉，并减少皮肤念珠菌负荷。一氧化氮还刺激先天免疫细胞（如中性粒细胞和巨噬细胞）的浸润，这增强了其作为抗真菌药物的影响。NO-np可能潜在地诱导能够控制感染的保护性免疫反应，从而防止全身传播。此外，延时显微镜图像表明，NO-np可能在感染期间抑制白色念珠菌的生长和形态发生。NO-np对形态发生影响的潜在机制尚未阐明，可能是多因素的，可能影响黏附、定植、组织穿透和传播。颗粒的效应可能像干扰细胞间相互作用或群体感应一样简单，或破坏细胞信号级联，或直接损伤DNA。也许，NO-np可能直接影响环AMP-蛋白激酶A复合物，这是白色念珠菌中调控菌丝生长的主要途径。这是未来研究的一个有前景的领域。
NO-np治疗白色念珠菌烧伤损伤提供了额外的好处，因为我们发现治疗通过诱导胶原蛋白沉积和/或保护胶原蛋白免受降解来刺激愈合。一氧化氮通过诱导成纤维细胞分泌胶原蛋白来促进伤口愈合。一氧化氮供体加速伤口愈合以及NO-np最近也被证明。事实上，在大鼠中用一氧化氮释放的双氯芬酸衍生物治疗已证明加速胃溃疡愈合，用硝酸甘油治疗大鼠观察到类似效果。此外，Thornton等人证明，在体内用诱导型一氧化氮合酶基因转染的受伤大鼠中胶原蛋白沉积可以增强，伤口环境中一氧化氮产生的增加先于观察到的胶原蛋白合成增加。此外，我们最近建议，局部应用的NO-np还可能通过减少微生物负荷来防止微生物胶原酶对胶原蛋白的降解。病原体可以通过产生有毒副产物并与细胞竞争氧气和营养来损害修复过程。白色念珠菌黏附于层粘连蛋白和纤连蛋白、I型和IV型胶原蛋白，并释放降解胶原蛋白的金属蛋白酶，这促进了酵母在穿过内皮层后在组织中的迁移，允许真菌侵入靶器官。阻碍微生物的代谢功能降低了它们损伤宿主组织的能力。
在减少入侵微生物造成的宿主损伤的同时，一氧化氮修饰宿主效应反应。除了其抗菌功能外，中性粒细胞从血液中募集到炎症部位，在那里它们促进伤口愈合。一旦进入伤口环境，中性粒细胞吞噬外来物质和细菌，通过释放蛋白水解酶和氧衍生自由基物种来破坏它们。然而，在没有持续感染的情况下，中性粒细胞活性在损伤后几天内逐渐改变以防止组织损伤。在愈合后期，中性粒细胞必须从伤口部位清除。冗余细胞通过挤压到伤口表面作为腐肉或通过凋亡来处置，允许清除整个中性粒细胞群而不造成进一步组织损伤或加剧炎症反应。细胞残余物和凋亡小体随后被巨噬细胞吞噬。与这一发现一致，我们发现NO-np治疗小鼠的伤口中感染早期有相对较多的中性粒细胞。
巨噬细胞在伤口愈合中的作用已从巨噬细胞主要清除伤口中异物的概念，发展到理解巨噬细胞参与从再上皮化和胶原蛋白沉积到血管生成和细胞增殖的多个方面。我们使用Iba-1（一种在巨噬细胞样细胞中表达但不局限于巨噬细胞谱系的肌动蛋白交联蛋白）来研究一氧化氮对伤口环境中巨噬细胞样浸润的影响。虽然许多研究集中在巨噬细胞样细胞诱导iNOS释放一氧化氮作为宿主防御的一部分的作用上，但我们的数据表明一氧化氮也调节巨噬细胞样细胞活性，类似于一氧化氮和VEGF表现出相互调节的方式。我们进一步在研究中观察到，NO-np治疗小鼠中巨噬细胞迁移增加，表明一氧化氮是组织修复和再生早期和晚期阶段广泛作用的关键分子。
纳米技术的安全性和毒性已得到充分记录和广泛讨论。大量调查揭示，各种纳米材料可以穿透动物模型和人体离体模型中的完整皮肤。此外，NO-np的皮肤渗透可以根据使用的递送载体或发现的屏障破坏来增强，特别是在开放性伤口的情况下，如本研究所述。更令人担忧的是由特定纳米材料的全身渗透和最终通过各种孔口循环引起的毒性，这已被证明会发生。我们已在体外证明NO-np对培养成纤维细胞显示最小毒性。此外，在使用腹腔和静脉给药途径的体内安全性（小鼠）评估中，发现最小细胞毒性，治疗小鼠未发生临床不良事件。
总之，本研究表明NO-np具有抗真菌和烧伤愈合特性。总体而言，呈现的结果表明，NO-np的局部应用在小鼠烧伤模型中对皮肤白色念珠菌感染非常有效。此外，NO-np似乎通过保护真皮结构成分（如胶原蛋白免受降解）来增强烧伤愈合，并可能刺激新胶原蛋白的产生和沉积。这些发现支持其他研究，这些研究表明局部应用的NO-np可以有效诱导局部免疫反应，同时炎症最小，进一步增加了其在此应用中的有益效果。这些结果表明，该平台有潜力作为易于施用的一氧化氮等抗感染药物的来源，用于治疗皮肤和软组织感染，包括由烧伤损伤引起的感染。
致谢
Joshua D. Nosanchuk部分获得Irma T. Hirschl/Monique Weill-Caulier信托研究奖的支持。Luis R. Martinez感谢NIH-NIAID 1K22A1087817-01A1和LIU-Post-Faculty委员会研究奖的支持。Adam J. Friedman感谢皮肤病基金会的支持。
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