背景:侵袭性肺曲霉病(IPA)是肺曲霉病中最严重的深部感染性疾病,能够威胁生命的深部感染性疾病。随着抗生素、激素、免疫抑制剂的广泛使用,以及侵入性治疗的增加,IPA的发病率逐渐升高,常感染免疫缺陷或低下的患者。既往报道烟曲霉是IPA的主要病原菌,但近些年逐渐报道非烟曲霉感染的IPA逐渐增多,发病率由高到低依次是黄曲霉、黑曲霉、土曲霉和构巢曲霉等。而NSC 119875 molecular weight我国对丝状真菌的鉴定能力较薄弱,本研究旨在研发一种体外快速鉴定丝状真菌的技术。此外,探索IPA各MRTX849作用肺曲霉种致病力差异和致病模式,以及宿主应答机制的异同,为更好的了解各肺曲霉种感染IPA的致病机理奠定理论基础,有助于辅助临床诊断与治疗IPA。方法:基于ResNet-50深度卷积神经网络原理,通过创建训练集、测试集和评估集,本研究建立了 XMVision Fungus AI系统用于临床常见丝状真菌的快速鉴定。通过自动色彩均衡(ACE)和自适应对比度增强(ACE)方法对镜下采集的图片归一化处理,提高系统的识图和鉴定能力。筛选来自2015-2020年中国医学科学院北京协和医院检验科常规保存和2017-2018年中国医院侵袭性真菌监测网(CHIF-NET)中国北部地区合作医院的临床曲霉菌株。通过体外5种压力应答试验,包括金属离子压力、渗透性压力、氧化压力、细胞壁/细胞膜破坏压力、高温压力,以及Sensititre YeastsOne体外抗真菌药物敏感性检测,对不同肺曲霉种的各菌株进行压力应答能力分析;结合大蜡螟感染模型,对各肺曲霉种毒力进行初筛;再结合菌株信息和患者病例信息,共同筛选各肺曲霉种的代表株。通过建立小鼠侵袭性肺曲霉病感染模型,验证各肺曲霉种致病力大小以及致病模式的异同。通过宿主转录组学分析,探究各肺曲霉菌种感染宿主的免疫应答异同和致病通路的功能特征。结果:XMVision Fungus AI系统成功建立了对临床常见的9种丝状真菌的快速鉴定,包括烟曲霉复合群、黄曲霉复合群、黑曲霉复合群、土曲霉复合群、构巢曲霉、聚多曲霉/杂色曲霉、总状共头霉、镰刀菌属和青霉菌属,总体的鉴定准确率可达93.00%(279/300),高于技术人员的鉴定水平。结合大蜡螟和小鼠生存曲线的分析,以及组织病理HE&PAS染色分析和细胞凋亡检测,以Af293为参考菌株,验证了各肺曲霉种的致病力强弱,依次是黄曲霉>烟曲霉>黑曲霉,塔宾曲霉和土曲霉致病力相似;烟曲霉复合群中,A.felis>烟曲霉>迟缓曲霉。通过巨噬细胞和菌丝特异性染色,在共聚焦激光扫描显微镜下观察到强毒株组主要以菌丝形态侵袭宿主肺部,并穿透巨噬细胞“逃逸”固有免疫反应;弱毒株组主要以孢子形态感染宿主,被巨噬细胞吞噬,可能与宿主“共生”。Middle ear pathologies宿主转录组分析显示,强毒株组感染宿主24 h的差异表达基因(DEGs)明显增多,而弱毒株组72 h的DEGs逐渐增多;DEGs富集结果显示,强毒株组GO主要富集在免疫应答、宿主表皮和上皮细胞的发育功能和宿主凋亡等方面;KEGG富集分析显示,区别强弱毒株较明显的两个通路是TNF信号通路和IL-17信号通路。实时荧光定量PCR(RT-PCR)显示,弱毒株组在TNF信号通路中除BIRC2基因和IL15基因的表达显著上调(P<0.05),其余的相关基因相对强毒株组均显著下调(P<0.05)。此外,土曲霉组感染宿主的转录组分析中,LCAM1、CXCL1、LCN2、MAPK3K8和FOSL1基因的表达量相对Af293参考株、烟曲霉和A.felis表达均显著下调(P<0.05)。结论:XMVision Fungus AI系统凭借操作方便、低成本的优势,适合现场丝状真菌快速鉴定和适用于基层医院及标本量大的综合医院,可以解决缺乏真菌形态学专业人员的问题,辅助临床鉴定临床常见丝状真菌。强毒株和弱毒株在感染宿主过程中表现出了不同的致病特征,强毒株感染宿主会带来过度炎症反应,提示临床在既往治疗IPA使用抗真菌药物的基础上可给予相关治疗来预防和治疗免疫功能缺陷或低下的患者发生过度炎症反应,防止免疫重建综合征(IRS)带来的危害。虽然弱毒株的致病力较低,对机体造成的炎症反应较弱,但不能忽视弱毒株在感染后期可能会与宿主“共生”的特点,提示临床要以使用抗真菌药物清除菌体为目的来治疗弱毒株造成的IPA感染,防止慢性肺曲霉病(CPA)的发生。此外,BIRC2基因调控的cIAP1蛋白可能作为治疗强毒株感染的IPA患者的靶向治疗药物。