真菌疾病导致全球作物损失高达25%，对人类，尤其是免疫系统弱化者构成风险。
由埃克塞特大学主导的研究发现，最常用的抗真菌药物类别可以导致病原体自毁。这个发现对改善保护粮食安全和人类生命的方法具有重要意义。
唑类杀真菌剂是对抗植物真菌性疾病最有效的防御手段，约占全球农业杀真菌剂市场的很大一部分，年价值超过30亿英镑。这些抗真菌化学品对治疗对人类健康构成严重威胁的病原真菌也至关重要。唑类药物通过靶向病原细胞中负责生产麦角固醇的酶来工作，麦角固醇是细胞生物膜必不可少的一种胆固醇样分子。通过耗尽麦角固醇，唑类药物有效地杀死病原细胞。尽管它们的重要性不容忽视，但关于唑类药物实际导致病原死亡的原因知之甚少。埃克塞特大学的科学家在《自然通讯》上发表的一项新研究揭示了唑类药物杀死病原真菌的细胞机制。教授盖罗·斯坦伯格及其团队在BBSRC的资助下，利用活细胞成像法和分子遗传学研究了麦角固醇合成的抑制是如何导致小麦作物病原真菌、引起小麦白斑病的泽米思霉（Zymoseptoria tritic, Z. tritici）细胞死亡的。在温和气候下，仅在英国，每年因泽米思霉（Z. tritici）造成的收成损失和喷洒杀真菌剂所花费的费用预计超过2.5亿英镑。
来自埃克塞特的团队观察了活的Z. tritici细胞，对其进行了农业唑类药物处理，并检查了细胞反应。他们发现，之前普遍接受的观点，即唑类药物通过导致外细胞膜穿孔来杀死病原细胞，这一说法并不准确。相反，他们发现唑类药物诱导的麦角固醇减少增加了细胞线粒体的活性，而线粒体是细胞的“动力源”，负责产生驱动所有代谢过程的细胞“燃料”。在病原细胞中，生产更多的“燃料”本身并不有害。然而，这一过程导致了更多毒性副产物的产生。这些副产物启动了病原细胞中的“自杀”程序，称为细胞凋亡。此外，较低水平的麦角固醇还激活了第二条“自毁”途径，导致细胞消耗自身核和其他必需细胞器的过程，称为巨自噬。研究人员证明，这两条途径都促成了唑类药物的致命效果。他们得出结论，唑类药物通过触发自我毁灭使真菌病原体经历“自杀”。
研究人员发现了相同的机制，说明唑类药物是如何杀死水稻稻瘟病真菌Magnaporthe oryzae的。这种真菌会造成多达30%的水稻死亡，而水稻是全球超过35亿人重要的粮食作物。研究人员还测试了其他靶向麦角固醇生物合成的抗真菌药物，如特比萘芬、托尔福那特和氟康唑。这些药物在病原细胞中均导致类似的反应，表明细胞自杀是麦角固醇生物合成抑制剂的共同结果。
主要作者，埃克塞特大学细胞生物学主席及生物成像CA研究主任教授盖罗·斯坦伯格表示，这一发现改变了我们对唑类药物消灭真菌病原体的理解。研究表明，唑类药物激活细胞“自杀”过程，导致病原体的破坏。这一细胞反应采用了两天的处理时间，表明细胞在暴露于唑类药物一段时间后达到了临界点。不幸的是，这使得病原体能够对唑类药物产生抗药性，导致真菌病原体中唑类抗药性的增强。这最终增加了在作物和人类中抵御疾病失败的可能性。该研究为唑类药物的活性和真菌病原体抗药性的发展提供了见解。唑类药物是全球最常用的化学控制剂之一。希望这一结果有助于改善控制策略，以拯救生命并确保未来的粮食安全。
