Tolerancja na leki przeciwgrzybicze u Candida auris przyczynia się do niepowodzenia leczenia

Ostatnie badanie opublikowane w czasopiśmie Biomedicines miało na celu określenie tolerancji przeciwgrzybiczej Candida auris (C. auris) na wszystkie trzy klasy leków przeciwgrzybiczych powszechnie stosowanych w leczeniu inwazyjnej kandydozy. Infekcje mikrobiologiczne są wywoływane przez szkodliwe bakterie, grzyby lub wirusy i dotykają milionów ludzi na całym świecie. Na całym świecie obserwuje się wzrost oporności na środki przeciwdrobnoustrojowe (AMR), co zagraża systemowi opieki zdrowotnej. Wśród AMR, oporność na leki przeciwgrzybicze występuje głównie u pacjentów z obniżoną odpornością. Grzyby rozwijają się w cieplejszych temperaturach, a zmiany klimatyczne wspomagają ich rozwój. W rezultacie przewiduje się stały wzrost liczby zakażeń grzybiczych na świecie. Naukowcy są szczególnie zaniepokojeni opornością na leki przeciwgrzybicze z powodu ograniczonej liczby klas leków przeciwgrzybiczych. Co zaskakujące, od ponad dekady na rynek nie trafiła żadna nowa klasa leków przeciwgrzybiczych. Jedną z najczęstszych infekcji grzybiczych wywołują drożdżaki z rodzaju Candida. Klinicyści wykazują szczególną troskę o zakażenie grzybicze wywołane przez C. auris ze względu na jego oporność na leki przeciwgrzybicze. Ten patogen grzybowy występuje w ponad 47 krajach na całym świecie i charakteryzuje się śmiertelnością sięgającą 45% wśród pacjentów z zakażeniami krwi. C. auris wykazuje oporność wielolekową. Kiedy dany grzyb jest odporny na więcej niż jeden na trzy lub więcej środków przeciwdrobnoustrojowych, jest znany jako wielolekooporny. Co ciekawe, w niektórych przypadkach C. auris wykazał również pan-lekooporność, gdzie stwierdzono, że nie jest wrażliwy na leki należące do wszystkich klas antybiotyków. Należy zwrócić uwagę na różnicę pomiędzy tolerancją na leki przeciwgrzybicze a opornością na leki przeciwgrzybicze. Oporność przeciwgrzybicza wynika z dziedzicznych zmian genetycznych, co pozwala komórce grzyba na wzrost powyżej minimalnego stężenia hamującego (MIC) w sposób zależny od stężenia. Natomiast tolerancja przeciwgrzybicza wynika z heterogenności fenotypowej, która jest zjawiskiem odwracalnym. Komórki tolerancyjne powoli rosną powyżej MIC. Istotne jest zrozumienie mechanizmów związanych z tolerancją u gatunków Candida. Poprzednie badania wskazały, że wiele czynników, takich jak aneuploidia, jest związanych z tolerancją u gatunków Candida. Chociaż u C. auris stwierdzono tolerancję na azole wspomaganą przez Hsp90, nie jest jasne, czy ten gatunek grzyba jest tolerancyjny na nieazolowe klasy leków przeciwgrzybiczych. Obecnie nie ma dostępnych testów klinicznych pozwalających na identyfikację tolerancji na leki przeciwgrzybicze, co mogłoby być bardzo korzystne w określaniu skuteczności mono- i kombinowanych terapii przeciwgrzybiczych. W tym badaniu wykorzystano testy mikrorozcieńczeń w bulionie i dyfuzji krążkowej, wraz z programem diskImageR, do oceny tolerancji grzybów na różne klasy leków przeciwgrzybiczych. Dodatkowo przeprowadzono analizy w celu sprawdzenia, czy tolerancja grzybów może być usunięta poprzez adiuwantową terapię przeciwgrzybiczą. MIC dla każdego izolatu C. auris oznaczono przy użyciu testów mikrorozcieńczeń w bulionie. Analizowano tolerancję C. auris na różne klasy leków przeciwgrzybiczych, takich jak: flukonazol, amfoterycyna B, itrakonazol, anidulafungina, worykonazol, mikrofungina, kaspofungina i posakonazol. Obrazy każdej płytki dyfuzyjnej uzyskano po 24 godzinach i 48 godzinach przy maksymalnej rozdzielczości. Tolerancję grzybów określano na podstawie wzrostu supra-MIC z testów rozcieńczeń mikrobiologicznych oraz frakcji wzrostu (FoG) w strefie zahamowania (ZOI) z testów dyfuzyjnych. Autorzy przeanalizowali również skuteczność terapii skojarzonej z użyciem środka przeciwgrzybiczego i adiuwanta (chlorochina) wobec C. auris, C. parapsilosis i Issatchenkia orientalis. Ograniczona liczba klinicznych izolatów C. auris wykazywała tolerancję na leki fungistatyczne, takie jak flukonazol, worykonazol, itrakonazol i posakonazol, oraz na leki grzybobójcze, np. amfoterycynę B i kaspofunginę. Tolerancję na azole stwierdzono również u C. parapsilosis, natomiast I. orientalis pozostał oporny na flukonazol. Tolerancja została wykryta po 24 godzinach i 48 godzinach przez FoG i została udokumentowana przy użyciu diskImageR i ImageJ. To odkrycie wskazuje, że specyficzna subpopulacja C. auris jest niewrażliwa na różne środki przeciwgrzybicze. Co ważne, ta metoda kwantyfikacji tolerancji może być stosowana przez kliniczne laboratoria diagnostyczne wraz ze standardowymi testami na wrażliwość/oporność grzybów w celu sformułowania lepszych strategii przeciwgrzybiczych. Tolerancyjne komórki grzybów, które rosły wewnątrz ZOI po podhodowaniu były znacznie mniejsze niż populacja rodzicielska, co wskazuje na obecność heterogenności fenotypowej zamiast zmienności genetycznej. W przyszłości należy zbadać podstawowy mechanizm związany z tolerancją C. auris. Autorzy zaobserwowali zmniejszenie lub zniesienie tolerancji u niektórych izolatów C. auris poprzez połączenie leków przeciwgrzybiczych (azolowych, polienowych i echinokandynowych) z lekiem przeciwmalarycznym (chlorochiną). C. auris był tolerancyjny na kilka leków przeciwgrzybiczych, takich jak kaspofungina, flukonazol, posakonazol, worykonazol, itrakonazol i amfoterycyna B. Tolerancja na grzyby jest zjawiskiem odwracalnym, które można było wykryć po 24 i 48 godzinach. Po raz pierwszy w tym badaniu wykazano, że połączenie leków przeciwgrzybiczych z adiuwantem w postaci chlorochiny może wyeliminować tolerancję i oporność u C. auris. Jednak wyniki muszą zostać potwierdzone za pomocą eksperymentów in vitro i in vivo.

Geny znane z kontroli koloru oczu są niezbędne dla zdrowia siatkówki

Szlaki metaboliczne składają się z serii reakcji biochemicznych w komórkach, które przekształcają składnik wyjściowy w inne produkty. Istnieje coraz więcej dowodów na to, że szlaki metaboliczne w połączeniu z zewnętrznymi czynnikami stresowymi wpływają na zdrowie komórek i tkanek. Wiele chorób człowieka, w tym choroby siatkówki czy neurodegeneracyjne, związane są z zaburzeniami równowagi szlaków metabolicznych. Elisabeth Knust kieruje zespołem badaczy z Max Planck Institute of Molecular Cell Biology and Genetics (MPI-CBG) w Dreźnie, Niemcy, którzy opisują istotną rolę jednego z takich szlaków metabolicznych w utrzymaniu zdrowia siatkówki w warunkach stresu. Badali oni klasyczne geny Drosophila: cynobrowy, kardynalny, biały i szkarłatny, scharakteryzowane kilkadziesiąt lat temu i nazwane tak ze względu na ich rolę w pigmentacji koloru oka, w szczególności w tworzeniu brązowego pigmentu oka muchy. Geny te kodują składniki szlaku kynureninowego, którego aktywność przekształca aminokwas tryptofan na różnych etapach w inne produkty. W niniejszej pracy autorzy zwrócili uwagę na funkcję tego szlaku metabolicznego w zdrowiu siatkówki, niezależnie od jego roli w tworzeniu pigmentu. Szlak kynureninowy jest ewolucyjnie zachowanym szlakiem metabolicznym, który reguluje wiele procesów biologicznych. Jego zaburzenie może spowodować nagromadzenie toksycznych lub ochronnych biomolekuł lub metabolitów, które mogą pogorszyć lub poprawić, odpowiednio, zdrowie mózgu, w tym siatkówki. Wiedza na temat tego ważnego szlaku metabolicznego została niedawno poszerzona przez zespół badawczy, kierowany przez Elisabeth Knust, emerytowaną dyrektor MPI-CBG, w publikacji w czasopiśmie Plos Genetics. Mając świadomość niezwykłego zachowania tego szlaku metabolicznego i genów, które go regulują, wykorzystali oni muchy jako system modelowy, aby odkryć rolę poszczególnych metabolitów w zdrowiu siatkówki. Badacze przyjrzeli się czterem genom - cynobrowemu, kardynalskiemu, białemu i szkarłatnemu - nazwanym po nieprawidłowych kolorach oczu po ich utracie u much. "Ponieważ szlak kynureninowy jest zachowany od much do ludzi, zapytaliśmy, czy te geny regulują zdrowie siatkówki niezależnie od ich roli w tworzeniu pigmentu" - mówi Sarita Hebbar, jedna z głównych autorek badania. Aby się o tym przekonać, naukowcy wykorzystali połączenie genetyki, zmian w diecie i biochemicznej analizy metabolitów do badania różnych mutacji muszki owocowej, Drosophila melanogaster. Sofia Traikov, współautorka pracy, opracowała metodę biochemicznej analizy metabolitów szlaku kynureninowego. Dzięki temu badacze mogli powiązać poziom różnych metabolitów ze stanem zdrowia siatkówki. Odkryli, że jeden metabolit, 3-hydroksykynurenina (3OH-K), jest szkodliwy dla siatkówki. Co ważniejsze, mogli wykazać, że na stopień degeneracji wpływa równowaga między toksyczną 3OH-K a ochronnymi metabolitami, takimi jak kwas kynureninowy (KYNA), a nie tylko ich bezwzględne ilości. Sarita kontynuuje: "Podawaliśmy również dwa z tych metabolitów normalnym (niezmutowanym) muchom i stwierdziliśmy, że 3OH-K zwiększał uszkodzenia siatkówki wywołane stresem, podczas gdy KYNA chronił siatkówkę przed uszkodzeniami związanymi ze stresem". Oznacza to, że zdrowie siatkówki w pewnych warunkach może być poprawione poprzez zmianę stosunku metabolitów szlaku kynureninowego. Ponadto, poprzez ukierunkowanie tych czterech genów, a zatem czterech odrębnych etapów w ramach szlaku, naukowcy byli w stanie wykazać, że nie tylko akumulacja 3OH-K jako taka, ale także jej lokalizacja w komórce, a tym samym jej dostępność w dalszych reakcjach, jest ważna dla zdrowia siatkówki. "Ta praca pokazuje, że szlak kynureninowy jest ważny nie tylko w tworzeniu pigmentu, ale że poziom poszczególnych metabolitów spełnia ważne role w utrzymaniu zdrowia siatkówki" - mówi Elisabeth Knust, która nadzorowała badanie. Podsumowuje: "W przyszłości stosunek różnych metabolitów oraz specyficzne miejsca ich akumulacji i aktywności powinny być brane pod uwagę w strategiach terapeutycznych dla chorób z zaburzoną funkcją szlaku kynureninowego, obserwowanych w różnych stanach neurodegeneracyjnych."