Schimmeldimorfisme en Virulentie: Molecular Mechanisms for Temperature Adaptation, Immune Evasion, and In Vivo Survival

2. De faseovergang

De omkeerbare morfologische overgang tussen hyphen en gisten, die bekend staat als de faseovergang, is een fundamenteel kenmerk van de biologie en de levenswijze van de dimorfe schimmels . In de bodem (22-25°C) groeien deze schimmels als septate hyfen die conidia produceren. Verstoring van de bodem door menselijke activiteiten zoals bouwwerkzaamheden of natuurrampen kan conidia en hyphaalfragmenten aërosoliseren. Bij inademing in de warme longen van een zoogdiergastheer (37°C) zetten deze infectieuze propagulen zich om in pathogene gisten (of sferulen voor Coccidioides) die longontsteking veroorzaken. Als de infectie eenmaal in de longen is gevestigd, kan de gist (of de sferules) zich verspreiden naar andere organen zoals de huid, het bot of de hersenen.

Hoewel temperatuur de voornaamste prikkel is die de faseovergang beïnvloedt – hyfen bij 22-25°C en gist bij 37°C – zijn er nog andere prikkels die de dimorfische overgang beïnvloeden, zoals de kooldioxidespanning (CO2), exogeen cysteïne en oestradiol. Een verhoogde CO2-spanning (5% CO2) is vereist voor de arthroconidia van Coccidioides spp. om te ontkiemen tot sferules bij 37°C en voor de optionele groei van Histoplasma capsulatum gist . In de menselijke long is de CO2-spanning ongeveer 150-maal hoger dan de omgevingslucht, wat een optimale hoeveelheid CO2 oplevert voor de faseovergang . Als reactie op een temperatuursverschuiving stopt de mitochondriale ademhaling in Histoplasma, Blastomyces, en Paracoccidioides . Om de ademhaling te reactiveren en de morfologische overgang naar gist te voltooien, is de opname van exogeen cysteïne vereist. De productie van 17β-estradiol door de mens beïnvloedt de morfologische verandering en groei van Coccidioides en Paracoccidioides, die op hun beurt de ernst van de infectie bij vrouwen moduleren. In aanwezigheid van 17β-estradiol wordt de groei van Coccidioides-sferules bij 37°C versneld, wat het verhoogde risico op gedissemineerde coccidioidomycose bij zwangere vrouwen kan verklaren. Bovendien heeft in-vitro-analyse aangetoond dat Coccidioides-spherules een saturabele binding van 17β-estradiol vertonen. In tegenstelling tot Coccidioides wordt de morfologische overgang van hyfen of conidia naar gist in Paracoccidioides geblokkeerd door 17β-estradiol . In een muismodel van pulmonale infectie is de omzetting van conidia naar gist gestoord bij vrouwelijke, maar niet bij mannelijke muizen. Bij de mens is de incidentie van paracoccidioidomycose 11-30-maal hoger bij volwassen mannen dan bij volwassen vrouwen, ondanks een vergelijkbare frequentie van blootstelling aan Paracoccidioides. Vóór de puberteit is de man-vrouw verhouding 1 : 1.

Deze waarnemingen hebben geleid tot een onderzoek naar de mechanismen waardoor oestradiol en het geslacht de ontwikkeling van de schimmel en de reactie van de gastheer beïnvloeden. Genexpressie microarray analyse van P. brasiliensis stam Pb01 toonde aan dat verminderde conversie naar gist bij 37°C in aanwezigheid van 17β-estradiol de transcriptie verminderde van genen betrokken bij celsignalering (klein GTPase RhoA, palmitoyltransferase), hitteschok (HSP40, HSP70, en HSP90), chitinesynthese (chitinesynthase), en glucan remodeling (β-1,3-glucan synthase, α-1,3-glucan synthase) . Gestimuleerd met paracoccine, een lectine-bindend eiwit met chitinase activiteit, vertonen vrouwelijke muizen een sterkere Th1 cytokine respons met verhoogde productie van tumor necrose factor alfa (TNF-α), interferon gamma (INF-γ), en interleukine 12 (IL-12), samen met verhoogde macrofaag fungicide activiteit in vergelijking met mannelijke muizen . Na oophorectomie en behandeling met testosteron, verschoof de cytokine respons van Th1 naar Th2 bij vrouwelijke muizen. Castratie van mannelijke muizen in combinatie met oestradiol therapie bevorderde een Th1 cytokine respons in plaats van een Th2 cytokine respons. Samen benadrukken deze bevindingen het belang van geslachtshormonen en geslacht op de ontwikkeling van schimmels en de gevoeligheid van de gastheer.

3. Gist-fase virulentiefactoren en ondermijning van de immuunafweer van de gastheer

Na inademing in de longen worden conidia opgenomen door macrofagen, waar ze ontkiemen tot gist (of sferules voor Coccidioides) en zich vermenigvuldigen. Histoplasma capsulatum, Coccidioides immitis en posadasii, Sporothrix schenckii, Paracoccidioides brasiliensis en lutzii, en Talaromyces marneffei vermenigvuldigen zich binnen en buiten de aangeboren immuuncellen. Traditioneel werd gedacht dat Blastomyces spp. uitsluitend extracellulair waren; recent onderzoek toont echter aan dat B. dermatitidis conidia die door macrofagen worden opgenomen, overleven en zich tot gist omzetten.

Tijdens de faseovergang upreguleren de thermisch dimorfe schimmels gistfase-specifieke genen, waaronder Blastomyces adhesion-1 (BAD-1), calcium-bindend proteïne-1 (CBP1), gistfase-specifiek-3 (YPS3), en spherule outer wall glycoproteïne (SOWgp) om de immuunafweer van de gastheer actief te ondermijnen. B. dermatitidis en B. gilchristii brengen BAD1 (voorheen WI-1) tot expressie, een 120 kDA gesecreteerd, multifunctioneel eiwit dat dient als adhesie- en immuun-ontwijkend eiwit. Gesecreteerd BAD1 bindt zich terug aan het celoppervlak van de gist via interacties met chitine en blijft ook oplosbaar in het extracellulaire milieu. Aan het celoppervlak gebonden BAD1 bindt gist aan gastheercellen via complementreceptoren (CR3, CD14) en heparansulfaat om de adhesie van gistcellen aan gastheercellen te bevorderen. BAD-1 gebonden aan het gistceloppervlak remt de productie van TNF-α door macrofagen en neutrofielen op een transformerende groeifactor-β (TGF-β) afhankelijke wijze. Daarentegen blokkeert oplosbaar BAD-1 de TNF-α productie onafhankelijk van TGF-β . TNF-α is een kritisch cytokine voor een goede verdediging van de gastheer tegen de dimorfe schimmels. Neutralisatie van TNF-α in een muismodel van infectie resulteert in progressieve pulmonale blastomycose. Bovendien heeft de Food and Drug Administration (FDA) in 2008 gewaarschuwd voor een verhoogd risico van histoplasmose, blastomycose en coccidioidomycose voor personen die TNF-α remmers gebruiken voor de behandeling van auto-immuunziekten (bv. reumatoïde artritis en de ziekte van Crohn). Naast het beïnvloeden van de TNF-α productie, belemmert BAD1 ook de adaptieve immuunrespons door de activering van CD4+ T-lymfocyten te remmen, waardoor de IL-17 en INF-γ productie daalt . De adhesie- en immunomodulerende activiteiten van BAD1 zijn essentieel voor de pathogenese van Blastomyces. Deletie van BAD1 maakt Blastomyces-gist avirulent in het muismodel van pulmonale infectie. Naast BAD1 scheidt Blastomyces dermatitidis een dipeptidyl-peptidase IVA (DppIVA) af om de immuniteit van de gastheer te moduleren. DppIVA is een serine protease dat GM-CSF splitst, een krachtig cytokine dat macrofagen en neutrofielen activeert om schimmels te doden. Het uitschakelen van DppIVA door RNA-interferentie (RNAi) vermindert de overleving van B. dermatitidis gist in cocultuur met GM-CSF-geactiveerde macrofagen en neutrofielen. Bovendien hebben DppIVA-RNAi-stammen een verzwakte virulentie tijdens pulmonaire infectie. In tegenstelling tot B. dermatitidis, wordt H. capsulatum DppIVA niet extracellulair gedetecteerd en draagt het niet bij tot virulentie.

Gelijkaardig aan BAD1, is Coccidioides SOWgp gelokaliseerd op het sferule celoppervlak en een belangrijke virulentiefactor. SOWgp vergemakkelijkt de binding van sferulen aan de extracellulaire matrix (ECM) eiwitten van de gastheer, waaronder laminine, fibronectine en collageen. Deletie van SOWgp (SOWgp∆) in Coccidioides belemmert de hechting van sferulen aan ECM-eiwitten en resulteert in verzwakte virulentie in een muismodel van pulmonale infectie.

In H. capsulatum, CBP1 is een gesecreteerde virulentiefactor die intracellulaire replicatie van gist bevordert. CBP1 bindt calcium, bestaat als homodimer, is resistent tegen protease degradatie, en is structureel verwant aan een groep membraan lipide-bindende proteïnen bekend als saposines . CBP1, gesecreteerd door intracellulaire H. capsulatum gist, induceert macrofaag apoptose en lysis door transcriptie te induceren van gastheercel caspases, transcriptiefactoren (NUPR1/p8, TRB3), en genen betrokken bij endoplasmatisch reticulum (ER) stress . Macrofagische lysis is dus een actief door de schimmel gestuurd proces en niet te wijten aan een hoge intracellulaire schimmelbelasting. Net zoals BAD1 is CBP1 een essentiële virulentiefactor. CBP1-nulmutanten (CBP1Δ) zijn niet in staat macrofaagapoptose te induceren en zijn avirulent in muriene modellen van pulmonaire infectie. Naast CBP1 scheidt H. capsulatum YPS3 af, dat zich terugbindt aan chitine in de gistcelwand en extrapulmonaire verspreiding naar de lever en milt vergemakkelijkt.

Tijdens de morfologische overgang van hyfen naar gist of van conidia naar gist ondergaan dimorfische schimmels een uitgebreide hermodellering van de celwand, inclusief de glucan samenstelling. De reorganisatie van het glucangehalte kan de herkenning van pathogeen-geassocieerde moleculaire patronen (PAMPs) door immuuncellen van de gastheer verhinderen. Tijdens de morfologische switch daalt de hoeveelheid β-(1,3)-glucan in de celwand van Blastomyces en Paracoccidioides van ≈40% in hyfen tot ≈5% in gisten. De vermindering van β-(1,3)-glucan in de gistcelwand kan de herkenning door dectin-1 op aangeboren immuuncellen en mannose-bindende lectines beperken. H. capsulatum daarentegen vermindert het β-(1,3)-glucaan in gistcellen niet, maar gebruikt α-(1,3)-glucaan als een “schild” om dectine-1-herkenning van β-(1,3)-glucaan te blokkeren. De dimorfe schimmels gebruiken dus meerdere strategieën, waaronder uitgescheiden virulentiefactoren en modificatie van de gistcelwand, om de immuunafweer van de gastheer te ondermijnen en een infectie tot stand te brengen, ook bij mensen met een intact immuunsysteem.

Het vermogen van thermisch dimorfe schimmels om de immuunafweer van de gastheer te ondermijnen is niet 100% effectief. De gastheer kan een immuunrespons opwekken om de voortgang van de infectie te stoppen. Epidemiologische studies hebben aangetoond dat ≈50% van de aan Blastomyces spp. blootgestelde personen een symptomatische infectie ontwikkelt, terwijl ≈50% een asymptomatische of subklinische infectie heeft. Evenzo leidt inhalatie van Histoplasma capsulatum, Coccidioides spp. en Paracoccidioides spp. tot symptomatische infectie bij respectievelijk <10%, 33-50%, en <5% van de gezonde personen . Intacte aangeboren en adaptieve immuunafweer samen met het vermogen om gist in granulomen “af te sluiten” zijn van cruciaal belang voor de verdediging van de gastheer tegen infectie. Na de omzetting van conidia in gist, gaan dendritische cellen en macrofagen een interactie aan met gistcellen en slokken deze op. Genexpressie-analyse van dendritische cellen die gist van P. brasiliensis hebben gephagocyteerd, toonde een upregulatie aan van transcripten die betrokken zijn bij het opwekken van een beschermende immuunrespons, waaronder TNF-α, IL-12, en chemokines (CCL22, CCL27, en CXCL10). Bovendien werd de dectin-1 receptor geüpreguleerd, die fagocytose, generatie van reactieve zuurstof species, en proinflammatoire cytokines en chemokines induceert als reactie op binding van β-(1,3)-glucan. Chemokines bevorderen de migratie van leukocyten naar de plaats van infectie. Evenzo induceren macrofagen geïnfecteerd met P. brasiliensis een pro-inflammatoire respons met upregulatie van TNF-α, chemokines (CCL21, CCL22, CXCL4, CXC11, en CXCL14), en kinases (IRAK2) . Deze bevindingen benadrukken het vermogen van de immuunafweer om de impact van schimmel virulentiefactoren te beperken.

4. Regeling van de faseovergang

De overgang van hyphae of conidia naar gist bij 37°C is essentieel voor virulentie. De ontdekking van een hybride histidinekinase, gecodeerd door DRK1, in Blastomyces en Histoplasma leverde het eerste genetische bewijs dat de morfologische overgang naar gist rechtstreeks gekoppeld is aan virulentie. DRK1 null (DRK1Δ), insertiemutanten en RNA interference- (RNAi-) silenced stammen groeien als hyfen bij 37°C in plaats van gist, slagen er niet in om gistfase-specifieke virulentiefactoren zoals BAD1 en CBP1 te upreguleren, en zijn avirulent in een muismodel van infectie. De functie van DRK1 is geconserveerd onder de thermisch dimorfe schimmels. In T. marneffei is DRKA (een DRK1 homoloog) kritisch voor de omzetting van conidia naar gist in macrofagen. In Sporothrix, Paracoccidioides, en T. marneffei is de transcriptie van DRK1 hoger in gist (37°C) dan in hyphae (25°C) . Van DRK1 wordt voorspeld dat het functioneert als onderdeel van de hogeosmolariteit glycerol (HOG) signaalcascade, die aanpassing aan osmotische, oxidatieve, en temperatuur stress vergemakkelijkt. Dienovereenkomstig wordt DRK1 transcriptie ook opgehoogd in reactie op osmotische stress in Paracoccidioides en T. marneffei. Naast het vergemakkelijken van de aanpassing aan temperatuur en osmotische stress, beïnvloedt DRK1 ook de integriteit van de celwand.

Regulatie van de morfologische verandering is complex en niet beperkt tot DRK1. De transcriptiefactoren die worden gecodeerd door RYP1-4 (vereist voor de gistfase) regelen ook de faseovergang en reguleren een reeks gistfasespecifieke genen die betrokken zijn bij virulentie bij 37°C. Deze transcriptiefactoren worden geüpreguleerd bij 37°C en zijn geconserveerd bij dimorfe en filamenteuze schimmels. RYP1 is een homoloog van de hoofdregulator WOR1 in C. albicans, terwijl RYP2 en RYP3 deel uitmaken van het fluweelcomplex, VosA en VelB, respectievelijk. RYP4 is een Zn(II)2Cys6 zink binucleair clusterdomein proteïne dat homoloog is aan A. nidulans FacB; het lijkt echter niet betrokken te zijn bij acetaatgebruik. Deze transcriptiefactoren vormen een geïntegreerd netwerk waarin ze zich rechtstreeks binden en een gemeenschappelijke reeks kerngenen reguleren, waaronder genen die belangrijk zijn voor virulentie, zoals CBP1 en YPS3. Het uitschakelen van RYP1-4 transcriptie resulteert in cellen die niet goed de faseovergang ondergaan en groeien als hyphen bij 37°C.

De morfologische schakelaar in de tegenovergestelde richting, gist naar hyphen, is ook belangrijk voor de pathogenese. Groei als hyphen bevordert overleving in de omgeving, generatie van conidia om overdracht op nieuwe gastheren te vergemakkelijken, en genetische diversiteit door voortplanting. B. dermatitidis SREB en H. capsulatum SRE1 coderen voor een GATA-transcriptiefactor die de overgang naar hyfen regelt na een temperatuurdaling van 37°C tot 22-25°C. SREB null mutanten (SREBΔ) en SRE1-RNAi stammen slagen er niet in om de omzetting naar hyphen te voltooien. De rol van deze GATA-transcriptiefactor bij de temperatuursadaptatie is geconserveerd bij andere schimmels. Een homoloog van SREB en SRE1 in C. neoformans, CIR1, is essentieel voor thermotolerantie bij 37°C. In B. dermatitidis komt het defect in de morfologische switch overeen met een afname in de biosynthese van neutrale lipiden (ergosterol, triacylglycerol) en lipidedruppels . Suppletie met exogene verzadigde vetzuren (palmitinezuur, 16 : 0, en stearinezuur, 18 : 0) corrigeerde gedeeltelijk de defecten in morfogenese en vorming van lipidedruppels . Dit suggereert dat het neutrale lipidenmetabolisme de faseovergang naar hyfen bij omgevingstemperatuur mogelijk beïnvloedt. SREB en SRE1 treden ook op als negatieve regulatoren van genen betrokken bij de biosynthese van sideroforen en de opname van ijzer; deze rol lijkt echter onafhankelijk te zijn van de faseovergang. Bij H. capsulatum resulteert deletie van VMA1, dat codeert voor een vacuolair ATPase dat betrokken is bij intracellulaire ijzerhomeostase, in cellen die er niet in slagen zich bij 25°C tot hyfen om te vormen. Dit wijst op de mogelijkheid dat niet door SREB gereguleerd ijzermetabolisme de temperatuurafhankelijke morfologische verandering beïnvloedt. Bij T. marneffei worden de omzetting in hyfen en het behoud van de filamenteuze morfologie bij 25°C bepaald door transcriptiefactoren die respectievelijk door HGRA en TUPA worden gecodeerd. Naast transcriptieregulatoren versnelt N-acetylglucosamine (GlcNAc) de omzetting van gist naar hyphen in B. dermatitidis en H. capsulatum via NGT1 en NGT2 transmembraantransporters. In Vivo Transcriptional Profiling

Het gebruik van voorwaartse genetische strategieën zoals insertiemutagenese heeft het veld van de medische mycologie aanzienlijk vooruitgeholpen wat betreft de thermisch dimorfe schimmels. Dit heeft geleid tot de ontdekking van nieuwe genen en gennetwerken die de faseovergang reguleren (b.v. DRK1, RYP1-3, en SREB). In het tijdperk van genoomwijde associatiestudies is transcriptionele profilering van gist tijdens infectie een onaangeboord reservoir voor het ontdekken van nieuwe genen of gennetwerken in de dimorfe schimmels. Om genen te identificeren die belangrijk zijn voor de pathogeniciteit, werd in vivo transcriptie profilering uitgevoerd voor Blastomyces dermatitidis stam 26199 met behulp van een muismodel van pulmonaire infectie. Een nieuwe, 2-staps techniek werd ontwikkeld om B. dermatitidis gist efficiënt te scheiden van muizen longweefsel van hoge kwaliteit RNA te verkrijgen voor RNA-sequencing (RNA-Seq) . Om B. dermatitidis genen met veranderde transcriptie onafhankelijk van temperatuur of andere omstandigheden te identificeren, werd het transcriptionele profiel van gist geïsoleerd uit muizenlongen vergeleken met gist gecocultureerd met macrofagen bij 37°C, gist gekweekt in vitro zonder beenmerg-afgeleide macrofagen bij 37°C, en hyphae bij 22°C met behulp van K-means cluster analyse . Deze analyse identificeerde 72 genen die in vivo >2-voudig werden geupreguleerd en onafhankelijk waren van temperatuur, macrofaag cocultivatie, en media condities. Een subset van deze genen omvatte genen die coderen voor eiwitten die worden gesecreteerd in het extracellulaire milieu, opname en transport van metalen kationen, en aminozuurmetabolisme.

Genen die betrokken zijn bij zinkverwerving worden door B. dermatitidis gist geupreguleerd tijdens pulmonaire infectie. Dit omvat een zinkofoor (PRA1/ZPS1), zinktransporter met hoge affiniteit (ZRT1), en zinktransporter met lage affiniteit (ZRT2). Bij Candida albicans wordt PRA1 in het extracellulaire milieu afgescheiden om zink te binden en aan de schimmel af te geven via zijn interactie met ZRT1 aan het celoppervlak. In C. albicans, Aspergillus fumigatus, en Ustilago maydis, zijn PRA1 en ZRT gecoreguleerd en syntenisch. Hoewel PRA1 en ZRT1 bij Blastomyces gecoreguleerd blijken te zijn, zijn deze genen niet syntenisch. Verrassend genoeg is PRA1 niet goed geconserveerd onder de dimorfe schimmels en is het afwezig in de genomen van H. capsulatum, Paracoccidioides spp. en Emmonsia; homologs zijn echter aanwezig in Coccidioides. In C. albicans wordt verondersteld dat PRA1 de pathogenese beïnvloedt. Deletie van PRA1 resulteert in mutanten die een verminderd vermogen hebben om endotheelcellen te lyseren onder zink-arme condities. De invloed van PRA1 tijdens in vivo infectie is nog niet onderzocht.

Naast de regulatie van zink-vang mechanismen in vivo, verhoogt B. dermatitidis de transcriptie van NIC1, dat codeert voor een nikkeltransporter. Nikkel is nodig voor de goede werking van urease, een enzym dat de omzetting van ureum in ammoniak en CO2 katalyseert. Ureum wordt gevonden in zoogdierweefsels als een product van purine nucleotide katabolisme . Bij Coccidioides komt urease tijdens de replicatie vrij uit de sferulen en beschadigt het weefsel door de productie van ammoniak, dat de micro-omgeving alkaliseert. Deletie van het urease gen (UREΔ) in C. posadasii resulteert in verzwakte virulentie in een muismodel van pulmonaire infectie. Op plaatsen van pulmonaire infectie zijn UREΔ cellen niet in staat ureum te kataboliseren in longweefsel en falen zij in het verlagen van de pH (weefsel pH 7,2 voor UREΔ versus pH 7,7 voor wild type). Bovendien vertoonden muizen geïnfecteerd met de null mutant een meer georganiseerde immuunrespons met goed gevormde granulomen die UREΔ cellen omhulden. Bij Cryptococcus neoformans dragen NIC1 en URE1 bij tot de invasie in de hersenen. Deletie van een van beide genen leidt tot een verminderd vermogen van NIC1Δ en URE1Δ gistcellen om het centrale zenuwstelsel binnen te dringen. URE1 draagt ook bij tot de pathogenese van Cryptococcus gattii, die voornamelijk pulmonale infectie veroorzaakt zonder een verhoogde voorkeur voor CNS-invasie in diermodellen. C. gattii URE1Δ hebben verzwakte virulentie tijdens pulmonaire infectie, verminderde capaciteit om zich te verspreiden naar de bloedbaan, en verminderde intracellulaire replicatie binnen macrofagen.

Tijdens pulmonaire infectie, B. dermatitidis upreguleert dioxygenases betrokken bij het katabolisme van aminozuren . Dit omvat 4-hydroxyfenylpyruvate dioxygenase (4-HPPD, HpdA), homogentisaat 1,2-dioxygenase (HmgA), indoleamine 2,3-dioxygenase (IDO), en cysteïne dioxygenase (CDG). HpdA en HmgA zijn geconserveerd onder de dimorfe schimmels en zijn gelokaliseerd op een gencluster. Hoewel de precieze rol van HpdA en HmgA niet gekend is in B. dermatitidis, heeft onderzoek op T. marneffei aangetoond hoe deze genen betrokken bij tyrosine katabolisme de pathogenese beïnvloeden. HpdA- en HmgA-nulmutanten zijn overgevoelig voor oxidatieve stress en hebben een verminderde sporenkiemkracht in muizen- en humane macrofagen. Remming van 4-HPPD activiteit blijkt belangrijk te zijn voor de temperatuurafhankelijke morfologische verschuiving. Chemische remming van 4-HPPD door NTBC (2-(2-nitro-4-trifluoromethylbenzoyl)-cyclohexaan-1,3-dion) in T. marneffei en P. brasiliensis blokkeert de omzetting van conidia of hyfen in gist na een temperatuursverhoging van 25°C tot 37°C .

De rol van schimmel-IDO bij de afbraak van tryptofaan wordt slecht begrepen; tumorcellen upreguleren IDO echter om tryptofaan in de micro-omgeving af te breken om de immuuncellen van de gastheer te ontwijken. Pulmonale infectie met H. capsulatum en P. brasiliensis induceert gastheer IDO, die schimmelgroei vermindert, Th17 T lymfocyt differentiatie remt, en overmatige weefselontsteking beperkt.

Naast cysteïne dioxygenase (CDG), upreguleert B. dermatitidis cysteïne synthase A (CSA) en een sulfiet efflux pomp (SSU1) tijdens pulmonaire infectie. CSA codeert voor een enzym dat betrokken is bij de biosynthese van L-cysteïne uit acetyl-L-serine. CDG breekt L-cysteïne af tot L-cysteïnesulfonzuur dat verder kan worden gekataboliseerd tot pyruvaat en sulfiet. De sulfietophoping is potentieel giftig voor cellen en wordt uitgescheiden via een effluxpomp waarvoor SSU1 codeert. Bij C. albicans vermindert deletie van CDG1 en SSU1 de hyphale ontwikkeling in aanwezigheid van cysteïne en CDG1Δ, maar niet SSU1Δ, en vermindert de virulentie tijdens infectie bij muizen. Bij dermatofyten zoals Arthroderma benhamiae wordt verondersteld dat het katabolisme van cysteïne tot sulfiet door CDO1 gevolgd door efflux van sulfiet in het extracellulaire milieu door SSU1 de afbraak van keratine bevordert om de groei van de schimmel te vergemakkelijken. A. benhamiae CDO1 en SSU1 null mutanten hebben een verminderd vermogen om te groeien op keratinerijke substraten zoals haar en nagels. Op basis van deze gegevens is het mogelijk dat de afbraak van cysteïne en sulfietafscheiding de groei van Blastomyces gist in de huid bevordert, die rijk is aan keratine en de meest voorkomende plaats is voor extrapulmonale verspreiding.

6. Conclusies

De thermisch dimorfe schimmels zijn een unieke groep ascomyceten die in staat zijn om personen met intacte en verminderde immuunafweer te infecteren. Hun vermogen om zich aan te passen aan de lichaamstemperatuur (37°C) en over te gaan op gistmorfologie is essentieel voor virulentie. De morfologische overgang naar gist wordt geassocieerd met de opregulatie van specifieke virulentiefactoren die adhesie aan gastheerweefsel, groei in en lysis van macrofagen bevorderen, de juiste cytokinerespons onderdrukken, en de celgemedieerde immuniteit aantasten. De regulatie van de omkeerbare overgang tussen hyphae en gist vereist dat deze schimmels zich aanpassen en reageren op talrijke stimuli waaronder temperatuur, CO2 spanning en geslachtshormonen. In vivo transcriptionele profilering is begonnen met het blootleggen van nog niet eerder herkende genen die belangrijk zijn voor de voortplanting en virulentie in de zoogdiergastheer.

Conflicts of Interest

De auteur verklaart dat hij geen belangenconflicten heeft.