Fungal Dimorphism and Virulence: Molecular Mechanisms for Temperature Adaptation, Immune Evasion, and In Vivo Survival

2. Przejście fazowe

Odwracalne przejście morfologiczne między strzępkami a drożdżami, znane jako przejście fazowe, jest podstawową cechą biologii i trybu życia grzybów dimorficznych. W glebie (22-25°C) grzyby te rosną w postaci przegrodowych strzępek, które wytwarzają konidia. Zaburzenia w glebie spowodowane działalnością człowieka, takie jak budownictwo lub klęski żywiołowe, mogą powodować aerozolizację konidiów i fragmentów hialfali. Po wdychaniu do ciepłych płuc żywiciela – ssaka (37°C), te zakaźne propaganty przekształcają się w patogenne drożdże (lub sferule w przypadku Coccidioides), powodując zapalenie płuc. Po zakażeniu w płucach, drożdżaki (lub sferule) mogą rozprzestrzeniać się do innych narządów, takich jak skóra, kości lub mózg.

Pomimo, że temperatura jest głównym bodźcem wpływającym na przejście fazowe – hyphae w 22-25°C i drożdżaki w 37°C, dodatkowe bodźce, które wpływają na zmianę dimorficzną obejmują napięcie dwutlenku węgla (CO2), egzogenną cysteinę i estradiol. Podwyższone napięcie CO2 (5% CO2) jest wymagane dla artrokonidiów Coccidioides spp. do kiełkowania w sferule w 37°C i dla opcjonalnego wzrostu drożdży Histoplasma capsulatum . W płucach człowieka napięcie CO2 jest około 150-krotnie wyższe niż w powietrzu atmosferycznym, co zapewnia optymalną ilość CO2 do przemiany fazowej . W odpowiedzi na podwyższenie temperatury, oddychanie mitochondrialne u Histoplasma, Blastomyces i Paracoccidioides ustaje. Aby reaktywować oddychanie i zakończyć morfologiczną przemianę w drożdże, konieczne jest pobranie egzogennej cysteiny. Produkcja 17β-estradiolu przez człowieka wpływa na zmianę morfologiczną i wzrost Coccidioides i Paracoccidioides, co z kolei moduluje ciężkość infekcji u kobiet. W obecności 17β-estradiolu wzrost sferul Coccidioides w temperaturze 37°C jest przyspieszony, co może tłumaczyć zwiększone ryzyko rozsianej kokcydioidomikozy u kobiet w ciąży. Ponadto, analiza in vitro wykazała, że sferule Coccidioides wykazują nasycone wiązanie 17β-estradiolu. W przeciwieństwie do Coccidioides, przejście morfologiczne od hyfusów lub konidiów do drożdży u Paracoccidioides jest blokowane przez 17β-estradiol. W modelu zakażenia płuc u myszy konwersja konidiów w drożdże jest upośledzona u samic, ale nie u samców. U ludzi zapadalność na paracoccidioidomycosis jest 11-30-krotnie wyższa u dorosłych mężczyzn niż u dorosłych kobiet, pomimo podobnej częstości ekspozycji na Paracoccidioides. Przed okresem dojrzewania stosunek mężczyzn do kobiet wynosi 1 : 1 .

Te obserwacje skłoniły do zbadania mechanizmów, za pomocą których estradiol i płeć wpływają na rozwój grzybów i odpowiedź gospodarza. Analiza mikromacierzy ekspresji genów szczepu P. brasiliensis Pb01 wykazała, że upośledzona konwersja do drożdży w temperaturze 37°C w obecności 17β-estradiolu zmniejszyła transkrypcję genów związanych z sygnalizacją komórkową (mała GTPaza RhoA, palmitoilotransferaza), szokiem termicznym (HSP40, HSP70 i HSP90), syntezą chityny (syntaza chityny) i przebudową glukanów (syntaza β-1,3-glukanu, syntaza α-1,3-glukanu). Po stymulacji parakokcyną, białkiem wiążącym lektyny o aktywności chitynazy, samice myszy wykazują silniejszą odpowiedź cytokinową Th1 ze zwiększoną produkcją czynnika martwicy nowotworów alfa (TNF-α), interferonu gamma (INF-γ) i interleukiny 12 (IL-12), wraz ze zwiększoną aktywnością grzybobójczą makrofagów w porównaniu z samcami myszy. Po ooforektomii i leczeniu testosteronem, odpowiedź cytokinowa przesunęła się z Th1 na Th2 u samic myszy. Kastracja samców myszy połączona z terapią estradiolem sprzyjała odpowiedzi cytokinowej Th1 zamiast odpowiedzi cytokinowej Th2. Łącznie, wyniki te podkreślają znaczenie steroidowych hormonów płciowych i płci na rozwój grzybów i podatność gospodarza.

3. Czynniki wirulencji fazy drożdżowej i obalanie obrony immunologicznej gospodarza

Po wdychaniu do płuc, konidia są połykane przez makrofagi, gdzie kiełkują w drożdże (lub sferule w przypadku Coccidioides) i replikują się. Histoplasma capsulatum, Coccidioides immitis i posadasii, Sporothrix schenckii, Paracoccidioides brasiliensis i lutzii oraz Talaromyces marneffei replikują się wewnątrz i na zewnątrz komórek odporności wrodzonej. Tradycyjnie uważano, że Blastomyces spp. są wyłącznie zewnątrzkomórkowe; jednak ostatnie badania wykazały, że konidia B. dermatitidis połknięte przez makrofagi przeżywają i przekształcają się w drożdże .

Podczas przejścia fazowego, termicznie dimorficzne grzyby zwiększają regulację genów specyficznych dla fazy drożdżowej, w tym adhezji Blastomyces-1 (BAD-1), białka wiążącego wapń-1 (CBP1), specyficznego dla fazy drożdżowej-3 (YPS3) i glikoproteiny zewnętrznej ściany sferuli (SOWgp), aby aktywnie obalić mechanizmy obronne gospodarza. B. dermatitidis i B. gilchristii wykazują ekspresję BAD1 (dawniej WI-1), wydzielanego, wielofunkcyjnego białka o masie 120 kDA, które służy jako adhezyna i immunosupresyna. Wydzielone BAD1 wiąże się z powrotem do powierzchni komórek drożdży poprzez interakcje z chityną, a także pozostaje rozpuszczalne w środowisku zewnątrzkomórkowym. Związany z powierzchnią komórek BAD1 wiąże drożdże z komórkami gospodarza poprzez receptory dopełniacza (CR3, CD14) i siarczan heparanu w celu promowania adhezji komórek drożdży do komórek gospodarza. BAD-1 związany z powierzchnią komórek drożdży hamuje produkcję TNF-α przez makrofagi i neutrofile w sposób zależny od transformującego czynnika wzrostu-β (TGF-β). W przeciwieństwie do tego, rozpuszczalny BAD-1 blokuje produkcję TNF-α niezależnie od TGF-β. TNF-α jest krytyczną cytokiną dla prawidłowej obrony gospodarza przed dimorficznymi grzybami. Neutralizacja TNF-α w modelu zakażenia u myszy powoduje progresję blastomikozy płucnej. Ponadto, w 2008 roku Food and Drug Administration (FDA) wydała ostrzeżenie o zwiększonym ryzyku wystąpienia histoplazmozy, blastomikozy i kokcydioidomikozy u osób przyjmujących inhibitory TNF-α w leczeniu chorób autoimmunologicznych (np. reumatoidalnego zapalenia stawów i choroby Crohna). Oprócz wpływu na produkcję TNF-α, BAD1 upośledza również adaptacyjną odpowiedź immunologiczną poprzez hamowanie aktywacji limfocytów T CD4+, co zmniejsza produkcję IL-17 i INF-γ . Aktywność adhezyjna i immunomodulacyjna BAD1 jest niezbędna w patogenezie Blastomyces. Delecja BAD1 powoduje awirulentność drożdży Blastomyces w modelu zakażenia płucnego u myszy. Oprócz BAD1, Blastomyces dermatitidis wydziela dipeptydylo-peptydazę IVA (DppIVA), która moduluje odporność gospodarza. DppIV jest proteazą serynową, która rozszczepia GM-CSF, silną cytokinę, która aktywuje makrofagi i neutrofile do zabijania grzybów. Wyciszenie DppIVA przez interferencję RNA (RNAi) zmniejsza przeżywalność drożdży B. dermatitidis hodowanych w kokulturach z makrofagami i neutrofilami aktywowanymi przez GM-CSF. Ponadto, szczepy DppIVA-RNAi mają zmniejszoną wirulencję podczas infekcji płucnej. W przeciwieństwie do B. dermatitidis, DppIVA H. capsulatum nie jest wykrywany zewnątrzkomórkowo i nie przyczynia się do wirulencji.

Analogiczny do BAD1, SOWgp Coccidioides jest zlokalizowany na powierzchni komórek sferuli i jest ważnym czynnikiem wirulencji. SOWgp ułatwia wiązanie się sferuli z białkami macierzy zewnątrzkomórkowej gospodarza (ECM), w tym z lamininą, fibronektyną i kolagenem. Delecja SOWgp (SOWgp∆) w Coccidioides upośledza przyleganie sferuli do białek ECM i powoduje osłabienie wirulencji w modelu zakażenia płucnego u myszy.

W H. capsulatum, CBP1 jest wydzielanym czynnikiem wirulencji, który promuje wewnątrzkomórkową replikację drożdży. CBP1 wiąże wapń, istnieje jako homodimer, jest odporny na degradację przez proteazy i jest strukturalnie związany z grupą białek wiążących lipidy błonowe, znanych jako sapozyny. CBP1 wydzielane przez wewnątrzkomórkowe drożdże H. capsulatum indukuje apoptozę i lizę makrofagów poprzez indukcję transkrypcji kaspaz komórek gospodarza, czynników transkrypcyjnych (NUPR1/p8, TRB3) i genów związanych ze stresem retikulum endoplazmatycznego (ER). Tak więc liza makrofagów jest aktywnym procesem kierowanym przez grzyba, a nie wynika z dużego obciążenia wewnątrzkomórkowego grzybami. Podobnie jak BAD1, CBP1 jest istotnym czynnikiem wirulencji. Mutanty null CBP1 (CBP1Δ) nie są w stanie indukować apoptozy makrofagów i są awirulentne w modelu zakażenia płucnego u myszy. Oprócz CBP1, H. capsulatum wydziela YPS3, który wiąże się z powrotem do chityny w ścianie komórkowej drożdży i ułatwia rozprzestrzenianie się pozapłucne do wątroby i śledziony.

Podczas morfologicznej zmiany z hyfusów na drożdże lub konidiów na drożdże, grzyby dimorficzne przechodzą rozległą przebudowę ściany komórkowej, w tym składu glukanów. Reorganizacja zawartości glukanów może potencjalnie utrudniać rozpoznawanie wzorców molekularnych związanych z patogenami (PAMP) przez komórki odpornościowe gospodarza. Podczas zmiany morfologicznej, ilość β-(1,3)-glukanu w ścianie komórkowej Blastomyces i Paracoccidioides zmniejsza się z ≈40% w hyfusie do ≈5% w drożdżach. Zmniejszenie ilości β-(1,3)-glukanu w ścianie komórkowej drożdży może ograniczać jego rozpoznawanie przez dektyny-1 na komórkach odporności wrodzonej i lektyny wiążące mannozę. Z kolei H. capsulatum nie redukuje β-(1,3)-glukanu w komórkach drożdży, ale raczej wykorzystuje α-(1,3)-glukan jako „tarczę” blokującą rozpoznawanie β-(1,3)-glukanu przez dektyny-1. W ten sposób grzyby dimorficzne wykorzystują wiele strategii, w tym wydzielane czynniki wirulencji i modyfikację ściany komórkowej drożdży, aby przełamać mechanizmy obronne gospodarza w celu ustanowienia zakażenia, w tym u osób z nienaruszonym układem odpornościowym.

Zdolność termicznie dimorficznych grzybów do przełamywania mechanizmów obronnych gospodarza nie jest w 100% skuteczna. Gospodarz może uruchomić odpowiedź immunologiczną w celu powstrzymania postępu infekcji. Badania epidemiologiczne wykazały, że u ≈50% osób narażonych na kontakt z Blastomyces spp. rozwija się zakażenie objawowe, podczas gdy u ≈50% zakażenie ma charakter bezobjawowy lub subkliniczny. Podobnie, wdychanie Histoplasma capsulatum, Coccidioides spp. i Paracoccidioides spp. powoduje zakażenie objawowe odpowiednio u <10%, 33-50% i <5% zdrowych osób. Nienaruszone wrodzone i adaptacyjne mechanizmy obronne wraz ze zdolnością do „odrywania” drożdżaków w ziarniniakach są kluczowe dla obrony gospodarza przed zakażeniem. Po przekształceniu konidiów w drożdżaki, komórki dendrytyczne i makrofagi wchodzą w interakcje z komórkami drożdżaków i pochłaniają je. Analiza ekspresji genów komórek dendrytycznych, które fagocytowały drożdżaki P. brasiliensis, wykazała wzrost ekspresji transkryptów zaangażowanych w generowanie ochronnej odpowiedzi immunologicznej, w tym TNF-α, IL-12 i chemokin (CCL22, CCL27 i CXCL10). Ponadto stwierdzono wzrost ekspresji receptora dektyny-1, który indukuje fagocytozę, wytwarzanie reaktywnych form tlenu oraz cytokin i chemokin prozapalnych w odpowiedzi na wiązanie β-(1,3)-glukanu. Chemokiny promują migrację leukocytów do miejsc zakażenia. Podobnie, makrofagi zainfekowane P. brasiliensis również indukują odpowiedź prozapalną z podwyższeniem stężenia TNF-α, chemokin (CCL21, CCL22, CXCL4, CXC11 i CXCL14) i kinaz (IRAK2). Odkrycia te podkreślają zdolność obrony immunologicznej do ograniczania wpływu czynników wirulencji grzybów.

4. Regulacja przejścia fazowego

Przejście od strzępek lub konidiów do drożdży w temperaturze 37°C jest niezbędne dla wirulencji. Odkrycie hybrydowej kinazy histydynowej kodowanej przez DRK1 u Blastomyces i Histoplasma dostarczyło pierwszego genetycznego dowodu, że morfologiczne przejście w drożdże jest bezpośrednio związane z wirulencją. Szczepy DRK1 null (DRK1Δ), mutanty insercyjne i wyciszone interferencją RNA (RNAi-) rosną w postaci hyfusów w temperaturze 37°C zamiast drożdży, nie zwiększają ekspresji specyficznych dla fazy drożdży czynników wirulencji, takich jak BAD1 i CBP1, i są awirulentne w modelu infekcji u myszy. Funkcja DRK1 jest konserwowana wśród termicznie dimorficznych grzybów. U T. marneffei, DRKA (homolog DRK1) jest krytyczny dla konwersji konidiów do drożdży w makrofagach. U Sporothrix, Paracoccidioides i T. marneffei liczebność transkryptu DRK1 jest wyższa w drożdżach (37°C) niż w hyfusach (25°C). Przewiduje się, że DRK1 funkcjonuje jako część kaskady sygnalizacyjnej glicerolu o wysokiejosmolarności (HOG), która ułatwia adaptację do stresów osmotycznych, oksydacyjnych i temperaturowych. Odpowiednio, transkrypcja DRK1 jest również zwiększona w odpowiedzi na stres osmotyczny u Paracoccidioides i T. marneffei. Oprócz ułatwiania adaptacji do temperatury i stresu osmotycznego, DRK1 wpływa również na integralność ściany komórkowej .

Regulacja zmiany morfologicznej jest złożona i nie ogranicza się do DRK1. Czynniki transkrypcyjne kodowane przez RYP1-4 (wymagane dla fazy drożdży) również regulują przejście fazowe i regulują zestaw specyficznych dla fazy drożdży genów zaangażowanych w wirulencję w temperaturze 37°C. Te czynniki transkrypcyjne są aktywowane w temperaturze 37°C i są konserwowane wśród grzybów dimorficznych i strzępkowych. RYP1 jest homologiem głównego regulatora WOR1 u C. albicans, podczas gdy RYP2 i RYP3 wchodzą w skład kompleksu aksamitnego, odpowiednio VosA i VelB. RYP4 jest białkiem z domen± dwuj±drow± klastra cynku Zn(II)2Cys6, homologicznym do FacB u A. nidulans, jednak nie wydaje się być zaangażowany w utylizację octanu. Te czynniki transkrypcyjne tworzą zintegrowaną sieć, w której bezpośrednio wiążą się i regulują wspólny zestaw podstawowych genów, w tym tych ważnych dla wirulencji, takich jak CBP1 i YPS3. Wyciszenie transkrypcji RYP1-4 powoduje, że komórki nie przechodzą prawidłowo przejścia fazowego i rosną jako grzyby strzępkowe w temperaturze 37°C .

Przełączenie morfologiczne w przeciwnym kierunku, od drożdży do grzyba strzępkowego, jest również ważne dla patogenezy. Wzrost w postaci strzępek sprzyja przetrwaniu w środowisku, wytwarzaniu konidiów ułatwiających przenoszenie na nowych żywicieli oraz różnorodności genetycznej poprzez kojarzenie. B. dermatitidis SREB i H. capsulatum SRE1 kodują czynnik transkrypcyjny GATA, który reguluje przejście do postaci strzępek po spadku temperatury z 37°C do 22-25°C. Mutanty SREB null (SREBΔ) i szczepy SRE1-RNAi nie są w stanie dokończyć przemiany w strzępki. Rola tego czynnika transkrypcyjnego GATA w adaptacji do temperatury jest zachowana u innych grzybów. Homolog SREB i SRE1 w C. neoformans, CIR1, jest niezbędny dla termotolerancji w 37°C. U B. dermatitidis, defekt w przełączaniu morfologicznym odpowiada spadkowi biosyntezy neutralnych lipidów (ergosterol, triacyloglicerol) i kropli lipidowych. Suplementacja egzogennymi nasyconymi kwasami tłuszczowymi (kwas palmitynowy, 16 : 0, i kwas stearynowy, 18 : 0) częściowo skorygowała defekty w morfogenezie i tworzeniu kropli lipidowych. Sugeruje to, że metabolizm neutralnych lipidów może potencjalnie wpływać na przejście fazowe do hyfusów w temperaturze otoczenia. SREB i SRE1 działają również jako negatywne regulatory genów zaangażowanych w biosyntezę sideroforów i wychwyt żelaza, jednak rola ta wydaje się być niezależna od przejścia fazowego. U H. capsulatum delecja VMA1, kodującego wakuolarną ATPazę zaangażowaną w wewnątrzkomórkową homeostazę żelaza, powoduje, że komórki nie przekształcają się w strzępki w temperaturze 25°C. Wskazuje to na możliwość wpływu metabolizmu żelaza nieregulowanego przez SREB na zależną od temperatury zmianę morfologiczną. U T. marneffei przekształcanie w strzępki i utrzymywanie morfologii nitkowatej w 25°C jest regulowane przez czynniki transkrypcyjne kodowane odpowiednio przez HGRA i TUPA. Oprócz regulatorów transkrypcji, N-acetyloglukozamina (GlcNAc) przyspiesza przemianę z drożdży do strzępek u B. dermatitidis i H. capsulatum poprzez transportery transmembranowe NGT1 i NGT2.

5. Profilowanie transkrypcyjne in vivo

Użycie strategii genetycznych, takich jak mutageneza insercyjna, znacząco rozwinęło dziedzinę mikologii medycznej w odniesieniu do termicznie dimorficznych grzybów. Doprowadziło to do odkrycia nowych genów i sieci genów, które regulują przejście fazowe (np. DRK1, RYP1-3, i SREB). W dobie badań asocjacyjnych na poziomie genomu, niewykorzystanym rezerwuarem do odkrywania nowych genów i sieci genów u grzybów dimorficznych jest profilowanie transkrypcyjne drożdży podczas infekcji. Aby zidentyfikować geny ważne dla patogenności, przeprowadzono profilowanie transkrypcji in vivo dla szczepu Blastomyces dermatitidis 26199 na modelu zakażenia płucnego u myszy. Opracowano nową, dwuetapową technikę wydajnego oddzielania drożdżaków B. dermatitidis od tkanki płucnej myszy w celu uzyskania wysokiej jakości RNA do sekwencjonowania RNA (RNA-Seq). W celu zidentyfikowania genów B. dermatitidis o zmienionej transkrypcji niezależnej od temperatury lub innych warunków, profil transkrypcyjny drożdży wyizolowanych z płuc myszy został porównany z drożdżami hodowanymi w kokulturach z makrofagami w temperaturze 37°C, drożdżami hodowanymi in vitro bez makrofagów pochodzących ze szpiku kostnego w temperaturze 37°C oraz z hialfami w temperaturze 22°C przy użyciu analizy skupień K-means. Analiza ta pozwoliła zidentyfikować 72 geny, które ulegały in vivo zwiększeniu >2-krotnie i były niezależne od temperatury, hodowli makrofagów i warunków podłoża. Podzbiór tych genów obejmował te, które kodują białka wydzielane do środowiska pozakomórkowego, wychwyt i transport kationów metali oraz metabolizm aminokwasów.

Geny związane z pozyskiwaniem cynku są regulowane przez drożdże B. dermatitidis podczas infekcji płucnej. Obejmują one cynkofor (PRA1/ZPS1), transporter cynku o wysokim powinowactwie (ZRT1) i transporter cynku o niskim powinowactwie (ZRT2). U Candida albicans PRA1 jest wydzielany do środowiska zewnątrzkomórkowego w celu związania cynku i dostarczenia go do grzyba poprzez interakcję z ZRT1 na powierzchni komórki. U C. albicans, Aspergillus fumigatus i Ustilago maydis, PRA1 i ZRT są skorelowane i synteniczne. Chociaż PRA1 i ZRT1 wydają się być koregulowane u Blastomyces, geny te nie są synteniczne. Co zaskakujące, PRA1 nie jest dobrze zachowany wśród grzybów dimorficznych i nie występuje w genomach H. capsulatum, Paracoccidioides spp. i Emmonsia, jednak jego homologi są obecne u Coccidioides. U C. albicans postuluje się, że PRA1 ma wpływ na patogenezę. Delecja PRA1 powoduje powstanie mutantów, które mają zmniejszoną zdolność do lizowania komórek śródbłonka w warunkach niedoboru cynku. Wpływ PRA1 podczas infekcji in vivo nie został jeszcze zbadany.

Oprócz regulacji mechanizmów uwalniania cynku in vivo, B. dermatitidis zwiększa transkrypcję NIC1, który koduje transporter niklu. Nikiel jest wymagany do prawidłowego funkcjonowania ureazy, enzymu, który katalizuje konwersję mocznika do amoniaku i CO2. Mocznik występuje w tkankach ssaków jako produkt katabolizmu nukleotydów purynowych. U Coccidioides ureaza jest uwalniana ze sferuli podczas replikacji i uszkadza tkanki poprzez produkcję amoniaku, który alkalizuje mikrośrodowisko. Delecja genu ureazy (UREΔ) u C. posadasii powoduje zmniejszenie wirulencji w modelu zakażenia płucnego u myszy. W miejscach infekcji płucnej, komórki UREΔ nie są w stanie katabolizować mocznika w tkance płucnej i nie są w stanie obniżyć pH (pH tkanki 7,2 dla UREΔ w porównaniu do pH 7,7 dla typu dzikiego). Co więcej, myszy zakażone mutantem zerowym wykazywały bardziej zorganizowaną odpowiedź immunologiczną z dobrze uformowanymi ziarniniakami otaczającymi komórki UREΔ. W Cryptococcus neoformans, NIC1 i URE1 przyczyniają się do inwazji mózgu. Delecja któregokolwiek z tych genów skutkuje zmniejszoną zdolnością komórek drożdżaków NIC1Δ i URE1Δ do penetracji centralnego układu nerwowego. URE1 przyczynia się również do patogenezy Cryptococcus gattii, który powoduje głównie infekcje płucne bez zwiększonej predylekcji do inwazji OUN w modelach zwierzęcych. C. gattii URE1Δ mają zmniejszoną wirulencję podczas infekcji płucnej, zmniejszoną zdolność do rozprzestrzeniania się do krwiobiegu i upośledzoną replikację wewnątrzkomórkową w makrofagach.

Podczas infekcji płucnej, B. dermatitidis reguluje dioksygenazy zaangażowane w katabolizm aminokwasów. Obejmuje to dioksygenazę 4-hydroksyfenylopirogronianową (4-HPPD, HpdA), 1,2-dioksygenazę homogentyzynianową (HmgA), 2,3-dioksygenazę indoloaminową (IDO) i dioksygenazę cysteinową (CDG). HpdA i HmgA są konserwowane wśród grzybów dimorficznych i są zlokalizowane na klastrze genów. Chociaż dokładna rola HpdA i HmgA nie jest znana u B. dermatitidis, badania nad T. marneffei pokazały, jak te geny zaangażowane w katabolizm tyrozyny wpływają na patogenezę. Mutanty null HpdA i HmgA są nadwrażliwe na stres oksydacyjny i mają upośledzone kiełkowanie zarodników na drożdżach w makrofagach ludzkich i mysich. Zahamowanie aktywności 4-HPPD wydaje się być istotne dla zależnej od temperatury zmiany morfologicznej. Chemiczne hamowanie 4-HPPD przez NTBC (2-(2-nitro-4-trifluorometylobenzoilo)-cykloheksano-1, 3-dion) w T. marneffei i P. brasiliensis blokuje przekształcanie konidiów lub hyfusów w drożdże po podwyższeniu temperatury z 25°C do 37°C.

Rola grzybowego IDO w degradacji tryptofanu jest słabo poznana; jednak komórki nowotworowe zwiększają regulację IDO w celu degradacji tryptofanu w mikrośrodowisku, aby uniknąć komórek odpornościowych gospodarza. Zakażenie płucne H. capsulatum i P. brasiliensis indukuje IDO gospodarza, co zmniejsza wzrost grzybów, hamuje różnicowanie limfocytów T Th17 i ogranicza nadmierne zapalenie tkanek.

Oprócz dioksygenazy cysteinowej (CDG), B. dermatitidis reguluje syntazę cysteinową A (CSA) i pompę wyrzutową siarczynu (SSU1) podczas zakażenia płucnego. CSA koduje enzym biorący udział w biosyntezie L-cysteiny z acetylo-L-seryny. CDG rozkłada L-cysteinę do kwasu sulfonowego L-cysteiny, który może być dalej katabolizowany do pirogronianu i siarczynu. Nagromadzony siarczyn jest potencjalnie toksyczny dla komórek i jest wydzielany przez pompę efflux kodowaną przez SSU1. U C. albicans delecja CDG1 i SSU1 upośledza rozwój hyfusów w obecności cysteiny i CDG1Δ, ale nie SSU1Δ, oraz zmniejsza wirulencję podczas infekcji u myszy. U dermatofitów, takich jak Arthroderma benhamiae, postuluje się, że katabolizm cysteiny do siarczynu przez CDO1, po którym następuje odpływ siarczynu do środowiska zewnątrzkomórkowego przez SSU1, promuje rozkład keratyny w celu ułatwienia wzrostu grzyba. Mutanty null A. benhamiae CDO1 i SSU1 mają upośledzoną zdolność do wzrostu na podłożach bogatych w keratynę, takich jak włosy i paznokcie. Na podstawie tych danych, istnieje możliwość, że rozkład cysteiny i wydzielanie siarczynu może promować wzrost drożdżaków Blastomyces w skórze, która jest bogata w keratynę i jest najczęstszym miejscem rozprzestrzeniania się pozapłucnego.

6. Wnioski

Grzyby termicznie dimorficzne są unikalną grupą ascomycetes, które są zdolne do zakażania osób z nienaruszoną lub upośledzoną obroną immunologiczną. Ich zdolność do przystosowania się do temperatury ciała (37°C) i przejścia w morfologię drożdży jest niezbędna dla wirulencji. Morfologiczna przemiana w drożdże wiąże się z podwyższeniem poziomu specyficznych czynników wirulencji, które promują adhezję do tkanek gospodarza, wzrost i lizę makrofagów, tłumią prawidłową odpowiedź cytokinową i upośledzają komórkową odporność pośrednią. Regulacja odwracalnego przejścia między strzępkami a drożdżami wymaga od tych grzybów adaptacji i odpowiedzi na liczne bodźce, w tym temperaturę, napięcie CO2 i hormony płciowe. Profilowanie transkrypcyjne in vivo zaczęło odkrywać wcześniej nierozpoznane geny ważne dla rozmnażania i wirulencji u gospodarza ssaka.

Konflikty interesów

Autor oświadcza, że nie ma konfliktów interesów.

.