Candida Parapsilose
Candida-Parapsilose ist eine Pilzart, die für mehrere Krankheitszustände beim Menschen verantwortlich ist . Unter den vielen Mikroben, die auf menschlichen Händen gefunden werden, gehört C. parapsilosis zu den am weitesten verbreiteten Pilzarten . Es ist bekannt, dass diese Spezies bei Patienten mit geschwächtem Immunsystem, Neugeborenen, Intensivpatienten, Personen mit implantierten Geräten und Personen, die sich kürzlich einer Magen-Darm-Operation unterzogen haben, eine Sepsis verursacht . Forscher haben herausgefunden, dass bis zu acht bis fünfzehn Prozent aller Infektionen, die von Patienten in Krankenhäusern beschafft wurden, auf C. parapsilose zurückzuführen sind. Aufgrund des fehlenden Verständnisses der Virulenzmechanismen dieses Taxons ist die Behandlung schwierig und nicht immer effektiv . Daher ist es für die zukünftige Forschung von entscheidender Bedeutung, sich auf das Verständnis der an Infektionen beteiligten Signalwege und deren Regulierung zu konzentrieren, da sie nicht gut verstanden sind.
Taxa höherer Ordnung
C. parapsilosis ist ein Pilz des Stammes Ascomycota . C. Parapsilose ist ein Mitglied der Klasse Saccharomyceten und der Ordnung Saccharomycetales, die am häufigsten als knospende Hefen bekannt sind, was bedeutet, dass sie sich asexuell durch den Prozess der Mitose vermehren können, wenn Nährstoffe reichlich vorhanden sind, und sexuell durch die Produktion von haploiden Zellen in Meiose, wenn Nährstoffe nicht reichlich vorhanden sind . C. parapsilosis ist ein Mitglied der Familie Debaryomycetaceae, die häufig mit der Verwendung von Pseudohyphaen durch die Hefe zum Wachsen in Verbindung gebracht werden . C. Parapsilose ist ein Teil der Gattung Candida, die am bekanntesten für ihre Fähigkeit ist, beim Menschen Krankheiten zu verursachen . C. Parapsilose ist auch ein Mitglied der CTG-Clade, zusammen mit C. albicans, was bedeutet, dass ihr CTG-Codon für Serin und nicht für Leucin kodiert .
Genomstruktur
Konkrete Informationen über die genomische Struktur von C. parapsilosis müssen noch entdeckt werden. Der Pilz enthält meist uncharakterisierte offene Leserahmen (ORFs), die etwa 98,95% der proteinkodierenden Gene ausmachen . Der Rest der Gene kodiert für rRNA, tRNA und Pseudogene, die 1,05% seiner proteinkodierenden Gene ausmachen. Es ist auch bekannt, dass die Mehrheit der Gene, die für die molekulare Funktion verantwortlich sind, Hydrolaseaktivität verwenden, am häufigsten im Zytoplasma vorkommen und zur Regulation biologischer Prozesse verwendet werden .
Obwohl andere Merkmale wie der G + C-Gehalt und die Gesamtzahl der Gene im Genom noch nicht verfügbar sind, weist eine kürzlich durchgeführte Studie auf die Möglichkeit einer genomischen Variation innerhalb von C. parapsilosis hin. Die Forscher verwendeten die Sequenzierung des gesamten Genoms, um drei Probenstämme des Pilzes zu analysieren . Im Vergleich zu einem Kontrollreferenzstamm von C. parapsilosis, die drei Probenstämme zeigten ähnliche genetische Eigenschaften zusätzlich zu Regionen mit hoher Variation innerhalb jeder Sequenz. Die Stämme enthielten viele ALS-Gene, die für Zelloberflächenglykoproteine kodieren, die in allen drei Proben leicht variierten . Die Entdeckung der Unterschiede in diesen reichlich vorhandenen ALS-Genen zeigt, dass C. parapsilosis zur genetischen Rekombination fähig ist, was zu einer hohen Variabilität innerhalb des Genoms jedes Stammes führt. Obwohl die Forscher in dieser Studie Stämme isolieren konnten, C. Parapsilose-Isolate sind dafür bekannt, genetisch nicht differenzierbar zu sein, und müssen oft durch fortschrittliche bioinformatische Systeme interpretiert werden . Darüber hinaus enthält C. parapsilosis viele sich wiederholende Sequenzen innerhalb des einen Abschnitts seines Genoms, der sequenziert wurde. Dies ist eine weitere Komplikation, mit der Forscher konfrontiert sind, wenn sie versuchen, das gesamte Genom zu sequenzieren. Hohe Kopien derselben DNA-Sequenzen können nicht genau einem bestimmten genomischen Ort oder einer bestimmten Funktion zugeordnet werden, da sie mehrere Rollen innerhalb des gesamten Genoms haben können .
Zellstruktur
C. Parapsilose existiert hauptsächlich in einem einzelligen, knospenden Zustand. Es ist jedoch auch in der Lage, Pseudohyphen zu bilden, wodurch es dimorph erscheint . Im Hefephänotyp erscheinen die Kolonien glatt und im Pseudohyphaen-Phänotyp konzentrisch . Auf einer Dextroseplatte bildet C. parapsilosis weiße, cremige, glänzende Kolonien aus zylindrischen Zellen .
Obwohl die zelluläre Zusammensetzung von C. parapsilosis nicht vollständig verstanden ist, wird vermutet, dass es einer eng verwandten Spezies, Candida albicans, ähnlich ist . Die innerste Schicht der Zellwand besteht aus Chitin, einem faserigen Polysaccharid, das die Steifigkeit der Membran erhöht . Die äußerste Schicht der Zellwand ist mit Proteoglykanen bedeckt; speziell, Mannose-reiche Argininreste (N-verknüpfte Mannane) und Serin / Threonin-Reste (O-verknüpfte Mannane) . N- und O-verknüpfte Mannane spielen eine wichtige Rolle in der Zellmorphologie, Zelldifferenzierung und Wirtsinteraktionen. Der Verlust dieser Mannane kann die Virulenz von C. parapsilosis dramatisch reduzieren .
Stoffwechselprozesse
Um Nährstoffe aus der Umwelt aufzunehmen, setzt die C. parapsilose verschiedene extrazelluläre Enzyme frei, die große Makromoleküle in kleinere Moleküle zerlegen und so für die Absorption zur Verfügung stellen . Von 172 C. Parapsilose-Isolaten zeigen 63% eine Phospholipaseaktivität . Dieses extrazelluläre Enzym ermöglicht den Abbau von Phospholipiden in freie Fettsäuren, die dann im Zellstoffwechsel verwendet werden. Darüber hinaus zeigen 92% der C. parapsilose-Isolate eine Gelatinaseaktivität und 47% eine Caseinaseaktivität . Sowohl Gelatinase als auch Caseinase sind extrazelluläre Enzyme, die große Proteine zu Aminosäuren abbauen, die auch im Zellstoffwechsel verwendet werden .
C. Parapsilose ist in der Lage, Nährstoffe sowohl durch oxidative Phosphorylierung als auch durch Fermentation in Energie umzuwandeln, obwohl die spezifischen Komplexe, die an jedem Weg beteiligt sind, nicht vollständig verstanden sind. C. Parapsilose ist in der Lage, eine Vielzahl von Zuckern zu fermentieren und zu assimilieren, wie in Tabelle 1 aufgeführt .
Es ist erwähnenswert, dass metabolische Aktivitäten von C. parapsilosis direkt mit seinen Virulenzfähigkeiten zusammenhängen. Viele der extrazellulären Enzyme, die zum Abbau großer Makromoleküle verwendet werden, sind für die Wirtsinvasion von entscheidender Bedeutung. Phospholipasen werden verwendet, um die Esterbindungen in Wirtszell-Membranen zu stören . Proteasen wie Gelatinase und Caseinase spielen eine wichtige Rolle beim Abbau der Proteine, die in Wirtsepithel- und Schleimhautbarrieren vorkommen, sowie beim Abbau von Proteinen, die an der Immunantwort des Wirts beteiligt sind . Darüber hinaus steht die Glukosekonzentration in direktem Zusammenhang mit der Biofilmmodulation bei C. parapsilose. Obwohl der genaue Mechanismus unbekannt bleibt, führt ein erhöhter Glukosestoffwechsel zur Hochregulierung von Pfaden, die an der Biofilmbildung beteiligt sind .
Tabelle 1 . Zucker fermentiert und assimiliert durch Candida Parapsilose.
| Fermentation “ + „positiv,“ – „negativ | Assimilation“ + „positiv,“ – “ negativ | |
|---|---|---|
| Glucose | + | + |
| Sucrose | + | + |
| Galactose | + | + |
| Lactose | – | – |
| Trehalose | + | + |
| Maltose | + | + |
| Rafinose | – | – |
Ökologie
C. Parapsilosis ist ein häufiger Bewohner der menschlichen Haut sowie vieler anderer Umgebungen und Gemeinschaften. Es ist bekannt, dass diese Pilzart von anderen Organismen wie Haustieren und Insekten lebt und auch in Boden- und Meeresumgebungen vorkommt . Darüber hinaus ist C. parapsilosis an vielen geografischen Orten auf der ganzen Welt zu finden; Es wurde in Nordamerika, Europa, Lateinamerika, Afrika und Asien isoliert. Die Inzidenz von C. parapsilosis-Infektionen hat seit 1997 weltweit zugenommen .
C. parapsilosis existiert nicht nur unter lebenden Organismen, sondern auch in künstlichen Umgebungen und Haushaltsgeräten. In einer Studie von Dögen, et al. die Forscher untersuchten bestimmte Stellen an 99 Waschmaschinen in verschiedenen Residenzen in der Türkei, um die Prävalenz von C. parapsilose zu untersuchen . Ihre Ergebnisse zeigten, dass C. parapsilosis bei fast einem Viertel aller Waschmaschinen gefunden wurde .
Pathologie
C. Parapsilose ist ein pathogener Pilz, der sich leicht in anfälligen Populationen von Menschen und Tieren ausbreitet. Der Pilz verursacht beim Menschen Sepsis, Endokarditis, Endophthalmitis, Fungämie, Peritonitis und Arthritis. Es wird am häufigsten auf Prothesen, Kathetern und anderen medizinischen Werkzeugen gefunden, die von Gesundheitspersonal berührt werden . Die Virulenz von C. parapsilosis wird durch die Fähigkeit erhöht, Biofilme auf diesen medizinischen Geräten zu bilden und bei längerer Anhaftung zu wachsen . Darüber hinaus kann sich der Pilz leicht vom Gesundheitspersonal auf den Patienten ausbreiten, wenn vor dem Kontakt kein gründliches Händewaschen durchgeführt wird .
Im Körper, C. Parapsilose besiedelt das implantierte Gerät und haftet an Schleimhautoberflächen in der Nähe. Die Biofilmproduktion dient als Schutz und macht die Mikrobe resistent gegen Antimykotika . Dies macht es für natürliche Immunzellen schwierig, den Pilz abzuwehren, da sie sich nicht an der rutschigen Oberfläche des Biofilms festsetzen können. Daher ist C. Parapsilose letztendlich für postoperative Komplikationen und vorzeitigen Tod in anfälligen Populationen verantwortlich. Die am stärksten gefährdete Population einer Infektion sind Neugeborene, Intensivpatienten und immungeschwächte Patienten . Im Gegensatz zu anderen Candida-Arten wie C. albicans ist C. parapsilosis kein obligater Erreger und verursacht Candidiasis nur in diesen spezifischen Populationen . C. Parapsilose kann auch das Immunsystem von Tieren in ähnlicher Weise beeinflussen. Tiere können den Erreger aus dem Boden, Insekten und anderen Umweltquellen aufnehmen, was zu Infektionen und zum Tod führt .
Zusätzlich zu C. parapsilosis‘ Fähigkeit, sich gegen die Immunantwort und antimykotische Medikamente zu verteidigen, ist es auch in der Lage von der Erkennung zu verstecken . Histopathologische Signaturen für C. parapsilosis sind nützlich, um den Infektionsweg des Pilzes zu identifizieren. Sie werden jedoch beim Screening nicht immer erkannt . In einer Studie wurden Blut- und Lungenkulturen von Neugeborenen, die an einer C. parapsilose-Infektion starben, auf histopathologische Signaturen analysiert. Bei der Autopsie und Immunfärbung wurde bei 61% der Bevölkerung eine signifikante Pilzpräsenz festgestellt, aber nur bei 14 der 187 Neugeborenen wurde zunächst eine durch C. parapsilose induzierte Infektion diagnostiziert . Die überwältigende Prävalenz von C. Parapsilose in der Mehrheit der untersuchten Population blieb durch normale Screening-Methoden unentdeckt, was zeigt, dass C. Parapsilose-Infektionen oft unterdiagnostiziert werden.
Aktuelle Forschung
Die aktuelle Forschung konzentriert sich hauptsächlich auf die Verbesserung der Behandlungsergebnisse für Personen, die mit C. parapsilosis infiziert sind. Forscher in Japan führten von 2000 bis 2010 eine retrospektive Beobachtungsstudie durch, in der die Anfälligkeit von C. parapsilose-Isolaten für Antimykotika untersucht wurde und welche anderen Komorbiditäten bei Patienten bestanden, die die Infektion nicht überlebten . Die Studie untersuchte Patienten mit nosokomialer Candidämie, bei denen Prothesen eingesetzt wurden. Die Forscher quantifizierten die antimykotische Empfindlichkeit anhand der minimalen Hemmkonzentration (MHK). Die Studie kam zu dem Schluss, dass die bisherige Standardbehandlung für nosokomiale Candidämie modifiziert werden könnte, um Echinocandine einzuschließen, da sie bei der Verringerung der Patientensterblichkeit erfolgreich waren .
Eine ähnliche Studie untersuchte die menschliche Immunantwort auf C. parapsilosis. Dazu wurde die Konzentration der Zytokinreaktionen verschiedener Candida-Arten verglichen, wenn sie periphere mononukleäre Blutzellen (PBMCs) stimulierten . Die Forscher fanden heraus, dass C. parapsilose-stimulierte Zellen weniger Interleukin 17 und 22 produzierten als C. albicans. Sie fanden auch heraus, dass die Hemmung der mitogenaktivierten Proteinkinasen notwendig war, damit der Körper erkennen konnte, dass er von einer Candida-Spezies infiziert worden war .
Trofa, D., Gácser, A., & Nosanchuk, JD (2008). Candida Parapsilose, ein aufkommender Pilzpathogen. Klinische Mikrobiologie Bewertungen, 21 (4), 606-625. http://doi.org/10.1128/CMR.00013-08
Silva S, Negri M, Henriques M, Oliveira R, Williams D, Azeredo J. 2012. Candida glabrata, Candida Parapsilose und Candida tropicalis: Biologie, Epidemiologie, Pathogenität und antimykotische Resistenz. FEMS Mikrobiologie Bewertungen. 36(2): S. 288-305. https://doi.org/10.1111/j.1574-6976.2011.00278.x
Papadimitriou-Olivgeris, M., Spiliopoulou, A., Kolonitsiou, F., Bartzavali, C., Lambropoulou, A., Xaplanteri, P., . . . Christofidou, M. (2018). Zunehmende Inzidenz von Candidämie und Verschiebung der Epidemiologie zugunsten von Candida non-albicans in einem Zeitraum von 9 Jahren (2009-2017) in einem griechischen Universitätskrankenhaus. Infektion. doi:https://doi.org/10.1007/s15010-018-1217-2
Candida Parapsilose. Abgerufen von https://www-ncbi-nlm-nih-gov.ezproxy.bu.edu/Taxonomy/Browser/wwwtax.cgi?mode=Info&id=5480&lvl=3&lin=f&keep=1&srchmode=1&unlock
Duina, A., Miller, M., & Keeney, J. (2014). Angehende Hefe für angehende Genetiker: Eine Einführung in das Modellsystem Saccharomyces Cerevisiae. Genetik, 197 (1), 33-48. Abgerufen von https://doi.org/10.1534/genetics.114.163188
Hui, F., Ren, Y., Chen, L., Li, Y., Zhang, L., & Niu, Q. (2014). Molekulare phylogenetische Analyse zeigt die neue Gattung hemisphaericaspora der Familie Debaryomycetaceae. PLUS Eins. 9(7), e103737. Abgerufen von https://doi.org/10.1371/journal.pone.0103737
Turner, S., & Butler, G. (2014). Der Candida-pathogene Spezies-Komplex. Cold Spring Harbor Perspektiven in der Medizin, 4 (9). Abgerufen von https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4143104/
Skrzypek MS, Binkley J, Binkley G, Miyasato SR, Simison M, Sherlock G (2017). Die Candida Genome Database (CGD): einbindung von Assembly 22, systematischen Identifikatoren und Visualisierung von Hochdurchsatz-Sequenzierungsdaten. Nukleinsäuren Res 45 (D1); D592-D596.
Pryszcz, L.P., Németh, T., Gácser, A., Gabaldón, T. (2013). Unerwartete genomische Variabilität in klinischen und Umweltstämmen der pathogenen Hefe Candida Parapsilose. Genombiologie und Evolution, 5 (12), 2382-2392. https://doi.org/10.1093/gbe/evt185
Wikipedia-Mitwirkende. (2018, 5. Juli). Candida Parapsilose. In Wikipedia, Der Freien Enzyklopädie. Abgerufen 15:52, September 20, 2018, von https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Candida_parapsilosis&oldid=848995454
Hemedez, C., Trail-Burns, E., Mao, Q., Chu, S., Shaw, S.K., Glückseligkeit, J.M., Paepe, ME (2018).Pathologie der neonatalen nicht-albikanischen Candidiasis: Autopsiestudie und Literaturübersicht. Pädiatrische und Entwicklungspathologie, 7 (4), 655-673. https://doi.org/10.1177/1093526618798773
Perez-Garcia LA, Csonka K, Flores-Carreon A, Estrada-Mata E, Mellado-Mojica E, Nemeth T, Lopez-Ramirez LA, Toth R, Lopez MG, Vizler C, Marton EIN, Toth EIN, Nosanchuk JD, Gacser EIN, Mora-Montes HM. 2016. Rolle der Proteinglykosylierung bei Candida Parapsilose Zellwandintegrität und Wirtsinteraktion. Grenzen der Mikrobiologie. 7(306): S. 1-16. https://doi.org/10.3389/fmicb.2016.00306
Neji S, Hadrich ich, Trabelsi H, Abbes S, Cheikhrouhou F, Sellami H, Makni F, Ayadi A. 2017. Virulenzfaktoren, antimykotische Empfindlichkeit und molekulare Mechanismen der Azolresistenz bei Candida-Parapsilose-Komplexisolaten, die aus klinischen Proben gewonnen wurden. In: Journal of Biomedical Science. 24(67). https://doi.org/10.1186/s12929-017-0376-2
Pereira L, Silva S, Ribeiro B, Henriques M, Azeredo J. 2015. Einfluss der Glukosekonzentration auf die Struktur und Menge der durch Candida Parpsilose gebildeten Biofilme. In: FEMS Yeast Research. 15(5). https://doi.org/10.1093/femsyr/fov043
Dögen, A., Sav, H., Gonca, S., Kaplan, E., Ilkit, M., Babič, M. N., . . . Sybren de Hoog, G. (2017). Candida Parapsilose in Haushaltswaschmaschinen. Internationale Gesellschaft für Human- und Tiermykologie, 55, 813-819. doi:10.1093/mmy/myx008
Hirai, Y., Asahata, S., Ainoda, Y., Goto, A., Fujita, T., & Totsuka, K. (2014). Nosokomiale Candida-Parapsilose Candidämie: Risikofaktoren, antimykotische Empfindlichkeit und Ergebnis. Zeitschrift für Krankenhausinfektion, 87 (1), 54-58. doi://doi-org.ezproxy.bu.edu/10.1016/j.jhin.2014.02.006
Toth, A., Csonka, K., Jacobs, C., Vagvolgyi, C., Nosanchuk, J. D., Netea, M. G., & Gacser, A.(2013). Candida albicans und Candida Parapsilose induzieren unterschiedliche T-Zell-Reaktionen in mononukleären Zellen des menschlichen peripheren Blutes. Zeitschrift für Infektionskrankheiten, 208 (4), 690-698. doi: 10.1093 /infdis/jit188
Herausgegeben von Natalia Aneiros, Dominick Milano, Sharmetha Ramanan und Quintashia Wilson, Studenten von Jennifer Bhatnagar für BI 311 General Microbiology, 2018, Boston University.