Candida parapsilosi
La parapsilosi candida è una specie fungina responsabile di diversi stati patologici nell’uomo . Tra i molti microbi trovati sulle mani umane, C. parapsilosis è tra le specie fungine più diffuse . Questa specie è nota per causare sepsi in quelli con sistemi immunitari compromessi, neonati, pazienti di terapia intensiva, individui con dispositivi impiantati e individui che hanno subito recentemente un intervento chirurgico gastrointestinale . I ricercatori hanno scoperto che fino all’otto-quindici per cento di tutte le infezioni procurate dai pazienti negli ospedali sono state attribuite a C. parapsilosi . A causa della mancanza di comprensione dei meccanismi di virulenza di questo taxon, il trattamento è difficile e non sempre efficace . È quindi cruciale per la ricerca futura concentrarsi sulla comprensione delle vie di segnalazione coinvolte nell’infezione e su come queste vie sono regolate poiché non sono ben comprese.
Taxa di ordine superiore
C. parapsilosis è un fungo appartenente al phylum Ascomycota . C. parapsilosis è un membro della classe Saccharomycetes e l’ordine Saccharomycetales che sono più comunemente conosciuta come erba lieviti, il che significa che può riprodurre asessualmente attraverso il processo di mitosi quando i nutrienti sono abbondanti e sessualmente attraverso la produzione di cellule aploidi in meiosi quando i nutrienti non sono abbondanti . C. parapsilosis è un membro della famiglia Debaryomycetaceae, che sono comunemente associati con l’uso del lievito di pseudohyphae a crescere . C. parapsilosi è una parte del genere Candida, che è più noto per la sua capacità di causare malattie negli esseri umani . C. la parapsilosi è anche un membro del clade CTG, insieme a C. albicans, il che significa che il loro codone CTG codifica per la serina e non per la leucina .
Struttura del genoma
Informazioni concrete sulla struttura genomica di C. parapsilosis devono ancora essere scoperte. Il fungo contiene per lo più fotogrammi di lettura aperti non caratteristici (ORFs), che costituiscono circa il 98,95% dei geni codificanti proteine . Il resto dei geni codificano per rRNA, tRNA e pseudogeni, che costituiscono l ‘ 1,05% dei suoi geni codificanti proteine. È anche noto che la maggior parte dei geni responsabili della funzione molecolare utilizza l’attività dell’idrolasi, sono più abbondanti nel citoplasma e sono utilizzati per la regolazione dei processi biologici .
Sebbene altre caratteristiche come il contenuto di G+C e il numero totale di geni nel genoma non siano ancora disponibili, uno studio recente indica la possibilità di variazione genomica all’interno di C. parapsilosis. I ricercatori hanno utilizzato il sequenziamento dell’intero genoma per analizzare tre ceppi campione del fungo . Rispetto ad un ceppo di riferimento di controllo di C. parapsilosi, i tre ceppi campione hanno mostrato caratteristiche genetiche simili oltre a regioni ad alta variazione all’interno di ciascuna sequenza. I ceppi contenevano molti geni della SLA che codificano per le glicoproteine di superficie cellulare, che variavano leggermente in tutti e tre i campioni . La scoperta delle differenze in questi geni abbondanti di SLA indica che C. parapsilosis è capace di ricombinazione genetica, con conseguente alta variabilità all’interno del genoma di ogni ceppo. Sebbene i ricercatori in questo studio siano stati in grado di isolare i ceppi, C. gli isolati di parapsilosi sono noti per essere geneticamente non differenziabili e spesso devono essere interpretati attraverso sistemi bioinformatici avanzati . Inoltre, C. parapsilosis contiene molte sequenze ripetitive all’interno di una sezione del suo genoma che è stato sequenziato. Questa è un’altra complicazione che i ricercatori devono affrontare quando si cerca di sequenziare il suo intero genoma. Copie elevate delle stesse sequenze di DNA non possono essere assegnate con precisione a una specifica posizione o funzione genomica perché potrebbero avere più ruoli all’interno dell’intero genoma .
Struttura cellulare
C. la parapsilosi esiste principalmente in uno stato unicellulare e in erba. Tuttavia, è anche in grado di formare pseudoiphe, il che lo rende dimorfico . Nel fenotipo del lievito, le colonie appaiono lisce e nel fenotipo pseudohyphae le colonie appaiono concentriche . Su una piastra di destrosio, C. parapsilosis forma colonie bianche, cremose e lucide composte da cellule cilindriche .
Sebbene la composizione cellulare di C. parapsilosis non sia completamente compresa, si sospetta che sia simile a una specie strettamente correlata, Candida albicans . Lo strato più interno della parete cellulare è composto da chitina, un polisaccaride fibroso che migliora la rigidità della membrana . Lo strato più esterno della parete cellulare è ricoperto di proteoglicani; in particolare, residui di arginina ricchi di mannosio (mannani N-linked) e residui di serina/treonina (mannani O-linked) . I mannani N-linked e O-linked svolgono un ruolo importante nella morfologia cellulare, nella differenziazione cellulare e nelle interazioni dell’ospite. La perdita di questi mannani può ridurre drasticamente la virulenza di C. parapsilosis .
Processi metabolici
Al fine di assorbire i nutrienti dall’ambiente, C. parapsilosis rilascia vari enzimi extracellulari che scompongono grandi macromolecole in molecole più piccole, rendendole così disponibili per l’assorbimento . Su 172 isolati di C. parapsilosi, il 63% mostra attività fosfolipasica . Questo enzima extracellulare consente la scomposizione dei fosfolipidi in acidi grassi liberi, che vengono poi utilizzati nel metabolismo cellulare. Inoltre, il 92% degli isolati di C. parapsilosi mostra attività di gelatinasi e il 47% ha mostrato attività di caseinasi . Sia la gelatinasi che la caseinasi sono enzimi extracellulari che degradano le grandi proteine in aminoacidi che vengono anche utilizzati nel metabolismo cellulare .
C. la parapsilosi è in grado di convertire i nutrienti in energia sia attraverso la fosforilazione ossidativa che la fermentazione, sebbene i complessi specifici coinvolti in ciascuna via non siano completamente compresi. C. la parapsilosi è in grado di fermentare e assimilare una varietà di zuccheri, come elencato nella Tabella 1 .
Vale la pena notare che le attività metaboliche di C. parapsilosis sono direttamente correlate alle sue capacità di virulenza. Molti degli enzimi extracellulari utilizzati per scomporre grandi macromolecole sono vitali per l’invasione dell’ospite. Le fosfolipasi sono utilizzate per interrompere i legami estere presenti nelle membrane delle cellule ospiti . Le proteasi, come la gelatinasi e la caseinasi, svolgono un ruolo importante nel degradare le proteine presenti nelle barriere epiteliali e mucose dell’ospite, nonché nel degradare le proteine coinvolte nella risposta immunitaria dell’ospite . Inoltre, la concentrazione di glucosio è direttamente correlata alla modulazione del biofilm in C. parapsilosi. Sebbene il meccanismo esatto rimanga sconosciuto, il metabolismo aumentato del glucosio piombo all’upregulation delle vie in questione nella formazione del biofilm .
Tabella 1 . Zuccheri fermentati e assimilati da Candida parapsilosi.
| Fermentation “+” positive, “-” negative | Assimilation “+” positive, “-” negative | |
|---|---|---|
| Glucose | + | + |
| Sucrose | + | + |
| Galactose | + | + |
| Lactose | – | – |
| Trehalose | + | + |
| Maltose | + | + |
| Rafinose | – | – |
Ecologia
C. parapsilosi si trova ad essere un frequente abitante della pelle umana, così come molti altri ambienti e comunità. Questa specie fungina è nota per vivere su altri organismi come animali domestici e insetti, e si trova anche a risiedere nel suolo e negli ambienti marini . Inoltre, C. parapsilosis si trova in molte località geografiche in tutto il mondo; è stato isolato in Nord America, Europa, America Latina, Africa e Asia. L’incidenza dell’infezione da C. parapsilosi è aumentata a livello globale dal 1997 .
Oltre a persistere tra gli organismi vivi, la C. parapsilosi è stata trovata anche in ambienti artificiali ed elettrodomestici. In uno studio di Dögen, et al., i ricercatori hanno studiato siti specifici su 99 lavatrici in diverse residenze in Turchia per esplorare la prevalenza di C. parapsilosi . I loro risultati hanno indicato che C. parapsilosis è risultato risiedere tra quasi un quarto di tutte le lavatrici .
Patologia
C. la parapsilosi è un fungo patogeno che si diffonde facilmente all’interno di popolazioni sensibili di esseri umani e animali. Il fungo causa sepsi, endocardite, endoftalmite, fungemia, peritonite e artrite negli esseri umani. Si trova più comunemente su dispositivi protesici, cateteri e altri strumenti medici che vengono toccati dagli operatori sanitari . La virulenza di C. parapsilosis è aumentata dalla sua capacità di formare biofilm su questi dispositivi medici e crescere da attaccamento prolungato . Inoltre, il fungo può facilmente diffondersi da operatore sanitario al paziente se accurato lavaggio delle mani non viene eseguita prima del contatto .
Nel corpo, C. la parapsilosi colonizza intorno al dispositivo impiantato e si attacca alle superfici mucose nelle vicinanze. La produzione di biofilm funge da protezione e rende il microbo resistente ai farmaci antifungini . Ciò rende difficile per le cellule immunitarie naturali combattere il fungo poiché non sono in grado di attaccarsi alla superficie scivolosa del biofilm. Pertanto, la C. parapsilosi è in ultima analisi responsabile della causa di complicanze post-chirurgiche e morte prematura nelle popolazioni sensibili. La popolazione più a rischio di contrarre un’infezione sono i pazienti neonatali, i pazienti in terapia intensiva e i pazienti immunocompromessi . A differenza di altre specie di Candida, come C. albicans, C. parapsilosis non è un agente patogeno obbligato e causa solo candidosi in queste popolazioni specifiche . C. parapsilosi può anche influenzare il sistema immunitario degli animali in modo simile. Gli animali possono ingerire il patogeno dal suolo, insetti e altre fonti ambientali, portando a infezioni e morte .
Oltre a C. parapsilosis ‘ capacità di difendersi contro la risposta immunitaria e farmaci antifungini, è anche in grado di nascondere dal rilevamento . Le firme di istopatologia per C. parapsilosis sono utili nell’identificazione della via infettiva del fungo. Tuttavia, non vengono sempre rilevati al momento dello screening . In uno studio, le colture ematiche e polmonari di neonati morti per un’infezione da C. parapsilosi sono state analizzate per eventuali firme istopatologiche. Dopo l’autopsia e l’immunotenente, il 61% della popolazione è risultato avere una presenza fungina significativa, ma solo 14 dei 187 neonati sono stati inizialmente diagnosticati con un’infezione indotta da C. parapsilosi . La schiacciante prevalenza di C. parapsilosi nella maggior parte della popolazione studiata non è stata rilevata dai normali metodi di screening, dimostrando che le infezioni da C. parapsilosi spesso vanno sottodiagnosticate.
Ricerca attuale
La ricerca attuale è principalmente incentrata sul miglioramento dei risultati del trattamento per le persone infette da C. parapsilosi. I ricercatori in Giappone hanno eseguito uno studio osservazionale retrospettivo dal 2000 al 2010, studiando la suscettibilità degli isolati di C. parapsilosi agli antifungini e quali altre comorbidità esistevano per i pazienti che non sopravvissero all’infezione . Lo studio ha esaminato pazienti con candidemia nosocomiale a cui erano stati inseriti dispositivi protesici. I ricercatori hanno quantificato la suscettibilità antifungina usando la concentrazione inibitoria minima (MIC). Lo studio ha concluso che il precedente trattamento standard per la candidemia nosocomiale poteva essere modificato per includere le echinocandine, poiché si è riscontrato che hanno avuto successo nel ridurre la mortalità dei pazienti .
Uno studio simile ha studiato la risposta immunitaria umana alla C. parapsilosi. Ciò è stato fatto confrontando la concentrazione di risposte di citochine esibite da diverse specie di Candida quando hanno stimolato le cellule mononucleate del sangue periferico (PBMCs) . I ricercatori hanno scoperto che le cellule stimolate da C. parapsilosi producevano meno interleuchina 17 e 22 di quella di C. albicans. Hanno anche scoperto che l’inibizione delle protein chinasi attivate dal mitogeno era necessaria affinché il corpo riconoscesse che era stato infettato da una specie di Candida .
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A cura di Natalia Aneiros, Dominick Milano, Sharmetha Ramanan e Quintashia Wilson, studenti di Jennifer Bhatnagar per BI 311 General Microbiology, 2018, Boston University.