Cryptococcus neoformans -Cryptococcus neoformans

Cryptococcus neoformans
Cryptococcus neoformans przy użyciu lekkiego preparatu do barwienia tuszem indyjskim PHIL 3771 lores.jpg
Klasyfikacja naukowa edytować
Królestwo: Grzyby
Podział: Basidiomycota
Klasa: Tremellomycetes
Zamówienie: Tremellales
Rodzina: Tremellaceae
Rodzaj: kryptokoki
Gatunek:
C. neoformans
Nazwa dwumianowa
Cryptococcus neoformans
(San Felice) Vuill.

Cryptococcus neoformans to otoczkowane drożdże i obligatoryjne tlenowce, które mogą żyć zarówno w roślinach, jaki zwierzętach . Jego teleomorfem jest Filobasidiella neoformans , grzyb nitkowatynależący do klasy Tremellomycetes . Często występuje wodchodach ptaków . Cryptococcus neoformans to otorbiony organizm grzybowy, który może wywoływać chorobę zarówno u gospodarzy z widoczną odpornością, jak i z obniżoną odpornością.

Klasyfikacja

Od czasu pierwszego opisu w 1894 roku Cryptococcus neoformans przeszedł liczne zmiany nazewnictwa. Na przykład kiedyś zawierał dwie odmiany (odmiana): C. neoformans odm. neoformans i C. neoformans var. grubii . Trzecia odmiana, C. neoformans var. gattii , został zdefiniowany jako odrębny gatunek, Cryptococcus gattii . Najnowszy system klasyfikacji dzieli organizmy na siedem gatunków. C. neoformans odnosi się do C. neoformans var. grubii . Nowa nazwa gatunkowa, Cryptococcus deneoformans , jest używana dla dawnego C. neoformans var. neoformanie . C. gattii dzieli się na pięć gatunków.

Charakterystyka

C. neoformans barwiony metodą Grama

Cryptococcus neoformans rośnie jako drożdże (jednokomórkowe) i rozmnaża się przez pączkowanie . Tworzy strzępki podczas godów i ostatecznie tworzy bazydiospory na końcu strzępek przed wytworzeniem zarodników. W warunkach odpowiednich dla gospodarza, takich jak między innymi niski poziom glukozy, surowicy, 5% dwutlenku węgla i niski poziom żelaza, komórki wytwarzają charakterystyczną otoczkę polisacharydową. Rozpoznawanie C. neoformans w rozmazach ropnych barwionych metodą Grama może być utrudnione przez obecność dużej żelatynowej torebki, która najwyraźniej zapobiega ostatecznemu wybarwieniu komórek drożdżopodobnych. W takich barwionych preparatach może wyglądać albo jako okrągłe komórki z ziarnistymi inkluzjami Gram-dodatnimi odciśniętymi na bladym lawendowym tle cytoplazmatycznym, albo jako ciałka lipidowe Gram-ujemne. Uprawiane jako drożdże, C. neoformans ma wydatną otoczkę złożoną głównie z polisacharydów . Pod mikroskopem barwnik indyjski służy do łatwej wizualizacji kapsułki w płynie mózgowo-rdzeniowym. Cząsteczki pigmentu tuszu nie dostają się do otoczki otaczającej kulistą komórkę drożdży, co powoduje powstanie strefy prześwitu lub „halo” wokół komórek. Pozwala to na szybką i łatwą identyfikację C. neoformans . Niezwykłe formy morfologiczne są rzadko spotykane. W celu identyfikacji w tkance, barwienie mucykarminą zapewnia specyficzne barwienie polisacharydowej ściany komórkowej w C. neoformans . Uważa się, że antygen kryptokokowy z płynu mózgowo-rdzeniowego jest najlepszym testem do diagnozowania kryptokokowego zapalenia opon mózgowo-rdzeniowych pod względem czułości, chociaż może być niewiarygodny u pacjentów zakażonych wirusem HIV.

Pierwsza sekwencja genomu szczepu C. neoformans (var. neoformans ; obecnie C. deneoformans ) została opublikowana w 2005 roku.

Badania sugerują, że kolonie C. neoformans i pokrewnych grzybów rosnące na ruinach stopionego reaktora elektrowni jądrowej w Czarnobylu mogą być w stanie wykorzystać energię promieniowania do " radiotroficznego " wzrostu.

Patologia

Zakażenie C. neoformans nazywane jest kryptokokozą . Większość infekcji C. neoformans występuje w płucach. Jednak grzybicze zapalenie opon mózgowo - rdzeniowych i zapalenie mózgu , zwłaszcza jako wtórna infekcja u pacjentów z AIDS , są często powodowane przez C. neoformans , co czyni go szczególnie niebezpiecznym grzybem. Zakażenia tym grzybem są rzadkie u osób z w pełni funkcjonującym układem odpornościowym, stąd C. neoformans jest często określany jako patogen oportunistyczny. Jest fakultatywnym patogenem wewnątrzkomórkowym, który może wykorzystywać fagocyty gospodarza do rozprzestrzeniania się w organizmie. Cryptococcus neoformans był pierwszym patogenem wewnątrzkomórkowym, dla którego zaobserwowano nielityczny proces ucieczki zwany womocytozą . Spekulowano, że ta zdolność do manipulowania komórkami gospodarza wynika z środowiskowej presji selekcyjnej ze strony ameb, hipotezy po raz pierwszy wysuniętej przez Arturo Casadevall pod nazwą „przypadkowa zjadliwość”.

W przypadku infekcji u ludzi, C. neoformans rozprzestrzenia się przez wdychanie aerozolowanych bazidiospor i może przenosić się do ośrodkowego układu nerwowego, gdzie może wywołać zapalenie opon mózgowo-rdzeniowych. W płucach komórki C. neoformans są fagocytowane przez makrofagi pęcherzykowe. Makrofagi wytwarzają czynniki utleniające i nitrozacyjne, tworząc nieprzyjazne środowisko do zabijania inwazyjnych patogenów. Jednak niektóre komórki C. neoformans mogą przetrwać wewnątrzkomórkowo w makrofagach. Przeżycie wewnątrzkomórkowe wydaje się być podstawą latencji, rozsianej choroby i odporności na eradykację środkami przeciwgrzybiczymi. Jeden z mechanizmów, dzięki któremu C. neoformans przeżywa w nieprzyjaznym środowisku wewnątrzkomórkowym makrofagów, obejmuje regulację w górę ekspresji genów zaangażowanych w odpowiedzi na stres oksydacyjny.

Przechodzenie przez barierę krew-mózg przez C. neoformans odgrywa kluczową rolę w patogenezie zapalenia opon mózgowo-rdzeniowych. Jednak dokładne mechanizmy przechodzenia przez barierę krew-mózg są nadal nieznane; jedno z ostatnich badań na szczurach sugeruje ważną rolę wydzielanych proteaz serynowych. Wykazano, że metaloproteaza Mpr1 ma kluczowe znaczenie w penetracji bariery krew-mózg.

Mejoza (rozmnażanie płciowe), kolejny możliwy czynnik przeżycia wewnątrzkomórkowego C. neoformans

Zdecydowana większość środowiskowych i klinicznych izolatów C. neoformans to kopulacyjne typu alfa. Filamenty typu kojarzącego alfa mają zwykle haploidalne jądra, ale mogą one podlegać procesowi diploidyzacji (być może przez endoduplikację lub stymulowaną fuzję jądrową) w celu wytworzenia komórek diploidalnych zwanych blastosporami . Diploidalne jądra blastospor mogą ulegać mejozie, w tym rekombinacji, z wytworzeniem haploidalnych bazidiospor, które można następnie rozproszyć. Proces ten określany jest jako owocnikowanie monokariotyczne. Wymagane do tego procesu gen oznaczony dmc1 , konserwowanym homolog genów recA w bakteriach i RAD51 w komórkach eukariotycznych (patrz artykułów recA i Rad51 ). Dmc1 pośredniczy w parowaniu homologicznych chromosomów podczas mejozy i naprawie pęknięć dwuniciowych w DNA. Jedną z korzyści mejozy u C. neoformans może być promowanie naprawy DNA w środowisku uszkadzającym DNA spowodowanym przez czynniki utleniające i nitrozacyjne wytwarzane w makrofagach. Tak więc C. neoformans może przejść proces mejotyczny , owocnikowanie monokariotyczne, który może sprzyjać naprawie rekombinacyjnej w oksydacyjnym, uszkadzającym DNA środowisku makrofagów gospodarza, co może przyczyniać się do jego zjadliwości.

Poważne komplikacje

Zakażenie zaczyna się w płucach, rozprzestrzenia się przez krew do opon mózgowych, a następnie do innych części ciała. Kapsułka hamuje fagocytozę. Może powodować zakażenie ogólnoustrojowe, w tym śmiertelne zapalenie opon mózgowo-rdzeniowych znane jako zapalenie opon mózgowo- rdzeniowych u zdrowych gospodarzy, z cukrzycą i obniżoną odpornością. Nieleczona infekcja C. neoformans w mózgu może być śmiertelna. Infekcja OUN (ośrodkowego układu nerwowego) może również występować jako ropień mózgu znany jako kryptokokoma , wysięk podtwardówkowy, otępienie, izolowane uszkodzenie nerwu czaszkowego, uszkodzenie rdzenia kręgowego i udar niedokrwienny. W przypadku wystąpienia kryptokokowego zapalenia opon mózgowych śmiertelność wynosi 10–30%.

Leczenie

C. neoformans w płucach chorego na AIDS. W tym przypadku stosuje się barwnik mucykarminowy, barwiący na czerwono wewnętrzną torebkę organizmu.

Kryptokokozę, która nie wpływa na ośrodkowy układ nerwowy, można leczyć samym flukonazolem .

Kryptokokowe zapalenie opon mózgowo-rdzeniowych należy leczyć przez dwa tygodnie dożylną amfoterycyną B 0,7–1,0 mg/kg/dobę i doustną flucytozyną 100 mg/kg/dobę (lub dożylną flucytozyną 75 mg/kg/dobę, jeśli pacjent nie jest w stanie przełykać). Następnie należy podawać doustnie flukonazol w dawce 400–800 mg dziennie przez dziesięć tygodni, a następnie 200 mg dziennie przez co najmniej rok, aż liczba komórek CD4 u pacjenta przekroczy 200 komórek/mcl. Flucytozyna jest lekiem generycznym, nieobjętym ochroną patentową. Jednak istnieje niedoskonałość rynku, a dwutygodniowy koszt terapii flucytozyną wynosi około 10 000 USD. W rezultacie flucytozyna jest obecnie powszechnie niedostępna w krajach o niskim i średnim dochodzie. W 1970 roku flucytozyna była dostępna w Afryce.

Można stosować dożylny ambisom 4 (mg/kg)/dzień, ale nie jest lepszy; jej główne zastosowanie dotyczy pacjentów, którzy nie tolerują amfoterycyny B. Dawka 200 mg/kg/dobę flucytozyny nie jest bardziej skuteczna, wiąże się z większą liczbą skutków ubocznych i nie należy jej stosować.

W Afryce często stosuje się doustny flukonazol w dawce 200 mg na dobę. Nie prowadzi to jednak do wyleczenia, ponieważ jedynie tłumi grzyba i go nie zabija; żywotny grzyb może nadal rosnąć z płynu mózgowo-rdzeniowego pacjentów, którzy nie przyjmowali flukonazolu przez wiele miesięcy. Zwiększona dawka 400 mg dziennie nie poprawia wyników, ale prospektywne badania z Ugandy i Malawi wykazały, że wyższe dawki 1200 mg dziennie mają większą aktywność grzybobójczą. Wyniki z monoterapii flukonazolem mają o 30% gorsze przeżycie niż terapie oparte na amfoterycynie, w niedawnym przeglądzie systematycznym.

Bibliografia

Zewnętrzne linki