Читать книгу Choroby zakaźne i pasożytnicze - Группа авторов - Страница 44

W indukcji choroby z udziałem grzybów oportunistycznych duże znaczenie ma stan układu odpornościowego gospodarza. Najczęściej są to zakażenia endogenne, w odróżnieniu od grzybów pierwotnie patogennych, przy których zwykle dochodzi do zakażenia egzogennego. Wśród grzybów oportunistycznych najczęściej odpowiedzialnych za grzybice układowe można wymienić Candida spp., Cryptococcus neoformans i Aspergillus spp.

Candida spp.

Candida spp. są najpowszechniej występującymi oportunistycznymi patogenami drożdżopodobnymi i zajmują 4. miejsce wśród drobnoustrojów izolowanych z krwi w szpitalach w USA i 8. miejsce w Europie. Najczęściej stwierdza się zakażenia C. albicans. Inne gatunki patogenne to C. tropicalis, C. parapsilosis, C. krusei i C. glabrata. Układowe postacie zakażeń to m.in. fungemia, zapalenie płuc, zapalenie opon mózgowo-rdzeniowych, zapalenie wsierdzia, zapalenie gałki ocznej, zapalenie wątroby czy zapalenie nerek. Śmiertelność wskutek tych zakażeń może sięgać 40–80%.

Candida albicans mają zdolność do tworzenia z owalnych blastospor (faza drożdżowa, faza Y – yeast) pseudostrzępek (faza mycelialna – M). Zdolność do dymorfizmu C. albicans była wykorzystywana dawniej, jako test filamentacji, do potwierdzenia obecności tego drożdżaka. Do czynników indukujących wzrost w formie mycelialnej należą m.in. temperatura co najmniej 37°C, cukry (glukoza, galaktoza, fruktoza), N-acetyloglukozamina (pH > 4,5), prolina (pH > 5), surowica krwi (stosowana jako induktor w teście filamentacji), pH = 6–8 czy ludzką krew pozbawioną leukocytów. Blastospory są hydrofilowe w odróżnieniu od pseudostrzępek, które są hydrofobowe. Stąd większą zdolność do rozsiewu w płynach ustrojowych mają formy drożdżakowe. Ponadto powstająca forma mycelialna charakteryzuje się tigmotropizmem (wrażliwość na bodźce), co pozwala na wzrost wzdłuż bruzd czy uszkodzeń i może ułatwić naciekanie powierzchni nabłonka.

Przełączanie fenotypowe C. albicans w kierunku jednego z morfotypów umożliwia lepsze dostosowanie się tego drożdżaka do warunków środowiska. Dzięki zdolności do dymorfizmu formy drożdżopodobne mogą utrudnić mechanizm fagocytozy. Blastospory sfagocytowane przez makrofaga mogą go zniszczyć, jeżeli po pochłonięciu zostanie zainicjowany wzrost filamentarny komórek grzyba.

Spośród drożdżaków z rodzaju Candida najsilniejsze właściwości adhezyjne do komórek zakażonego organizmu wykazuje C. albicans. Adhezja umożliwia pozostanie grzyba w określonym miejscu, przeciwdziałając naturalnym procesom oczyszczającym i może być jednym z czynników zjadliwości komórek grzybiczych. Trwałe wiązanie komórki grzybiczej jest możliwe za pomocą odpowiednich adhezyn grzyba odpowiadających określonym receptorom na komórce gospodarza. Na powierzchni C. albicans znajdują się delikatne fibryle, zbudowane z glikoprotein, które mogą uczestniczyć w adhezji.

W skład wielowarstwowej ściany komórkowej wchodzą głównie mannan i polimery mannozy, β-glukan i chityna, które stanowią 80–90% jej elementów, a także w mniejszej ilości białka i lipidy. Zewnętrzna warstwa ściany związana jest z mikrobifibrylarnymi polimerami. Może prezentować jednostki molekularne homogeniczne lub heterogeniczne (fimbrie i skupiska cząsteczek receptoropodobnych), które mogą być uwalniane do środowiska. Dotychczas zidentyfikowano u Candida 2 grupy białek ściany komórkowej (białka ściany komórki łączące się z glikozylofosfatydyloinozytolem) i białka niepodobne do GPI-CWP. Białka GPI-CWP to Als (1–9) i Hwp1. Białka Als są rozmieszczone równomiernie na powierzchni komórki i łączą się ze ścianą komórkową za pomocą β-1,6-glukanu. Biorą też udział w interakcji między komórką grzyba i komórką gospodarza. Białko Hpw1 jest mannoproteiną i stabilizuje proces adhezji grzybów do ludzkich komórek nabłonkowych. Koniec aminowy tego białka zawiera substraty transglutaminazy, dzięki czemu tworzą się stabilne połączenia w obrębie jamy ustnej. Do białek niepodobnych do GPI-CWP zalicza się białka Int1, Mnt1 i Pmt1. Białko Int1 to białko powierzchowne wpływające na przyleganie blastospor, natomiast białka Mnt1 i Pmt1 są mannozylotransferazami odpowiedzialnymi za modyfikowanie białek w procesie przylegania.

Candida albicans mogą również adherować do różnych typów komórek nabłonkowych, komórek śródbłonka, płytek krwi, erytrocytów, leukocytów i biopolimerów. Mogą łączyć się z receptorami rozpuszczalnymi bogatymi w prolinę, zwiększając adhezję do hydroksyapatytu pokrytego śliną, a także mogą się łączyć z innymi białkami obecnymi w surowicy krwi (albumina, fibrynogen, transferyna, białka kompleksu dopełniacza).

Właściwości chorobotwórcze C. albicans uwarunkowane są ponadto ich zdolnością do produkcji enzymów ułatwiających inwazję w głąb tkanek, takich jak fosfolipaza (PLA–PLD), lipaza (Lip 1–10), fosfomannoesteraza, proteaza aspartylowa (SAP 1–10) i enzymy hydrolityczne. Największą rolę w wirulencji odgrywają zewnątrzkomórkowe proteazy i hydrolazy, które wspomagają proces adhezji komórek grzybiczych do nabłonka komórek gospodarza, powodując jego uszkodzenia. Degradują też immunoglobuliny, cytokiny i białka kompleksu dopełniacza, a także mogą zaburzać funkcje granulocytów wielojądrzastych. Wyższa aktywność proteolityczna szczepu może korelować z większą jego zdolnością do kolonizacji tkanek. Ponadto lipidy i białka, jako składniki błon komórkowych gospodarza, narażone są na enzymatyczny atak ze strony drobnoustrojów. Kwaśne proteazy produkowane przez C. albicans chronią je przed fagocytozą poprzez cytolizę makrofagów.

Ekspresja genów i produkcja enzymów zależą od warunków środowiska bytowania grzybów, czyli temperatury, pH i obecności białek. Proteazy SAP 1–6 zaangażowane są w proces adhezji blastospor. Proteazy SAP 4–6 występują przede wszystkim u form strzępkowych, umożliwiają im przeżycie i uwolnienie się z komórek makrofagów. Odgrywają też rolę w zakażeniach inwazyjnych systemowych. Proteazy mogą uwalniać prozapalne cytokiny z ich prekursorów, aktywować proteazy gospodarza oraz inaktywować inhibitory proteaz. Enzymy lipolityczne, szczególnie we wczesnym etapie zakażenia, mogą degradować lipidy, dostarczając składników do adhezji drożdżaków do komórek gospodarza i dalszego wzrostu. Lizofosfolipazy (produkt C. albicans) uszkadzają komórki błon śluzowych gospodarza i ułatwiają penetrację grzybów w głąb tkanek. Inne enzymy, np. hydrolityczne, rozkładają związki wielkocząsteczkowe, ułatwiając adhezję i kolonizację, a hydrolazy zapewniają przetrwanie grzybom w tkankach, uczestnicząc w degradacji białek zakażonego organizmu, co ułatwia przyleganie form inwazyjnych grzyba. Fosfolipazy PLC i PLD biorą udział w morfogenezie grzyba.

Candida albicans w określonych warunkach, np. na powierzchni kaniul żylnych, może tworzyć przestrzenne struktury nazywane biofilmem. Grzyby w takiej strukturze są zabezpieczone przed działaniem leków przeciwgrzybiczych, a fragmenty biofilmu po oderwaniu mogą stanowić przyczynę fungemii. Wymusza to częstą wymianę takich cewników. Ponadto C. albicans, tworząc strukturę biofilmu, może współpracować nie tylko z komórkami tego samego gatunku, ale także z obecnymi w danym środowisku bakteriami. Na przykład obecny w strukturze biofilmu Pseudomonas aeruginosa może wytwarzać lakton 12-węglowej acylohomoseryny, który jest czynnikiem sygnałowym quorum-sensing i moduluje wzrost C. albicans do formy micelarnej.

Nosicielstwo Candida szacuje się na 25–50% populacji osób zdrowych. Drobnoustroje te stanowią część normalnej flory jamy ustnej. Z tego C. albicans odpowiada za 70–80% izolatów. Nosicielstwo rośnie szczególnie u pacjentów hospitalizowanych, korzystających z protez dentystycznych, zakażonych HIV, poddawanych chemioterapii przeciwnowotworowej, leczonych antybiotykami i u dzieci. Ponadto grzyby te można częściej izolować z przewodu pokarmowego w sytuacjach ograniczonej sprawności układu odpornościowego. Oznacza to, że źródłem Candida od zmian zlokalizowanych na powierzchni skóry i błonach śluzowych do rozsiewu w krwi jest człowiek. Stąd najczęściej dochodzi do zakażeń endogennych. Jest to związane ze zwiększonym wzrostem Candida w ich środowisku komensalnym oraz naruszeniem ciągłości tkanek i nasileniem rozsiewu tych grzybów w organizmie.

Do zakażenia egzogennego dochodzi poprzez przekazanie drożdżaków do organizmu pacjenta wraz ze skażonymi płynami, sprzętem, zastawkami serca czy narządami do transplantacji. Zakażenie może również zostać przeniesione przez personel medyczny na pacjenta i z pacjenta na pacjenta. Problem zakażeń egzogennych jest szczególnie ważny na oddziałach intensywnej terapii.

Szerokie profilaktyczne i lecznicze stosowanie w ostatnich latach leków z grupy azoli spowodowało spadek częstości zakażeń C. albicans przy wzroście częstości zakażeń opornymi szczepami C. krusei i C. glabrata.

Cryptococcus neoformans

Cryptococcus neoformans to kulisty lub owalny, otoczkowy, drożdżopodobny grzyb. Namnaża się przez pączkowanie. Po barwieniu negatywnym tuszem chińskim komórki wykazują grubą, polisacharydową otoczkę, która zawiera melaninę. Strzępek lub grzybni zazwyczaj się nie spotyka. Rezerwuarem grzyba jest zazwyczaj gleba zanieczyszczona ptasimi odchodami, z której drogą wziewną drobnoustroje przedostają się do dróg oddechowych człowieka.

Cryptococcus neoformans var. grubii najczęściej występuje w klimacie tropikalnym i subtropikalnym, w połączeniu z eukaliptusami. Cryptococcus neoformans var. neoformans i C. neoformans var. grubii są przyczyną oportunistycznych zakażeń, które najczęściej dotyczą osób z osłabionym układem odpornościowym. Kryptokokoza może występować pod postacią płucną i (częściej) jako zakażenie OUN, gdyż Cryptococcus neoformans wykazuje duże powinowactwo do układu nerwowego. Bardzo ciężki przebieg tej choroby obserwuje się w AIDS. Rozsiana postać choroby obejmuje zmiany skórne (10–15%) imitujące mięczaka zakaźnego. Ponadto mogą występować zmiany oczne, kostne i stercza. Nieleczone kryptokokowe zapalenie opon mózgowo-rdzeniowych i inne rozsiane kryptokokozy są najczęściej śmiertelne.

Aspergillus spp.

Aspergillus spp. wzrasta w hodowli w postaci pleśni. Kolonie są zabarwione na różne kolory, m.in. czarny, brązowy, zielony, żółty czy biały. Kolor kolonii zależy od warunków hodowli i gatunku. Kropidlaki w przyrodzie są bardzo powszechne. Mogą występować w glebie, rozkładającej się materii, w zbiornikach wodnych i w powietrzu.

Obraz aspergilozy ma związek z nadwrażliwością na alergeny tego kropidlaka. Zmiany dotyczą przede wszystkim układu oddechowego, zatok przynosowych i skóry. Rozwijające się zakażenie może prowadzić do powstania grzybniaka kropidlakowego. Aspergiloza może towarzyszyć innym chorobom, np. podstawowej chorobie płuc. Postacie inwazyjnej aspergilozy przechodzą od powierzchniowych do inwazyjnych chorób. Mogą występować na tle łagodnej immunosupresji (niskie dawki steroidów). Inwazyjna płucna aspergiloza oraz rozsiana aspergiloza to choroby wyniszczające. Najczęściej występują u chorych z poważnymi zaburzeniami odporności i pomimo leczenia charakteryzują się wysoką śmiertelnością, sięgającą nawet 70%.