Auswirkungen des Sphingolipidsynthese-Inhibitors Myriocin auf Vitalität und Antimykotikaresistenz von \(Candida\) \(auris\)

Autor: Stieber, Hanna
Jazyk: němčina
Rok vydání: 2022
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Druh dokumentu: Doctoral Thesis<br />Doctoral Thesis
DOI: 10.25972/OPUS-28912
Popis: Candida Spezies gehören als kommensale Organismen zur normalen menschlichen Mikroflora, können allerdings unter bestimmten Bedingungen Krankheitswert erlangen. Limitationen in der Behandlung durch immer mehr resistente Candida Spezies und die wachsende Zahl immunsupprimierter Patienten gelten als Hauptursachen für die steigende Häufigkeit invasiver Candidosen und systemischer Candidämien. Die 2009 entdeckte Spezies C. auris stellt durch ihre zahlreichen Resistenzen, das Potential zur Auslösung nosokomialer Ausbrüche in Krankenhäusern und die schnelle Verbreitung über mehrere Kontinente eine neue Herausforderung dar. Der Bedarf an neuen Antimykotika mit anderen Wirkmechanismen und neuen Zielstrukturen ist größer denn je. Die fungale Sphingolipid-Biosynthese wurde bereits mehrfach als potenzielles Ziel antimykotischer Therapie diskutiert, allerdings bezieht sich die meiste Forschung hierzu auf C. albicans]. In vorliegender Arbeit wurden die Auswirkungen der Inhibition der Sphingolipid Biosynthese durch Myriocin auf C. auris und sein Resistenzverhalten untersucht und mit denen auf andere Candida Spezies verglichen. Sowohl die Mikrodilution als auch die Plattentropftests zeigten, dass C. auris verglichen mit anderen Candida Spezies besonders sensitiv auf die Anwesenheit von Myriocin reagierte und stärker im Wachstum gehemmt wurde. Der Survival Assay ergab für alle drei Spezies ein Absenken der CFU durch Myriocin, die Abweichungen zwischen den Stämmen waren jedoch unwesentlich. Unterschiede konnten in Vitalität und Vermehrung der verschiedenen Spezies unter Myriocineinfluss festgestellt werden. Aus der Lebend/Tot-Färbung ging hervor, dass Myriocin bei allen Stämmen zum Absterben von Candida Zellen führte, C. albicans und C. glabrata allerdings signifikant niedrigere Überlebensraten im Vergleich zu den C. auris Isolaten aufwiesen. Im Gegensatz dazu konnte mithilfe der FITC-Mikroskopie gezeigt werden, dass Candida Zellen unter Zugabe von Myriocin weniger Tochterzellen ausbildeten, was auf eine erschwerte oder zumindest verlangsamte Zellvermehrung hindeutet. Dabei schien das Wachstum der C. auris Stämme durch Myriocin deutlich eingeschränkter zu sein als das von C. albicans und C. glabrata. Durch weitere Mikroskopie und die Kombination aus Lebend/Tot Färbung mittels PI und FITC Färbung, sollte die Verteilung der toten Zellen auf Mutter- und Tochterzellen evaluiert werden. Hier konnte ein Trend zu einem vermehrten Zellsterben der Tochterzellen, vor allem für C. auris, festgestellt werden. Abschließende E-Tests für Amphotericin B, Anidulafungin und Fluconazol ergaben eine signifikante Herabsetzung der MHK für alle C. auris Isolate durch Myriocin. Die hier vorgestellten Ergebnisse und die durch mehrere Studien festgestellten Differenzen in der Sphingolipidkomposition von C. auris verglichen mit anderen Candida Spezies geben Hinweis darauf, dass Sphingolipide für Vitalität, Zellteilung und vor allem für die Wirkung einiger Antimykotika auf C. auris eine besondere, wenn nicht übergestellte Bedeutung haben könnten. Zwar wurde die Sphingolipidsynthese bereits mehrfach als potenzieller Angriffspunkt für die antifungale Therapie diskutiert, allerdings lediglich am Beispiel anderer Candida Spezies. Der Sphingolipidstoffwechsel könnte somit ein vielversprechender Ansatz für die Behandlung des sonst so therapieresistenten und lebensbedrohlichen Pilzes C. auris sein.
Candida species are commensal organisms belonging to the normal human microflora, but can become pathogenic under certain conditions. Limitations in treatment due to an increasing number of resistant Candida species and the growing number of immunosuppressed patients are considered to be the main reasons for the increasing frequency of invasive candidiasis and systemic candidemia. C. auris, a species discovered in 2009, shows potential to cause nosocomial outbreaks in hospitals, limited susceptibility to numerous antifungals and a rapid spread across several continents. This leads to a need for new antifungal agents with different mechanisms of action and new targets. Fungal sphingolipid biosynthesis has been discussed several times as a potential target of antifungal therapy, however most research on this relates to C. albicans. In the present work, the effects of inhibition of sphingolipid biosynthesis by myriocin on C. auris and its impact on fungal susceptibility were investigated and compared with those on other Candida species. Both microdilution and plate droplet assays showed that C. auris was more sensitive to myriocin compared with other Candida species and showed severe growth defects. The survival assay showed a lowering of CFU by myriocin for all three species, but the differences between the strains were insignificant. Live/dead staining showed that myriocin led to the death of Candida cells in all strains, but C. albicans and C. glabrata had significantly lower survival rates compared to the C. auris isolates. In contrast, FITC microscopy showed that Candida cells produced fewer daughter cells when myriocin was added, indicating that cell proliferation was impeded or at least slowed. In this regard, the growth of C. auris strains appeared to be significantly more restricted by myriocin than that of C. albicans and C. glabrata. Further microscopy and the combination of live/dead staining using PI and FITC staining, was performed to evaluate the distribution of dead cells between mother and daughter cells. Here, a trend towards increased cell death of daughter cells, especially for C. auris, was observed. Final E-tests for amphotericin B, anidulafungin, and fluconazole revealed a significant reduction in MIC for all C. auris isolates by myriocin. These results and the differences in sphingolipid composition of C. auris compared with other Candida species established by several studies provide evidence that sphingolipids may have a special, if not superimposed, importance for viability, cell division, and especially for the suscteptibility of C. auris to some antifungals. It is true that sphingolipid synthesis has been discussed several times as a potential target for antifungal therapy, but only using other Candida species as examples. Sphingolipid metabolism could thus be a promising approach for the treatment of the therapy-resistant and life-threatening fungus C. auris.
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