במחקר שפורסם לאחרונה ב-Nature Microbiology, חוקרים בחנו אינטראקציות מטבוליט-תרופות-פטרייתיות בפתוגן פטרייתי של דלקת קרום המוח Cryptococcus neoformans.
לימוד: גלוקוז במוח משרה סבילות של Cryptococcus neoformans לאמפוטריצין B במהלך דלקת קרום המוח. קרדיט תמונה: Kateryna Kon/Shutterstock.com
רקע כללי
עמידות לאנטיביוטיקה מתייחסת ליכולת של אוכלוסיה פגיעה לעמוד במינונים גבוהים של תרופות קדילות, המגבילות את התוצאות הטיפוליות בזיהומים חיידקיים. התפקיד שגורמי מארח ממלאים במחלות פטרייתיות כמו C. neoformans אינו בטוח.
Amphotericin B (AmB) הוא הטיפול הפטרייתי היחיד לדלקת קרום המוח פטרייתית; עם זאת, עמידות גנטית אינה שכיחה. תוצאות הטיפול משפיעות על סבילות פטרייתית לפלוקונאזול אצל אנשים שנדבקו בבידוד קנדידה רגיש גנטית.
לגבי המחקר
במחקר הנוכחי, חוקרים חקרו סובלנות AmB in vivo המיוצרת על ידי מטבוליטים מארח.
להעריך את ההשפעה של מטבוליטים מארח על היעילות של AmB נגד C. neoformansהחוקרים פיתחו טכניקת סקר מטבוליטים-תרופות המבוססת על מיקרו-מערך פנוטיפי של BIOLOG.
הם קיבלו דגימות של נוזל מוחי (CSF) מבית החולים שנחאי צ'אנגז'נג, המיקום העיקרי של C. neoformans זיהום במהלך דלקת קרום המוח. הם השתמשו במכשיר כרומטוגרפיה לחילופי אניונים בעל ביצועים גבוהים (HPAEC) כדי לכמת את הגלוקוז בדגימות.
הם בדקו את יעילות AmB על זני פרא ו- mig1 בנוכחות גלוקוז. הם המציאו שיטה מבוססת תא בודד כדי לבחון את הקשר בין לוקליזציה גרעינית וסובלנות AmB בתיווך Mig1.
הצוות בחן את תפקידו של Mig1 בסבילות ל-AmB לאחר זיהום מוחי בעכברים כדי לחקור האם גלוקוז במוח יוצר GR-בתיווך Mig1 וסבילות ל-AmB.
הם בחנו ביטוי גנים דינמי בפטריות מסוג פרא ו- mig1 לאחר חשיפה ל-AmB בתנאים סובלניים לתרופות (גלוקוז) או רגישים לתרופות (גלקטוז) תוך שימוש ברצף חומצה ריבו-נוקלאית (RNA-seq). הם בחנו את הליפידומים של תאי פרא ותאי mig1 בתגובה לזמינות הגלוקוז.
החוקרים בחנו את ההשפעה של טרבינאפין, מעכב סינתזת ארגוסטרול, על סבילות ל-AmB הנגרמת על ידי גלוקוז. הם בודדו אינוזיטול פוספורילסרמיד (IPC) מ Cryptococcus neoformans תאים וחקר את השפעתו על סובלנות AmB.
הם השתמשו בספקטרוסקופיה של תהודה פלסמונית (SPR) כדי לחקור אם אינוסיטולפוספורילסרמיד מתחרה עם אמפוטריצין B על ארגוסטרול, מה שמגביל את יכולתו של AmB להרוג C. neoformans תאים.
החוקרים הזריקו לעכברי C57BL/6J לווריד עם 105 טיפוס פראי Cryptococcus neoformans תאים כדי להעריך את היעילות של ניהול משותף של AbA ו-AmB לעומת טיפול מונותרפי של AmB. הם ניתנו AmB פעם ביום ב-3.0 מ"ג/ק"ג למשך שבוע עד שבועיים.
הם אימצו אסטרטגיית אספקת תרופות ליפוזומלית מכוונת למוח כדי לשפר את הגישה של AbA למוח. הם הקריבו את החיות שבעה ימים לאחר ההדבקה ובחנו רקמות מוח כדי להעריך את עומס הפטריות ולספור יחידות יוצרות מושבות (cfu).
הם יצרו ובחנו א C. neoformans זן bioluminescent in vitro ו-in vivo והשתמש בתגובת שרשרת פולימראז (PCR) כדי לאמת החלפת גנים.
תוצאות
החוקרים מצאו ירידה משמעותית בעיכוב הצמיחה על ידי 2-DG בתאי mig1, המאששת את תפקידו של Mig1 הקריפטוקוקלי ב-GR.
הממצאים הצביעו על כך שגלוקוז בריכוזים דומים לאלו שנצפו בתוך המוח עשויים ליצור סבילות ל-AmB באופן משמעותי, מה שמרמז על כך שסבילות ל-AmB הנגרמת על-ידי גלוקוז עשויה להתקיים במוח האנושי.
החוקרים קבעו דיכוי גלקטוז (GR) ב Cryptococcus neoformans ומצא ש-2-deoxyglucose (2-DG), אנלוגי גלוקוז מסוג שאינו ניתן לחילוף חומרים, גרם בהצלחה לסובלנות ל-AmB.
הממצאים תומכים בתיאוריה שהפעלת GR, ולא קטבוליזם של גלוקוז, מובילה לסבילות לתרופות הנגרמת לגלוקוז.
באמצעות מפעיל דיכוי הגלוקוז הפטרייתי Mig1, הגלוקוז במוח השתפר C. neoformans עמידות ל-AmB ברקמת מוח עכברת וב-CSF של חולה.
סובלנות מווסתת Mig1 הפחיתה את יעילות הטיפול בדלקת קרום המוח הנגרמת על ידי קריפטוקוקוס בחיות העכברים על ידי הפחתת סינתזת ארגוסטרול, היעד של AmB, והגדלת זו של אינוזיטולפוספורילסרמיד, המתחרה של אמפוטריצין B לארגוסטרול.
יתרה מכך, אמפוטריצין B ו-aureobasidin A, המעכב של סינתאז אינוסיטולפוספורילסרמיד הספציפי לפטריות, עשו ביצועים טובים יותר מהטיפול המצביע על כך בעכברים נגד דלקת קרום המוח הנגרמת על ידי קריפטוקוקוס.
בהשוואה למטבוליטים מבוססי פחמן, גלוקוז גורם לסבילות ל-AmB ב C. neoformans, עם אחוז הישרדות גבוה יותר במצבים המכילים מטבוליטים המכילים חנקן, זרחן וגופרית. גלוקוז הוא מטבוליט של קבוצת פחמן קריטי המקדם עמידות קריפטוקוקלית לאמפוטריצין B, ותכולתו תואמת לטובה עם גירוי סובלנות ל-AmB.
החלפת גלקטוז בגלוקוז, ספירת תאי פטרייתית ששרדו לאחר טיפול ב-AmB התקרבה לאלו של לוחות BIOLOG.
סבילות לאמפוטריצין B המושרה על ידי גלוקוז לא הייתה תלויה בצריכת מאקרו-נוטריינטים מאחר שמולקולות המבוססות על פחמן כמו גלקטוז לא יכלו לעורר בהצלחה סבילות לתרופות.
GOX הסיר במהירות גלוקוז מ-CSF, בעוד טיפול במנגן דו-חמצני הפחית את רמות H2O2. לחומצה גלוקונית הייתה השפעה זניחה על סבילות אמפוטריצין B. C. neoformans סבילות ל-AmB דווחה בדגימות CSF מחולי דלקת קרום המוח קריפטוקוקלית שטופחו ב-CSF אנושי.
מווסת הפטרייתי Mig1 ממלא תפקיד חיוני בסבילות ל-AmB הנגרמת על ידי גלוקוז. תוצרי ביניים למטבוליזם של גלוקוז לא גרמו לסבילות ל-AmB, מה שמצביע על כך שסבילות לגלוקוז תלויה בתפקיד הרגולטורי שלה ולא בקטבוליזם.
במודל של דלקת קרום המוח הקריפטוקוקלית, סובלנות AmB בתיווך Mig1 הביאה להפחתת אפקט טיפולי. המחקר הראה גם של-AmB ו-AbA הייתה השפעה נוספת על C. neoformans תאים, המצביעים על טיפול אפשרי בדלקת קרום המוח קריפטוקוקלית.
מסקנות
ממצאי המחקר הראו שגלוקוז מגביר את עמידות ה-AmB הפטרייתית באמצעות מווסת דיכוי הגלוקוז Mig1 במהלך דלקת קרום המוח קריפטוקוקלית. In vivo, מטבוליטים שהושגו מארח יכולים לעורר סובלנות קוטל פטריות.
סבילות לגלוקוז במוח בתיווך Mig1 הפחיתה באופן דרמטי את יעילות הטיפול ב-AmB בחולדות. הממצאים הצביעו על כך שגנים ספציפיים לסובלנות בפטריות עשויים להיות מטרות קיימא לטיפול אדג'ובנטי.
הפרעה ב-g1 שינתה במידה ניכרת את רכיבי השומנים של הממברנה, מה שמראה כי Mig1 עשוי למלא תפקיד בסבילות ל-AmB ושלמות הממברנה.
