揭示格拉白念珠菌临床分离株体外对氟康唑耐药的进化机制
念珠菌是一种新兴的真菌病原。其流行率的增加与它迅速产生抗真菌药物耐药性的能力有关,特别是对唑类药物。为了揭开新的分子机制背后唑耐药性,转录组分析c . glabrata临床分离的进化(隔离044)唑易泊沙康唑抗性(21天),克霉唑抗性(31天),氟康唑和伏立康唑抗性(45天),由长期孵化与氟康唑。所有进化菌株积累的唑类药物浓度均低于亲本菌株,麦角甾醇浓度基本保持不变。然而,只有对所有唑类均有耐药性的人群在C. glabrata PDR1基因中发现了功能获得突变,导致多药耐药转运蛋白编码基因上调。发现中间菌株对泊沙康唑/氯曲唑耐药,氟康唑/伏立康唑MIC水平升高,可作为抗唑类药物的替代途径。特别是,posaconazole/clotrimazole耐药31天后与粘附素基因表达增加相关。这一发现使我们确定Epa3粘附素作为一种新的抗唑类药物的决定因素。除了需要生物膜形成外,Epa3的表达还可以减少唑类抗真菌药物在细胞内的积累。总之,这项工作提供了一个C. glabrata种群向多唑耐药的转录组进化的概览,突出了获得多因子性质的唑耐药,并指出了一个新的参与者在唑耐药。
介绍
假丝酵母glabrata今天第二或第三念珠菌病的最常见的原因,很可能因为它的抗真菌药物的耐药性,尤其是唑药物,可用于预防和一线或二线治疗(1、2)。早期唑制剂,如咪唑类咪康唑、克霉唑、酮康唑,经常用于治疗黏膜与皮肤的真菌感染,尽管他们表现出一些毒性治疗系统性感染(3)。三唑药物氟康唑已广泛应用于预防和治疗念珠菌病,有利于增加耐药c glabrata感染(1,4)。三唑药物明显更安全、更可容忍的系统性治疗比咪唑类(5),而新的氮杂四唑,泊沙康唑和伏立康唑等,展览范围和更强的活动比氟康唑(6)。
临床上获得的唑类耐药最常见的原因是编码来自atp结合盒超家族(ABC)和主要促进因子超家族(MFS)药物外排泵的基因上调。一个特定的ABC转运蛋白,c . glabrata Cdr1 (CgCdr1),经常参与收购耐氟康唑c glabrata隔离(7、8)。此外,CgCdr2 / Phd1和CgSnq2,另外两个ABC药物流出泵,也一直在与氟康唑耐药相关c . glabrata超表达通常从收购功能(GOF) CgPDR1基因的突变(8,9).几个MFS多药转运体也与C. glabrata的氟康唑耐药有关(10)。例如,azole耐药与药物过表达有关:H+ anti - (DHA) CgQdr2、CgTpo1_1、CgTpo1_2和CgTpo3(11-14)。以泊沙康唑为例,通过对七个泊沙康唑耐药白色念珠菌分离株的研究发现,药物转运体Cdr1、Cdr2和Mdr1的表达没有变化(15),提示泊沙康唑耐药可能与抗真菌转运分离。
在许多临床分离的白念珠菌中,azole耐药来源于导致Erg11构象改变的位点突变,Erg11是azoles的主要靶点(16)。在C. glabrata中,ERG11基因中的G944A突变与一种特异性分离物中的氟康唑、伏立康唑和多烯耐药有关(17)。另一个抗氟康唑的C. glabrata分离物由于包含该基因的整个染色体的复制而增加了ERG11的表达(18)。然而,在所有其它关于C. glabrata耐氮临床分离株的研究中,均未观察到ERG11基因的突变或上调,表明这不是临床获得抗氮药的重要机制(19-21)。另一方面,ERG3基因中也涉及麦角甾醇生物合成的E139A突变被发现可导致格拉贝拉菌对氟康唑耐药增加(22),而念珠菌错胞症中,posaconazole耐药菌株中也出现了类似的突变(23)。ERG3基因的突变会导致ergosta-7的形成,22-dien-3β-ol作为主要固醇,而不是ergosta-5 7, 24 (28) -trienol (24)。这种改变阻止了azole的作用,因为积聚在抑制Erg11上的有毒甾醇不能再通过这种途径合成。
对唑类药物的耐药研究大多是作为一个整体进行的,对每种唑类药物的特异性机制几乎没有区别。然而,对C. glabrata中氟康唑、voriconazole和posaconazole耐药的流行病学调查显示,多个临床分离株对这些药物的耐药水平不同(25-27)。在这部作品中,azole-susceptible c glabrata隔离044年,从一个积极的血培养中恢复过来,是长时间暴露于血清中浓度的氟康唑导致multiazole抵抗:21天后,泊沙康唑抵抗了,紧随其后的是克霉唑耐药性后31天,最后,氟康唑和伏立康唑耐药性在45天的感应。对044株临床分离物进行转录组学鉴定,该分离物对多唑耐药的逐步获得易感。在转录组学数据的基础上,研究了adhesin编码基因特别是CgEPA3在azole耐药环境下的作用,建立了细胞间粘附、生物膜形成和耐药之间的有趣联系。
结果
获得敏感C. glabrata临床分离株的耐药性。044临床分离物被发现对所有经测试的唑类药物都有易感性。具体来说,获得的MIC值为氟康唑、伏立康唑、泊沙康唑、克霉唑4µg /毫升,0.25µg / ml,0.5µg / ml,分别和0.125µg /毫升。在暴露于治疗性血清氟康唑浓度后,044酵母群体逐步向耐多唑进化。具体来说,21天后,泊沙康唑耐药性达成(麦克风,≥4µg /毫升),紧随其后的是克霉唑抗性(麦克风,≥4µg /毫升)后31天,最后,氟康唑和伏立康唑耐药性在45天感应(麦克风、≥64和≥4µg / ml,分别)(图1;表S1载于http://ibb.tecnico.ulisboa.pt/Cavalheiro_etal_SuplData.pdf)。在这些时间点获得的人群分别为044Fluco21(抗泊沙康唑)、044Fluco31(抗泊沙康唑和抗氯曲霉唑)和044Fluco45(抗泊沙康唑、克曲霉唑、氟康唑和伏立康唑)。
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