Gladiolin może osłabiać zjadliwość Candida albicans i wspomagać leczenie przeciwgrzybicze

Naukowcy z Monash University i University of Warwick opisali mechanizm, dzięki któremu bakteryjny metabolit gladiolin może ograniczać zjadliwość Candida albicans – jednego z najważniejszych patogenów grzybiczych odpowiedzialnych za ciężkie zakażenia u osób w stanie krytycznym i z obniżoną odpornością. Związek nie tylko wpływa na metabolizm grzyba i hamuje przejście do inwazyjnej postaci strzępkowej, ale może również zwiększać skuteczność amfoterycyny B.

Jak gladiolin wpływa na Candida albicans

Naukowcy z Monash University, we współpracy z University of Warwick, odkryli, w jaki sposób bakteryjny antybiotyk – metabolit określany jako gladiolin – może „rozbrajać” Candida albicans, jeden z głównych patogenów grzybiczych powodujących zagrażające życiu zakażenia. Odkrycie wskazuje na nowe możliwości poszukiwania metod leczenia ciężkich infekcji grzybiczych.

Wyniki badania opublikowano w czasopiśmie Current Biology. Jest ono kolejnym rezultatem Monash Warwick Alliance Programme in Antimicrobial Resistance (AMR), długoterminowej współpracy naukowej łączącej zespoły obu uczelni w badaniach nad jednym z najpoważniejszych współczesnych problemów zdrowotnych – opornością drobnoustrojów na leczenie.

Badanie prowadzone przez naukowców z Monash Biomedicine Discovery Institute wykazało, że gladiolin może spowodować przejście Candida albicans z inwazyjnej, uszkadzającej tkanki postaci strzępkowej do mniej szkodliwej, zaokrąglonej postaci drożdżowej.

Prof. Ana Traven z Monash Biomedicine Discovery Institute, kierująca badaniami, podkreśliła, że choć gladiolin odkryto kilka lat temu jako antybiotyk wytwarzany przez bakterie, jego aktywność wobec patogenów grzybiczych pozostawała słabo poznana.

Jak wyjaśniła badaczka, nitkowate strzępki Candida albicans umożliwiają grzybowi penetrację i uszkadzanie ludzkich tkanek, a także tworzenie biofilmów wykazujących oporność na leczenie. Może to prowadzić do rozwoju ciężkich zakażeń.

– Odkryliśmy, że gladiolin skutecznie „wyłącza” to agresywne zachowanie, kierując grzyba z powrotem do mniej szkodliwej postaci drożdżowej – wyjaśniła prof. Traven.

Zdaniem badaczki wyniki zmieniają sposób myślenia o możliwych strategiach kontroli zakażeń grzybiczych. Celem nie musi być wyłącznie bezpośrednie zabicie mikroorganizmu. Alternatywnym podejściem może być zahamowanie mechanizmów odpowiadających za jego zdolność do wywoływania choroby.

Zmiana metabolizmu glukozy i powrót do postaci drożdżowej

Pierwsza autorka pracy, dr Manasa Bharathwaj, research fellow w Monash Biomedicine Discovery Institute, zwróciła uwagę na szczególnie interesującą właściwość gladiolinu. Związek zmienia metabolizm Candida albicans, powodując, że patogen zaczyna zużywać większą ilość glukozy dostępnej w jego otoczeniu.

Glukoza ma istotne znaczenie dla wzrostu inwazyjnej postaci strzępkowej. Jak tłumaczy dr Bharathwaj, gladiolin sprawia, że Candida albicans szybciej wykorzystuje dostępne zasoby tego cukru. W konsekwencji grzyb zostaje zmuszony do powrotu do mniej inwazyjnej postaci drożdżowej.

Mechanizm ten jest szczególnie interesujący dlatego, że nie opiera się wyłącznie na bezpośrednim działaniu grzybobójczym. Gladiolin ingeruje w fizjologię i metabolizm patogenu, ograniczając jego zdolność do przyjmowania postaci związanej z uszkadzaniem tkanek.

Gladiolin i skuteczność amfoterycyny B

Nowe badanie rozwija wyniki odkrycia dokonanego w 2024 roku przez zespół kierowany przez prof. Ana Traven i prof. Mibel Aguilar z Monash Biomedicine Discovery Institute wraz z prof. Gregiem Challisem. Prof. Traven i prof. Challis są współdyrektorami Monash Warwick Alliance Program in Antimicrobial Resistance.

Badania prowadzone w ramach tego programu wykazały również, że gladiolin może znacząco zwiększać skuteczność amfoterycyny B – jednego z najważniejszych leków przeciwgrzybiczych stosowanych w leczeniu ciężkich zakażeń.

Łącznie wyniki obu prac wskazują, że naturalne cząsteczki pochodzenia bakteryjnego, takie jak gladiolin, mogą oddziaływać na niebezpieczne grzyby na kilka sposobów. Z jednej strony mogą zwiększać skuteczność istniejących leków przeciwgrzybiczych, a z drugiej – hamować kluczowe zachowania patogenu związane z wywoływaniem choroby.

Znaczenie dla zakażeń związanych z biofilmem

Prof. Greg Challis podkreślił, że odkrycie może pomóc w poszukiwaniu nowych strategii leczenia zakażeń, które stają się coraz trudniejsze do opanowania.

Wyniki sugerują, że gladiolin może wspomagać działanie istniejących leków przeciwko niebezpiecznym patogenom grzybiczym, również wtedy, gdy tworzą one oporne na leczenie biofilmy na urządzeniach medycznych. Potencjalnie mogłoby to także umożliwić stosowanie niższych, a przez to mniej toksycznych dawek leków przeciwgrzybiczych.

– To interesujący przykład tego, jak interdyscyplinarna i międzynarodowa współpraca może otwierać nowe kierunki w badaniach nad opornością drobnoustrojów – zaznaczył prof. Challis.

Zdolność Candida albicans do tworzenia biofilmów ma szczególne znaczenie w warunkach szpitalnych. Jak zaznaczono w materiale Monash University, grzyb może wywoływać zagrażające życiu zakażenia u pacjentów w stanie krytycznym i osób z obniżoną odpornością, szczególnie w związku z kolonizacją urządzeń medycznych, takich jak cewniki.

Znaczenie dla współczesnej medycyny

Wyniki wpisują się w szerszy program badań nad opornością na środki przeciwdrobnoustrojowe prowadzony w ramach Monash Warwick Alliance. Współpraca pomiędzy Monash University i University of Warwick zbliża się do 15. rocznicy działalności i łączy zaplecze naukowe, infrastrukturę oraz zasoby obu instytucji.

Jednym z głównych obszarów finansowania badań przez Alliance jest oporność na środki przeciwdrobnoustrojowe.

Prof. Traven zwróciła uwagę, że zakażenia grzybicze powodują według przytoczonych szacunków około dwóch milionów zgonów na świecie każdego roku, podczas gdy możliwości terapeutyczne pozostają ograniczone.

Jak podkreśliła badaczka, możliwość skutecznego zapobiegania i leczenia zagrażających życiu zakażeń grzybiczych ma znaczenie dla wielu obszarów współczesnej medycyny – od chirurgii i leczenia onkologicznego po transplantologię i intensywną terapię.

Prof. Traven wskazała również na brak szczepionek przeciw zakażeniom grzybiczym oraz możliwość znacznej toksyczności części dostępnych leków przeciwgrzybiczych. Jej zdaniem podkreśla to pilną potrzebę opracowywania nowych sposobów zapobiegania tym zakażeniom i ich leczenia.

W praktyce klinicznej należy jednocześnie pamiętać, że opisana publikacja została zaklasyfikowana jako badanie eksperymentalne, a przedmiotem badań były komórki. Przedstawione wyniki wskazują więc na potencjalny nowy kierunek rozwoju terapii, a nie na gotową metodę leczenia pacjentów.

Naturalna konkurencja mikroorganizmów jako źródło leków

Candida albicans może normalnie bytować w organizmie człowieka bez wywoływania choroby. W określonych sytuacjach może jednak prowadzić do zagrażających życiu zakażeń, zwłaszcza u pacjentów w stanie krytycznym lub z obniżoną odpornością oraz w przypadku wzrostu na urządzeniach medycznych, takich jak cewniki.

Prof. Traven zwróciła uwagę, że w środowisku naturalnym mikroorganizmy konkurują między sobą o składniki odżywcze i przestrzeń, między innymi poprzez produkowanie cząsteczek toksycznych dla innych drobnoustrojów.

Takie związki będące elementem naturalnej „wojny mikroorganizmów” mogą być wykorzystywane jako punkt wyjścia do poszukiwania nowych leków.

Klasycznym przykładem jest penicylina – cząsteczka wytwarzana przez grzyby w celu zwalczania konkurujących bakterii, która stała się jednym z najważniejszych antybiotyków stosowanych w leczeniu zakażeń bakteryjnych u ludzi.

Badacze próbują zastosować podobną zasadę w przypadku gladiolinu. Celem jest ustalenie, czy naturalnie występujące cząsteczki produkowane przez bakterie mogą stać się podstawą nowych metod leczenia ciężkich zakażeń grzybiczych.