Nowe badanie z udziałem zespołów z Medical University of Vienna pokazuje, w jaki sposób wielolekooporny grzyb Candida auris wykorzystuje dwutlenek węgla (CO₂), aby przetrwać na skórze człowieka oraz rozwijać oporność na terapie przeciwgrzybicze. Zespół badawczy zidentyfikował kilka nowych celów molekularnych, które w przyszłości mogą zostać wykorzystane do ograniczenia szerzenia się Candida auris oraz zakażeń przez ten patogen. Ze względu na szybki rozwój oporności na niemal wszystkie dostępne leki przeciwgrzybicze, Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) klasyfikuje Candida auris jako priorytetowy patogen grzybiczy.
Patogenny dla człowieka grzyb Candida auris stanowi poważne zagrożenie zdrowotne w skali globalnej. Dzięki wyraźnym właściwościom adhezyjnym rozwija się głównie na powierzchni skóry i bardzo szybko rozprzestrzenia się w środowisku szpitalnym, zwłaszcza poprzez kontakt skóra–skóra. U pacjentów z obniżoną odpornością kolonizacja skóry, a następnie rozwój zakażenia inwazyjnego, może mieć przebieg zagrażający życiu; w literaturze opisywane są wskaźniki śmiertelności sięgające nawet 70%.
Badanie opublikowane w Nature Microbiology po raz pierwszy wykazało, że Candida auris wykorzystuje strategię metaboliczną zależną od CO₂, która umożliwia jej przetrwanie w ubogich w składniki odżywcze warunkach skóry oraz zwiększa tolerancję na leczenie przeciwgrzybicze – w szczególności na amfoterycynę B (AMB). Prace zostały przeprowadzone w ścisłej współpracy zespołów kierowanych przez Adelheid Elbe-Bürger (MedUni Vienna) oraz Karla Kuchlera (Max Perutz Labs Vienna).
CO₂ jako paliwo dla produkcji energii i oporności na leczenie
Z wykorzystaniem zaawansowanych analiz typu multi-omics pierwsza autorka badania, Trinh Phan-Canh, doktorantka w MedUni Vienna, zidentyfikowała kluczowy enzym – anhydrazę węglanową – który umożliwia grzybowi przekształcanie niewielkich ilości CO₂ w użyteczne produkty metaboliczne. Mechanizm ten pozwala Candida auris na utrzymanie mitochondrialnej produkcji energii, kompensując zarówno niedobory składników odżywczych, jak i stres wywołany terapią przeciwgrzybiczą.
„Candida auris wykorzystuje minimalne stężenia CO₂ do podtrzymania produkcji energii i przetrwania stresu wywołanego lekami przeciwgrzybiczymi. Ta zdolność daje jej decydującą przewagę przeżycia, zwłaszcza na powierzchni skóry” – wyjaśnia Adelheid Elbe-Bürger z Department of Dermatology Medical University of Vienna.
Współpraca z mikrobiomem skóry jako dodatkowy czynnik przetrwania
Badanie wykazało również, że Candida auris wchodzi w funkcjonalną współpracę z wybranymi bakteriami mikrobiomu skóry posiadającymi aktywność ureazy. Bakterie te rozkładają mocznik, który dociera na powierzchnię skóry wraz z potem, do CO₂ – stanowiącego dodatkowe źródło energii dla grzyba. Tego typu interakcje mikrobiologiczne mogą mieć istotne znaczenie dla wysokiego poziomu kolonizacji skóry oraz szybkiej transmisji Candida auris w warunkach szpitalnych.
Z perspektywy profilaktyki zakażeń odkrycie to otwiera nowe kierunki działań: hamowanie aktywności ureazy bakteryjnej mogłoby prowadzić do obniżenia lokalnych stężeń CO₂ na skórze, a tym samym utrudniać kolonizację przez Candida auris.
Nowe cele terapeutyczne wzdłuż szlaku sygnalizacji zależnej od CO₂
Badacze zidentyfikowali kilka potencjalnych punktów uchwytu terapeutycznego w obrębie szlaku metabolicznego zależnego od CO₂. Szczególnie istotne jest odkrycie, że selektywne hamowanie mitochondrialnego cytochromu bc1 znacząco osłabia metabolizm energetyczny grzyba i jednocześnie zwiększa skuteczność amfoterycyny B (AMB), jednego z nielicznych pozostających w użyciu i klinicznie kluczowych leków przeciwgrzybiczych w leczeniu zakażeń wywołanych przez Candida auris. Nowo zidentyfikowany związek chemiczny, który specyficznie hamuje cytochrom bc1, może w przyszłości stać się podstawą opracowania nowych terapii przeciwgrzybiczych.
„Nasze wyniki pokazują, że możemy atakować grzyba w zupełnie nowy sposób. Połączenie hamowania metabolizmu z nasileniem skuteczności AMB otwiera obiecujące perspektywy terapeutyczne” – podkreśla Karl Kuchler z Max Perutz Labs Vienna.
Globalny problem i pilna potrzeba nowych rozwiązań
Liczba ciężkich zakażeń wywołanych przez Candida auris systematycznie rośnie na całym świecie od ponad 15 lat, podczas gdy mechanizmy leżące u podstaw sukcesu tego patogenu pozostawały dotąd słabo poznane. Nowe wyniki badań pozwalają na rozszyfrowanie kluczowych strategii przetrwania Candida auris i stanowią istotną podstawę do rozwoju pilnie potrzebnych, nowych podejść terapeutycznych.
Źródło: Nature Microbiology, Candida auris skin tropism and antifungal resistance are mediated by carbonic anhydrase Nce103
DOI: http://dx.doi.org/10.1038/s41564-025-02189-z
