Simple Science

最先端の科学をわかりやすく解説

# 生物学# 微生物学

真菌感染の治療における新たな希望

研究によると、抗真菌治療を組み合わせることで感染症に対する効果が高まる可能性があるんだって。

― 1 分で読む


真菌と戦うための薬の組み合真菌と戦うための薬の組み合わせして期待できそうだ。新しい治療法の戦略が、厄介な真菌感染に対
目次

人間の皮膚、髪の毛、爪に影響を与える真菌感染はよくあることで、皮膚糸状菌症として知られている。これらの感染は主に非常に関連性の高い真菌のグループによって引き起こされており、特にトリコフィトンが最も一般的。世界中で20〜25%の人がこれらの真菌に感染していると推定されている。大多数のケースは軽度だけど、中には体の奥深くに広がるより深刻な感染を引き起こすこともある。アメリカでは、毎年約16.7億ドルがこれらの皮膚感染症の治療に使われているけど、真菌が抗真菌薬に対して耐性を持つことがあるため、多くの治療オプションがあまり効果的ではない。

侵襲性の真菌感染も大きな健康問題を引き起こす。深刻なケースはアスペルギルスやミューコールなどの真菌によって引き起こされることが多いけど、診断と治療を複雑にする他のタイプの真菌もたくさんある。多くの抗真菌薬はこれらの真菌には効果がないか、すでに病気の患者には有害な場合がある。皮膚や深部感染のどちらにも効果的な治療オプションが不足していることから、新しい抗真菌療法の必要性が高まっている。

抗真菌薬

アゾール系抗真菌薬は真菌感染の治療の重要な部分で、一般的には安全に使用できる。一般的なアゾールにはフルコナゾール、イソコナゾール、ケトコナゾールがあり、皮膚感染や深部感染の両方に使われる。ただし、その効果は限られていて、特にトリコフィトンや類似の真菌ではアゾールに対する耐性が報告されている。この耐性に対抗する一つの方法は、抗真菌薬を他の薬や成分と組み合わせてその効果を高めること。

ビスホスフォネートは通常、骨密度の病気(例えば骨粗しょう症)の治療に使用されるけど、抗真菌特性も示している。これらは真菌の生存に重要なプロセスをブロックすることで働く。この作用はエルゴステロールの生産を妨げ、これは真菌の細胞膜の重要な成分で、アゾール薬も標的にしている。過去の研究では、ビスホスフォネートとアゾールを組み合わせることで、一部の酵母に対する効果が向上することが示された。

組み合わせ療法の調査

この研究では、研究者たちはアゾールとビスホスフォネートを組み合わせた時の抗真菌効果を特に皮膚糸状菌に対して調査した。彼らはビスホスフォネートの一種であるゾレドロン酸をアゾールと組み合わせることで、さまざまな皮膚糸状菌種に対して非常に良い結果を得た。これは、この組み合わせ療法が皮膚真菌感染の治療に新しい選択肢になるかもしれないことを示唆している。

研究者たちはまた、これらの組み合わせがいくつかの侵襲性カビ病原体にどのように作用するかも調べた。効果は一般的に皮膚糸状菌に比べて低かったけど、これらの組み合わせがカビによる深刻な感染の治療に役立つ可能性がある。

真菌に対する効果のテスト

この研究では、フルコナゾール、イソコナゾール、ケトコナゾール、ビスホスフォネート(リセドロン酸、アレンドロン酸、ゾレドロン酸など)をいくつかの皮膚糸状菌種に対してテストした。最も効果的なビスホスフォネートはゾレドロン酸で、多くの真菌に対して良い結果を出した。特に、アゾールに耐性を持つ株でも効果があった。

研究者たちはまた、アゾールとゾレドロン酸の組み合わせを「チェッカーボードアッセイ」という方法を使ってテストした。この方法は、薬が単独よりも一緒に使った方が効果的かどうかを判断するのに役立つ。その結果、ゾレドロン酸とケトコナゾールの組み合わせが、テストしたほとんどの皮膚糸状菌株において特に効果的であることが示された。

バイオフィルムの抑制

バイオフィルムは、表面に形成される真菌のクラスターで、感染を治療しにくくする。研究では、ビスホスフォネートとアゾールが成熟したバイオフィルムを抑制できるか調査した。彼らは、ゾレドロン酸は単独ではバイオフィルムに対して限られた能力しか持っていなかったが、アゾールのT. rubrumや他の皮膚糸状菌に対する活動を大幅に高めることが分かった。

薬剤耐性の予防

真菌感染の治療における主要な懸念の一つは薬剤耐性の発展。研究者たちは、ケトコナゾールとゾレドロン酸を組み合わせることでT. rubrumが耐性を発展させる能力を制限できるかどうか調べた。結果は、この組み合わせがそれぞれの薬を単独で使用するよりも耐性を引き起こす可能性が低いことを示した。これは既存の薬剤の効果を保つために重要。

作用機序

ビスホスフォネートがT. rubrumに対してどのように作用するかを理解するために、研究者たちはこれらの薬が真菌の成長に重要なプロセスを抑制することを明らかにするテストを実施した。彼らは、真菌の生存に重要な化合物であるスクアレンを追加すると、ゾレドロン酸の影響から真菌を救うことができることが分かった。これはビスホスフォネートが主に真菌細胞の構造を維持するために必須なスクアレンの生成を妨げることを示している。

研究者たちはまた、薬剤治療が真菌細胞に損傷を引き起こすかどうかを評価した。これは、抗真菌薬が真菌を殺す別の方法である膜の損傷の兆候を探すことで行われた。彼らは、アゾールとビスホスフォネートの両方が、特に組み合わせて使用することで、そのような損傷を引き起こす可能性があることを発見した。

酸化ストレスの誘発

酸化ストレスは、抗真菌薬が真菌に損傷を与える別のメカニズム。研究では、治療がT. rubrum内部の反応性酸素種(ROS)のレベルを増加させるかどうかを評価した。結果、ケトコナゾールはROSレベルを大幅に上昇させ、ゾレドロン酸と組み合わせた場合にはさらに増加した。これは、この組み合わせが真菌の細胞機能を妨げるだけでなく、真菌に対して追加の代謝ストレスを引き起こすことを示している。

治療への示唆

この研究の結果は、ビスホスフォネートとアゾールの組み合わせが皮膚糸状菌症の新しい治療戦略を代表する可能性があることを示唆している。組み合わせ療法はアゾールの効果を高め、耐性の発展を防ぐこともできる。

即座の提案は、これらの組み合わせが臨床でどのように適用できるかについてさらに研究すること、特に皮膚糸状菌感染の外用治療に関して。外用治療では、薬剤を感染部位に直接届けることができるため、薬剤耐性の問題に対処するのに役立つかもしれない。

さらに、ビスホスフォネートは全身性の真菌感染の治療にも役立つ可能性があるけど、効果はさまざまな真菌タイプによって異なる。表面および深刻な真菌感染の治療におけるこれらの薬の最適な使用法を決定するためには、さらなる調査が必要。

結論

真菌感染、特に皮膚糸状菌症や侵襲性真菌症は、医療において依然として重要な課題である。薬剤耐性の発展や現行の抗真菌療法の限界は、新しい戦略の必要性を強調している。アゾール系抗真菌薬とビスホスフォネート、特にゾレドロン酸の組み合わせは、表面および深部真菌感染の潜在的な新しい治療法としての可能性を示している。この研究は患者ケアの改善やますます治療が難しくなっている感染症の管理に向けた新しい道を開く。これらの発見を検証し、この組み合わせ療法に基づいて効果的な治療プロトコルを開発するためには、さらに研究が必要。

オリジナルソース

タイトル: Bisphosphonates synergistically enhance the antifungal activity of azoles in dermatophytes and other pathogenic molds

概要: Superficial infections of the skin, hair and nails by fungal dermatophytes are the most prevalent of human mycoses, and many infections are refractory to treatment. As current treatment options are limited, recent research has explored drug synergy with azoles for dermatophytoses. Bisphosphonates, which are approved to treat osteoporosis, can synergistically enhance the activity of azoles in diverse yeast pathogens but their activity has not been explored in dermatophytes or other molds. Market bisphosphonates risedronate, alendronate and zoledronate (ZOL) were evaluated for antifungal efficacy and synergy with three azole antifungals: fluconazole (FLC), itraconazole (ITR), and ketoconazole (KET). ZOL was the most active bisphosphonate tested, displaying moderate activity against nine dermatophyte species (MIC range 64-256 {micro}g/mL), and was synergistic with KET in 88.9% of these species. ZOL was also able to synergistically improve the anti-biofilm activity of KET and combining KET and ZOL prevented the development of antifungal resistance. Rescue assays in Trichophyton rubrum revealed that the inhibitory effects of ZOL alone and in combination with KET were due to the inhibition of squalene synthesis. Fluorescence microscopy using membrane- and ROS-sensitive probes demonstrated that ZOL and KET:ZOL compromised membrane structure and induced oxidative stress. Antifungal activity and synergy between bisphosphonates and azoles were also observed in other clinically relevant molds, including species of Aspergillus and Mucor. These findings indicate that repurposing bisphosphonates as antifungals is a promising strategy for revitalising certain azoles as topical antifungals, and that this combination could be fast-tracked for investigation in clinical trials. ImportanceFungal infections of the skin hair and nails, generally grouped together as "tineas" are the most prevalent infectious disease globally. These infections, caused by fungal species known as dermatophytes, are generally superficial, but can in some cases become aggressive. They are also notoriously difficult to resolve, with few effective treatments and rising levels of drug resistance. Here we report a potential new treatment that combines azole antifungals with bisphosphonates. Bisphosphonates are approved for the treatment of low bone density diseases, and in fungi they inhibit the biosynthesis of the cell membrane, which is also the target of azoles. Combinations were synergistic across the dermatophyte species and prevented the development of resistance. We extended the study to molds that cause invasive disease, finding synergy in some problematic species. We suggest bisphosphonates could be repurposed as synergents for tinea treatment, and that this combination could be fast-tracked for use in clinical therapy.

著者: Dee A Carter, A. J. Kane, J. G. Rothwell, A. Guttentag, S. Hainsworth

最終更新: 2024-03-27 00:00:00

言語: English

ソースURL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.03.25.586613

ソースPDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.03.25.586613.full.pdf

ライセンス: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

変更点: この要約はAIの助けを借りて作成されており、不正確な場合があります。正確な情報については、ここにリンクされている元のソース文書を参照してください。

オープンアクセスの相互運用性を利用させていただいた biorxiv に感謝します。

類似の記事