カンジダ感染:課題と新しいアプローチ
カンジダ感染の概要、その治療法、金属の役割について。
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目次
カンジダは人間の体のいろんな場所に住む真菌の一種だよ。口の中や腸、肌に無害に存在することもあるけど、特定の条件下では危険な病原菌になって感染を引き起こすこともあるんだ。
カンジダが引き起こす感染の種類
カンジダはさまざまな感染を引き起こすことがあるよ:
- 表面的な感染:口の中(口腔カンジダ症)や性器の周り(膣カンジダ症)での感染が含まれるね。
- 重篤な感染:免疫が弱っている人には、カンジダが血流に入って全身感染を引き起こすことがあって、これは致命的になることもある。
いろんな種類のカンジダの中で、Candida albicansが最も一般的で、この感染を引き起こす主な種だから、世界中で大きな健康問題になってるんだ。
カンジダ感染の現在の治療法
医者はカンジダ感染に抗真菌薬をよく使うよ。主な種類は:
- ポリエン類:この抗真菌薬は、限られた範囲の真菌をターゲットにして、副作用を引き起こす可能性があるんだ。
- エキノカンジン類:これも狭いターゲット範囲を持ち、毒性の可能性がある。
- アゾール類:効果的だけど、これも害があることがある。
これらの薬が利用できるにもかかわらず、毎年150万件以上の重篤なカンジダ感染があるんだ。薬に耐性のあるカンジダの増加は、より良い治療法や診断法が急務であることを示してるよ。
カンジダに対するワクチン開発
今のところ、カンジダ感染を予防するための承認されたワクチンはないんだ。ワクチンの開発は、この危険な感染から人々を守るための優先事項になってるよ。NDV-3AとPEV7という2つのワクチンが初期の人間試験で期待を示してるんだ。研究者たちは動物研究を通じて、潜在的なワクチン候補も特定していて、安全で効果的かもしれないって。
体はカンジダにどう反応する?
人間の免疫系には、真菌感染に対抗するためのいくつかの防御層があるよ:
- 自然免疫:体の最初の防御ラインで、感染に即座に反応するんだ。
- 適応免疫:遅れて反応して、時間とともに適応・強化される。
- 訓練された免疫:体が以前に出会った病原菌に対してより効率的に戦える形の免疫記憶だよ。
カンジダは形や行動を変えることができるから、免疫系がそれを排除するのは難しいんだ。
栄養免疫の役割
栄養免疫は、体が真菌の成長を抑えるために、重要な金属の利用可能性を制限することを含んでるよ。鉄、亜鉛、マンガンなどの金属は、宿主と真菌の両方にとって重要なんだ。宿主がさまざまな戦略でこれらの金属を減らすと、カンジダみたいな真菌の成長や病原性を大幅に妨げることができるんだ。
金属のカンジダ成長への影響
研究によると、金属を制限することでカンジダ感染を抑える助けになることが分かってるよ。例えば、最近の研究ではE. coliバクテリアが放出する因子がCandida albicansの成長を阻害できることが分かったんだ。特定のミネラルを戻すとカンジダの成長が促進されることから、金属がその生存に重要な役割を果たしていることがわかるよ。
化学薬品が治療に役立つかも
金属キレート剤、例えばEDTAやDTPAは、Candida albicansに利用可能な重要な金属を制限することでE. coliの働きを模倣することができるんだ。この研究は、EDTAがCandida albicansの成長や挙動にどう影響するかに焦点を当てているよ。
EDTAとカンジダへの影響
成長とバイオフィルム形成の抑制
研究者はCandida albicansを異なる濃度のEDTAにさらしたところ、以下のことが分かったよ:
- 低濃度では成長が許可された。
- 250 μMの濃度では成長が大幅に抑制され、液体培地や固体培地でほぼゼロになった。
細胞生存への影響
EDTAが細胞の生存に影響するかを調べるために、治療後の死細胞の数を測定したんだ。成長は抑制されたけど、細胞はあまり死ななかったよ。成長が遅かったのは、細胞分裂の遅れによるものだと考えられ、EDTAは主に真菌静止剤として作用していることを示しているね。
細胞形態の変化
カンジダは通常、丸い形をしていて、特定の条件下で形を変えることができるよ。EDTAの添加はCandida albicansの形やサイズに大きな影響を与えなかったんだ、普通は異なる形を促進する血清があってもね。
金属を戻すことで抑制が解除される
EDTAで処理したCandida albicansに特定の金属塩を戻すと、細胞の成長が大幅に回復したことが観察されたよ。これはEDTAの影響がこれらの金属を再導入することで逆転できることを示してるんだ。
遺伝子発現の変化の調査
EDTAがCandida albicansにどう影響したかを理解するために、研究者たちはRNAシーケンシングを行って、治療後の遺伝子発現の変化を調べたんだ。数千の遺伝子がEDTAに応じて異なる発現をしていることが分かり、細胞プロセスに大きな変化があったことを示しているよ。
発現が上昇した遺伝子
金属輸送、細胞壁の完全性、病原性に関連するいくつかの遺伝子が、EDTAで処理したCandida albicansでより活発だった。これはCandida albicansが金属の不足を補うために、それらを取得する能力を高めようとしていることを示唆しているよ。
発現が低下した遺伝子
その一方で、リボソームの生成や代謝に関連する多くの遺伝子があまり活発でなかった。これはCandida albicansが金属不足によるストレスの状態に対してエネルギーを節約しようとしていることを示しているかもしれないね。
細胞壁の変化
構造への影響
EDTA処理によって、Candida albicansの細胞壁の厚さが大幅に増加したことが分かって、これが真菌がストレスや栄養不足に耐えるのに役立つかもしれないよ。
成分分析
細胞壁の成分を分析した結果、EDTA処理によりキチン、グルカン、マンナンのレベルが増加したことが分かった。これらの成分は真菌の細胞壁の完全性と強度にとって重要なんだ。
マクロファージとの相互作用
変化が免疫応答にどう影響するかを評価するために、Candida albicansをマクロファージと共培養したよ。マクロファージは病原菌を取り込んで破壊する役割がある免疫細胞なんだ。この研究では、以下のことが分かった:
- マクロファージはEDTA処理されたCandida albicansを未処理のものよりも効果的に認識して排除できた。
排除テスト
共培養後、マクロファージを分析したところ、EDTA処理された真菌に出会ったときに生存していたCandida albicansの細胞が少なかったことが観察されたよ。
動物モデル研究
in vivoの影響を理解するために、マウスにEDTA処理したCandida albicansを感染させたんだ。結果は:
- EDTA処理されたCandida albicansに感染したマウスは、未処理の酵母に感染したマウスよりも長生きした。
- 組織学的には、EDTA処理されたCandida albicansに感染したマウスの臓器では、組織の損傷が少なかったよ。
免疫化の効果
さらに、この研究ではEDTA処理されたCandida albicansでマウスを免疫化することで、将来の感染から守れるかどうかも調べたんだ。その結果は期待が持てて、再度病原性の形に挑戦したときに、これらのマウスの生存率が良かったことが分かったよ。
結論
この研究から得られた知見は、体内の金属の利用可能性を操作することでCandida albicansが病気を引き起こす能力に大きな影響を与えることができるってことを示唆してるんだ。EDTAのような金属キレート剤の使用は、この真菌の成長を遅らせたり、止めたり、また彼に対する免疫反応を強化することができるんだ。これらの発見は、カンジダ症に対する新しい治療法や予防戦略の道を切り開くかもしれないし、金属の利用可能性と免疫応答に関連する真菌の行動を理解する重要性を浮き彫りにしているよ。
タイトル: A chemically-induced attenuated strain of Candida albicans generates robust protective immune responses and prevents systemic candidiasis development
概要: Despite current antifungal therapy, invasive candidiasis causes >40% mortality in immunocompromised individuals. Therefore, developing an antifungal vaccine is a priority. Here, we could for the first time successfully attenuate the virulence of Candida albicans by treating it with a fungistatic dosage of EDTA and demonstrate it to be a potential live whole cell vaccine by using murine models of systemic candidiasis. EDTA inhibited the growth and biofilm formation of C. albicans. RNA-seq analyses of EDTA-treated cells (CAET) revealed that genes mostly involved in metal homeostasis and ribosome biogenesis were up- and down-regulated, respectively. Consequently, a bulky cell wall with elevated levels of mannan and {beta}-glucan, and reduced levels of total monosomes and polysomes were observed. CAET was eliminated faster than the untreated strain (Ca) as found by differential fungal burden in the vital organs of the mice. Higher monocytes, granulocytes, and platelet counts were detected in Ca-vs CAET-challenged mice. While hyper-inflammation and immunosuppression caused the killing of Ca-challenged mice, a critical balance of pro- and anti-inflammatory cytokines-mediated immune responses are the likely reasons for the protective immunity in CAET-infected mice.
著者: Narottam Acharya, S. Bose, S. R. Sahu, A. Dutta
最終更新: 2024-03-01 00:00:00
言語: English
ソースURL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.11.03.565495
ソースPDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2023.11.03.565495.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。
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