A mucormikózisokat okozó gombák virulenciáját befolyásoló faktorok

A járomspórás gombák elleni védekező mechanizmusok fontos részét képezik a szérumban található szabad vas speciális vaskötő fehérjék által történő megkötése, a neutrofil granulociták és szöveti makrofágok közvetítette fagocitikus és egyéb folyamatok, valamint az endotél sejtek általi mechanikai védelem (Ghuman és Voelz 2017). Gombafertőzés esetén a szervezet egyik legfontosabb védekezési vonalát a természetes immunválasz sejtjei képezik: a monociták, makrofágok, neutrofil granulociták, dendritikus sejtek, hízósejtek, bazofil és eozinofil granulociták, valamint az epitél sejtek (Schmidt és mtsi. 2016, Roilides és Simitsopoulou 2017).

A bőr és a tüdő alveolusainak részét képező epitél sejtek jelentik a gomba számára az első belépési pontot a gazdaszervezetbe. Az invazív mucormikózis kockázatának kitett betegek esetében gyakran az epitél károsodása figyelhető meg, mely lehetővé teszi a gomba spóráinak extracelluláris fehérjékhez történő adhézióját (Bouchara és mtsi. 1996) és amennyiben a nyugvó spórák ezek segítségével megtapadnak, lehetővé válik a gazdasejtekbe történő invázió (Spreer és mtsi. 2006). Előfordulhat azonban, hogy a szervezet védekező mechanizmusa ezen a ponton sérül (Kontoyiannis és Lewis 2006, Ghuman és Voelz 2017) és a szervezetben megjelenő hifák a neutrofilek kemotaxisát idézik elő, amelyek a növekvő gombafonalakhoz jutva és azok felszínén megtapadva, oxidatív citotoxikus folyamatok révén képesek a hifákat károsítani, illetve elpusztítani. A

közvetlen károsító hatás mellett reaktív oxigén metabolitokat (ROS) és egyéb antimikrobiális enzimeket, továbbá gyulladást keltő citokinek, mint a tumor nekrózis faktor α (TNF-α), interferon-γ (INF-γ) és interleukin-1β (IL-1β), valamint kemokinek termelésével indukálják a többi immunsejt aktiválását és toborzását a fertőzött területre, továbbá a T-sejtek differenciálódását (Antachopoulos és Roilides 2005, Wurster és mtsi.

2017). A csökkent immunitású betegek esetén általában mindkét védekezési reakció elégtelen, ezáltal késés vagy teljes hiány alakul ki a korai gyulladásos folyamatok lejátszódásában, mely szövetpusztulást és a fertőzés gyors terjedését vonja maga után (Petrikkos és Tsioutis 2018). A makrofágok képesek gátolni a gombaspórák csírázási folyamatait, azonban az ölési folyamatok nem játszódnak le. Az immunsejtek fagocitáló képességének sérülésekor a szervezet nem képes a gombák szaporodását megakadályozni (Kontoyiannis és Lewis 2006). A neutrofilek kulcsszerepet játszanak a gombás fertőzések leküzdésében: a hifát oxidatív folyamatok révén károsítják, fagocitózis folyamata nélkül (Kontoyiannis és mtsi. 2006, Chamilos és mtsi. 2008a, Hassan és mtsi. 2019). A kortikoszteroid kezelés (Waldorf és mtsi. 1984b), a DKA és a hiperglikémia a szöveti makrofágok és neutrofilek megfelelő működését képes gátolni (Chinn és Diamond 1982, Lecube és mtsi. 2011), míg a neutropénia során a granulociták számának csökkenése segíti elő a gomba invázióját (Gomez és mtsi. 2011, Walsh és Gamaletsou 2013). A R.

delemar spórái endotél sejtekhez történő adhézióját a GRP78 endoteliális sejtfelszíni receptorok közvetítik, amelynek expressziója a sejtek felszínén jelentősen fokozódik DKA és hiperglikémiás körülmények között a szinuszokban, a tüdőben és az agyban, elősegítve a járomspórás gombák okozta fertőzésekre való hajlam kialakulását (Liu és mtsi. 2010). Az endotél sejteken történő átjutást követően a gombaspórák az érrendszerbe, majd a véráramba kerülnek, ahol a vérlemezkék csírázást gátló és hifakárosító folyamatok révén védekeznek a gombafertőzéssel szemben. A dendritikus sejteket a Mucorales fajok spórái nem, azonban a hifáknak való kitettség aktiválni képes, mely a segítő T- sejtek válaszát, valamint az interleukin-23 (IL-23) és a TNF-α robusztus felszabadulását eredményezi. Az IL-23 szabályozza a segítő T-17 sejtek, a TNF- α pedig a segítő T 1-sejtek válaszát (Ghuman és Voelz 2017). Az adaptív immunrendszer másodlagos szerepet játszik a Mucorales által okozott invazív gombás fertőzések elleni védelemben (Roilides és mtsi. 2014). R. oryzae és R. arrhizus esetében a segítő T-17 sejtek által termelt interleukin-17 (IL-17) azonban elősegíti a neutrofilek toborzását, továbbá a gombaellenes defenzinek felszabadulást, a segítő T 1-sejtek által közvetített IFN- γ szekréció pedig a hifák károsodását.

A mucormikózis teljes kórfolyamatának kialakulásában nem csak a gazdaszervezet védekező mechanizmusainak sérülése, hanem a kórokozó gomba virulencia faktorai is fontos szerepet játszanak (Casadevall 1999). Jelenlegi tudásunk elsősorban a gazdaszervezet védekező mechanizmusaira vonatkozik, és viszonylag kevés tanulmány összpontosít a kórokozók virulencia faktoraira, pedig a gombák fertőzőképessége nem csupán a gazda vagy a patogén képességeitől függ, hanem azok kölcsönhatásán alapszik (Waldorf és mtsi. 1984a). Virulencia faktornak tekinthetjük a gomba azon tulajdonságait, melyek lehetővé teszik, illetve fokozzák a fertőzőképességét, szerepet játszva a gazda kolonizációjában, illetve a patogén azon képességeit, melyek a gazdaszervezetben történő károsodásért felelősek. Ezen tulajdonságok azonosítása, genetikai és funkcionális analízise, továbbá a patogenitási folyamatok hátterének feltárása szükséges az újonnan megjelenő és a korábbi, növekvő rezisztenciával bíró gombák elleni védekezéshez. A virulencia faktorok azonosítása lehetőséget nyújt új terápiás célpontok azonosítására, valamint hatékonyabb gombaellenes szerek és módszerek kidolgozására.

A Mucorales rend képviselői számos olyan tulajdonsággal bírnak, melyek elősegíthetik a mucormikózisok agresszív, gazdaszervezetet romboló lefolyását. Ilyen például a 37 °C-on való növekedési képesség az invazív mucormikózisokat kiváltó (Kaerger és mtsi. 2015) és a spórák mérete a légzőszervet fertőző gombák esetében (Li és mtsi. 2011*); a dimorfizmus jelensége (Lee és mtsi. 2013); a gazdaszervezet vaskészletének felhasználása a gomba növekedéséhez és fejlődéséhez (Lewis és mtsi.

2013); valamilyen extracelluláris enzim termelésének képessége; az endotél sejtek felszínéhez való kötődés; olyan gének csendesítése a gazdaszervezetben, melyek a patogén felismerésben, a gombaellenes immunválaszban és szövet regenerációban játszanak szerepet (Binder és mtsi. 2014); továbbá az INF-γ expressziójának gátlására való képességük (Schmidt és mtsi. 2013).

Gombafertőzések esetén a gazdaszervezet fagocitáló sejtjei receptoraik segítségével (mintázatfelismerő receptorok) ismerik fel a patogén gomba sejtfalának bizonyos elemeit (patogén asszociált molekuláris mintázatokat) nagymértékben befolyásolva a patogén felismerését és a továbbiakban a szervezetből történő eltávolítás hatékonyságát is. A gomba sejtfalösszetétele tehát fontos tényező a gazda-patogén interakciók során. A gazdaszervezetbe való bejutást követően a spórák csírázási és a sejtekbe való behatolási képessége határozza meg a fertőzés további kimenetelét (Pérez-Arques és mtsi. 2019). Mucor spórákkal történő fertőzéskor állatmodellekben a legelső folyamatok közé sorolandók a fagocita sejtek toborzása, a spórák internalizálása, továbbá

a granulómák kialakulása. A fagocitózis folyamata megakadályozza a spórák csírázását a gazdaszervezetben, így tehát a korai immunválasz hiánya disszeminált fertőzésekhez vezethet (Voelz és mtsi. 2015, Inglesfield és mtsi. 2018). A virulens Mucor spórák azonban képesek túlélni a fagoszómák belsejében, továbbá a csírázási folyamatok is lezajlanak (Li és mtsi. 2011*). Ebben a szakaszban a sejtfal és sejtmembrán biogenezisével kapcsolatos folyamatok upregulálódnak a spórákban, előrejelezve a sejt felszínének és a gyors hosszanti növekedésnek fontosságát a fagoszómában való túlélés során (Meyers és mtsi. 2017).

Az egyik legáltalánosabb virulencia faktor a Mucorales gombacsoport esetében az emberi szervezetre jellemző, magasabb hőmérséklethez való adaptálódás. A gomba testhőmérsékleten való növekedési képessége alapvető feltétele az invazív szisztémás megbetegedések kialakulásának (Kaerger és mtsi. 2015).

A Mucorales rend egyes képviselői a környezeti feltételektől, illetve a tenyésztési körülményektől függően, egyszer fonalas, másszor pedig élesztő, vagy élesztőszerű formában képesek nőni (Wolff és mtsi. 2002). A dimorfizmus jelensége a hámrétegbe való penetráció és a mélyfertőzés kialakulásának egyik kulcsfaktora (Orlowski 1991). Az élesztő-fonalas átmenet a gomba kalcineurin útjának szabályzása alatt áll (Lee és mtsi. 2013) és ahogy más dimorf gombák esetén is, a kalcineurin a nukleuszba szállított transzkripciós faktorok defoszforilációjával a célgének expresszióját idézi elő (Boyce és Andrianopoulos 2015). A M. circinelloides esetében a cnbR gén elrontása, valamint kalcineurin inhibitorok hozzáadása megakadályozza az élesztőfázisból való kilépést, továbbá kevésbé virulens mutánsokat eredményez (Lee és mtsi. 2013, 2015), míg a cnaA gén deléciója a sejtfal szerkezeti változásait és virulensebb, nagyobb méretű spórák megjelenését vonja maga után. A nagyobb spórák ugyanis közvetlenül a makrofágok általi fagocitózisukat követően intenzív csírázási folyamatokba kezdenek, mely menekülési útvonalként funkcionál a gazdaszervezet immunsejtjeinek elimináló hatása elől (Li és mtsi. 2011*).

A vas az emberi szervezetben általában hordozófehérjével együtt, kötött formában van jelen, mely a gomba számára nem, vagy csak igen kismértékben hozzáférhető (Bullen 2006). A vas azonban számos oxido-redukciós folyamat kofaktoraként esszenciálisnak tekinthető a mikroorganizmusok számára, így szükség van olyan hatékony enzimrendszerek jelenlétére, melyek a vas felvételét és annak szabályozását képesek megvalósítani (Eide 1997). Bizonyított továbbá, hogy Rhizopus fajok endotél sejtekbe történő bejutása a gazdaszervezet vaskészleteitől függő folyamat

(Liu és mtsi. 2010). A vashiányos környezethez való alkalmazkodást a Mucorales rend képviselői két fő stratégia útján valósítják meg: nagy affinitású vastranszporterek segítségével, illetve főleg polikarboxilsav jellegű sziderofórok termelésével (Navarro-Mendoza és mtsi. 2018b), mint például a Rhizopus fajok által termelt rhizoferrin (Thieken és Winkelmann 1992, Caroll és mtsi. 2017). A járomspórás gombák virulenciája kapcsán azonban nem tulajdonítanak túlzottan nagy szerepet az általuk termelt sziderofóroknak, ugyanis a rhizoferrin a deferoxaminhoz képest kevésbé képes a szérumban fellelhető vas megkötésére, továbbá a deferoxamin-kötött vas nem kötődik a transzferrinhez, ezért felvétele a gombasejtekbe akadálytalanul lezajlik (de Locht és mtsi. 1994).

Szintén a Rhizopus fajokra jellemző, hogy rendelkeznek olyan sziderofór transzport rendszerekkel is, amelyek más mikroorganizmusok által termelt ún.

xenosziderofórok felvételét biztosítják. Klinikai megfigyelések, illetve állatkísérletek alapján bebizonyították, hogy a járomspórás gombák képesek a deferoxamin-kelátolt vas hasznosítására, így a deferoxamin használata a klinikumban jelentősen megnöveli a betegek fogékonyságát az ilyen jellegű mikózisok kialakulására (Liu és mtsi. 2015, Chitasombat és Kontoyiannis 2018).

A gombák által termelt extracelluláris enzimek, mint például a R. oryzae által termelt szerin-proteázok és szénhidrát-aktív enzimek szerepet játszhatnak az adhézió folyamatában, a tápanyag felvételében, a szövetekben történő terjedésben és a disszeminációban (Hassan és Voight 2019).