Ученые обнаружили, что белок крови альбумин превращает безвредный грибок в опасный патоген

Исследовательская группа под руководством Leibniz-HKI в Йене открыла новый способ, которым дрожжевой грибок Candida albicans может повреждать человеческие ткани. В исследовании, опубликованном в Nature Communications, ученые описывают альтернативную стратегию патогенности, связанную с белком сыворотки человека альбумином. Этот механизм ранее не был описан и может помочь объяснить, почему некоторые клинические изоляты Candida albicans кажутся безвредными в лабораторных тестах, но вызывают инфекции у пациентов.

Candida albicans является частью нормального микробиома человека, колонизируя слизистые поверхности, не причиняя вреда. Однако при определенных условиях грибок может стать патогенным — особенно у людей с ослабленной иммунной системой. Ученым давно известно, что Candida albicans вызывает инфекции с помощью хорошо описанных механизмов, таких как выработка токсинов и образование гиф для инвазии в ткани хозяина.

Теперь международная исследовательская группа под руководством Марка Греснигта из Института исследования природных продуктов и биологии инфекций им. Лейбница (Leibniz-HKI) обнаружила еще один инструмент, с помощью которого дрожжи могут наносить ущерб. «Мы обнаружили, что Candida albicans может использовать альтернативную стратегию патогенности», — говорит София Хитцлер, первый автор и кандидат наук в младшей исследовательской группе Греснигта «Адаптивные стратегии патогенности» в Leibniz-HKI. «Даже штаммы или мутанты, ранее считавшиеся невирулентными в лаборатории, становились цитотоксичными в присутствии альбумина».

Поиск недостающих факторов хозяина

Идея исследования возникла из загадочного наблюдения: некоторые клинические изоляты Candida, взятые у инфицированных пациентов, не вызывали заметных повреждений в стандартных лабораторных моделях. «Это не сходилось, — вспоминает Хитцлер. — Мы предположили, что в наших тестовых системах не хватает какого-то важного сигнала, специфичного для хозяина, — и альбумин был вероятным кандидатом».

Альбумин — самый распространенный белок в сыворотке крови человека. Он играет различные роли в транспорте, связывании питательных веществ и иммунной регуляции. В тщательно контролируемых моделях инфекции исследователи обнаружили, что альбумин вызывает изменение поведения грибка: даже ранее неопасные штаммы Candida начинали сильнее расти, образовывать биопленки и высвобождать цитотоксическую липидную молекулу под названием 13-HODE, которая напрямую повреждает клетки человека.

«Грибку не обязательно выращивать длинные гифы или производить большое количество токсина, чтобы вызвать инфекцию, — объясняет соавтор Кандела Фернандес-Фернандес, также кандидат наук в группе Греснигта. — В зависимости от условий, с которыми он сталкивается, он будет адаптироваться — и может использовать в своих интересах хозяина».

Скрытый метаболический путь приводит к повреждению

Чтобы раскрыть механизм, ведущий к инфекции, команда использовала комбинацию методов, включая микроскопию, клеточные анализы повреждений, транскриптомику и метаболомику. Они показали, что альбумин запускает перепрограммирование метаболизма грибка, включая пути окисления липидов, которые приводят к выработке токсичного соединения 13-HODE, — ранее не связанного с вирулентностью Candida albicans.

Новые результаты подчеркивают важные соображения для будущих исследований грибков. Одно из них — необходимость физиологически релевантных тестовых систем, которые лучше отражают среду человеческого организма. «Просто обеспечить основные питательные вещества в лаборатории недостаточно, — говорит Хитцлер. — Нужны правильные сигналы окружающей среды. В противном случае можно упустить штаммы, которые на самом деле опасны в организме человека».

Другой вывод — важность работы с клиническими изолятами, отражающими разнообразие штаммов Candida в реальных инфекциях. «Если вы хотите изучить, например, вагинальную инфекцию, имеет смысл использовать штамм из этого места, — говорит Фернандес-Фернандес. — Стандартные лабораторные штаммы могут не отражать то, что происходит при реальной инфекции».

С этим новым пониманием Candida albicans предстает еще более универсальным организмом, способным переключать стратегии в зависимости от окружающей среды, — и даже один белок хозяина, такой как альбумин, может склонить чашу весов в сторону болезни. В будущем эти знания могут способствовать созданию более реалистичных моделей инфекций и, в долгосрочной перспективе, помочь выявить новые мишени для противогрибковых стратегий.