Кандидемия у онкологических больных: фенотипические и молекулярно-генетические характеристики резистентности к противогрибковым лекарственным средствам, гены факторов патогенности Candida spp.

Актуальность. Мировая тенденция стремительного увеличения уровня резистентности к противогрибковым препаратам, которая связана со многими факторами, диктует необходимость постоянного мониторинга таксономической структуры нозокомиальных возбудителей инвазивных грибковых инфекций и их чувствительности к антифунгальным лекарственным средствам с целью постоянной коррекции наиболее оптимальной тактики профилактики и лечения инвазивных грибковых инфекций.

Цель исследования – определение чувствительности к антифунгальным препаратам основных возбудителей при кандидемии у онкологических больных, а также определение генов резистентности и факторов патогенности.

Материал и методы. Проанализировано 82 штамма Candida spp., выделенных из крови онкологических больных в течение 2015–21 гг. Определение минимальных ингибирующих концентраций флуконазола, вориконазола, позаконазола, анидулафунгина и микафунгина выполняли градиентным методом (Е-тест, BioMerieux, France). Для оценки значений МИК использовали критерии EUCAST и CLSI. Определены гены, ассоциированные с факторами патогенности и резистентности к противогрибковым лекарственным средствам.

Результаты. По результатам нашего исследования (критерии EUCAST) в качестве эмпирической терапии инвазивного кандидоза (в т. ч. кандидемии) наименее эффективными препаратами являются триазолы, особенно флуконазол, к которому статистически значимо чаще штаммы Candida spp. резистентны по сравнению с вориконазолом (47,2 % против 23,2 %, p<0,01) и позаконазолом (47,2 % против 30,4 %, p><0,05). Наибольшая активность in vitro отмечается у препаратов группы эхинокандинов, причем анидулафунгин в 2 раза активнее микафунгина (4,1 % резистентных штаммов против 11,4 %), но статистически значимой разницы при этом не выявлено. Гены ERG11 и FKS1, ассоциированные с резистентностью к противогрибковым препаратам, были выявлены у 28,6 % штаммов Candida spp.. Ген ERG11 детектирован в 8,6 % случаев, причем только у штаммов Candida albicans. Ген FKS1 определен у 20,0 % штаммов (85,7 % – C. parapsilosis, по 7,1 % – C. tropicalis и C. glabrata). Гены факторов патогенности определены у 78,6 % штаммов C. albicans и у 79,1 % изолятов C. parapsilosis. Заключение. Молекулярно-генетические методы выявления штаммов Candida spp., несущих гены резистентности к антифунгальным препаратам, определение факторов патогенности –><  0,01) и позаконазолом (47,2 % против 30,4 %, p<0,05). Наибольшая активность in vitro отмечается у препаратов группы эхинокандинов, причем анидулафунгин в 2 раза активнее микафунгина (4,1 % резистентных штаммов против 11,4 %), но статистически значимой разницы при этом не выявлено. Гены ERG11 и FKS1, ассоциированные с резистентностью к противогрибковым препаратам, были выявлены у 28,6 % штаммов Candida spp.. Ген ERG11 детектирован в 8,6 % случаев, причем только у штаммов Candida albicans. Ген FKS1 определен у 20,0 % штаммов (85,7 % – C. parapsilosis, по 7,1 % – C. tropicalis и C. glabrata). Гены факторов патогенности определены у 78,6 % штаммов C. albicans и у 79,1 % изолятов C. parapsilosis. Заключение. Молекулярно-генетические методы выявления штаммов Candida spp., несущих гены резистентности к антифунгальным препаратам, определение факторов патогенности –>< 0,05). Наибольшая активность in vitro отмечается у препаратов группы эхинокандинов, причем анидулафунгин в 2 раза активнее микафунгина (4,1 % резистентных штаммов против 11,4 %), но статистически значимой разницы при этом не выявлено. Гены ERG11 и FKS1, ассоциированные с резистентностью к противогрибковым препаратам, были выявлены у 28,6 % штаммов Candida spp.. Ген ERG11 детектирован в 8,6 % случаев, причем только у штаммов Candida albicans. Ген FKS1 определен у 20,0 % штаммов (85,7 % – C. parapsilosis, по 7,1 % – C. tropicalis и C. glabrata). Гены факторов патогенности определены у 78,6 % штаммов C. albicans и у 79,1 % изолятов C. parapsilosis.

Заключение. Молекулярно-генетические методы выявления штаммов Candida spp., несущих гены резистентности к антифунгальным препаратам, определение факторов патогенности – это перспективные направления для поиска биомаркеров, облегчающих сложную задачу трактовки результатов микробиологического исследования по оценке способности штаммов Candida spp. к развитию инвазивных микозов.

1. Alves J., Palma P., Azevedo D., Rello J. Candidemia in the patient with malignancy. Hosp Pract (1995). 2018; 46(5): 246–52. doi: 10.1080/21548331.2018.1508290.

2. McCarthy M.W., Walsh T.J. Candidemia in the cancer patient: diagnosis, treatment, and future directions. Expert Rev Anti Infect Ther. 2018; 16(11): 849–54. doi: 10.1080/14787210.2018.1536546.

3. Colombo A.L., Agnelli C., Kontoyiannis D.P. Knowledge gaps in candidaemia/invasive candidiasis in haematological cancer patients. J Antimicrob Chemother. 2021; 76(3): 543–6. doi: 10.1093/jac/dkaa446.

4. Togano T., Suzuki Y., Nakamura F., Tse W., Kume H. Epidemiology of visceral mycoses in patients with acute leukemia and myelodysplastic syndrome: Analyzing the national autopsy database in Japan. Med Mycol. 2021; 59(1): 50–7. doi: 10.1093/mmy/myaa029.

5. Kotey F., Dayie N., Tetteh-Uarcoo P.B., Donkor E.S. Candida Bloodstream Infections: Changes in Epidemiology and Increase in Drug Resistance. Infect Dis (Auckl). 2021; 14: 1–5. doi: 10.1177/11786337211026927.

6. Risum M., Astvad K., Johansen H.K., Schønheyder H.C., Rosenvinge F., Knudsen J.D., Hare R.K., Datcu R., Røder B.L., Antsupova V.S., Kristensen L., Gertsen J.B., Møller J.K., Dzajic E., Søndergaard T.S., Arendrup M.C. Update 2016-2018 of the Nationwide Danish Fungaemia Surveillance Study: Epidemiologic Changes in a 15-Year Perspective. J Fungi (Basel). 2021; 7(6): 491. doi: 10.3390/jof7060491.

7. Schroeder M., Weber T., Denker T., Winterland S., Wichmann D., Rohde H., Ozga A.K., Fischer M., Kluge S. Epidemiology, clinical characteristics, and outcome of candidemia in critically ill patients in Germany: a single-center retrospective 10-year analysis. Ann Intensive Care. 2020; 10(1): 142. doi: 10.1186/s13613-020-00755-8.

8. Prasad R., Nair R., Banerjee A. Emerging Mechanisms of Drug Resistance in Candida albicans. Prog Mol Subcell Biol. 2019; 58: 135–53. doi: 10.1007/978-3-030-13035-0_6.

9. Xu Y., Chen L., Li C. Susceptibility of clinical isolates of Candida species to fuconazole and detection of Candida albicans ERG11 mutations. J Antimicrob Chemother. 2008; 61(4): 798–804. doi: 10.1093/jac/ dkn015.

10. Chowdhary A., Prakash A., Sharma C., Kordalewska M., Kumar A., Sarma S., Tarai B., Singh A., Upadhyaya G., Upadhyay S., Yadav P., Singh P.K., Khillan V., Sachdeva N., Perlin D.S., Meis J.F. A multicentre study of antifungal susceptibility patterns among 350 Candida auris isolates (2009-17) in India: role of the ERG11 and FKS1 genes in azole and echinocandin resistance. J Antimicrob Chemother. 2018; 73(4): 891–9. doi: 10.1093/jac/dkx480.

11. Pais P., Galocha M., Teixeira M.C. Genome-Wide Response to Drugs and Stress in the Pathogenic Yeast Candida glabrata. Prog Mol Subcell Biol. 2019; 58: 155–93. doi: 10.1007/978-3-030-13035-0_7.

12. Davari A., Haghani I., Hassanmoghadam F., Nabili M., Shokohi T., Hedayati M.T., Shabanzadeh S., Moazeni M. Echinocandin resistance in Candida parapsilosis sensu stricto: Role of alterations in CHS3, FKS1 and Rho gene expression. J Glob Antimicrob Resist. 2020; 22: 685–8. doi: 10.1016/j.jgar.2020.06.025.

13. Беженар М.Б., Плахова К.И. Механизмы развития резистентности к противогрибковым препаратам грибов рода Candida при рецидивирующем течении урогенитального кандидоза. Молекулярная генетика, микробиология и вирусология. 2020; 38(1): 15–23.

14. Пчелин И.М., Рябинин И.А., Сташук А.А., Выборнова И.В., Чилина Г.А., Добродеева В.С., Насырова Р.Ф., Шагдилеева Е.В., Васильева Н.В., Тараскина А.Е.. Генетический полиморфизм ERG11 клинических изолятов candida albicans: теоретические и практические аспекты. Проблемы медицинской микологии. 2020; 22(3): 36–42.

15. Thomaz D.Y., Melhem M.S.C., de Almeida Júnior J.N., Benard G., Del Negro G.M.B. Lack of efcacy of echinocandins against high metabolic activity bioflms of Candida parapsilosis clinical isolates. Braz J Microbiol. 2020; 51(3): 1129–33. doi: 10.1007/s42770-019-00219-7.

16. Kumari A., Tripathi A.H., Gautam P., Gahtori R., Pande A., Singh Y., Madan T., Upadhyay S.K. Adhesins in the virulence of opportunistic fungal pathogens of human. Mycology. 2021; 12(4): 296–324. doi: 10.1080/21501203.2021.1934176.

17. Rosiana S., Zhang L., Kim G.H., Revtovich A.V., Uthayakumar D., Sukumaran A., Geddes-McAlister J., Kirienko N.V., Shapiro R.S. Comprehensive genetic analysis of adhesin proteins and their role in virulence of Candida albicans. Genetics. 2021; 217(2). doi: 10.1093/genetics/ iyab003.

18. Singh D.K., Németh T., Papp A., Tóth R., Lukácsi S., Heidingsfeld O., Dostal J., Vágvölgyi C., Bajtay Z., Józsi M., Gácser A. Functional Characterization of Secreted Aspartyl Proteases in Candida parapsilosis. mSphere. 2019; 4(4). doi: 10.1128/mSphere.00484-19.

19. Rasheed M., Battu A., Kaur R. Aspartyl proteases in Candida glabrata are required for suppression of the host innate immune response. J Biol Chem. 2018; 293(17): 6410–33. doi: 10.1074/jbc.M117.813741.

20. Frías-De-León M.G., Hernández-Castro R., Conde-Cuevas E., García-Coronel I.H., Vázquez-Aceituno V.A., Soriano-Ursúa M.A., Farfán-García E.D., Ocharán-Hernández E., Rodríguez-Cerdeira C., Arenas R., Robledo-Cayetano M., Ramírez-Lozada T., Meza-Meneses P., Pinto-Almazán R., Martínez-Herrera E. Candida glabrata Antifungal Resistance and Virulence Factors, a Perfect Pathogenic Combination. Pharmaceutics. 2021; 13(10): 1529. doi: 10.3390/pharmaceutics13101529.

21. Мальчикова А.O., Клясова Г.А. Продукция биопленок среди возбудителей инвазивного кандидоза у больных опухолевыми заболеваниями системы крови и у больных без опухолевых заболеваний системы крови. Гематология и трансфузиология. 2020; 65(3): 281–90.

22. Bentz M.L., Sexton D.J., Welsh R.M., Litvintseva A.P. Phenotypic switching in newly emerged multidrug-resistant pathogen Candida auris. Med Mycol. 2018. doi: 10.1093/mmy/myy100.

23. de Jong A.W., Hagen F. Attack, Defend and Persist: How the Fungal Pathogen Candida auris was Able to Emerge Globally in Healthcare Environments. Mycopathologia. 2019; 184(3): 353–65. doi: 10.1007/ s11046-019-00351-w.

24. Xu Y., Chen L., Li C. Susceptibility of clinical isolates of Candida species to fuconazole and detection of Candida albicans ERG11 mutations. J Antimicrob Chemother. 2008; 61(4): 798–804. doi: 10.1093/jac/ dkn015.

25. Kordalewska M., Lee A., Park S., Berrio I., Chowdhary A., Zhao Y., Perlin D.S. Understanding Echinocandin Resistance in the Emerging Pathogen Candida auris. Antimicrob Agents Chemother. 2018; 62(6). doi: 10.1128/AAC.00238-18.

26. Shrief R., Sayed Zaki M.E., El-Sehsah E.M., Ghaleb S., Mofreh M. Study of Antifungal Susceptibility, Virulence Genes and Bioflm Formation in Candida albicans. Open Microbiol J. 2019; 13(1): 241–8. doi: 10.2174/1874285801913010241.

27. Stehr F., Felk A., Gácser A., Kretschmar M., Mähnss B., Neuber K., Hube B., Schäfer W. Expression analysis of the Candida albicans lipase gene family during experimental infections and in patient samples. FEMS Yeast Res. 2004; 4(4–5): 401–8. doi: 10.1016/S1567-1356(03)00205-8.

28. Kadry A.A., El-Ganiny A.M., El-Baz A.M. Relationship between Sap prevalence and bioflm formation among resistant clinical isolates of Candida albicans. Afr Health Sci. 2018; 18(4): 1166–74. doi: 10.4314/ ahs.v18i4.37.

29. Kritikos A., Neofytos D., Khanna N., Schreiber P.W., Boggian K., Bille J., Schrenzel J., Mühlethaler K., Zbinden R., Bruderer T., Goldenberger D., Pfyffer G., Conen A., Van Delden C., Zimmerli S., Sanglard D., Bachmann D., Marchetti O., Lamoth F.; Fungal Infection Network of Switzerland (FUNGINOS). Accuracy of Sensititre YeastOne echinocandins epidemiological cut-of values for identifcation of FKS mutant Candida albicans and Candida glabrata: a ten year national survey of the Fungal Infection Network of Switzerland (FUNGINOS). Clin Microbiol Infect. 2018; 24(11). doi: 10.1016/j.cmi.2018.05.012.

30. Sheng C., Zhang W. New lead structures in antifungal drug discovery. Curr Med Chem. 2011; 18(5): 733–66. doi: 10.2174/092986711794480113.

31. Arendrup M.C., Friberg N., Mares M., Kahlmeter G., Meletiadis J., Guinea J.; Subcommittee on Antifungal Susceptibility Testing (AFST) of the ESCMID European Committee for Antimicrobial Susceptibility Testing (EUCAST). How to interpret MICs of antifungal compounds according to the revised clinical breakpoints v. 10.0 European committee on antimicrobial susceptibility testing (EUCAST). Clin Microbiol Infect. 2020; 26(11): 1464–72. doi: 10.1016/j.cmi.2020.06.007.

32. Bhattacharya S., Sae-Tia S., Fries B.C. Candidiasis and Mechanisms of Antifungal Resistance. Antibiotics (Basel). 2020; 9(6): 312. doi: 10.3390/antibiotics9060312.