En la lucha entre huéspedes y hongos patógenos, los científicos descubrieron cómo la retención de manganeso puede paralizar a Candida albicans.

hhumano Los cuerpos son defensores acérrimos contra los patógenos y lanzan una multitud de medidas para mantener a raya a los invasores. Un método de ataque muere de hambre Patógenos bacterianos y fúngicos de iones metálicos.¹ En una reciente estudiar en Más patógenos, Los investigadores informaron cómo Candida albicansEl apetito por el manganeso es crucial para su patogenicidad.²

Los iones metálicos son importantes para la supervivencia de todos los organismos; ellos sirven como cofactores para casi el 50 por ciento de todas las enzimas en biología.³ “Si eres un microbio infeccioso, obtienes los metales de tu huésped. Por lo tanto, estás realmente a merced de tu anfitrión para obtener los micronutrientes que necesitas”, explicó. valeria culottabiólogo molecular de la Universidad Johns Hopkins y coautor del estudio.

Aprovechando esta noción, Culotta y su equipo investigan la influencia de restricciones de iones metálicos en C. albicans, un patógeno fúngico frecuente que causa candidiasis. Su grupo descubrió previamente que el huésped modula la disponibilidad de cobre para controlar el crecimiento de hongos durante una infección. Sin embargo, C. albicans cambiado entre el uso de cobre y manganeso para contrarrestar el ataque del sistema inmunológico.⁴

para entender como C. albicans acumula manganeso, el equipo de Culotta utilizó CRISPR-Cas9 para eliminar genes smf12 y smf13 perjudicar la función transportadora de manganeso. Sin transportadores funcionales, los niveles agotados de manganeso fúngico disminuyeron actividad enzimática y desarrollo de la pared celular, lo que demuestra que el manganeso es necesario para los aspectos biológicos y morfológicos en las células de levadura.

Los investigadores descubrieron que el manganeso alimenta la misma maquinaria que construye la pared celular y media en la transición a la forma de hifa larga y ramificada. Este descubrimiento es clave porque los investigadores atribuyen C. albicans‘ patogenicidad, en parte, a su plasticidad morfológica. El hongo polimórfico cambia entre una forma de levadura en ciernes, que se adhiere a las células huésped y se propaga a través del torrente sanguíneo, y una forma hifal filamentosa que penetra e invade los tejidos del huésped. Por tanto, la transición fallida a la forma hifal influye en la virulencia del hongo.

Para determinar el alcance del papel del manganeso en la morfología de los hongos, los investigadores observaron el crecimiento de los hongos. Con una funcionalidad disminuida de los transportadores de manganeso, las cepas de hongos mutantes carecían de niveles suficientes de manganeso que dificultaran C. albicans’ cambio morfogénico a su forma hifal. Los investigadores observaron que las hifas de smf12 y smf13 mutantes acortados en longitud y suplementando los hongos con manganeso restauró este defecto, confirmando su necesidad de pasar de levadura en ciernes a hifas.

A continuación, los investigadores examinaron el efecto de smf12 y smf13 Infecciones fúngicas mutantes en un modelo de ratón donde el riñón es el tejido objetivo principal. Observaron una disminución del 25 al 40 por ciento en los niveles de manganeso en el tejido renal durante la infección. Este es el primer informe sobre la reducción de manganeso en todo el tejido como respuesta del huésped y respalda cambios similares en el nivel de metales del huésped como zinc, cobrey hierro.^{5, 6} Sin acceso al manganeso huésped, el C. albicans Los mutantes lucharon por formar los filamentos de hifas necesarios para la invasión de tejidos, y la pérdida de virulencia contribuyó a una mayor capacidad de supervivencia de los ratones infectados.

“Todo esto es parte del intento del huésped de quitar estos metales del hongo como parte del mecanismo de defensa en el entorno del riñón donde este manganeso cae. C. albicans los mutantes que no pueden obtener suficiente manganeso no pueden colonizar, y eso es una buena noticia para el ratón”, explicó Culotta.

Para James Alspaugh, un médico especialista en enfermedades infecciosas de la Universidad de Duke que no participó en el estudio, estos hallazgos revelan lo importante que es el manganeso para la supervivencia. “Cuando utilizaron transportadores mutantes, el organismo ya no era completamente patógeno. Luego lo ponemos bajo estrés del anfitrión y simplemente se da vuelta y grita ‘¡Tío!’”, dijo.

Los hallazgos resaltan la importancia de la adquisición de manganeso para C. albicans y cómo cantidades insuficientes son perjudiciales para su patogenicidad, sentando las bases para una mayor exploración. “Esto puede ser un objetivo o puede ser algo más en la vía celular del manganeso”, dijo Alspaugh. Si bien el manganeso se ha considerado el metal olvidado, este trabajo lo coloca en primer plano en las interacciones huésped-patógeno. El equipo de Culotta espera que el papel del manganeso no sea exclusivo de C. albicans pero se extiende a otros hongos que son importantes para la salud pública.

Referencias

1. Murdoch, CC, Skaar, EP. Inmunidad nutricional: la batalla por los metales nutrientes en la interfaz huésped-patógeno. Microbiol Rev Nacional. 2022;20: 657–670.
2. Wildeman AS, et al. El papel del manganeso en la morfogénesis y patogénesis del hongo patógeno oportunista. Candida albicans. Patógeno PLoS. 2023;19(6): e1011478.
3. Waldron KJ, et al. Metaloproteínas y detección de metales. Naturaleza. 2009;460(7257): 823-830.
4. Li CX, et al. Candida albicans se adapta al cobre huésped durante la infección intercambiando cofactores metálicos por superóxido dismutasa. PNAS. 2015;112(38): E5336-E5342.
5. Besold AN, et al. Papel de la calprotectina en la retención de zinc y cobre Candida albicans. Infectar inmune. 2018;86(2): e00779-17
6. Haschka D, et al. Hierro en la función de las células inmunitarias y en la defensa del huésped. Semin Cell Dev Biol. 2021;115:27-36