Molecular genetic markers of recurrent candidiasis

Mezhevitinova E.A., Prilepskaya V.N., Donnikov A.E., Pogosyan Sh.M., Abakarova P.R., Brovkina T.V., Pavlova A.A., Khlebkova Yu.S.

Academician V. I. Kulakov Research Center of Obstetrics, Gynecology, and Perinatology, Ministry of Health of the Russia, Moscow
Vulvovaginal candidiasis (VVC) is a very widespread disease in women and is common in persons with immunodeficiency. According to different authors, VVC is diagnosed in 30-40% of the women complaining of genital tract discharge. Despite the fact that Candida is a commensal and colonizes the human skin and mucosae, it may result in skin and mucosal injuries and/or generalized infection and, if there are risk factors, the disease may be recurrent. However, recurrent VVC was observed in some cases without apparent risk factors, which may suggest that genetic disorders play a role in an anti-Candida immune response. The polymorphisms in different genes (STAT1, STAT3, CARD9, Dectin1, etc.), which are responsible for chronic/recurrent infection with Candida, were identified.
The microorganism’s specific features, such as pathogenicity and virulence factors and antifungal drug resistance, also play an important role in the development of recurrent Candida infection.
And only a comprehensive, detailed study of the problem will be able to give an insight into the pathogenesis of the disease and hence to choose an optimal and more sound treatment policy.

Keywords

recurrent candidiasis of skin and mucous membranes
immune response
gene polymorphisms

Кандидоз – это грибковая инфекция, возбудителем которой являются грибы рода Candida. В зависимости от локализации различают кандидоз кожи, ротовой полости, гортани, гениталий и др. При попадании микроорганизма в кровь развивается кандидемия. Несмотря на то что Candida являются комменсалом и колонизирует кожу и слизистые оболочки человека, при наличии факторов риска (иммуносупрессивное состояние, некомпенсированный сахарный диабет, прием антибиотиков, прием комбинированных оральных контрацептивов, беременность и др.) они могут привести к поражению кожи, слизистых оболочек и/или развитию генерализованной инфекции [1, 2]. При наличии факторов риска развития может наблюдается хроническое/рецидивирующее течение кандидоза, однако в некоторых случаях хроническое/рецидивирующее течение наблюдается без очевидных факторов риска, что позволяет предположить роль генетических нарушений в реализации противокандидозного иммунного ответа.

Вульвовагинальный кандидоз (ВВК) представляет собой инфекционное поражение слизистой оболочки вульвы и влагалища, вызываемое дрожжеподобными грибами рода Candida. По данным различных авторов, ВВК диагностируется у 30–40% женщин с жалобами на выделения из половых путей. Авторы считают, что клинические симптомы ВВК возникают по меньшей мере 1 раз в жизни у каждой второй женщины (50%), при этом у 20–30% здоровых женщин репродуктивного возраста в составе микробиоценоза влагалища обнаруживаются грибы рода Candida, но симптомы кандидоза у них отсутствуют [3, 4].

В клинической практике принято различать острый (первичный эпизод) ВВК и рецидивирующий вульвовагинальный кандидоз (РВВК). По данным различных авторов у 5–9% женщин репродуктивного возраста с первичным эпизодом ВВК в последующем наблюдаются рецидивы заболевания, сопровождающиеся значительными психосексуальными нарушениями и снижением качества жизни [3].

Наиболее часто возбудителем ВВК является Candida albicans (50–80%), второе место занимают Candida glabrata (5–10%), реже заболевание обусловлено Candida krusei, Candida pseudotropicalis, Candida tropicalis и другими видами гриба Candida.

Грибы рода Candida относятся к условно-патогенным микроорганизмам. Они обладают рядом предполагаемых факторов патогенности и вирулентности, из которых наиболее широко изучены аспартил протеиназы, кодируемые генами SAP (secreted aspartyl proteinases – секретруемые аспартил протеиназы) (SAP1–10) [5] . В своей работе Naglik и соавт. показали, что SAP4–6 экспреcсируются в процессе формирования гиф, а сами регулируются транскрипционными факторами Efg1 (elongation factor G – фактор элонгации G) и Cph1[6]. Исследователи пришли к выводу, что подсемейство Sap4–6 и, в частности, Sap5 может разрушить E-кадгерин, который является основным белком, соединяющим эпителиальные клетки, и тем самым облегчить вторжение микроорганизма. Многие предполагают, что Sap5 способствует проникновению C. albicans в слизистую оболочку. Тем не менее, гистологическое исследование RHE-модели (влагалищная модель) вагинального кандидоза показало, что, возможно, в процессе инвазии решающую роль играют Efg1 и Cph1, а не SAP5, так как при наличии мутантного гена SAP5 гифообразование и инвазия были на тех же уровнях, что и при наличии нормального (дикий тип) SAP5, а при наличии мутантных Efg1 и/или Cph1 гифообразование и инвазия практически отсутствовали [6].

При попадании грибка в организм человека он распознается клетками иммунной системы. Компоненты клеточной стенки микроорганизма – полисахариды (хитин, 1,3-b-глюкан, 1,6-b-глюкан) и белки выступают в роли PAMP (pathogen-associated molecular patterns – патоген-ассоциированные молекулярные паттерны) и распознаются рецепторами клеток врожденного иммунитета – PRR (pathogen recognition receptor – патогенраспознающий рецептор), такими как TLRs (Toll-like receptors), CLR (C-type lectin receptor). TLR2 распознает фосфолипоманнозу, TLR4 распознает O-linked маннозу (О-связанная манноза), Dectin-1 распознает b-glucan. Также в распознавании микроорганизма принимают участие MBL (mannose-binding lectin – маннозу-связывающий лектин), Dectin-2 и MINCLE (macrophage-inducible C-type lection – индуцируемый макрофагом лектин С-типа).

Контакт PRR с PAMP приводит к активации клетки путем передачи сигнала активации. Для передачи сигнала активации разные рецепторы используют разные молекулы – посредники, которые трансдуцируют сигнал посредством активации киназного каскада. Конечным результатом активации клеток является индукция транскрипции генов провоспалительных цитокинов и синтез цитокинов, что приводит к активации иммунной системы и элиминации патогена. Показано, что иммунный ответ при кандидозной инфекции реализуется Th17 и Th1 путями. По мнению Gow и соавт. развитие воспаления и активация Th17 пути важны для предотвращения развития инвазивного кандидоза [7]. В процесс активации иммунного ответа по Th17 и Th1 путям большую роль играет NLRP3 (NOD-like receptor) опосредованная активация каспазы-1. Это способствует переходу pro-интерлейкина (IL)-1b и pro-IL-18 в активные формы и реализации иммунного ответа по Th17 и Th1 клетками. Продукция интерферона-γ (IFN-γ) Th1-клетками и IL-17 Th17-клетками также имеют важное значение для противогрибкового иммунного ответа.

В последние годы появляются данные о генетической предрасположенности к возникновению грибковой инфекции. Исследования показывают, что мутации генов различных факторов, принимающих участие в противокандидозном иммунном ответе (STAT1 (signal transducer and activator of transcription 1), STAT3, CARD9 (caspase recruitment domain-containing protein 9), CLEC7A (Dectin1), интерлейкины, рецепторы интерлейкинов и др.) играют большую роль в развитии грибковой инфекции и особенно рецидивирующей грибковой инфекции, так как приводят к нарушению распознавания микроорганизма и полноценного иммунного ответа.

Ferwerda и соавт. провели исследование для выявления влияния полиморфизма гена Dectin-1 на локальный противокандидозный иммунный ответ. Dectin-1 является трансмембранным протеином II типа, принадлежит семейству лектинов С-типа (C-type lectin) и кодируется геном CLEC7A. Он распознает β-глюкан клеточной стенки грибов и в результате активации ряда механизмов иммунной системы приводит к развитию иммунного ответа и элиминации патогена. Передача сигнала активации от рецептора Dectin-1 осуществляется посредством SYK (spleen tyrosine kinase – нерецепторная тирозинкиназа) и CARD9.

В исследовании изучались мононуклеарные клетки периферической крови 5 пациентов (члены одной семьи) с мутацией гена Dectin-1 (3 гомозиготных и 2 гетерозиготных), которые страдали от хронического онихомикоза, а двое из них страдали еще от РВВК. Результаты исследования показали, что при наличии Tyr238X мутации CLEC7A гена возникает дефицит Dectin-1, что приводит к отсутствию/снижению распознавания β-глюкана, нарушению иммунного ответа по 17-αТh пути, продукции ряда цитокинов (в частности IL-17, IL-23, IL-6) и развитию рецидивирующего кандидоза.

У гомозигот по данной мутации продукция IL-17 была снижена на 50–80% по сравнению с пациентами без мутации, а у гетерозигот отмечалась промежуточная продукция провоспалительных цитокинов. Однако функционирование нейтрофилов у этих лиц оставалось неизмененным, что обеспечивало защиту от развития генерализованной грибковой инфекции [8].

В другом исследовании авторы изучили влияние генных полиморфизмов Tyr238X (Dectin-1) и S12N (CARD9) на развитие кандидемии. Также исследовалась продукция цитокинов мононуклеарных клеток периферической крови у лиц с кандидемией и у лиц группы сравнения in vivo и in vitro. Результаты, полученные в ходе данного исследования, позволили авторам сделать вывод, что, несмотря на наличие сниженной продукции некоторых цитокинов (фактор некроза опухоли-α (TNF-α, IL-1β, IL-6, IL-8 и IFN-γ), у лиц с вариантом Tyr238X гена Dectin-1 полиморфизмы Tyr238X (Dectin-1) и S12N (CARD9) не влияют на развитие и течение кандидемии [9].

Также проводилось исследование для выявления влияния Tyr238X полиморфизма гена Dectin-1 на колонизацию ротовой полости и кишечника C. albicans у пациентов со злокачественными заболеваниями крови и развитие у них кандидемии после трансплантации гемопоэтических стволовых клеток. Исследование показало, что колонизация ротовой полости и кишечника C. albicans встречалась чаще у пациентов с Tyr238X вариантом гена Dectin-1, однако развитие кандидемии не зависело от генотипа [10].

Данные исследования позволили сделать вывод, что, возможно, активация иммунной системы посредством передачи сигналов от Dectin-1 является ключевым звеном защиты при кандидозной инфекции слизистых оболочек, а при генерализованной инфекции действуют другие пути активации клеток иммунной системы.

Dectin-1 и другие лектины C-типа, такие как Dectin-2 и MINCLE, передают сигнал активации посредством CARD9 (contains caspase recruitment domain 9). Этот сигнальный комплекс ведет к активации NFκB (nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells – ядерный фактор «каппа-би») и MAPK (mitogen-activated protein kinases).

Glocker и соавт. сообщили, что гомозиготы по мутации (Gln295X) CARD9 гена, характеризуется нарушением передачи сигнала активации от рецептора Dectin-1, что приводит к повышению восприимчивости кандидозной инфекции. Все гомозиготы по данной мутации страдали от рецидивирующего кандидоза ротоглотки и/или РВВК [11]. Это можно объяснить тем, что CARD9 является важным медиатором противогрибкового иммунного ответа и участвует в передаче сигналов не только от Dectin-1, а также от других рецепторов, принимающих участие в распознавании грибковых антигенов (Dectin-2, Mincle). Показано, что мутации в генах TLR также связаны с повышенной восприимчивостью к грибковым инфекциям. Описаны 3 SNP (single nucleotide polymorphisms – точечный полиморфизм) в гене рецептора TLR1, влияющие на развитие кандидемии, предположительно в результате снижения уровней IL-8 и IFN-γ [12]. Однако, по мнению других авторов, это должно быть подтверждено будущими исследованиями, потому что неясно, какие молекулы микроорганизма распознаются этим рецептором [13].

В результате исследований, которые проводились для поиска полиморфизмов генов TLR2 и TLR4, был выявлен R753Q-полиморфизм гена TLR2, носители которого имели сниженный уровень IFN-γ и IL-8 и повышенный риск развития кандидемии. Также были описаны 2 полиморфизма TLR4 гена, которые приводили к снижению выработки IL-10 и повышению риска развития кандидемии. Однако эти данные не подтвердились в более широкомасштабном исследовании Платинги и соавт. и требуют дальнейшего изучения [12].

Результаты исследования, в котором участвовали пациенты с хроническим кандидозом кожи и слизистых оболочек, позволили авторам предположить, что L412F полиморфизм гена TLR3 повышает риск развития заболевания путем снижения продукции IFN-γ [14]. В другой работе эти исследователи показали, что R620W полиморфизм PTPN22 гена, кодирующего белок PTPN22 (protein tyrosine phosphatase, non-receptor type 22), который участвует в передаче сигналов от Т и В-лимфоцитов, ассоциирован с повышенным риском развития хронического кандидоза кожи и слизистых оболочек. Однако механизм данной ассоциации не ясен.

Есть мнение, что T-клетки могут иметь Th17-фе­нотип. Th17-клетки секретируют IL-17A, IL-17F, IL-22, IL-26, а также IL-21 и TNF-α. Стало известно, что Th17-клетки и особенно IL-17 играют очень важную роль в реализации противокандидозного иммунного ответа [15].

После открытия Th17-лимфоцитов ученые начали проводить исследования для определения факторов, способствующих развитию Th17-клеток из CD4+-лимфоцитов. Langrish, Aggarwal и другие исследователи показали, что в дифференцировке Th17-клеток большую роль играют IL-6 и IL-23. Были опубликованы данные, что сочетание иммунорегуляторного цитокина TGF-β (трансформирующий ростовой фактор-β) и провоспалительного цитокина IL-6 играет важную роль в дифференцировке Th-17 из CD4+ Т-клеток как in vitro, так и in vivo. Результаты других исследований показали, что TGF-β, являющийся ключевым цитокином в дифференцировке Th17 у мышей, у человека ингибирует их развитие [16, 17]. Кроме того, эффекты TGF-β очень сильно зависят от его концентрации. Rudensky и соавт. обнаружили, что только в низких дозах он индуцирует дифференцировку Th17, в то время как высокие дозы TGF-β ингибируют развитие Th17 и стимулируют T-регуляторные лимфоциты. В 2008 г. Volpe и соавт. выявили, что TGF-β в сочетании с IL-6 индуцирует дифференцировку недифференцированных Т-клеток периферической крови в Th17 [18].

Авторы сделали вывод, что, возможно, именно присутствие IL-6 является тем критическим фактором, благодаря которому TGF-β стимулирует дифференцировку Th17.

Однако по результатам различных исследований было установлено, что в отсутствие IL-6 дифференцировку Th17 может индуцировать член семейства интерлейкина-2 – IL-21, первоначально известный как фактор, усиливающий Т-клеточную пролиферацию и дифференцировку NK-клеток (натуральные киллеры). Он, как и IL-6, действует совместно с TGF-β и требуется для развития Th17-ответа. Было показано, что IL-21 также эффективен в индукции транскрипционного фактора RORγt (related orphan receptor γt) и рецептора к IL-23, как и IL-6. Оказалось, что IL-21 необходим для полной реализации провоспалительного фенотипа Th17-клеток, так как в случае дефицита продукции IL-21 нарушается экспрессия IL-23R, RORγt и IL-17. Таким образом, IL-6 и IL-21 выступают в качестве ключевых цитокинов в инициации Th17-опосредованной воспалительной реакции.

Исследования последних лет свидетельствуют о том, что сами Th17-клетки также поддерживают собственную дифференцировку путем секреции TGF-β и IL-21 (аутокринное действие), а факторы, способствующие дифференцировке Th1 и Th2-клеток, а также цитокины, секретируемые этими клетками (IFN-γ и IL-4 соответственно), подавляют дифференцировку и развитие Th17-под­типа.

Кроме того, у человека важную роль в дифференцировке Th17 играет IL-1β. Он может усиливать стимулирующее действие IL-6 и IL-23. Цитокин IL-27 уменьшает влияние тандема TGF-β+IL-6 на дифференцировку CD4+-Т-клеток в Th17 посредством механизма, зависимого от STAT1. При этом напрямую ингибируется экспрессия RORγt.

RORγt (retinoid orphan nuclear receptor – орфанный рецептор ретиноевой кислоты) является основным транскрипционным фактором Th17 и кодируется геном Rorc. Синергично с ним действует и ядерный рецептор RORα. Содержание RORγt и RORα в клетках опосредуется фактором STAT3 (signal transducer and activator of transcription – трансдуктор сигнала и активатор транскрипции). Делеции в локусах генов любого из выше обозначенных факторов приводят к нарушению дифференцировки Th17 [19].

Несмотря на то что регуляция экспрессии RORγt еще мало изучена и до конца не ясна, было доказано, что его экспрессия, способствующая развитию Th17(β) клеток, главным образом индуцируется TGF-β [20, 21] и не зависит от Smad2-/Smad3 [22]. Однако индукция RORγt наблюдается и при отсутствии TGF-β. Недавно было установлено, что TGF-β3, а не TGF-β1 индуцируется при воздействии IL-23 в дополнение к IL-6 и IL-1β, что приводит к экспрессии RORγt и развитию Th17(23)-клеток [23]. Несмотря на то что TGF-β имеет решающее значение в индукции RORγt, сам по себе он не вызывает развитие Th17(β) клеток, а индуцирует дифференцировку iTreg (regulatory T-cells –регуляторные Т-клетки), потому что TGF-β стимулирует также индукцию Foxp3 (forkhead box P3) Smad2-/Smad3 зависимым путем, а FOXP3 подавляет транскрипцию RORγt, таким образом блокируя дифференциацию Th17(β) клеток и инициирует развитие iTreg [21, 22, 24].

Фактор транскрипции Runx1 (runt-related transcription factor 1) тоже участвует в регуляции дифференциации Th17-клеток. Он непосредственно взаимодействует с RORγt и способствует активации его транскрипции. Следует отметить, что Runx1 опосредованная активация транскрипции RORγt ингибируется под влиянием прямого ингибирующего воздействия Foxp3. Таким образом, Foxp3 ингибирует Th17-дифференциацию через непосредственно воздействие на RORγt и через воздействие на Runx1 [25]. В свою очередь экспрессия Foxp3 подавляется под влиянием IL-6 и IL-21 (STAT3-зависимый путь), что позволяет RORγt инициировать Th17-диф­ференциацию [21, 22, 25]. Вопрос о том, каким образом STAT3 ингибирует Foxp3, оставался неясным, пока Dang и соавт. не выявили, что STAT3-ин­­ду­цированный HIF-1α связывается с Foxp3 и приводит к его деградации [26].

HIF-1 (hypoxia-inducible factor 1) – транскрипционный фактор, который индуцируется в гипоксических условиях [27]. HIF-1 связывается с HREs (hypoxia response elements), которые расположены в проксимальной области локуса Rorc и повышает его экспрессию. Кроме того, Shi и соавт. установили, что HIF-1 способствует гликолизу, который необходим для быстрого развития Т-клеток после стимуляции TCR [28].

Кроме снижения экспрессии Foxp3 путем индукции HIF-1a, STAT3 способствует дифференцировке Th17 и другими путями. Например, STAT3 непосредственно связывается и активирует экспрессию генов цитокинов и других молекул связанных с Th17, а также STAT3 конкурирует со STAT5 для связывания с локусами IL-17A и IL-17F [29].

Наряду с вышеупомянутыми факторами транскрипции дифференцировка и функционирование Th17-клеток контролируются рядом других факторов (AhR (Aryl hydrocarbon receptor рецептор к гидрокарбонату арила), АР-1 (активатор протеина 1), NF-κB, NF-AT (nuclear factor of activated T-cells ), RelA/p65 (v-rel reticuloendotheliosis viral oncogene homolog A (avian)), c-Rel, BATF (basic leucine zipper transcription factor), IRF4 (interferon regulatory factor 4), IRF8 (interferon regulatory factor 8 ), pCRMs и др.), которые создают внутриклеточную сеть передачи сигналов, обеспечивая нормальное функционирование и адекватный ответ иммунной системы.

Th17-лимфоциты и продуцируемые ими провоспалительные цитокины индуцируют экспрессию многочисленных хемокинов и антимикробных пептидов, что обусловливает их важную роль в развитии иммунного ответа против внеклеточных патогенов. При этом они могут способствовать развитию избыточной воспалительной реакции, деструкции тканей и развитию аутоиммунных заболеваний (ревматоидный артрит, рассеянный склероз и т.д.) [30–32]. IL-17A, IL-17F и IL-22 также индуцируют выработку антимикробных пептидов, таких как B-дефенсин-2, S100 белок и lipocalin-2 эпителиальными клетками слизистых оболочек.

То, что нарушение иммунного ответа по Th17-пути ведет к возникновению кандидозной инфекции, подтверждают ряд исследований.

Holland и соавт. установили, что пациенты с гипер-IgE синдромом страдают от рецидивирующего кандидоза кожи и слизистых оболочек. Выявлено, что они имеют гетерозиготную мутацию STAT3-гена. Пациенты с мутацией гена STAT3 не вырабатывают IL-17, так как не имеют Th17-клеток [33]. Эти данные подчеркивают важность Th17-клеток в противокандидозном иммунном ответе. Однако у лиц c нарушениями иммунного ответа по Th17-пути генерализованная кандидозная инфекция не развивается, что говорит о наличии других путей реализации иммунного ответа [34].

Пациенты, страдающие синдромом аутоиммунной полиэндокринопатии I типа (кандидо-полиэндокринный синдром), очень часто страдают хроническим кандидозом кожи и слизистых оболочек. Причиной этого синдрома является мутация гена AIRE (аутоиммунный регулятор) и характеризуется синтезом антител к IL-17A, IL-17F и IL-22 [35, 36]. В исследовании Kisand и соавт. показали, что развитие и тяжесть хронического кандидоза кожи и слизистых оболочек зависит от уровня антител к интерлейкинам IL-17A, IL-17F и IL-22.

Вышеперечисленные исследования свидетельствуют о важности роли Th17-ассоциированных цитокинов в развитии кандидоза кожи и слизистых оболочек.

Для выявления причин возникновения аутосомно-доминантного хронического кандидоза кожи и слизистых оболочек Frank и соавт. обследовали больных с хроническим кандидозом кожи, ногтей и слизистых оболочек на наличие мутаций генов, ответственных за врожденный противокандидозный иммунный ответ. В ходе данной работы было исследовано 100 генов, мутации которых с большей вероятностью связаны с генетическим дефектом, приводящим к развитию хронического кандидоза.

В результате исследования была выявлена гетерозиготная миссенс-мутация (точечная мутация) в СС домене гена STAT1.

Как известно, STAT (Signal Transducer and Activator of Transcription) протеин играет важную роль в противогрибковом иммунном ответе организма. Белки семейства STAT являются трансдукторами сигналов и активаторами транскрипции. Они принимают участие во многих аспектах жизнедеятельности клетки (рост, дифференциация, функционирование). Факторы транскрипции семейства STAT активируются посредством JAK. Исследования, в которых STAT-ген был инактивирован (Gene knockout), показали важную роль STAT-белков в нормальном функционировании иммунной системы. СС-домен STAT1-гена играет ключевую роль в димеризации нефосфорилированного STAT1 и дефосфолилизации STAT1 в ядре.

STAT1 принимает участие в передаче сигналов от рецепторов интерферонов II типа. Связываясь с GAS (Interferon-Gamma Activated Sequence), способствует индукции генов (Interferon Stimulated Genes – гены, стимулированные интерфероном). Связывание клеточных рецепторов с цитокинами ведет к изменениям внутриклеточной части рецептора и активации JAK. Это ведет к фосфорилированию STAT, что приводит к димеризации белка и его активированию. Фосфорилированный STAT транспортируется в ядро и активирует транскрипцию определенных генов (cytokine-inducible genes). В ядре, при воздействии ядерной фосфатазы, STAT дефосфорилизуется/инактивируется.

Исследование показало, что мутация STAT1 приводит к нарушению Th1 и Th17-ответа путем снижения продукции интерферона гамма, IL-17 и IL-22. Эти результаты позволили авторам предположить, что мутация СС домена гена STAT1, по всей вероятности, действует на антикандидозную защиту организма путем нарушения Th1 и Th17-ответа, что может объяснить повышенную восприимчивость к грибковой инфекции и склонность к развитию хронического кандидоза кожи и слизистых оболочек. Исследователи также выявили, что хронический кандидоз кожи и слизистых оболочек обусловленный мутацией СС-домена гена STAT1 передается по аутосомно-доминантному пути [37].

В своей следующей работе исследователи обследовали членов 3 семей с аутосомно-доминантным хроническим кандидозом кожи и слизистых оболочек на наличие мутации (Arg274Trp) в СС-домене STAT1-гена. Данная мутация приводит к увеличению чувствительности к INF-γ и гиперфосфорилированию STAT1, но активность IL-12 и IL-23 снижается, что ведет к снижению Th1/Th17-ответа и повышению восприимчивости к грибковым инфекциям. Данная мутация была обнаружена у всех лиц с аутосомно-доминантным хроническим кандидозом кожи и слизистых оболочек. При инкубации мононуклеарных клеток периферической крови больных с IL-12 выработка IFN-γ была снижена по сравнению с группой сравнения, а также отмечалось снижение выработки IL-17 при инкубации мононуклеарных клеток периферической крови с IL-1β и IL-23. Выработка TNF-α в ответ на IFN-γ была повышена. Также в исследовании показано, что экспрессия STAT1 под воздействием IFN-γ усиливается при наличии мутантного гена STAT1 [38].

Для выявления мутаций гена STAT1 исследователи секвенировали весь экзон, в результате чего были выявлены 3 разные (ранее неизвестные) точечные мутации в СС-домене STAT1-гена. В ходе исследования были обследованы 113 пациентов из них 57 с единичным эпизодом кандидоза кожи и/или слизистых оболочек и 56 человек с аутосомно-доминантным хроническим кандидозом кожи и слизистых оболочек. Оказалось, что 36 пациентов имели 1 из 12 мутаций СС-домена STAT1-гена (гетерозиготы). Здоровые члены семьи мутаций не имели. Для оценки влияния мутаций на функциональную активность, клетки с мутантным геном инкубировались с различными цитокинами (IFN-α, IFN-γ, IL-27). Было выявлено, что при наличии мутации, приводящей к усилению функции, усиливается транскрипция гена в 2–3 раза, а также усиливается фосфорилирование и затормаживается дефосфорилирование STAT1. Также было выявлено, что при стимуляции (in vitro) мононуклеарных клеток периферической крови, несущих мутацию, усиливающую функцию, различными цитокинами (IL-6, TGF-β IL-1β и IL-23), количество секретируемого IL-17 и IL-22 было достоверно снижено по сравнению с клетками без мутации или с наличием мутации, приводящей к потере функции. Эти данные позволили авторам сделать вывод, что усиливающие функцию точечные мутации СС-домена STAT1-гена лежат в основе патогенеза хронического кандидоза кожи и слизистых оболочек [39].

В другом исследовании, в котором принимали участие 9 пациентов с СМС, при секвенировании гена STAT1 наряду с уже известными мутациями были обнаружены 2 ранее неизвестные мутации. У носителей этих мутаций наблюдалось более интенсивное фосфорилирование STAT1, а синтез IL-17A, IL-17F и IL-22 был снижен. Это позволило предположить, что данные мутации являются усиливающими функцию и могут играть роль в патогенезе хронического кандидоза кожи и слизистых оболочек [40].

В своем исследовании Takezaki и соавт. выявили мутацию DB домена (DNA-binding domain) STAT1-гена у 2 пациентов, страдающих хроническим кандидозом кожи и слизистых оболочек. При стимуляции макрофагов, несущих данную мутацию, выработка IL-10 была выше, чем у группы сравнения, исходя из чего был сделан вывод, что мутация DВ-домена является усиливающей функцию и приводит к гиперфосфорилированию STAT1, а также снижению иммунного ответа по Th17 пути [41].

Было показано, что у больных с аутосомно-доминантным хроническим кандидозом кожи и слизистых оболочек профилактическая терапия флуконазолом с заместительной иммуноглобулиновой терапией дает хороший клинический результат [42].

Таким образом, в настоящее время известно по меньшей мере 15 усиливающих функцию мутаций гена STAT1, которые могут лежать в основе патогенеза хронического кандидоза кожи и слизистых оболочек.

Как известно, для поддержания гомеостаза иммунной системы и развития адекватного иммунного ответа огромную роль играют цитокины. Проводятся исследования для выявления мутаций генов различных цитокинов и их рецепторов, приводящих к повышению восприимчивости к кандидозной инфекции, исследуются гены цитокинов и их рецепторы. Было выявлено, что дефицит IL-12Rb1 связан с повышенной восприимчивостью не только к кандидозу кожи и слизистых оболочек, но и к инвазивному кандидозу. Так, Sharf и соавт. описали пациента с делецией гена CD25, который страдал от кандидоза пищевода. CD25 является a-субъединицей IL-2 рецептора, который представлен на Т-регуляторных клетках и участвует в их дифференцировке. Этот случай еще раз подчеркивает важную роль Т-клеток в противогрибковом иммунитете.

Johnson и соавт. обнаружили, что 1082A/G и 274INS/DEL полиморфизмы генов IL-10 и IL-12b соответственно ассоциированы с персистирующей кандидемией.

Также имеются данные о том, что полиморфизм гена NLRP3 (NACHT, LRR and PYD domains-containing protein 3) и 589T/C SNP (single-nucleotide polymorphism) мутация гена, кодирующего IL-4, повышают риск развития РВВК.

Лечение кандидоза до настоящего времени остается одной из важнейших проблем современной медицины. Наиболее эффективными препаратами системного действия являются азольные соединения (флуконазол, итраконазол и др.). Однако повторяющееся и длительное применение азолов в лечении кандидоза приводит к формированию лекарственной устойчивости.

Механизм действия азолов заключается в ингибировании биосинтеза эргостерола – вещества, участвующего в поддержании структурной целостности клеточной стенки грибка. Основной мишенью действия азолов является фермент 14α-деметилаза (Erg11p), который является ключевым ферментом в пути синтеза эргостерола. Erg11p кодируется геном ERG11. Было показано, что точечные мутации ERG11 гена могут являться причиной формирования резистентности к флуконазолу [43, 44]. Мутации в генах регуляторных факторов (Upc2p и Ecm22p) тоже могут привести к гиперэкспресии ERG11 и формированию резистентности [45, 46, 47].

Также описаны усиливающие функцию мутации факторов транскрипции (TAC1 и MRR1), которые связаны с развитием резистентности к антигрибковым препаратам [48].

Описаны гены устойчивости к азолам – СDR и PDR, ген мультирезистентности и к флуконазолу – MDR, гены, специфичные для флуконазола, – FCY1, FCY2, FLU1 и FLR1. Большинство из них кодирует так называемые переносчики – клеточные насосы (efflux pumps), выводящие препарат за пределы грибковой клетки. Эти гены играют ключевую роль в формировании резистентности к противогрибковой терапии. Гиперэкспресия этих генов приводит к неспособности противогрибковых препаратов накапливаться внутри клетки в результате интенсивного выведения препарата из клетки мембранными помпами. Это связано с гиперэкспресией CDR1 и CDR2 генов, которые кодируют ABС суперсемейство (Adenosine triphosphat binding cassette), который обеспечивает транспорт молекул через клеточные мембраны MDR1 и FLU1-генов, которые кодируют перевозчики-посредники.

Таким образом, все чаще появляются данные о роли генетической предрасположенности и иммунного ответа, особенно Th17-клеточного ответа в патогенезе кандидозной инфекции слизистых оболочек. Тем не менее, целый ряд вопросов еще остается без ответа. Более подробное изучение генетической предрасположенности к возникновению грибковой инфекции, функционирования иммунной системы, а также более подробное изучение микроорганизма, лучшее понимание механизмов действий факторов патогенности и вирулентности, а также механизмов развития резистентности позволят прийти к пониманию патогенеза заболевания и, следовательно, к выбору оптимальной и более обоснованной тактики лечения.

References

1. Wang L., Tong Z., Wang Z., Xu L., Wu Y., Liu Y., Wu L. Single-center retrospective study of the incidence of, and risk factors for, non-C. albicans invasive candidiasis in hospitalized patients in China. Med. Mycol. 2014; 52(2): 115-22.
2. Yapar N. Epidemiology and risk factors for invasive candidiasis. Ther. Clin. Risk Manag. 2014; 10: 95-105.
3. Foxman B., Muraglia R., Dietz J.P., Sobel J.D., Wagner J. Prevalence of recurrent vulvovaginal candidiasis in 5 European countries and the United States: results from an internet panel survey. J. Low. Genit. Tract Dis. 2013; 17(3): 340-5.
4. Beikert F.C., Le M.T., Koeninger A., Technau K., Clad A. Recurrent vulvovaginal candidosis: focus on the vulva. Mycoses. 2011; 54(6): e807-10.
5. Staniszewska M., Bondaryk M., Pilat J., Siennicka K., Magda U., Kurzatkowski W. Virulence factors of Candida albicans. Przegl. Epidemiol. 2012; 66(4): 629-33.
6. Naglik J.R., Moyes D., Makwana J., Kanzaria P., Tsichlaki E., Weindl G. et al.. Quantitative expression of the Candida albicans secreted aspartyl proteinase gene family in human oral and vaginal candidiasis. Microbiology. 2008; 154(11): 3266-80.
7. Gow N.A., van de Veerdonk F.L., Brown A.J., Netea M.G. Candida albicans morphogenesis and host defence: discriminating invasion from colonization. Nat. Rev. Microbiol. 2012; 10(2): 112-22.
8. Ferwerda B., Ferwerda G., Plantinga T.S., Willment J.A., van Spriel A. B., Venselaar H. et al. Human dectin-1 deficiency and mucocutaneous fungal infections. N. Engl. J. Med. 2009; 361(18): 1760-7.
9. Rosentul D.C., Plantinga T.S., Oosting M., Scott W.K., Velez Edwards D. R., Smith P.B. et al. Genetic variation in the dectin-1/CARD9 recognition pathway and susceptibility to candidemia. J. Infect. Dis. 2011; 204(7): 1138-45.
10. Plantinga T.S., van der Velden W.J., Ferwerda B., van Spriel A.B., Adema G., Feuth T. et al. Early stop polymorphism in human DECTIN-1 is associated with increased candida colonization in hematopoietic stem cell transplant recipients. Clin. Infect. Dis. 2009; 49(5): 724-32.
11. Glocker E.O., Hennigs A., Nabavi M., Schaffer A.A., Woellner C., Salzer U. et al. A homozygous CARD9 mutation in a family with susceptibility to fungal infections. N. Engl. J. Med. 2009; 361(18): 1727-35.
12. Plantinga T.S., Johnson M.D., Scott W.K., van de Vosse E., Velez Edwards D.R., Smith P.B. et al. Toll-like receptor 1 polymorphisms increase susceptibility to candidemia. J. Infect. Dis. 2012; 205(6): 934-43.
13. Smeekens S.P., van de Veerdonk F.L., Kullberg B.J., Netea M.G. Genetic susceptibility to Candida infections. EMBO Mol. Med. 2013; 5(6): 805-13.
14. Nahum A., Dadi H., Bates A., Roifman C.M. The L412F variant of Toll-like receptor 3 (TLR3) is associated with cutaneous candidiasis, increased susceptibility to cytomegalovirus, and autoimmunity. J. Allergy Clin. Immunol. 2011; 127(2): 528-31.
15. Gaffen S.L., Hernandez-Santos N., Peterson A. C. IL-17 signaling in host defense against Candida albicans. Immunol. Res. 2011; 50(2-3): 181-7.
16. Acosta-Rodriguez E.V., Napolitani G., Lanzavecchia A., Sallusto F. Interleukins 1beta and 6 but not transforming growth factor-beta are essential for the differentiation of interleukin 17-producing human T helper cells. Nat. Immunol. 2007; 8(9): 942-9.
17. Wilson N.J., Boniface K., Chan J.R., McKenzie B.S., Blumenschein W. M., Mattson J.D. et al. Development, cytokine profile and function of human interleukin 17-producing helper T cells. Nat. Immunol. 2007; 8(9): 950-7.
18. Volpe E., Servant N., Zollinger R., Bogiatzi S.I., Hupe P., Barillot E., Soumelis V. A critical function for transforming growth factor-beta, interleukin 23 and proinflammatory cytokines in driving and modulating human T(H)-17 responses. Nat. Immunol. 2008; 9(6): 650-7.
19. Yang X.O., Pappu B.P., Nurieva R., Akimzhanov A., Kang H.S., Chung Y. et al. T helper 17 lineage differentiation is programmed by orphan nuclear receptors ROR alpha and ROR gamma. Immunity. 2008; 28(1): 29-39.
20. Ichiyama K., Yoshida H., Wakabayashi Y., Chinen T., Saeki K., Nakaya M. et al. Foxp3 inhibits RORgammat-mediated IL-17A mRNA transcription through direct interaction with RORgammat. J. Biol. Chem. 2008; 283(25): 17003-8.
21. Zhou L., Lopes J.E., Chong M.M., Ivanov I.I., Min R., Victora G.D. et al. TGF-beta-induced Foxp3 inhibits T(H)17 cell differentiation by antagonizing RORgammat function. Nature. 2008; 453(7192): 236-40.
22. Takimoto T., Wakabayashi Y., Sekiya T., Inoue N., Morita R., Ichiyama K. et al. Smad2 and Smad3 are redundantly essential for the TGF-beta-mediated regulation of regulatory T plasticity and Th1 development. J. Immunol. 2010; 185(2): 842-55.
23. Lee Y., Awasthi A., Yosef N., Quintana F.J., Xiao S., Peters A. et al. Induction and molecular signature of pathogenic TH17 cells. Nat. Immunol. 2012; 13(10): 991-9.
24. Yang X.O., Nurieva R., Martinez G.J., Kang H.S., Chung Y., Pappu B. P. et al. Molecular antagonism and plasticity of regulatory and inflammatory T cell programs. Immunity. 2008; 29(1): 44-56.
25. Zhang F., Meng G., Strober W. Interactions among the transcription factors Runx1, RORgammat and Foxp3 regulate the differentiation of interleukin 17-producing T cells. Nat. Immunol. 2008; 9(11): 1297-306.
26. Dang E.V., Barbi J., Yang H.Y., Jinasena D., Yu H., Zheng Y. et al. Control of T(H)17/T(reg) balance by hypoxia-inducible factor 1. Cell. 2011; 146(5): 772-84.
27. Majmundar A.J., Wong W.J., Simon M.C. Hypoxia-inducible factors and the response to hypoxic stress. Mol. Cell. 2010; 40(2): 294-309.
28. Shi L.Z., Wang R., Huang G., Vogel P., Neale G., Green D.R., Chi H. HIF1alpha-dependent glycolytic pathway orchestrates a metabolic checkpoint for the differentiation of TH17 and Treg cells. J. Exp. Med. 2011; 208(7): 1367-76.
29. Yang X.P., Ghoreschi K., Steward-Tharp S.M., Rodriguez-Canales J., Zhu J., Grainger J.R. et al. Opposing regulation of the locus encoding IL-17 through direct, reciprocal actions of STAT3 and STAT5. Nat. Immunol. 2011; 12(3): 247-54.
30. Marwaha A.K., Leung N.J., McMurchy A.N., Levings M.K. TH17 cells in autoimmunity and immunodeficiency: protective or pathogenic? Front. Immunol. 2012; 3: 129.
31. Kolls J.K., Khader S.A. The role of Th17 cytokines in primary mucosal immunity. Cytokine Growth Factor Rev. 2010; 21(6): 443-8.
32. Kurebayashi Y., Nagai S., Ikejiri A., Koyasu S. Recent advances in understanding the molecular mechanisms of the development and function of Th17 cells. Genes Cells. 2013; 18(4): 247-65.
33. Milner J.D., Brenchley J.M., Laurence A., Freeman A.F., Hill B.J., Elias K.M. et al. Impaired T(H)17 cell differentiation in subjects with autosomal dominant hyper-IgE syndrome. Nature. 2008; 452(7188): 773-6.
34. Filler S.G. Insights from human studies into the host defense against candidiasis. Cytokine. 2012; 58(1): 129-32.
35. Kisand K., Boe Wolff A.S., Podkrajsek K.T., Tserel L., Link M., Kisand K.V. et al. Chronic mucocutaneous candidiasis in APECED or thymoma patients correlates with autoimmunity to Th17-associated cytokines. J. Exp. Med. 2010; 207(2): 299-308.
36. Puel A., Doffinger R., Natividad A., Chrabieh M., Barcenas-Morales G., Picard C. et al. Autoantibodies against IL-17A, IL-17F, and IL-22 in patients with chronic mucocutaneous candidiasis and autoimmune polyendocrine syndrome type I. J. Exp. Med. 2010; 207(2): 291-7.
37. van de Veerdonk F.L., Plantinga T.S., Hoischen A., Smeekens S.P., Joosten L.A., Gilissen C. et al. STAT1 mutations in autosomal dominant chronic mucocutaneous candidiasis. N. Engl. J. Med. 2011; 365(1): 54-61.
38. Smeekens S.P., Plantinga T.S., van de Veerdonk F.L., Heinhuis B., Hoischen A., Joosten L.A. et al. STAT1 hyperphosphorylation and defective IL12R/IL23R signaling underlie defective immunity in autosomal dominant chronic mucocutaneous candidiasis. PloS One. 2011; 6(12): e29248.
39. Liu L., Okada S., Kong X.F., Kreins A.Y., Cypowyj S., Abhyankar A. et al. Gain-of-function human STAT1 mutations impair IL-17 immunity and underlie chronic mucocutaneous candidiasis. J. Exp. Med. 2011; 208(8): 1635-48.
40. Soltesz B., Toth B., Shabashova N., Bondarenko A., Okada S., Cypowyj S. et al. New and recurrent gain-of-function STAT1 mutations in patients with chronic mucocutaneous candidiasis from Eastern and Central Europe. J. Med. Genet. 2013; 50(9): 567-78.
41. Takezaki S., Yamada M., Kato M., Park M.J., Maruyama K., Yamazaki Y. et al. Chronic mucocutaneous candidiasis caused by a gain-of-function mutation in the STAT1 DNA-binding domain. J. Immunol. 2012; 189(3): 1521-6.
42. Al Rushood M., McCusker C., Mazer B., Alizadehfar R., Grimbacher B., Depner M., Ben-Shoshan M. Autosomal dominant cases of chronic mucocutaneous candidiasis segregates with mutations of signal transducer and activator of transcription 1, but not of Toll-like receptor 3. J. Pediatr. 2013; 163(1): 277-9.
43. Oliveira Carvalho V., Okay T.S., Melhem M. S., Walderez Szeszs M., del Negro G.M. The new mutation L321F in Candida albicans ERG11 gene may be associated with fluconazole resistance. Rev. Iberoam. Micol. 2013; 30(3): 209-12.
44. Xiang M.J., Liu J.Y., Ni.H., Wang S., Shi C., Wei B. et al. Erg11 mutations associated with azole resistance in clinical isolates of Candida albicans. FEMS Yeast Res. 2013; 13(4): 386-93.
45. Heilmann C.J., Schneider S., Barker K.S., Rogers P.D., Morschhauser J. An A643T mutation in the transcription factor Upc2p causes constitutive ERG11 upregulation and increased fluconazole resistance in Candida albicans. Antimicrob. Agents Chemother. 2010; 54(1): 353-9.
46. Hoot S.J., Smith A.R., Brown R.P., White T.C. An A643V amino acid substitution in Upc2p contributes to azole resistance in well-characterized clinical isolates of Candida albicans. Antimicrob. Agents Chemother. 2011: 55(2): 940-2.
47. Dunkel N., Liu T.T., Barker K.S., Homayouni R., Morschhauser J., Rogers P.. A gain-of-function mutation in the transcription factor Upc2p causes upregulation of ergosterol biosynthesis genes and increased fluconazole resistance in a clinical Candida albicans isolate. Eukaryot. Cell. 2008; 7(7): 1180-90.
48. Dunkel N., Blass J., Rogers P.D., Morschhauser J. Mutations in the multi-drug resistance regulator MRR1, followed by loss of heterozygosity, are the main cause of MDR1 overexpression in fluconazole-resistant Candida albicans strains. Mol. Microbiol. 2008; 69(4): 827-40.

 

About the Authors

Elena A. Mezhevitinova, MD, Academician V. I. Kulakov Research Center of Obstetrics, Gynecology, and Perinatology, Ministry of Health of the Russia. 117997, Russia, Moscow, Ac. Oparina str. 4. Tel.: +74954381403. E-mail: e_mezhevitinova@oparina4.ru
Vera N. Prilepskaya, MD, Professor, Academician V. I. Kulakov Research Center of Obstetrics, Gynecology, and Perinatology, Ministry of Health of the Russia. 117997, Russia, Moscow, Ac. Oparina str. 4. Tel.: +74954386934. E-mail: v_prilepskaya@oparina4.ru
Andrew E. Donnikov, PhD, Academician V. I. Kulakov Research Center of Obstetrics, Gynecology, and Perinatology, Ministry of Health of the Russia. 117997, Russia, Moscow, Ac. Oparina str. 4. Tel.: +74954384951. E-mail: a_donnikov@oparina4.ru
Shaqeh M. Poghosyan, postgraduate, Academician V. I. Kulakov Research Center of Obstetrics, Gynecology, and Perinatology, Ministry of Health of the Russia. 117997, Russia, Moscow, Ac. Oparina str. 4. Tel.: +79057580385. E-mail: shaqpoxos@mail.ru
Patimat R. Abakarova, PhD, Academician V. I. Kulakov Research Center of Obstetrics, Gynecology, and Perinatology, Ministry of Health of the Russia. 117997, Russia, Moscow, Ac. Oparina str. 4. Tel.: +74954383044. E-mail: p_abakarova@oparina4.ru
Tatiana V. Brovkina, postgraduate, Academician V. I. Kulakov Research Center of Obstetrics, Gynecology, and Perinatology, Ministry of Health of the Russia. 117997, Russia, Moscow, Ac. Oparina str. 4. Tel.: +79265679850. E-mail: t_brovkina@oparina4.ru
Alla A. Pavlova, postgraduate, Academician V. I. Kulakov Research Center of Obstetrics, Gynecology, and Perinatology, Ministry of Health of the Russia. 117997, Russia, Moscow, Ac. Oparina str. 4. Tel.: +79031169922. E-mail: a_pavlova@oparina4.ru
Yulia S. Khlebkova, postgraduate, Academician V. I. Kulakov Research Center of Obstetrics, Gynecology, and Perinatology, Ministry of Health of the Russia. 117997, Russia, Moscow, Ac. Oparina str. 4. Tel.: +79253229860. E-mail: y_khlebkova@oparina4.ru

Similar Articles

By continuing to use our site, you consent to the processing of cookies that ensure the proper functioning of the site.