Chaetomium-like fungi způsobující oportunní infekce u lidí: možná role extremotolerance

Identifikace vláknitých plísní v rutinní klinické laboratoři je stále založena především na mikroskopickém vyšetření sporulujících kolonií. Plísně, které postrádají sporokarpy nebo charakteristické spory, je obtížné identifikovat (Pounder et al. 2007; Santos et al. 2013). V této studii bylo analyzováno 13 sterilních nebo nediagnostických kmenů. Na základě fenotypových znaků byly izoláty identifikovány jako druh Papulaspora, protože vytvářely shluky nebo cibulovité struktury (Vinod Mootha et al. 2012). Při pokusech o vyvolání sporulace pomocí různých substrátů a inkubačních podmínek některé kmeny vytvářely drobné konidie na krátkých fialidách, ale přesto tyto konidie nebyly diagnosticky použitelné a nemohly být použity pro druhovou identifikaci.

Molekulární a fylogenetickou analýzou šesti lokusů bylo zjištěno, že kmeny patří ke třem novým druhům, které jsou popsány v této studii. Dva druhy se shlukovaly s typovým druhem rodu Subramaniula, zatímco jeden byl sesterský ke dvěma popsaným druhům rodu Chaetomium. Subramaniula i Chaetomium patří do čeledi Chaetomiaceae (Sordariales). Členové této čeledi se vyznačují tvorbou askospor v delikujícím asci uvnitř více či méně bohatě zdobených perithecií (Whiteside 1961). Fenotypová identifikace druhů v Chaetomiaceae závisí především na tvaru askomatálních chloupků, pigmentaci a ornamentaci askomů a tvaru askospor (Ames 1961; von Arx et al. 1984). Tři druhy popsané v této studii vykazovaly neobvyklé morfologické znaky tím, že netvořily pohlavní rozmnožování v askomatech. Místo toho byly přítomny shluky tlustostěnných, tmavě pigmentovaných buněk. Není jasné, zda tyto struktury představovaly nezralá perithecia (Davey et al. 2008). V rámci singulární nomenklatury hub (Taylor 2011) jsou zde přesto druhy popsány v pohlavních rodech na základě jejich fylogenetické pozice v rámci Chaetomiaceae.

Dva nové druhy sdružené do skupiny Subramaniula pocházely z klinických zdrojů, většinou z očních nebo kožních infekcí. Koprofilní rod Subramaniula je v současnosti znám ze dvou druhů, které byly přeneseny z rodu Achaetomium, tj. druhu S. irregularis a rodového typu S. thielavioides (Cannon 1986; von Arx 1985; von Arx et al. 1978). Rod Subramaniula se vyznačuje poléhavými světlými askomaty s širokými apikálními otvory (obr. 8), bez známé asexuální morfy. Cannon (1986) uvádí „několik hyf s řetízky značně zduřelých buněk, vytvářejících tenkostěnná kulovitá nebo elipsoidní tělíska o průměru do 8 μm, která však dost možná nefungují jako propagule“. Někteří autoři předpokládali, že tato tělíska mohou souviset s asexuálním stavem této houby (Pastirčák a Pastirčáková 2009). Při zkoumání exotypu kmene S. thielavioides (CBS 122.78) jsme zjistili řetízky zduřelých buněk, ale žádná tenkostěnná tělíska jsme nezaznamenali. Ve srovnání s našimi dvěma novými druhy rodu Subramaniula, u nichž byly pozorovány konidie, tyto struktury pravděpodobně nejsou konidiemi, ale mohou fungovat jako přežívající propagule. Subramaniula irregularis (syn. Achaetomiella irregulare) je popisována jako morfologicky podobná S. thielavioides s určitými rozdíly ve tvaru a velikosti askospor a pigmentaci askomat, ale pro tento druh není k dispozici živá kultura (Cannon 1986).

Subramaniula thielavioides byla izolována ze vzorku trusu z Indie, zatímco S. irregularis je známa pouze z půdy v Jižní Africe (Cannon 1986; von Arx et al. 1978). Subramaniule dosud nebyla přisouzena žádná infekce u člověka. Cannon (1986) však informoval o izolaci S. thielavioides z lidského nehtu a jako zajímavost uvedl, že „lékařští mykologové by si měli být vědomi její existence“. Díky dvěma nově popsaným klinickým druhům se potvrzuje, že rod Subramaniula má potenciál oportunního rodu, který případně způsobuje infekce kůže, očí a nehtů. Neidentifikovaný kmen z rohovkového vředu, který publikovali Vinod Mootha et al. (2012), CBS 123294, je v této studii popsán jako nový druh Subramaniula asteroides. Kmen byl získán od pacienta, který nosil kontaktní čočky a který byl poraněn drátem při práci ve stáji pro koně. Kmen dH 21571 se týkal keratitidy vzniklé po poranění oka ostrým listem rostliny na zemědělském poli v tropické Indii. Další dva kmeny z USA byly rovněž odvozeny z rohovkových vředů. Další dva kmeny z očních infekcí ve Španělsku odpovídaly S. asteroides; CNM-CM 4314 byl izolován z rohovkového exsudátu 27letého pacienta, CNM-CM 7482 pocházel z endoftalmitidy 47letého imunosuprimovaného pacienta; ve sklivci byly pozorovány hyfy a pacient přišel o oko. Subramaniula asteroides má tedy zřejmě silnou souvislost s traumatickými očními infekcemi. V průběhu této studie byla jako S. asteroides identifikována i další sekvence získaná z izolátu (UTHSC 03-1315) z kůže pacienta ze Saúdské Arábie. Jediný environmentální izolát S. asteroides pocházel rovněž ze Saúdské Arábie, a to z písčité pouštní půdy pod vlivem uhlovodíků. Byl získán obohacením toluenem (Zhao et al. 2010), metodou určenou pro izolaci hub rostoucích v toxických podmínkách.

Subramaniula obscura je v tomto článku popsána u jediného kmene od 53letého kuvajtského muže přítomného s infekcí palce u nohy. Kmen byl původně identifikován jako Chaetomium cuniculorum. Zjistili jsme, že kmeny C. cuniculorum jsou fylogeneticky příbuzné s kmeny S. obscura, protože oba byly nalezeny v jediném podporovaném kladu na základě analýzy ribozomálních genů (ML-BS/PP, 84 %/1,0) i multilokusové analýzy protein kódujících genů (ML-BS/PP, 100 %/0,99) (obr. 2). Při sekvenování ITS a použití omezeného počtu taxonů může být oddělení obou druhů skutečně obtížné. Sekvence ITS extypu kmene S. obscura, CBS 132916, vykazovala 97 % podobnost s izoláty C. cuniculorum. Předpokládá se, že tento druh se vyskytuje převážně na trusu a přibližně polovina kmenů C. cuniculorum uchovávaných ve sbírce kultur CBS pochází z trusu býložravých zvířat. Podobnost ITS S. obscura se S. thielavioides je 99,4 %, ale geny kódující proteiny se důsledně liší, a proto je popis nového druhu v Subramaniula oprávněný.

Makromorfologie a mikromorfologie Subramaniula obscura je podobná S. asteroides s tím rozdílem, že buňky tvořící shluky S. obscura jsou více nahnědlé a zaoblené a hyfy jsou silnější a s bradavičnatými výběžky. Minimální teplota růstu obou druhů a druhu S. thielavioides je 6 °C a všechny rostly velmi dobře při teplotách nad 40 °C, což svědčí o termotoleranci druhů rodu Subramaniula. Optimum růstu bylo mezi 33 a 36 °C a konzistentní přežívání při 37 °C značí schopnost růstu při teplotě lidského těla jako faktor virulence (Revankar a Sutton 2010).

Identifikace kmene Chaetomium anamorphosum CBS 137114 jako nového druhu, získaného z lidské peritonitidy, byla původně provedena morfologickým srovnáním s popsanými druhy Papulaspora. Tento kmen vykazoval určitou podobnost s Papulaspora nishigaharanas tvorbou agregátů hnědě zbarvených tlustostěnných buněk a také produkcí fialokonidií (Watanabe 1991). Porovnání sekvencí ITS a oblasti D1/D2 genu 28S rRNA v GenBank neodhalilo homologii s žádným známým sekvenovaným druhem. Pomocí molekulárně fylogenetického přístupu se podařilo vyřešit taxonomii tohoto izolátu jako blízkého příbuzného askosporulujících druhů Chaetomium irregulare a C. fusisporum (obr. 1, 2 a 9). Nově identifikovaný druh se od C. irregulare a C. fusisporum lišil nejen morfologicky, ale také teplotou růstu. Optimální teplota růstu C. anamorphosum byla 33-36 °C a růst byl pozorován ještě při 40 °C, zatímco u C. irregulare bylo optimum 30 °C a při 40 °C nebyl schopen růstu nebo rostl jen slabě. Rodríguez et al. (2004) převedli Chaetomium irregulare do rodu Achaetomium. Při srovnání s rodovým typem Achaetomium globosum však bylo zjištěno, že je vzdálený a název Achaetomium irregulare je nadbytečný. Taxonomie a nomenklatura kladu obsahujícího nový druh a další Chaetomium spp. jako parafyletické k Subramaniula jsou nejasné vzhledem k poměrně velké vzdálenosti k druhovému typu C. globosum. Kromě toho se morfologie askomat, askomatálních chloupků, pokud jsou přítomny, a askospor druhů tohoto kladu liší od morfologie druhu C. globosum. Rody Chaetomium, Achaetomium, Subramaniula a Achaetomiella byly morfologicky podobné, lišily se jen málo v přítomnosti a nepřítomnosti askomatálních chloupků, stěně askomu, barvě askospor a v rychlosti růstu (Cannon 1986). Tyto znaky se díky dostupnosti molekulárních dat staly do značné míry irelevantními. Do taxonomické revize rodu Chaetomium zachováváme současné zařazení shluku v rámci tohoto rodu a uznáváme rod Subramaniula jako rod vnořený do rodu Chaetomium.

Přes velký počet popsaných druhů rodu Chaetomium a příbuzných je o jejich molekulární taxonomii známo jen málo a jen několik druhů bylo sekvenováno a je k dispozici ve veřejných databázích (Wang et al. 2014). Většina předchozích studií se omezovala na vzácné druhy a fylogeneze všudypřítomnějších druhů rodu Chaetomium zůstává nevyřešena (Asgari a Zare 2011; Lee a Hanlin 1999; Wang et al. 2014). Nedávno byly na základě molekulární analýzy čtyř genů popsány tři nové druhy ze skupiny C. indicum (Wang et al. 2014). Další molekulární studií skupiny Chaetomium byla studie Asgariho a Zareho (2011) v Íránu s využitím fylogenetické analýzy tří genů, jejímž výsledkem bylo vymezení šesti nových druhů. Dva z nich vykazovaly asexuální morfy podobné těm, které tvoří Chaetomium anamorphosum a oba druhy Subramaniula popsané v tomto článku. Chaetomium rectangulare Asgari a Zare (2011) patří do skupiny C. globosum, která se vyznačuje asexuálními morfami s fialidami a konidiemi velmi podobnými těm u našeho nového druhu. To by mohlo naznačovat, že nové druhy nějakým způsobem ztratily schopnost tvořit pohlavní plodnice a nahradily ji asexuálním typem sporulace. Sekvenování lokusu MAT regulujícího pohlavní rozmnožování by mohlo ukázat, zda pohlavní morfy u těchto druhů chybí nebo jsou potlačeny.

Známým přirozeným prostředím pro druhy Chaetomium, Subramaniula a Papulaspora je zvířecí trus, rozkládající se rostlinná hmota a půda. De Hoog et al. (2013b) si všimli, že rod Madurella je zahnízděn v rámci rodu Chaetomium a že mnoho druhů z čeledi Chaetomiaceae kombinuje hnojní asociace se suchými klimatickými podmínkami. Přidáním dosud neidentifikovaných neaskosporulujících druhů k rodu Chaetomium se významně zvýšila role tohoto rodu v onemocnění lidí a zvířat. Z kůže, vlasů a nehtů byly hlášeny infekce rodu Chaetomium a infekce druhy sdruženými ve fylogenetickém stromu rodu Chaetomium, jako jsou Chaetomidium a Thielavia (Hubka et al. 2011; Kaliamurthy et al. 2011; Najafzadeh et al. 2014; Vinod Mootha et al. 2012). Kromě toho bylo zjištěno, že několik druhů rodu Chaetomiaceae způsobuje závažné oportunní infekce u pacientů s oslabenou imunitou (Al-Aidaroos et al. 2007; Guppy et al. 1998; Hoppin et al. 1983). U imunokompromitovaných jedinců, kteří infekci získali během peritoneální dialýzy, bylo hlášeno několik případů peritonitidy podobné té naší u C. anamorphosum. Febré et al. (1999) izolovali C. globosum z lahví s dialyzační tekutinou; peritonitidu hlásili Baer et al. (2013). Zajímavý případ publikovali Issa et al. (2013) a týkal se peritonitidy u imunokompetentní ženy z Damamu v Saúdské Arábii způsobené neznámým druhem Chaetomium. Zřejmě i imunokompetentní jedinci jsou ohroženi hlubokými infekcemi způsobenými Chaetomium nebo příbuznými houbami. Jako příklad lze uvést případ fatální mozkové feohyfomykózy způsobené Thielavia subthermophila u imunokompetentních jedinců (Badali et al. 2011). Chaetomium atrobrunneum, C. perlucidum a C. strumarium byly nyní považovány za neurotropní druhy způsobující závažné a život ohrožující infekce (Abbott et al. 1995; Barron et al. 2003; Guppy et al. 1998). Zdá se, že příslušníci rodu Chaetomiaceae mají skutečně podceňovaný klinický potenciál a je naléhavě nutné přehodnotit úlohu tohoto rodu v lidské patologii. Přirozené prostředí mnoha druhů v suchém podnebí a jejich přežívání vysokých teplot pravděpodobně zvyšuje jejich přežívání v savčích tkáních. Dobrým příkladem je schopnost C. anamorphosum optimálně růst při 36 °C, na rozdíl od C. irregulare. Tyto druhy jsou schopny překonat tepelnou vylučovací zónu lidského těla a v případě imunosuprese nebo jiného imunologického problému se houby mohou objevit jako potenciální lidské patogeny (Casadevall 2012).

Vzhledem k obtížné identifikaci na základě fenotypových kritérií mohly být některé starší případy druhů Chaetomium nebo Subramaniula chybně přehlíženy nebo hlášeny jako případy infekce Madurella nebo Papulaspora (Mohd-Tahir et al. 2012). Naše studie jasně ukazují, že traumatické a oportunní infekce druhy podobnými chaetomiu často poskytují v kultuře nesporulující nebo špatně sporulující kmeny (Najafzadeh et al. 2014; Vinod Mootha et al. 2012). Popis těchto kmenů jako samostatných taxonomických jednotek rodu je významný jak z klinického, tak z epidemiologického hlediska. Studie citlivosti na antimykotika jsou navíc nedostatečné a je naléhavě zapotřebí vypracovat léčebné protokoly

Napsat komentář Zrušit odpověď na komentář