Hongos similares a Chaetomium causantes de infecciones oportunistas en humanos: un posible papel de la extremotolerancia

La identificación de los mohos filamentosos en el laboratorio clínico de rutina sigue basándose principalmente en el examen microscópico de las colonias esporuladas. Los hongos que carecen de esporocarpos o esporas características son difíciles de identificar (Pounder et al. 2007; Santos et al. 2013). En el presente estudio se analizaron 13 cepas estériles o sin diagnóstico. Basándose en las características fenotípicas, los aislados se identificaron como especies de Papulaspora debido a la formación de grupos o estructuras similares a bulbos (Vinod Mootha et al. 2012). Al intentar inducir la esporulación utilizando varios sustratos y condiciones de incubación, algunas cepas produjeron conidios diminutos en fiálides cortas, pero aun así estos conidios no fueron útiles desde el punto de vista diagnóstico y no pudieron utilizarse para la identificación de las especies.

Con el análisis molecular y filogenético de seis loci, se descubrió que las cepas pertenecían a tres nuevas especies que se describen en el presente estudio. Dos especies se agruparon con la especie tipo del género Subramaniula, mientras que una era hermana de dos especies descritas de Chaetomium. Tanto Subramaniula como Chaetomium son miembros de la familia Chaetomiaceae (Sordariales). Los miembros de esta familia se caracterizan por la formación de ascos en ascos delicuescentes dentro de peritecios más o menos ornamentados (Whiteside 1961). La identificación fenotípica de las especies de Chaetomiaceae depende principalmente de la forma de los pelos ascomáticos, la pigmentación y ornamentación del ascoma y la forma de las ascosporas (Ames 1961; von Arx et al. 1984). Las tres especies descritas en el presente estudio mostraron características morfológicas inusuales al no formar la reproducción sexual en los ascomas. En su lugar, estaban presentes grupos de células de paredes gruesas y pigmentadas de color oscuro. No está claro si estas estructuras representaban peritecios inmaduros (Davey et al. 2008). En el marco de la nomenclatura singular para los hongos (Taylor 2011), las especies se describen aquí, no obstante, en géneros sexuales sobre la base de su posición filogenética dentro de las Chaetomiaceae.

Las dos nuevas especies que se agrupan con Subramaniula se originaron a partir de fuentes clínicas, principalmente infecciones oculares o cutáneas. El género coprófilo Subramaniula se conoce actualmente a partir de dos especies que fueron transferidas de Achaetomium, es decir, S. irregularis y la especie tipo genérica, S. thielavioides (Cannon 1986; von Arx 1985; von Arx et al. 1978). El género Subramaniula se caracteriza por sus ascomas glabros y pálidos con amplias aberturas apicales (Fig. 8), sin una forma asexual conocida. Cannon (1986) informó de «unas pocas hifas con cadenas de células considerablemente hinchadas, que producen cuerpos globosos o elipsoidales de paredes finas de hasta 8 μm de diámetro, pero que bien podrían no funcionar como propágulos». Algunos autores sugirieron que estos cuerpos podrían estar relacionados con el estado asexual de este hongo (Pastirčák y Pastirčáková 2009). Al examinar la cepa ex tipo de S. thielavioides (CBS 122.78), detectamos cadenas de células hinchadas, pero no se observaron cuerpos de paredes finas. En comparación con nuestras dos nuevas especies de Subramaniula en las que se observaron conidios, es poco probable que estas estructuras sean los conidios, pero pueden actuar como propágulos de supervivencia. Subramaniula irregularis (syn. Achaetomiella irregulare) se describe como morfológicamente similar a S. thielavioides con algunas diferencias en la forma y el tamaño de las ascosporas y la pigmentación de los ascomas, pero no se dispone de ningún cultivo vivo de esta especie (Cannon 1986).

Subramaniula thielavioides se ha aislado de una muestra de estiércol de la India, mientras que S. irregularis sólo se conoce del suelo de Sudáfrica (Cannon 1986; von Arx et al. 1978). Hasta ahora no se ha atribuido ninguna infección humana a Subramaniula. Sin embargo, Cannon (1986) informó del aislamiento de S. thielavioides de una uña humana y, curiosamente, informó de que «los micólogos médicos deberían conocer su existencia». Con las dos especies clínicas recientemente descritas, se confirma que el género Subramaniula tiene un potencial como género oportunista que puede causar infecciones de la piel, los ojos y las uñas. Una cepa no identificada de una úlcera corneal publicada por Vinod Mootha et al. (2012), CBS 123294, se describe en el presente estudio como una nueva especie Subramaniula asteroides. La cepa se recuperó de un paciente que llevaba lentes de contacto y que se lesionó con un alambre mientras trabajaba en un establo de caballos. La cepa dH 21571 se refería a una queratitis surgida tras un traumatismo ocular con una hoja de planta afilada en un campo agrícola de la India tropical. Otras dos cepas procedentes de EE.UU. se derivaron también de úlceras corneales. Otras dos cepas procedentes de infecciones oculares en España coincidieron con S. asteroides; CNM-CM 4314 se aisló de un exudado corneal de un paciente varón de 27 años, CNM-CM 7482 se originó en una endoftalmitis de un paciente inmunodeprimido de 47 años; se observaron hifas en el humor vítreo y el paciente perdió el ojo. Así pues, Subramaniula asteroides parece tener una fuerte asociación con las infecciones oculares traumáticas. En el transcurso de este estudio también se identificó como S. asteroides otra secuencia derivada de un aislado (UTHSC 03-1315) de la piel de un paciente de Arabia Saudí. El único aislado ambiental de S. asteroides también procedía de Arabia Saudí, concretamente de un suelo arenoso del desierto bajo el impacto de hidrocarburos. Se recuperó mediante enriquecimiento con tolueno (Zhao et al. 2010), un método diseñado para el aislamiento de hongos que crecen en condiciones tóxicas.

En el presente trabajo se describe Subramaniula obscura para una única cepa procedente de un varón kuwaití de 53 años que presentaba una infección en un dedo del pie. La cepa se identificó inicialmente como Chaetomium cuniculorum. Encontramos que las cepas de C. cuniculorum están filogenéticamente relacionadas con S. obscura, ya que ambas se encontraron en un único clado apoyado tanto en el análisis de los genes ribosómicos (ML-BS/PP, 84 %/1,0) como en el análisis multilocus de los genes codificantes de proteínas (ML-BS/PP, 100 %/0,99) (Fig. 2). Con la secuenciación de ITS y utilizando un número limitado de taxones, la separación de las dos especies podría ser realmente difícil. La secuencia ITS de la cepa ex-tipo de S. obscura, CBS 132916, mostró un 97 % de similitud con los aislados de C. cuniculorum. Se cree que esta última especie se encuentra sobre todo en el estiércol y aproximadamente la mitad de las cepas de C. cuniculorum mantenidas en la colección de cultivos de la CBS proceden de estiércol de animales herbívoros. La similitud del ITS de S. obscura con S. thielavioides es del 99,4%, pero los genes que codifican las proteínas son sistemáticamente diferentes y, por lo tanto, se justifica la descripción de la nueva especie de Subramaniula.

La macromorfología y micromorfología de Subramaniula obscura es similar a la de S. asteroides, excepto en que las células que forman los grupos de S. obscura son más parduzcas y redondeadas, y las hifas son más gruesas y con protuberancias verrugosas. La temperatura mínima de crecimiento para ambas especies y para S. thielavioides es de 6 °C, y todas ellas crecieron muy bien por encima de los 40 °C, lo que indica la termotolerancia de las especies de Subramaniula. El crecimiento óptimo fue entre 33 y 36 °C, y la supervivencia constante a 37 °C denota la capacidad de crecer a la temperatura del cuerpo humano como factor de virulencia (Revankar y Sutton 2010).

La identificación de la cepa CBS 137114 de Chaetomium anamorphosum como una nueva especie, recuperada de la peritonitis humana, se hizo inicialmente por comparación morfológica con las especies descritas de Papulaspora. Esta cepa mostró cierta similitud con Papulaspora nishigaharanas por la formación de agregados de células de color marrón y paredes gruesas, así como por la producción de fialoconidios (Watanabe 1991). La comparación de las secuencias del ITS y de la región D1/D2 del gen 28S rRNA en el GenBank no reveló homología con ninguna especie secuenciada conocida. Con el enfoque filogenético molecular pudimos resolver la taxonomía de este aislado como pariente cercano de las especies ascosporulantes Chaetomium irregulare y C. fusisporum (Figs. 1, 2 y 9). La nueva especie identificada difiere de C. irregulare y C. fusisporum no sólo en su morfología, sino también en la temperatura de crecimiento. La temperatura óptima de crecimiento de C. anamorphosum era de 33-36 °C y el crecimiento se seguía observando a 40 °C, mientras que para C. irregulare la óptima era de 30 °C y no podía crecer o crecía poco a 40 °C. Chaetomium irregulare fue transferido al género Achaetomium por Rodríguez et al. (2004). Sin embargo, cuando se comparó con el tipo genérico Achaetomium globosum, se encontró que era distante y el nombre Achaetomium irregulare es redundante. La taxonomía y la nomenclatura del clado que contiene la nueva especie y otras Chaetomium spp. como parafilético de Subramaniula no están claras debido a la distancia relativamente grande con la especie tipo genérica, C. globosum. Además, la morfología de los ascomatos, los pelos ascomáticos, si están presentes, y las ascosporas de las especies de este clado difiere de la de C. globosum. Los géneros Chaetomium, Achaetomium, Subramaniula y Achaetomiella eran morfológicamente similares con sólo unas pocas diferencias en la presencia y ausencia de pelos ascomáticos, la pared del ascoma, el color de la ascospora y en la tasa de crecimiento (Cannon 1986). Estos caracteres se han vuelto en gran medida irrelevantes debido a la disponibilidad de datos moleculares. A la espera de una revisión taxonómica de Chaetomium, mantenemos la clasificación actual del grupo dentro de este género, reconociendo a Subramaniula como un género anidado dentro de Chaetomium.

A pesar del gran número de especies descritas de Chaetomium y sus parientes, se conoce poco sobre su taxonomía molecular y solo unas pocas especies han sido secuenciadas y están disponibles en bases de datos públicas (Wang et al. 2014). La mayoría de los estudios anteriores se limitaron a especies raras, y la filogenia de las especies de Chaetomium más ubicuas sigue sin resolverse (Asgari y Zare 2011; Lee y Hanlin 1999; Wang et al. 2014). Recientemente, se describieron tres nuevas especies del grupo C. indicum basadas en el análisis molecular de cuatro genes (Wang et al. 2014). Otro estudio molecular de Chaetomium fue el realizado por Asgari y Zare (2011) en Irán utilizando el análisis filogenético de tres genes que dio como resultado la delimitación de seis nuevas especies. Dos de ellas mostraron morfos asexuales similares a los formados por Chaetomium anamorphosum y por las dos especies de Subramaniula descritas en el presente trabajo. Chaetomium rectangulare Asgari y Zare (2011) pertenece al grupo de C. globosum caracterizado por morfos asexuales con fiálides y conidios muy similares a los de nuestra nueva especie. Esto podría indicar que las nuevas especies perdieron de algún modo su capacidad de fructificación sexual y la sustituyeron por un tipo de esporulación asexual. La secuenciación del locus MAT que regula la reproducción sexual podría indicar si los morfos sexuales en estas especies están ausentes o suprimidos.

El estiércol de animales, la materia vegetal en descomposición y el suelo son hábitats naturales conocidos para las especies Chaetomium, Subramaniula y Papulaspora. De Hoog et al. (2013b) observaron que el género Madurella está anidado dentro de Chaetomium y que muchas especies de las Chaetomiaceae combinan la asociación con el estiércol con las condiciones climáticas áridas. Al añadir a Chaetomium las especies no ascosporulantes no identificadas anteriormente, el papel de este género en las enfermedades humanas y animales ha aumentado considerablemente. Se han notificado infecciones por Chaetomium e infecciones por especies agrupadas en el árbol filogenético de Chaetomium, como Chaetomidium y Thielavia, a partir de la piel, el pelo y las uñas (Hubka et al. 2011; Kaliamurthy et al. 2011; Najafzadeh et al. 2014; Vinod Mootha et al. 2012). Además, se ha informado de que varias especies de las Chaetomiaceae causan graves infecciones oportunistas en pacientes inmunodeprimidos (Al-Aidaroos et al. 2007; Guppy et al. 1998; Hoppin et al. 1983). Se han notificado varios casos de peritonitis similares al nuestro de C. anamorphosum en individuos inmunodeprimidos que habían adquirido la infección durante la diálisis peritoneal. Febré et al. (1999) aislaron C. globosum de botellas de líquido de diálisis; Baer et al. (2013) informaron de una peritonitis. Un caso interesante publicado por Issa et al. (2013) se refería a una peritonitis en una mujer inmunocompetente de Damam, Arabia Saudí, causada por una especie desconocida de Chaetomium. Al parecer, también los individuos inmunocompetentes corren el riesgo de sufrir infecciones profundas por Chaetomium u otros hongos relacionados. Como ejemplo, se informó de un caso de feohifomicosis cerebral mortal causada por Thielavia subthermophila en individuos inmunocompetentes (Badali et al. 2011). Chaetomium atrobrunneum, C. perlucidum y C. strumarium se consideran ahora especies neurotrópicas que causan infecciones graves y potencialmente mortales (Abbott et al. 1995; Barron et al. 2003; Guppy et al. 1998). Parece que los miembros de Chaetomiaceae tienen, en efecto, un potencial clínico infravalorado, y se requiere urgentemente una reevaluación del papel del género en la patología humana. El hábitat natural de muchas especies en climas áridos y su supervivencia a las altas temperaturas probablemente potencian su supervivencia en los tejidos de los mamíferos. La capacidad de C. anamorphosum de crecer de forma óptima a 36 °C, en contraste con C. irregulare, es un buen ejemplo. Las especies son capaces de romper la zona de exclusión térmica del cuerpo humano y si hay inmunosupresión u otro problema inmunológico los hongos pueden emerger como potenciales patógenos humanos (Casadevall 2012).

Debido a las dificultades de identificación sobre la base de criterios fenotípicos, algunos casos antiguos de las especies Chaetomium o Subramaniula podrían haber sido erróneamente ignorados o reportados como casos de infección por Madurella o Papulaspora (Mohd-Tahir et al. 2012). Nuestros estudios demuestran claramente que las infecciones traumáticas y oportunistas por especies similares a Chaetomium suelen dar lugar a cepas no esporuladas o poco esporuladas en cultivo (Najafzadeh et al. 2014; Vinod Mootha et al. 2012). La descripción de estas cepas como entidades taxonómicas separadas en el género es significativa tanto desde el punto de vista clínico como epidemiológico. Además, los estudios de susceptibilidad a los antifúngicos son escasos y se necesitan urgentemente protocolos de tratamiento.

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