Coccidioides Immitis i Posadasi; Pregled njihove biologije, genomike, patogeneze i imuniteta domaćina

Za više informacija molimo kontaktirajtedavid.wan@wecistanche.com

SAŽETAK

Imunitet na kokcidioidei C. posadas su dvije visoko patogene dimorfne vrste gljivica koje su endemične u sušnim područjima novog svijeta, uključujući regiju od zapadnog Teksasa do južne i centralne Kalifornije u SAD-u koja uzrokuje kokcidioidomikozu (također poznatu kao Valley Fever). U izrazito endemskim regijama kao što je južna Arizona, do 50 posto dugotrajnih stanovnika je zaraženo. Nove informacije o genetici populacije gljiva.ekologija, epidemiologija i interakcije domaćin-patogen postaju dostupne, međutim, naše razumijevanje nekih aspekata kokcidioidomikoze je još uvijek nepotpuno, uključujući opseg genetske varijabilnosti gljive. geni koji su uključeni u virulenciju i kako su promjene u ekspresiji gena tokom dimorfnog životnog ciklusa organizma povezane s transformacijom iz slobodnoživuće plijesni u parazitsku sferulu. Nažalost, napori da se razvije efikasna podjedinična vakcina još nisu napravljeni, iako su razvijene dve potencijalne žive vakcine protiv gljivica.

ISTORIJA ČLANKA Primljeno 13. aprila 2018. Prihvaćeno 31. jula 2018.

KLJUČNE RIJEČI Gljive; Cocidioides;kocidioidomikoza;dimorfizam; sferula;genom; transriptom; imunitet; vakcina

Kliknite ovdje da saznate više o Cistancheu

Uvod

Kokcidioidomikoza je prvi put prepoznata kao fatalna diseminirana infekcija prije 120 godina, ali je gljivična etiologija utvrđena tek dvije decenije kasnije, a puni digitalni spektar bolesti nije ostvaren još 40 godina nakon toga [1]. U posljednjoj deceniji došlo je do napretka u našem razumijevanju zaštiteimuni odgovorkod miševa, a napravljen je skroman napredak ka stvaranju zaštitne vakcine. Napredak u molekularnoj metodologiji korišten je za pojašnjenje taksonomije patogena, epidemiologije ovih regionalno važnih, dimorfnih, endemičnih gljivičnih patogena i za upoređivanje ekspresije gljivičnih gena u različitim morfologijama. Još uvijek je teško napraviti precizne, ciljane mutacije u ovim patogenima, što je ograničilo našu sposobnost da identifikujemo faktore virulencije i da u potpunosti razumijemo kako se gljiva transformira iz plijesni u složenu i jedinstvenu parazitsku strukturu (sferulu) u obliku koji poprima. unutar domaćina. Neka od naših sadašnjih znanja o ovim pitanjima će biti razmotrena u ovom selektivnom pregledu.

Taksonomija

Coccidioides vrste su gljive iz odeljenja Ascomycete, klase Eurotiomycetes i reda Onygenales[2,3]. Ovaj red uključuje niz dimorfnih ljudskih patogena sposobnih da izazovu invazivnu bolest kod imunološki normalnih domaćina, uključujući Histoplasma capsular,Paracoccidioidesspp, i Blastomyces spp. Monomorfna plijesan, Aspergillus fumigatus, koja je oportunistički patogen, također se nalazi u ovom redu. Nekoliko nepatogenih, ali blisko povezanih vrsta također se nalazi unutar ovog reda (Slika 1). Coccidioides i C. posada su morfološki identični i njihovi predviđeni proteini su više od 90 posto homologni [2]. Ne mogu se razlikovati serološkim testovima, ali se dvije vrste mogu razlikovati genetskipolimorfizmi, a zabilježene su i neke razlike u karakteristikama rasta [4.5].C. posadas ima veću populaciju, koja je raznovrsnija od C. [6]. Najveća razlika između ove dvije vrste je njihova geografska rasprostranjenost. C se prvenstveno nalazi u pustinjskim regijama Centralne i Južne Kalifornije (uključujući Baja Kaliforniju), dok se C. posadas prvenstveno nalazi u pustinjskim regijama Nevade, Arizone, Novog Meksika, Zapadnog Teksasa, Meksika i Centralne i Južne Amerike, što znači da su značajne geografske barijere u vrijeme kada se vrsta odvojila od zajedničkog pretka [6]. Neka geografska preklapanja između ove dvije vrste također se javljaju u Južnoj Kaliforniji i Donjoj Kaliforniji [7]. Obje vrste sadrže subpopulacije koje se grupiraju unutar manjih geografskih područja [8].

Slika 1. Filogenetsko stablo dimorfnih gljiva koje su ljudski patogeni. Nekoliko bliskih rođaka koji nisu dimorfni primarni patogeni prikazano je za poređenje (nije istaknuto u tan). Nalozi su prikazani desno od imena u okvirima. Organizmi unutar svakog Reda su pakirani zajedno. Filogenetski podaci su dobijeni korištenjem NCBI alata za taksonomiju, a stablo je konstruirano korištenjem Philip-3.695.

Ekologija

Coccidioides sp. raste u sušnom, alkalnom pustinjskom tlu u Kaliforniji, ali je tlo vrlo složeno [9] i karakteristike kontaminiranog tla mogu se razlikovati između endemskih regija[10]. Do sada nijedan skup fizičkih, bioloških i hemijskih karakteristika ne opisuje sva mjesta na kojima je organizam pronađen, a čak i na jednom "mjestu" gljiva je neravnomjerno raspoređena u tlu iz nejasnih razloga. Postoje neki dokazi o važnosti leševa zaraženih malih sisara za tlokolonizacija[7], što može objasniti pjegavi oporavak iz uzoraka tla čak i na mjestima gdje je došlo do malih izbijanja [1l], ali je malo vjerovatno da su zaražene životinje potrebne za kolonizaciju tla [12,13]. Osim životinjskih leševa u jazbinama , vjerovatno je da ima ostataka hrane koju su životinje donijele u jazbine. Genomi Coccidioides otkrivaju ekspanziju proteolitičkih enzima, što je protumačeno kao indirektni dokaz da gljiva koristi proteine ​​(lešine) kao izvore ugljika u svojim nišama u okolišu, jer je poznato da mali pustinjski glodari poput kengur štakora često imaju koke. -digitalni granulomi u plućima [11]. Izvlačenje organizma iz tla kulturom može biti teško [14]. Oporavak organizma inokulacijom od miša je osjetljiviji, ali i ta tehnologija ima svoja ograničenja [151. DNK Coccidioides se nalazi u samo malom dijelu uzoraka tla iz endemskih regija u Baja Kaliforniji i Arizoni čak i osjetljivim testovima kao što je PCR [12,15], ali nova metodologija može povećati osjetljivost i specifičnost detekcije DNK [16]. Bilo je lakše uzgajati C. iz tla u dolini San Joaquin u Kaliforniji u blizini mjesta za koje se zna da su ljudi zaraženi [7,1ll,14]. Detecting theorganizamiz atmosfere je još teže nego pronaći u tlu, iako nedavni razvoj novih tehnika može poboljšati osjetljivost detekcije aerosolizirane gljivične DNK [17].

Epidemiologija

Procjenjuje se da je 30-50 posto ljudi u visoko endemskim područjima zaraženo, što je otkriveno kožnim testom na kokcidiozu [18]. Ove procjene su zasnovane na starim podacima jer reagensi za kožne testove nisu bili dostupni decenijama i nevelikih razmeraepidemiološke studije su rađene od nedavne dostupnosti reagensa za kožni test sferula. Važno je zapamtiti da endemska područja uključuju urbana područja Phoenixa, Tucsona, Los Angelesa i San Diega, tako da ne morate putovati u otvorenu pustinju da biste dobili kokcidioidomikozu. Iako urbanizacija vjerojatno smanjuje rizik od infekcije smanjenjem površine izloženog zagađenog tla, ona također povećava broj ljudi koji se potencijalno mogu zaraziti artrokonidijama koje se prenose zrakom koje nastaju aktivnostima koje remete tlo, kao što su gradnja i potresi [19]. ,20]. Osim toga, spore koje se prenose vjetrom iz endemskog područja mogu zaraziti ljude i životinje mnogo milja od endemskog područja [21].Coccidioidesotporne su na sol pa mogu preživjeti u obalnim vodama, a to bi moglo objasniti kako mogu zaraziti morske sisare[7,22]. Incidencija prijavljenih infekcija kod ljudi dosta varira iz godine u godinu, možda zbog vremenskih prilika. Čini se da su vlažne zime u korelaciji s većim brojem infekcija u narednim mjesecima [23]. Osim toga, postojao je opći trend prema povećanju broja simptomatskih infekcija u posljednjih 10 godina [23,24]. Iako razlozi za ovaj porast incidencije nisu u potpunosti utvrđeni, u Arizoni ima više osjetljivih ljudi (uključujući starije ljude) koji se kreću iz neendemskih područja u endemska područja, što je jedno od mogućih objašnjenja. Dok se stanovništvo Centralne doline Kalifornije ne povećava na isti način, broj slučajeva u predgrađu Los Angeles okruga dramatično se povećao s urbanom ekspanzijom [18]. Osim toga, nekoliko novih zatvora je izgrađeno usred endema oblasti u dolini San Joaquin, što je rezultiralo neprihvatljivo visokim stopama napada među zatvorenicima i čuvarima [25]. Nedavno je mali broj infekcija C. dijagnosticiran u sušnom području u istočnoj državi Washington. Organizmi su također izolovani iz uzoraka tla gdje su infekcije stečene, hiljadama milja sjeverno od najbližih poznatih endemskih područja u Kaliforniji [26]. Izolati iz tla i ljudi bili su identični, ali su se genetski razlikovali od izolata C.

Postoji niz nedavnih pregleda kliničkih manifestacija kokcidioidomikoze koji sadrže detaljne kliničke informacije [18,27,28].Plućni simptomisu najčešći razlozi zbog kojih pacijenti traže medicinsku pomoć, ali se procjenjuje da je samo 30-50 posto infekcija simptomatsko[18]. Iako se većina infekcija ne dijagnosticira, veliki dio slučajeva ambulantne pneumonije u Arizoni nastaje zbog kokcidiodomikoze[29]. Gotovo sve ko-pneumonije su samoograničene, čak i u slučajevima kada pacijenti imaju vanplućne komplikacije, ali u nekim slučajevima, pneumonija može perzistirati tjednima do mjesecima [27,29]. U drugim slučajevima mogu postojati rezidualni granulomi ili šupljine tankih zidova koje ostaju dugo nakon što se pneumonija riješi.

Manje od 5 posto imunokompetentnih pacijenata razvije diseminiranu bolest [21,30]. Osim bolesti ili imunosupresije izazvane lijekovima, na rizik od diseminirane bolesti snažno utiču faktori domaćina, kao što su treće tromjesečje trudnoće i starost [30,31]. Etnička pripadnost je također glavni faktor rizika za širenje. U mnogim studijama, ljudi koji sebe opisuju kao Afroamerikanci imaju 2-10 puta veću vjerovatnoću da će razviti diseminiranu bolest nego ljudi evropskog porijekla, čak i kada nema očiglednih razlika u njihovoj izloženosti (kao što se dešava u zatvorima i na vojne baze)[18,25.32]. Filipinci također imaju veću vjerovatnoću da imaju diseminiranu infekciju [33]. Geni i mehanizmi koji stoje iza etničke predispozicije za širenje nisu utvrđeni.

Genomi

Određene su DNK sekvence nekoliko izolata C.immitis i mnogih izolata C. posadas [8,34]. Ima ihhibridizacijaizmeđu ove dvije vrste [6,35]. Sekvenciranjem velikog broja kliničkih izolata u Arizoni ustanovljeno je da su gotovo svi genetski različiti sojevi C post [8]. Grupe izolata iz područja Tusona i Feniksa su genetski različite. Studija koja je uspoređivala izolate iz zemlje iz Phoenixa s izolatima pacijenata u istom području pokazala je da su izolati iz okoliša genetski raznolikiji od kliničkih izolata, ali nije bilo dokaza za podskup više patogenih sojeva koji bi mogli objasniti sve veću učestalost infekcija u to područje [6,34].

Genomi Coccidioides spp. su 28-29 megabaze (Mb). Najmanje četirihromozomaidentificirani su konturno stegnutim homogenim električnim gel elektroforezom [36]. Genomi su haploidni i nije uočeno parenje unutar ili između vrsta, iako su prisutni geni koji kodiraju funkcije parenja[2] i dolazi do genetske rekombinacije [35]. Oko 18 posto genoma sastoji se od ponavljajuće DNK. Coccidioides sp. izgleda da ima mehanizam mutacije izazvan ponavljanjem za kontrolu proliferacije transpozona [35]. Pronađeni su i DNK i transpozoni dugih terminalnih ponavljanja; Gypsy, koji je retrovirusni transpozon koji je uobičajen u gljivama, najčešći je tip transpozona. Transpozoni se češće nalaze u genomskim regijama koje imaju malo strukturnih gena i obično se nalaze u klasterima [37]. Većina transpozona je degenerisala i nemaju sve domene potrebne za transpoziciju. Postoje neki dokazi da su transpozoni C. prvenstveno povezani sa genima koji kodiraju fosforilaciju proteina. Osim toga, mnogi geni C. okruženi nekim superfamilijama transpozona su slabo izraženi [37]. Od interesa, novi PCR test koji je licencirao FDA za identifikaciju organizama uklinički uzorcii nova modifikacija tog eseja koja je i osjetljiva i specifična za upotrebu na uzorcima tla cilja analiza cilja na retro-transpozon sličan Copia-u koji je prisutan u velikom broju kopija u genomu [16].

Porodice gena koje kodiraju aktivnost fosfotransferaze, protein kinaze i proteinaze, uključujući subtilaze i keratinaze, proširene su u Coccidioides spp. u poređenju sa bliskim vrstama [3]. Ovo sugerira da Coccidioides spp. možda specijaliziran za rast proteina pored ugljikohidrata. Postoji skoro 800 gena koji su jedinstveni za Coccidioides spp. a neki su prvenstveno transkribovani u sferule (vidi dole).

Dimorfizam

Svi primarni gljivični patogeni osim Cryptococcus spp. dijele karakteristiku da su termički dimorfni, rastu kao plijesni u tlu i razlikuju se u kvasac ili sferulu kod sisara. Coccidioides sp. raste kao micelija (plijesan) u tlu i formira spore poznate kao artrokonidije unutar micelija dok sazrijevaju (Slika 2).Arthroconidiaoslobađaju se kada se kontaminirano tlo poremeti i svaki od njih ima potencijal da formira novi micelij ako padne u tlo, ili kuglu ako zarazi osjetljive životinje. Sposobnost formiranja sferula iz artrokonidije je potrebna za patogenost. Artrokonidije se izotropnim rastom zaokružuju i postaju nezrele kuglice. Sazrijevanje sferula uključuje obodno oticanje organizma i sinhronu podjelu jezgara i citoplazme da bi se na kraju sferula napunila stotinama endospora od 2-4 mikrona. Kada zrela sferula pukne te se endospore oslobađaju i svaka od njih ima potencijal da formira drugu sferulu. Diferencijacija endospora u zrele kuglice traje oko 4-6 dana in vivo tako da se broj kuglica može vrlo brzo povećati. Transformacija iz artrokonidije u sferule kada se uzgaja u definisanom mediju zahteva temperaturni pomak sa 25 stepeni na 37 stepeni, i povećanje atmosferskog CO, na 10-14 procenata [38]. Pretpostavlja se da slična stanja podstiču razvoj sferule in vivo, ali postoje i dokazi da kontakt sa neutrofilima može stimulirati artrokonidiju u sferulu (39). U kroničnim šupljinama ko-pluća, gdje nema neutrofila, ponekad se može uočiti reverzija na hifne forme koje sadrže otekline koje izgledaju kao neuspjeli pokušaji da se naprave sferule [40].

Slika 2. Mvcelia koja sadrži artrokonidije i zrelu kuglicu sa endosporama, (a) Zrela micelija uzgojena in vitro pokazuje tamno obojene artrokonidije koje se naizmjenično smjenjuju sa segmentima tankih stijenki jezgara unutar micelije (laktofenol pamuk plava mrlja). (b) Sferula koja sadrži endospore u tkivu (Periodic Acid Schiff (PAS). Slika je dobijena od CDC(HTTPS/Phil.Phil/details.asp). Ova slika je ranije objavljena u Journal of Fungi [70).

Relativno se malo zna o promjeni transkripcionog programa koji posreduje upečatljivu transformaciju iz artrokonidije u sferule. Postoje samo dvije objavljene studije koje uspoređuju transkriptom micelije sa transkriptom sferula uzgojenim in vitro; jedan je proučavao i C. i C. posadas koristeći RNA-seq, a drugi je proučavao samo C., koristeći mikromreže otvorenog okvira za čitanje cijelog genoma [41,42]. TheRNA-seqstudija je upoređivala micelije i kuglice 4. dana i koncentrirala se na gene koji su različito eksprimirani u obje vrste. 13 posto gena je više nego dvostruko regulirano u sferulama obje vrste, uključujući proteine ​​povezane s hitinom, -(1,3)glukan sintazu i glikoprotein vanjskog zida sfere. Studija mikromreža upoređivala je miceliju C. immitis sa sferulama drugog dana (rano u procesu transformacije) i 8. dana (endo sporulirajuće). Nivo ekspresije 22 posto gena bio je ili gore ili dolje reguliran više od dva puta u sferulama drugog ili osmog dana u poređenju sa micelijom. Postojale su i značajne razlike između transkriptoma sferula 2. i 8. dana (Slika 3). Oksidoreduktaze (uključujući ekstracelularnu superoksid dismutazu koja bi mogla pomoći u zaštiti od ubijanja neutrofila) je pojačano regulirana u sferama dana 2, kao i transporteri šećera, tioesteraza i amilaza. Otprilike trećina gena koji su in vivo regulirani naviše nemaju dodijeljenu funkciju, a 5 posto se nalazi samo u Coccidioides spp [42]. Jedna od najzanimljivijih familija gena koja je smanjena u sferulama C. immitis je porodica protein kinaza; 28 od 184 predviđena gena protein kinaze je bila smanjena. Neki od gena protein kinaze sa smanjenom regulacijom kodiraju za ćelijski ciklus, ćelijski zid i proteine ​​povezane s odgovorom na stres. Odnos između snižene regulacije ovih gena i formiranja sferula nije jasan.

Slika 3. Broj gena povećan u sferulama tri različite zrelosti. Vennov dijagram gena C. immitis se više od 2-puta reguliše u poređenju sa ekspresijom gena micelija. (a) Podaci za sferule 4. dana su iz [41] i (b) podaci za sferule 2. i 8. dana su iz [42].

Jedan od pojačano reguliranih gena pronađenih u obje studije je 4-hidro fenilpiruvat dioksigenaza (4-HPPD, ili PDA). Ovaj enzim je dio kompleksa gena uključenih u katabolizam tirozina. 4-HPPD razgrađuje 4-hidroksifenilpiruvat homogentisat, koji je toksičan. Homogentizat se dalje katabolizira ili oksidira i polimerizira kako bi se formirao feomelanin [43]. 4-Utvrđeno je da je HPPD pojačano reguliran u fazi kvasca svih dimorfnih primarnih patogenih gljiva [44]. Poremećaj gena 4-HPPD u Talaromyces mar-nikada ne rezultira mutantom koji ne može rasti i diferencirati se u kvasac unutar makrofaga [45]. Autori ove studije vjeruju da je malo vjerovatno da će ovaj fenotip biti direktno povezan s efektom 4-HPPD-a na metabolizam tirozina jer druge mutacije u putu katabolizma tirozina nisu imale taj fenotip pa sugeriraju da 4- HPPD može imati i druga neotkrivena svojstva.

Uprkos razlikama u eksperimentalnom dizajnu i analizi podataka, postoje 152 gena koji su u sferulama regulirani naviše u obje studije, bez obzira na fazu sazrijevanja (Slika 3). Mnogi od ovih pojačano reguliranih gena nalaze se u enzimskim putevima složenog metabolizma ugljikohidrata (Tabela 1). Obogaćivanje gena u složenim putevima ugljikohidrata čini se vjerojatnim budući da je potrebno opsežno remodeliranje i sinteza novih ćelijskih zidova za transformaciju u i rast sferula i endospora. Dvadeset šest uobičajenih gena koji su regulirani naviše u sferama također su bili regulirani naviše u procesuHistoplazmacapsulatum diferencijacija u kvasac[46]. Pored 4-HPPD, ovo uključuje nekoliko transportera šećera, sulfitni transporter, amilazu, keto-reduktaze, protein kinazu i gen poliketid sintaze. Nije bilo objavljenih studija transkriptoma Coccidioides spherules in vivo. Proteomika je još jedan pristup koji može identificirati eksprimirane gene u sferulama i potvrditi takozvane hipotetičke proteine. Postoji jedna objavljena studija koja koristi ovaj pristup u kojoj su identificirani proteini u miceliju C.posa-dashi i sferulama [47]. Otkrili su 837 proteina (8 posto od ukupnog broja predviđenog iz DNK sekvence), od kojih je 88 posto odgovaralo proteinima predviđenim analizom genoma. Također su identificirali 172 nova proteina, od kojih se većina može pripisati diferencijalnom spajanju gena. Eksprimiran je protein transpozon, što ukazuje da je barem jedan transpozon još uvijek transkripcijski aktivan. Studije poput ove će nesumnjivo poboljšati obilježje genoma.

Dok ovi transkriptomski podaci mogu identificirati gene koji su prvenstveno eksprimirani u sferulama, oni nam ne govore koji su geni potrebni da bi se artrokonidije diferencirali u sferule i koje promjene u ekspresiji su posljedica transformacije [46]. Najuvjerljiviji način da se identifikuju esencijalni geni za formiranje sferula je da se oni izbace ili da se smanji njihova ekspresija pomoću regulatorne RNK i promatra fenotip.

Napravljeno je samo nekoliko delecijskih mutanata zbog poteškoća u pravljenju ciljanih mutacija. Geni hitinaze 2 i 3 su eksprimirani na višim razinama u sferulama nego u micelijama, a pretpostavlja se da su važni za remodeliranje ćelijskog zida zrelih sferula [48]. Dvostruki nokaut tih gena rezultirao je mutantom koji ne proizvodi zrele sferule sa endosporama i avirulentan je kod miševa. Ovaj mutant je bio efikasna živa atenuirana vakcina kod miševa. CPSI gen je također važan za virulenciju jer je delecija gena rezultirala sferulama koje su rasle sporije od divljeg tipa, nisu mogle endo sporulirati, a mutant je bio avirulentan čak i kod miševa s visokom imunokompromitacijom [49]. Proizvod CPSI gena nije dobro okarakterisan. Gen je odabran kao meta jer je njegov homolog povezan sa patogenošću u heterostrofe Cochiobolus. U mutantnim sferulama, 33 gena su bila ili gore ili dolje regulirana u poređenju sa sferulama divljeg tipa [49]. Teško je zaključiti funkciju CPSI iz gena koji se regulišu naviše i naniže. Ovaj mutant je takođe efikasna živa vakcina kod miševa. Brisanje gena koji kodira glikoprotein vanjskog zida sfere također je značajno smanjilo virulenciju[50]. Glikoprotein vanjskog zida proizvodi se isključivo u kuglicama i formira najudaljeniji sloj koji dolazi u kontakt sa stanicama domaćina. Ovaj protein bogat prolinom je takođe adhezin za koji se zna da se vezuje za laminin.

Enzimi uključeni u metabolizam amonijaka također su važni za virulenciju. Inficirana tkiva kod miševa su prilično alkalna i Coccidioides sintetizira i enzim ureazu i ureido glikolat hidrolazu, enzim koji razgrađuje ureido glikolat do amonijaka i glioksilata (UGH). Dvostruki nokaut mutant ureaze i UGH proizvodi manje amonijaka i vrlo je oslabljen čak i kod genetski osjetljivih BALB/c miševa, što sugerira da je sposobnost alkalizacije njihovog okruženja važna za patogenost [51]. Međutim, budući da je glioksilatni šant također metabolički put u gljivama za proizvodnju energije u odsustvu glukoze, UGH mutacija može imati štetne efekte osim smanjene proizvodnje amonijaka.

Imunologija

Postoji jaka korelacija između vrste imunološkog odgovora koji ljudi čine i prognoze akutne plućne kokcidioidomikoze. Većina ljudi ima samoograničene plućne infekcije i razvijaju preosjetljivost odgođenog tipa (DTH), mjerenu pozitivnim kožnim testovima na kokcidiozu ili sferu, ali stvaraju samo niske titre antitijela za fiksiranje komplementa (CF). Nasuprot tome, pacijenti koji dalje šire infekciju stvaraju visoke titre CF antitijela i ne razvijaju DTH [30,52]. Iako je ovo poznato već dugi niz decenija, postoji malo ili nimalo razumijevanja o tome šta pokreće imunološki odgovor prema putu TH1 (DTH, IFNy) kod ljudi koji rade dobro. Jasno je da su CD4 T ćelije potrebne jer su pacijenti sa niskim brojem CD4 zbog neliječene AIDS-a pod visokim rizikom od diseminiranih infekcija [53] Pacijenti liječeni inhibitorima faktora tumorske nekroze također su pod većim rizikom [54]. Također znamo iz rijetkih ljudskih genetskih mutacija da nemogućnost stvaranja ili odgovora na IFNy predstavlja rizik za širenje infekcije [55,56]. Porast mutacije funkcije u stanju također predisponira za diseminiranu kokcidioidomikozu i histoplazmozu, ali mehanizam(i) iza ove povećane osjetljivosti na invazivne dimorfne gljive nije jasan [57].

Imuni odgovor na infekciju i vakcinaciju je opsežno proučavan kod miševa. Općenito je prihvaćeno da urođeni imunološki odgovor određuje prirodu adaptivnog imunološkog odgovora, a to vrijedi i za eksperimentalnu kokcidioidomikozu. DBA/2, vrlo otporan soj miševa stvara više IL-12p70, L-23p19, IFNy, State i IL-17a i manje IL-10 nakon infekcije u poređenju na visoko osjetljive sojeve, kako in Vivo tako i in vitro[58,59]. Kod miševa, povećana proizvodnja IL-10 rezultira povećanom osjetljivošću, i obrnuto, IL-10 KO miševi su otporniji od osjetljivih roditeljski soj, vrlo sličan DBA/2, najotporniji inbred soj [60]. Jedini poznati pokretač tih razlika kod miševa je dektin-1, glukanski receptor, koji je eksprimiran na dendritskim i drugim mijeloidnim ćelijama [6]. Postoji razlika u strukturi i funkciji Dectin-1 kod osjetljivih miševa B6 i rezistentnih DBA/2 miševa koja se zasniva na alternativnom spajanju kodirajućeg gena, ClecZa [59]. Taj gen je također alternativno spojen u ljudskim stanicama [62,63], ali ne postoje studije o tome kako to diferencijalno spajanje utječe na ljudski odgovor na sferule.

Vjerovatno je da je dektin{0}} također barem djelomično odgovoran za generiranje imunološkog odgovora TH17 jer sferule snažno stupaju u interakciju s tim C tipom lektinskih receptora [59]. Mutacija IL-17 receptora narušava sposobnost miševa da razviju imunitet nakon vakcinacije živim avirulentnim sojem C.posadasi[64]. Pacijent sa STAT-3 mutacijom, koja utiče na diferencijaciju CD4 TH17, razvio je individualni meningitis [65,66]. Budući da je STAT{10}} također uključen u mnoge druge signalne puteve, moguće je da nizak nivo IL-17a pronađen kod ovih pacijenata možda nije jedino objašnjenje za njenu osjetljivost.

Mehanizam u kojem se sferule i/ili endospore ubijaju in vivo također je nepoznat, ali mora indirektno ovisiti o CD4 plus T ćelijama jer postoji inverzna korelacija između ukupnog broja CD4 i rizika od diseminirane kokcidioidomikoze kod pacijenata sa AIDS-om [67]. Efektorski molekuli koji zapravo ubijaju ili inhibiraju razmnožavanje gljivice in vitro su nepoznati. Ljudi s kroničnom granulomatoznom bolešću očigledno nisu osjetljiviji na ove patogene, kao ni miševi s ortolognim genetskim defektom [68], tako da NADPH oksidaza nije potrebna. Postoji određena nesigurnost oko uloge iNOS-a. Inhibitor NOS širokog spektra povećao je osjetljivost DBA/2 miševa na C. immitis [69]. Nasuprot tome, Nos2 mutantni soj miša nije bio osjetljiviji [70]. Međutim, ta mutacija je napravljena kod miševa C57BL/6, koji sami proizvode vrlo malo NO kao odgovor na ovu infekciju [69].

Napori za vakcinaciju

Imunitet izazvan vakcinom protiv kokcidioidomikoze čini se izvodljivim jer simptomatske druge infekcije s Coccidioides spp. su izuzetno rijetke (ne mogu se isključiti subkliničke infekcije koje jačaju imunitet u visoko endemskim područjima)[71]. Za uspješnu vakcinaciju potreban je imuni odgovor posredovan T-ćelijama, pri čemu imuni odgovor i TH17 imuni odgovor igraju ulogu u zaštiti posredovanoj vakcinom [64]. Nema dokaza da je odgovor antitijela protektivan kod ljudi jer nema povezanosti između naslijeđenih ili stečenih deficijencija imunoglobulina i diseminirane kokcidioidomikoze, ali na modelima miševa postoje oprečni dokazi o tome da li su B ćelije potrebne za imunitet izazvan vakcinom [72,73 ]. U idealnom slučaju, vakcina bi spriječila ili drastično smanjila incidencu infekcije, ali ona koja bi mogla spriječiti simptomatsku infekciju i zaštititi one s visokim rizikom od diseminirane bolesti smatrala bi se uspješnom sa digitalnog stanovišta.

Svi kandidati za vakcinu su u početku testirani na genetski osjetljivim inbred miševima, a mnoge rekombinantne proteinske vakcine štite ih od malih, ali ne i velikih inokulacija artrokonidije. Sada je moguće identificirati i proizvesti rekombinantne klonirane proteine ​​koji se mogu testirati kao antigeni za vakcinu jer su dostupni genomi i C. immitis i C.posadasii, a postoji dovoljno potpuno sekvenciranih genoma tako da se može odabrati visoko konzervirani proteini. Nažalost, trenutno ne postoji način da se predvidi koji će proteini sferule izazvati zaštitni imunitet. U početku se vjerovalo da će visoko eksprimirani površinski proteini biti najbolja vakcina, ali nisu svi proteini na površini ćelije zaštitni (neobjavljena zapažanja, TNK). Tabela 2 prikazuje neke od rekombinantnih proteina koji su testirani kao vakcine [71]. Zaštita je procijenjena smanjenjem broja kolonija gljivica iz kvantitativne kulture pluća i slezene, au nekim slučajevima i preživljavanjem. Tačni kriterijumi su varirali od jedne studije do druge. Pojedinačni antigeni imaju tendenciju da budu umjereno zaštitni u najboljem slučaju [74-76]. Činilo se da je pristup višestrukim proteinima/epitopom proizveo podjedinične vakcine koje najviše obećavaju[77-79]. Jedna dvostruka proteinska vakcina je testirana na cynomolgus makakima i došlo je do smanjenja tereta bolesti, ali vakcinacija nije proizvela sterilizirajući imunitet [79]. Uprkos obećavajućim rezultatima kod miševa i majmuna, razvoj rekombinantne proteinske vakcine zahteva važne odluke o tome koji su proteini najbolji, količini tih proteina, adjuvansu, formulaciji i koliko će doza biti potrebno da se napravi efikasna vakcina. Možda je najvažnije da je potreban farmaceutski partner voljan da proizvede proizvod, s obzirom na relativno malu populaciju u riziku od infekcije. Pažljivo planiranje kliničkog ispitivanja je također ključno. Zbog svih ovih razloga, nerealno je očekivati ​​da vakcina bude spremna za kliničku evaluaciju u bliskoj budućnosti.

Sažetak

Studija Coccidioides spp. napravio značajan napredak u protekloj deceniji. Naše razumijevanje ekologije i populacione biologije ovih organizama je dramatično poboljšano. Dostupnost genomske sekvence brojnih sojeva bila je od neprocjenjive važnosti za mnoge aspekte istraživanja, uključujući stvaranje nekoliko nokautnih sojeva koji su visoko atenuirani i pružaju važno znanje o patogenezi. Imunologija kokcidioidomikoze i Coccidioides spp. vakcine se bolje razumeju. Nažalost, postoje značajne praznine u našem znanju. Još uvijek je potrebno više informacija o ekologiji ovog organizma. Razumijevanje biologije transformacije iz micelija u sferule je u najboljem slučaju ograničeno. Također je potrebno više informacija o ljudskom imunološkom odgovoru na infekciju. Uprkos kloniranju, ekspresiji i testiranju brojnih proteina, podjedinična vakcina nije razvijena. Ove i druge teme predstavljaju mnoge izazove za budućnost.