Микробиологические свойства условно-патогенных сахаромицетов рода Candida при хронических, рецидивирующих инфекционно-воспалительных процессах (обзор литературы)

Кандидамикоз (кандидоз) – известное инфекционно-воспалительное заболевание кожи и слизистых оболочек полости рта, урогенитального тракта, редко ногтей, имеет локальный характер; при особых условиях ослабления иммунитета принимает генерализованный характер, когда развиваются опасные для жизни системные инфекции кровотока и/или инвазивный кандидоз внутренних органов [1–9].

Целью литературного обзора является анализ проблемной ситуации в практическом здравоохранении по диагностике, лечению и профилактике кандидамикозов.

Анализ эпидемиологических особенностей заболевания, характера инфекционного процесса, видового состава и микробиологических свойств сахаромицетов рода Candida при локальных и системных кандидамикозах позволит улучшить диагностику и профилактику заболевания, что является актуальной задачей современной медицины.

Кандиды встречаются повсеместно во внешней среде, воздухе и почве, морской воде, на цветах, растениях и плодах, содержащих сахара, в организме человека и животных, эндосимбионты насекомых. Широко применяются в пищевой промышленности для производства этанола, ферментов, липаз, в технологии приготовления какао, сыра, молока; для утилизации отходов [1]. В Древнем Римекандидаты (candidatus) в консулы надевали выбеленную меловым раствором тогу. Candida (лат.) использовалось как мужское и женское имя: Кандид и Кандида, с основным значением «белый», «чистый», дополнительной семантикой – «искренний, простодушный».

В 1839 году Лангенбек впервые описал Candida в значении candidus «блестяще белый»; albicare «белить», «отбеливать», «светлеть» [1]. Резюмируя исконное значение, увеличение качества повторяемым признаком белизны, трактовать название вида Candida albicans можно как ослепительно белая, сияющая белая, белоснежная, кристально чистая. Классификация дрожжеподобных грибов рода Candidaпредставлена следующим образом. Это надцарство/домен эукариоты (Eukaryota), царство: Fungi, тип: Ascomycota, подтип Saccharomycotina, класс: Hemiascomycetes. порядок: Saccharomycetalis, семейство: Saccharomycetaceae.

Представители сахаромицетов рода Candida имеют убиквитарное распространение, широкий круг хозяев, легко переносят высушивание и замораживание, пластичны в генетическом и фенотипическом отношении, метаболически гибкие, образуют биопленки на любых органических и неорганических поверхностях, обеспечивая выживаемость вида как во внешней среде, так и в качестве симбионтов (мутуалистов, комменсалов, паразитов) макроорганизма [1–22]. В 90% случаев поверхностного и инвазивного кандидомикоза выявляется типовой вид Candida albicans (C.P. Robin) Berkhout, 1923. Прежние наименования: Monilia albicans, Oidium albicans, Candida claussenii, Candida langezoni.

На рис. 1 показана фотография мазка для микроскопии чистой культуры кандид, окрашенного м. Грама, из мочи пациента, получающего противотуберкулезные препараты в течение 4 месяцев, выросшей на среде Канди-селект 5 (Хаймедиа, Индия). На рис. 1 видны дрожжевые клетки кандид округлой формы, диаметром 3–5 мкм. Псевдогифы до 10–12 мкм суживаются на концах, истинные гифы с параллельными стенками, до 40–50 мкм. Почкование без отделения клеток, с формированием ложного мицелия с бластоспорами и бластоконидиями [1–5].

В пораженных тканях кандиды представлены дрожжевыми клетками и ростовыми трубками как псевдомицелия, так и истинного мицелия. Диморфные грибы C. albicans существуют в форме преимущественно диплоидных клеток, хотя среди них имеются гаплоидные и тетраплоидные формы [1][23].

Известно более 200 видов грибов рода Candida [1]. Однако большинство таких видов, как Candida antarctica, Candida kefyr, Candida mogii, Candida oleophila, Candida utilis, Candida rugosa, не имеют отношения к патологии человека, за редчайшим исключением, при условии уменьшения количества лимфоцитов CD4: иммунодефицит, ВИЧ-инфекция. Candida albicans включена в естественную микробиоту вагины у 30% здоровых женщин [5]. У 70–80% здоровых людей кандиды присутствуют в толстом кишечнике в высоких титрах [10], грибы часто вегетируют на коже рук, в межпальцевых промежутках, локализуются в биотопах кожи промежности, ушей, носа [2].

В развитии кандидоза клиническое значение имеют некоторые виды дрожжеподобных оппортунистических грибов рода Candida, прежде всего доминирует вид Candida albicans (Robin) Berkhout, 1923. Режевстречаются виды Candida tropicalis, Candida glabrata, Candida krusei, Candida parapsilosis, Candida dubliniensis. Последние годы в качестве возбудителя внутрибольничных инфекций выступает вид Candidaauris с риском развития генерализованных инфекций и вероятностью летального исхода до 50% [23–46].

Грибы рода Candida – это условно-патогенные, индигенные представители микробиома полости рта, пищевода, толстого кишечника, генитального тракта и кожи человека. По многочисленным данным, кандиды – это безвредные комменсалы, которые приобретают инвазивность и вместе с ней патогенность в условиях, способствующих проявлению патогенного потенциала дрожжеподобных грибов [1][2]. Антагонистами кандид в микробиоме тела человека выступают прокариоты, прежде всего лактобациллы и бифидобактерии [2][4]. Патогенность кандид как оппортунистов имеет существенную зависимость от состояния клеточного звена иммунитета организма-хозяина [1–5][13–21]. Нарушение целостности кожных покровов и слизистых оболочек в результате травмы и/или операции, радиационное поражение, смещение pH в кислую сторону, снижение насыщенности тканей О₂, отягощенный коморбидный фон, заболевания красного ростка костного мозга, кроветворных органов – тимуса и селезенки, эндокринопатии, нередко ожирение и сахарный диабет, новообразования [13–21][32–47], особенности питания с предпочтением углеводистой пищи, нерациональное и частое применение кортикостероидов, цитостатиков, антибиотиков широкого спектра действия, иммунодепрессантов, катетеризация сосудов могут способствовать чрезмерному размножению Candida spp., их инвазии в эпителий, дальнейшей гематогенной диссеминации, что приводит к возникновению локального или системного инфекционно-воспалительного процесса, гнойному воспалению [24–27][32–47]. Кандидоз (Candida albicans) является маркерной оппортунистической инфекцией при поражении ВИЧ в стадии СПИДа. У пациентов со СПИД, после химиотерапии онкологического заболевания или трансплантации органов существует высокая вероятность развития генерализованного кандидамикоза до септицемии (кандидемии) [1–2].

Поверхностные кандидозы относятся к менее тяжело протекающим инфекциям, но при неблагоприятных условиях приобретают хронический, рецидивирующий характер с упорным (рефрактерным) течением.У четверти женщин, получивших лечение от хронического вульвовагинального кандидоза, через 2–3 месяца наблюдаются рецидивы, у 5% молочница рецидивирует [20][22][24][27][45]. Оральный хронический кандидоз, кандидоз языка, ангулярный хейлит у 6–8% пациентов имеет рецидивирующий характер [4][10][16][44].

Поверхностные кандидамикозы могут осложняться и переходить в инвазивные формы, характеризующиеся тяжелым клиническим течением, с риском высокой летальности, требуют специализированной терапии [2][24][25]. При постановке венозных катетеров могут развиться инвазивные кандидозы как внутрибольничная инфекция. Через катетер грибы попадают непосредственно в кровоток, разносятся с током крови, возникает риск необратимого поражения внутренних органов [2]. Кандидемия и острый диссеминированный кандидоз составляют 75–90% всех случаев инвазивных кандидозов, чаще развиваются вотделениях ОРИТ, гематологии, онкологии после получения распространенных ожогов 2–3-й степени [25–27].

Известен факт, что индигенные представители микробиома тела человека никогда не покидают макроорганизм, полной элиминации/эрадикации условного патогена не происходит, в период ремиссии грибы уменьшают свое представительство в органах и тканях, на поверхности слизистых оболочек, переходя в так называемую неактивную фазу. Эти существенные признаки, как практически 100% инфицирование населения кандидами, отсутствие эрадикации/элиминации патогена в течении всей жизни человека, наличие смены периодов ремиссии и рецидивов в течении хронического инфекционного процесса, эндогенный характер инфицирования (аутоинфекция); причисление кандид к условно-патогенным, то есть оппортунистическим, микроорганизмам человека, способным проявлять свой патогенный потенциал только при ослаблении функций общего и/или местного иммунитета, свидетельствуют о нециклическом характере кандидоза (кандидомикоза) как антропонозного, оппортунистического инфекционного процесса [13–14][47].

Наиболее изученным возбудителем кандидамикоза является типовой вид Candida albicans. На агаре Сабуро грибы растут в виде пышных, белых или кремообразных колоний. Характерным признаком вида Candida albicans является образование «ростковой трубки» из бластоспоры (почки) при помещении культуры в сыворотку кролика [2][6][33].

Candida tropicalis – второй по частоте выявляемости этиологический фактор кандидамикозов. Вид Candida tropicalis встречается у 5% здоровых женщин на слизистой оболочке урогенитального тракта, 2–3% мужчин и женщин в толстом кишечнике [5][10], клинически значим при инвазивных микозах. Candida tropicalis является транзиторным видом микробиома кожи рук, обнаруживается на коже около естественных отверстий [2].

Candida glabrata находится на третьем месте по распространенности среди возбудителей кандидозов. Данный сахаромицет не формирует псевдомицелий. Заражение этим возбудителем играет большую роль в развитии глубоких микозов [2]. Инфицирование видами Candida glabrata и Candida krusei реализуется через эндогенный путь передачи.

Морфологической особенностью сахаромицета Candida krusei является наличие в цикле его размножения половой стадии – телеоморфы. Поверхностные поражения вид Candida krusei вызывает редко, роль в патогенезе инвазивных микозов дискутабельна, доминирует среди возбудителей вагинального кандидоза [2]. На рис. 2 представлены колонии сахаромицетов вида Candida krusei, выросшие на среде № 2 ГРМ Сабуро-агар (Оболенск, Россия), из генитального тракта пациентки с кандидозным вульвовагинитом. На рис. 2 видны около 50 типичных мучнистых колоний кандид S и R формы, кремового цвета, диаметром от 2 до 7 мм, титр 4lgКОЕ/мл.

В настоящее время серьезным вызовом является надзор за распространением внутрибольничной инфекции, вызванной Candida auris, в связи с мультирезистентностью кандид [2][23][27–29][36]. Сахаромицет не образует гифов и хламидоспор, однако формирует псевдогифы [28][35]. Пациенты, инфицированные Candida auris, всегда имеют отягощенный коморбидный фон, получают иммуносупрессоры, антигрибковую и антибактериальную терапию [28][37]. Candida auris характеризуются выраженной устойчивостью к антифунгальным препаратам и к факторам внешней среды, сохраняется до 2 недель на поверхностях [38–40]. Грибы Candida auris обнаруживают на коже подмышечных впадин, паховой области, в ноздрях, прямой кишке [38][40]. Candida auris – высокотрансмиссивный вид, контаминация предметов окружающей среды или колонизация пациента происходит за 4 часа, инвазивная инфекция при поступлении в ОРИТ развивается в течение 48 часов [38][41].

Самостоятельный вид Candida auris был впервые изолирован в Японии в 2009 г. К 2022 году обнаружен на всех континентах, кроме Антарктиды. В коллекции штаммов Candida spp. имеются изоляты, выделенные до 2009 г.: гемокультура от пациента из Южной Кореи, 1996 г. [11][41–43]. В РФ первый случай Candida auris кандидемии был зафиксирован в 2018 г. [9][28].

Виды сахаромицетов Candida наряду с другими условно-патогенными грибами способны к организации микст-инфекций. В 2019 году впервые описан случай острого диссеминированного кандидоза у пациентки с лимфогранулематозом, ассоциацией двух видов грибов Candida albicans и Candida glabrata [26]. Грибы рода Candida являются высокоадаптированными к организму человека, пролиферативная активность кандид соответствует циркадным ритмам макроорганизма с наибольшей скоростью роста в ночное время [46]. Таким образом, сахаромицет приспособился к условиям существования «по режиму» хозяина. В кислой среде гифы Candida albicans проявляют гемолитическую активность, лизируя стенки эритроцитов и поглощая железо гема и ферритин путем эндоцитоза. Грибам рода Candida присуща и детоксикационная функция – они выживают в среде с токсичными микроэлементами [28][48]. Обладают фенотипической пластичностью – способностью одного генотипа генерировать различные фенотипы [1].На коже вегетируют непрозрачные клетки Candida albicans, при системном кандидозе активны белые клетки, обладающие большей вирулентностью, серые клетки колонизируют язык и кожу [28]. Способность продуцировать клетки с различной плоидностью при смене экологических условий в различных биологических нишах позволяет грибам рода Candida изменять вирулентность и устойчивость к антимикотикам, выживать под воздействием иммунитета макроорганизма [1][23].

Приоритетными факторами патогенности сахаромицетов Candida spp. являются: 1) способность к специфической и неспецифической адгезии; 2) образование «биопленок» на слизистых оболочках, в тканях, на поверхностях медицинского оборудования; 3) трансформация в псевдомицелий, обеспечивающая инвазию тканей; 4) микогенная сенсибилизация за счет алкогольдегидрогеназы и кислого Р2-протеина; 5) ферменты агрессии аспартил-протеиназа и фосфолипаза, повышающие проницаемость клеточных мембран и облегчающие внутриклеточное проникновение; 6) эндотоксины; 7) токсин гемолизин; 8) конкурентное подавление индигенных прокариот слизистых оболочек; 9) способность вступать в ассоциации, формируя микст-инфекции.

Адгезию к эпителиальным тканям человека, эндопротезам, внутренней поверхности катетера и др. обеспечивают гликопротеиновые фибриллы клеточной стенки с гидрофобными центрами. Специфическая адгезия к эпителиоцитам определяется адгезинами (рецепторы адгезии), которые способны к мимикрии (англ. mimicry – подражание, маскирование) рецепторных белков макроорганизма, при этом снижается эффективность иммунного ответа. Высокой чувствительностью к распознаванию лиганд, адгезией обладают виды Candida albicans, Candida tropicalis, Candida dubliniensis. Низкий уровень адгезии – у видовCandida glabrata и Candida krusei. Степень адгезии коррелирует с патогенностью Candida spp. для человека и животных и связана с диморфизмом. Степень адгезии оральных штаммов Candida spp., выделенных от больных в период обострения хронического заболевания, выше, чем в период ремиссии. Адгезивные свойства сахаромицетов усиливаются под действием глюкокортикоидных гормонов, антибиотиков, цитостатиков, они зависят от срока и условий культивирования. Так, свежевыделенные изоляты грибов характеризуются увеличением адгезивной способности в 1,5–3 раза [2–7].

Известна способность грибов рода Candida к образованию биопленок. Национальный институт здравоохранения (NIH) оценивает, что биопленки являются причиной ~ 80% микробных инфекций людей [17][19]. На процесс формирования биопленок и их свойства влияют физико-химические свойства (pH, осмолярность и т. д.), наличие питательных веществ, межклеточная коммуникация посредством специфических ауторегуляторов и др. [28]. Биопленки могут быть как моновидовыми, так и межвидовыми ассоциациями с другими микробами [28]. Полимикробные биопленки обеспечивают преимущества для каждого вида [15][31].

Формирование биопленок Candida spp. можно разделить на четыре основных этапа: первый состоит в адгезии отдельных грибковых дрожжевых клеток к субстрату, образующему основу слоя базальных клеток дрожжей (этап адгезии). За этим следует фаза пролиферации клеток по всей поверхности и филаментация, когда клетки образуют удлиненные выступы, которые продолжают расти в нитевидные гифальные формы (этап инициации). Производство гиф является отличительным признаком начала образования биопленки у кандид с последующим накоплением внеклеточного полисахаридного матрикса по мере созревания биопленки (этап созревания). На последнем этапе неприлипающие (планктонные) дрожжевые клетки высвобождаются из биопленки в окружающую среду, где они могут колонизировать другие поверхности (стадия рассеивания). Дисперсия связанных с биопленкой эукариотических клеток имеет большое клиническое значение. Высвобождаемые клетки могут распространяться в тканях иинициировать образование новых биопленок, что связано с кандидемией и распространенным инвазивным кандидозом [17][18].

Наличие биопленки обеспечивает структурную неоднородность, уменьшает восприимчивость к противомикробным препаратам и биоцидам, препятствует проникновению противомикробных агентов, защищает гриб от факторов иммунитета, способствует приобретению сессильными (оседлыми) формами микроорганизмов в составе биопленки, новых признаков через горизонтальный перенос генов [16][21][44][45]. Противогрибковые средства, действующие на Candida spp., становятся неэффективными через 72 часа, при этом развитие лекарственной устойчивости по времени совпадает с созреванием биопленки» [20][22][45]. Биопленка Candida albicans высокоструктурирована: содержит клетки дрожжевой формы, псевдогифальные клетки, клетки гифов, окруженные внеклеточным матриксом; она является наиболее распространенной грибковой биопленкой у пациентов стационара [17–18]. Установлено, что виды Candida albicans и Candida auris имеют более выраженную способность к биопленкообразованию, чем видыCandida glabrata и Candida krusei [34].

Поскольку биопленка представлена полисахаридной матрицей, Candida spp. нуждается в сахарах не только для роста и размножения, но и для образования биопленок, а хроническая гипергликемия является одной из причин, по которой у пациентов с сахарным диабетом различные формы кандидозов встречаются чаще, чем у людей, не имеющих нарушений углеводного обмена. [49]. Для препятствия образованию биопленок и для их разрушения, для эффективного лечения кандидоза используют не только противогрибковые средства и пробиотики, но и низкоуглеводную диету, а также такие ферменты, как люмброкиназа [20].

Взаимоотношения сахаромицетов рода Candida и человека являются мутуалистическими, если гриб находится в конкурентных отношениях за ресурсы с прокариотами. Колонизируя влагалище здоровых женщин, гриб ингибирует миграцию патогенов из прямой кишки в уретру. В случае ослабления клеточного иммунитета происходит смена характера симбиотических отношений от комменсализма до оппортунистического паразитизма. Так, при иммунодефиците CD4 человек выступает в роли аменсала и кандидоз может предрасполагать к летальному исходу [2][50].

Выводы

Таким образом, проблемная аналитическая информация открывает широкую дискуссию относительно особенностей эпидемиологии кандидоза как эндогенной аутоинфекции, имеющей нециклический характер инфекционного процесса. Грибы рода Candida генетически и фенотипически пластичны, высокоадаптированы к ритму макроорганизма, пролиферация клеток кандид происходит с 0 до 4 часов утра. Аспартил-протеиназа и фосфолипаза облегчают внутриклеточное проникновение, псевдомицелий дрожжей обеспечивает инвазию тканей; эндотоксины и гемолизин способствуют интоксикации и сенсибилизации. Понимание природы оппортунистического инфекционного заболевания – кандидамикоза может влиять на избранные способы лечения и профилактики. Углубленный подход к микробиологическим и молекулярно-генетическим методам диагностики кандидоза позволит провести дифференциацию между рефрактерным заболеванием и здоровым носительством. Стоит отметить увеличение адгезивной способности кандид и активности образования биопленок у штаммов Candida albicans в период рецидива заболевания, созревание биопленки Candida spp. по времени совпадает с развитием устойчивости грибов к антимикотикам. Степень адгезии сахаромицетов увеличивается под действием глюкокортикоидных гормонов, антибиотиков, цитостатиков, зависит от условий культивирования. Высокая способность штаммов Candida albicans и Candida auris быстро образовывать моновидовые и межвидовые биологические пленки увеличивает их патогенный потенциал для риска развития инвазивных кандидозов и кандидемии, микст-инфекций. Существенное влияние на развитие инвазивного кандидоза оказывает CD4-иммунодефицит. Пациенты с хроническим рецидивирующим кандидозом должны быть обследованы для исключения нарушений углеводного обмена, заболеваний крови, онкологических и других состояний, для которых характерно снижение антифунгальной резистентности организма. В перспективе имеется потребность усовершенствования тест-систем для видовой идентификации сахаромицетов рода Candida, поиск эффективных антимикотических препаратов и микробиологических маркеров для персонализированной профилактики инвазивных кандидозов у пациентов ОРИТ, онкологических, гематологических, ожоговых отделений, профилактики рисков развития рецидивов и утяжеления течения хронических форм кандидоза. Перспективным направлением для профилактики рецидивов при хроническом кандидозе может стать исследование антагонистов сахаромицетов рода Candida из состава микробиома человека, например лактобактерий и/или бифидобактерий.

Конфликт интересов. Авторы декларируют отсутствие явных и потенциальных конфликтов интересов, связанных с публикацией настоящей статьи.

Источник финансирования. Авторы заявляют о финансировании проведенного исследования из собственных средств.

Участие авторов:

Концепция и дизайн исследования – СНВ

Сбор и обработка материала – КИП, СНВ, ВЕВ, ВЛГ, СОЕ

Написание текста – СНВ, СОЕ

Редактирование – СНВ, ВЛГ, СОЕ