الگوی حضور ژن‌های مرتبط با بیوسنتز ارگوسترول در جدایه‌های کلونیزه شده کاندیدا آلبیکانس در بیماران مبتلا به مولتیپل اسکلروز
محورهای موضوعی : میکروب شناسی مولکولی
هاجر محمودی
1
,
فهیمه علیزاده
2
,
علیرضا خداوندی
3
,
مریم رحیمی فرودی
4
,
الهام پیشگر
5
1 - گروه میکروبیولوژی، واحد شیراز، دانشگاه آزاد اسلامی، شیراز، ایران
2 - گروه زیست شناسی، واحد گچساران، دانشگاه آزاد اسلامی، گچساران، ایران.
3 - گروه زیست شناسی، واحد گچساران، دانشگاه آزاد اسلامی، گچساران، ایران.
4 - گروه میکروبیولوژی، واحد شیراز، دانشگاه آزاد اسلامی، شیراز، ایران.
5 - گروه میکروبیولوژی، واحد شیراز، دانشگاه آزاد اسلامی، شیراز، ایران.
کلید واژه: مولتیپل اسکلروز, کاندیدا آلبیکانس, بیوسنتز ارگوسترول, مقاومت دارویی, ژن‌های ERG,
چکیده مقاله :
سابقه و هدف: مولتیپل اسکلروز (MS) بیماری مزمن خودایمنی و التهابی دستگاه عصبی مرکزی است که ممکن است بیماران را مستعد عفونت‌های قارچی از جمله کاندیدیازیس کند و باعث تشدید التهاب عصبی شوند. معمولاً کاندیدیازیس با داروهای ضدقارچی آزول مانند فلوکونازول درمان می‌شود، اما افزایش مقاومت به این داروها چالش درمانی مهمی به شمار می‌رود. هدف از این پژوهش، بررسی مقاومت به فلوکونازول و شناسایی ژن‌های مرتبط با این مقاومت در جدایه‌های کاندیدا آلبیکانس از بیماران MS بود.
مواد و روش‌ها: در این پژوهش مقطعی از ۳۰ جدایه کاندیدا آلبیکانس از بیماران MS انجام شد. شناسایی جدایه‌ها با استفاده از روش‌های فنوتیپی و مولکولی صورت گرفت. حساسیت ضدقارچی به فلوکونازول با روش‌های دیسک دیفیوژن و میکرودایلوشن براث بر اساس دستورالعمل‌های CLSI ارزیابی شد. الگوی حضور ژن‌های ERG1، ERG3 و ERG11 با روش PCR بررسی شد.
یافته‌ها: از جدایه‌های کاندیدا آلبیکانس، 10 جدایه (33.33%) مقاوم، 2 جدایه (۶.۷7٪) حدواسط و 18 جدایه (60٪) حساس به فلوکونازول بودند. ژن ERG1 در تمام جدایه‌ها وجود داشت، در حالی‌که ژن‌های ERG3 و ERG11 تنها در جدایه‌های مقاوم و حدواسط شناسایی شدند. در جدایه‌های مقاوم، هر دو ژن ERG3 و ERG11 با فراوانی ۱۰۰% حضور داشتند، درحالی‌که در جدایه‌های حدواسط تنها ERG3 یافت شد. ارتباط معنادار بین حضور این ژن‌ها و مقاومت دارویی وجود داشت.
نتیجه‌گیری: حضور ژن‌های ERG3 و ERG11 ممکن است در ایجاد مقاومت به فلوکونازول در کاندیدا آلبیکانس نقش داشته باشد. بررسی‌های بیشتر بر روی جهش‌های ژنی و تغییرات پروتئینی می‌تواند به توسعه راهکارهای درمانی هدفمند برای مقابله با مقاومت دارویی کمک کند.
Abstract
Background & objectives: Multiple sclerosis (MS) is a chronic autoimmune and inflammatory disease of the central nervous system that can make patients more susceptible to fungal infections such as candidiasis, which can potentially exacerbate neuroinflammation. Candidiasis is typically treated with azole antifungals like fluconazole. However, the increasing resistance to antifungal agents presents a therapeutic challenge. This study aimed to assess fluconazole resistance and identify associated resistance genes in Candida albicans isolates from MS patients.
Materials & methods: A cross-sectional study of 30 C. albicans isolates from MS patients was conducted. The isolates were identified using phenotypic and molecular methods. Antifungal susceptibility to fluconazole was assessed using disk diffusion and broth microdilution methods following CLSI guidelines. The presence of ERG1, ERG3, and ERG11 genes was determined through PCR.
Results: Among the C. albicans isolates, 10 (33.33%) were resistant, 2 (6.67%) were intermediate, and 18 (60%) were sensitive to fluconazole. The ERG1 gene was present in all isolates, while the ERG3 and ERG11 genes were only found in resistant and intermediate isolates. In resistant isolates, both ERG3 and ERG11 genes were present at a frequency of 100%, whereas only ERG3 was detected in intermediate isolates. A significant association was observed between the presence of these genes and antifungal resistance.
Conclusion: The presence of ERG3 and ERG11 genes may contribute to the development of fluconazole resistance in C. albicans. Further studies on gene mutations and protein alterations may aid in the development of targeted therapeutic strategies to combat drug resistance.
1. Belousov AN, Belousova EY, Mysyk AV. Exploring the clinical impact of magnetite nanoparticles in a multifaceted approach to treating multiple sclerosis. Arch Immunol Res Ther. 2024; 3(1).
2. Mok N, Knox NC, Zhu F, Arnold DL, Bar-Or A, Bernstein CN, Bonner C, Forbes JD, Graham M, Marrie RA, O’Mahony J. The fungal gut microbiota in pediatric-onset multiple sclerosis. Front Microbiol. 2024; 15: 1258978.
3. Kapel-Reguła A, Duś-Ilnicka I, Radwan-Oczko M. Relevance of saliva analyses in terms of etiological factors, biomarkers, and indicators of disease course in patients with multiple sclerosis—a review. Int J Mol Sci. 2024; 25(23): 12559.
4. Kettunen P, Koistinaho J, Rolova T. Contribution of CNS and extra-CNS infections to neurodegeneration: a narrative review. J Neuroinflammation. 2024; 21(1): 152.
5. Nezam Zadeh F, Esmaeilkhani A, Sedighi M, Amirmozafari N, Rahbar M, Soleiman-Meigooni S, Zahedi Bialvaei A. Latent microbial infections leading to myelin and axonal damage in multiple sclerosis: a narrative review. Curr J Neurol. 2024.
6. Seyedjavadi S, Hatami F, Jahanshiri Z. Antifungal resistance in Candida albicans. In: Candida albicans - Epidemiology and Treatment. IntechOpen; 2024.
7. Singh SK, Pancholi SS. Current updates on pathogenesis, systemic therapy, and treatment of invasive fungal infections. Curr Drug Targets. 2025; 26(3): 203–220.
8. Faghih Nasiri Y, Momeni Z, Talebi S. In vitro comparative survey of the effect of aqueous and alcoholic extracts of Rosa canina hips on Trichomonas vaginalis and Candida albicans. J Microb World. 2024; 17(2): 84–95.
9. Khademi P, Ranji N, Rahnamay Roodposhti F. Mutations in hotspot regions of ERG11 gene in fluconazole resistant isolates of Candida albicans in Guilan province, northern Iran. Mol Genet Microbiol Virol. 2017; 32: 241–245.
10. Eliaš D, Tóth Hervay N, Gbelská Y. Ergosterol biosynthesis and regulation impact the antifungal resistance and virulence of Candida spp. Stresses. 2024; 4(4).
11. Majdi M, Khazaei Koohpar Z, Nasrolahi Omran A. Investigation of mutations in hotspot regions of ERG11 gene in fluconazole-resistant isolates of Candida albicans in the west of Mazandaran. J Microb World. 2018; 11(3): 258–268.
12. Pakbaz Parasto. 2019 Frequency of genes involved on hyphae formation of Candida albicans in patients with multiple sclerosis. Islamic Azad University of Shiraz.
13. Clinical and Laboratory Standards Institute (CLSI). Performance standards for antifungal susceptibility testing of yeasts. 3rd ed. CLSI document M27M44S; 2022.
14. Khodavandi A, Alizadeh F, Shahinipor M. Relative quantitation of hyphae-specific gene HWP1 expression in inhibition of Candida albicans biofilm. J Microb World. 2016; 9(26): 22–23.
15. Esfahani MB, Khodavandi A, Alizadeh F, Bahador N. Possible molecular targeting of biofilm-associated genes by nano-Ag in Candida albicans. Appl Biochem Biotechnol. 2024; 196(7): 4205–4233.
16. Khodavandi A, Alizadeh F, Vanda NA, Karimi G, Chong PP. Possible mechanisms of the antifungal activity of fluconazole in combination with terbinafine against Candida albicans. Pharm Biol. 2014; 52(12): 1505–1509.
17. Klimas F, Zatłoka-Mazur D, Rusiński K, Zając P, Pawłowski B, Sienkiewicz M, Potoczek A, Zięba Z, Pudełko I. Fungal infections: epidemiology, clinical challenges, and advances in diagnosis and treatment—a review. Qual Sport. 2025; 38: 57928.
18. Pfaller MA, Carvalhaes CG, DeVries S, Huband MD, Castanheira M. Elderly versus nonelderly patients with invasive fungal infections: species distribution and antifungal resistance, SENTRY antifungal surveillance program 2017–2019. Diagn Microbiol Infect Dis. 2022; 102(4): 115627.
19. Yu P, Zhou M, Yu D, Zhang Z, Ye S, Yu Y, Sun X, Li S, Hu C. Targeted regulation of sterol biosynthesis genes according to perturbations in ergosterol biosynthesis in fungi. J Adv Res. 2025.
20. Hoseinnejad A, Mahdizade AH, Erfaninejad M, Kermani F, Ghazanfari M, Arbabi A, Bahreiny SS, Bozorgomid A, Moradi M, Haghani I, Abastabar M. Insights into the structure, function, and impact of Candida albicans UPC2 gene on azole resistance; a mini-review. Curr Med Mycol. 2025; 10(Continuous): 1–7.
21. Zarinnezhad A, Shahhoseini MH, Piri Gharaghie T. Evaluating the relative frequency of fungal infections in the serum of patients with multiple sclerosis and healthy subjects using PCR. J Microb Biol. 2021; 10(37): 37–50.
22. Kermani F, Taghizadeh-Armaki M, Hosseini SA, Amirrajab N, Javidnia J, Zaghrami MF, Shokohi T. Antifungal resistance of clinical Candida albicans isolates in Iran: a systematic review and meta-analysis. Iran J Public Health. 2023; 52(2): 290.
23. Fattouh N, Hdayed D, Geukgeuzian G, Tokajian S, Khalaf RA. Molecular mechanism of fluconazole resistance and pathogenicity attributes of Lebanese Candida albicans hospital isolates. Fungal Genet Biol. 2021; 153: 103575.
24. Zhu Q, Wijnants S, Feil R, Van Genechten W, Vergauwen R, Van Goethem O, Lunn JE, Van Ende M, Van Dijck P. The stress-protectant molecule trehalose mediates fluconazole tolerance in Candida glabrata. Antimicrob Agents Chemother. 2025: e01349-24.
25. Balabandi S, Khazaei-Koohpar Z, Ranji N. Correlation between ERG11 gene mutations and fluconazole resistance in Candida albicans strains isolated from Rasht in 2015–2016 years. J Arak Univ Med Sci. 2017; 20(7): 13–22.
26. Farahbakhsh E, Yadegari MH, Rajabi Bazl M, Taghizadeh Armaki M, Katiraee F. Identification of fluconazole resistance gene ERG11 in clinical Candida albicans samples isolated from HIV-infected patients by reverse polymerase chain reaction (RT-PCR). Daneshvar Med. 2020; 19(5): 19–28.