الگوهای مقاومت و تنوع ژنتیکی C. albicans و C. tropicalis با منشأ انسانی و دامی

محورهای موضوعی : میکروبیولوژی

اسماعیل حیاتی ¹ , mansour bayat ² , کیومرث امینی ³ , محمد حسین یادگاری ⁴

1 - گروه ﻗﺎرچﺷﻨﺎسی، داﻧﺸـکده ﻋﻠـﻮم ﺗﺨﺼﺼـی دامپزﺷـکی، دانشگاه آزاد اﺳﻼﻣی واﺣﺪ ﻋﻠﻮم وﺗﺤﻘﯿﻘﺎت
2 - گروه ﻗﺎرچﺷﻨﺎسی، داﻧﺸـکده ﻋﻠـﻮم ﺗﺨﺼﺼـی دامپزﺷـکی، دانشگاه آزاد اﺳﻼﻣی واﺣﺪ ﻋﻠﻮم وﺗﺤﻘﯿﻘﺎت
3 - دانشکده علوم، واحد ساوه، دانشگاه آزاد اسلامی، ساوه، ایران
4 - گروه قارچ ‌شناسی پزشکی، دانشکده‌ پزشکی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ‌ایران

تاریخ دریافت : 1404/05/05 تاریخ پذیرش : 1404/10/08 تاریخ انتشار : 1403/12/29

کلید واژه: اپیدمیولوژی مولکولی, مقاومت ضدقارچی, Candida albicans, Candida tropicalis, تایپینگ ریزماهواره‌ای (MLVA), فلوکونازول,

چکیده مقاله :

زمینه و هدف مطالعه: گونه‌های Candida albicans و Candida tropicalis از عوامل بیماری‌زای فرصت‌طلب مهم در بیماران دچار نقص ایمنی و حیوانات تحت شرایط استرس‌زا به‌شمار می‌روند. با توجه به افزایش نگران‌کننده مقاومت ضدقارچی و احتمال انتقال بین‌گونه‌ای، این مطالعه با اهداف زیر تعیین شیوع ژنوتیپ‌های کلونال با استفاده از روش‌های MLVA و rep-PCR، ارزیابی حساسیت ضدقارچی به داروهای رایج (آمفوتریسین B، فلوکونازول، وریکونازول) و شناسایی ارتباط بین ژنوتیپ و الگوی مقاومت در ایزوله‌های انسانی و دامی طراحی شد. مواد و روش‌ها: در این مطالعه تحلیلی مقطعی، ۱۰۰ ایزوله بالینی (۸۰ ایزوله انسانی از بیماران مبتلا به کاندیدیازیس سیستمیک و ۲۰ ایزوله دامی از حیوانات دارای علائم عفونت قارچی) جمع‌آوری گردید. تأیید مولکولی گونه‌ها با توالی‌یابی ناحیه ITS1-5.8S-ITS2 انجام شد. تعیین حداقل غلظت بازدارندگی (MIC) بر اساس پروتکل استاندارد CLSI M27-Ed4 صورت پذیرفت. ژنوتایپینگ با استفاده از روش‌های MLVA (بر روی ۶ لوکوس ریزماهواره: Cei3, Cei12, CDC3, CDR1, CAI, CAVI) و rep-PCR (با پرایمرهای Ca21/Ca22) انجام شد و تحلیل خوشه‌ای با نرم‌افزار Bionumerics نسخه ۷/۶ و با الگوریتم UPGMA اجرا گردید. نتایج: C. albicans با فراوانی ۶۷٪ و C. tropicalis با فراوانی ۳۳٪، گونه‌های غالب بودند. مقاومت به فلوکونازول ( MIC≥64 µg/mL) درC. tropicalis  (۲۸/۳٪) به‌طور معنی­داری بالاتر ازC. albicans  (۸/۹٪) بود. مقاومت چنددارویی در ایزوله‌های دامی (۲۴/۵٪) نسبت به ایزوله‌های انسانی (۱۰٪) شیوع بیشتری داشت. روش MLVA با شناسایی ۱۸ ژنوتیپ مجزا (شاخص تنوع سیمپسون = ۰/۹۴) در مقایسه با rep-PCR (۱۲ ژنوتیپ؛ شاخص = ۰/۸۷)، قدرت تفکیک بالاتری نشان داد. تحلیل خوشه‌ای منجر به شناسایی خوشه CLIII شد که حاوی ۳۵٪ از ایزوله‌های انسانی و ۱۵٪ از ایزوله‌های دامی بود. این خوشه به‌طور معنی­داری با آلل‌های مرتبط با مقاومت به فلوکونازول (جهش ERG11 G464S و اوراکسپرسیون CDR1) همراه بود. ژنوتیپ G7 (تعیین‌شده توسط MLVA) در ۸۰٪ از ایزوله‌های مقاوم به فلوکونازول شناسایی شد. نتیجه گیری: این مطالعه نشان می‌دهد که مقاومت ضدقارچی در ایزوله‌های دامی یک تهدید زیستی برای سلامت عمومی محسوب می‌شود. پیاده‌سازی راهبردهای نظارتی و درمانی پیشنهادی می‌تواند در کنترل گسترش جهانی سویه‌های مقاوم و حفظ اثربخشی درمان‌های موجود مؤثر باشد.

چکیده انگلیسی:

Introduction: Candida albicans and Candida tropicalis are major opportunistic pathogens in immunocompromised patients and animals under stress. Given the alarming increase in antifungal resistance and the potential for cross-species transmission, this study was designed with the following objectives: to determine the prevalence of clonal genotypes using MLVA and rep-PCR methods, to evaluate antifungal susceptibility to common drugs (amphotericin B, fluconazole, voriconazole), and to identify genotype-resistance profile associations in human and animal isolates. Materials and Methods: In this cross-sectional analytical study, 100 clinical isolates (80 human from patients with systemic candidiasis and 20 animal from animals showing fungal infection symptoms) were collected. Molecular confirmation of species was performed by sequencing the ITS1-5.8S-ITS2 region. The minimum inhibitory concentration (MIC) was determined according to the standard CLSI M27-Ed4 protocol. Genotyping was conducted using MLVA (targeting 6 microsatellite loci: Cei3, Cei12, CDC3, CDR1, CAI, CAVI) and rep-PCR (with primers Ca21/Ca22) methods. Cluster analysis was performed using Bionumerics software version 7.6 with the UPGMA algorithm. Results: C. albicans (67%) and C. tropicalis (33%) were the predominant species. Fluconazole resistance (MIC ≥64 µg/mL) was significantly higher in C. tropicalis (28.3%) compared to C. albicans (8.9%) (p=0.002). Multidrug resistance was more prevalent in animal isolates (24.5%) than in human isolates (10%) (p=0.03). The MLVA method demonstrated higher discriminatory power, identifying 18 distinct genotypes (Simpson's diversity index = 0.94), compared to rep-PCR (12 genotypes; index = 0.87). Cluster analysis identified clade CLIII, which contained 35% of human isolates and 15% of animal isolates. This clade showed a significant association with fluconazole resistance markers (the ERG11 G464S mutation and CDR1 overexpression) (p<0.001). The genotype G7 (as defined by MLVA) was identified in 80% of fluconazole-resistant isolates. Conclusion: This study revealed the circulation of shared resistant genotypes between humans and animals, as well as a higher prevalence of multidrug resistance in animal isolates. The findings underscore the necessity for stringent monitoring of antifungal use in veterinary practice, revision of treatment protocols, and the establishment of integrated resistance surveillance systems. The integration of molecular typing methods, particularly MLVA, with antifungal resistance profiles can provide an effective tool for the epidemiological tracking of resistant strains and for improving the management of fungal infections.

منابع و مأخذ:

1. Arastehfar, A., Daneshnia, F., Hafez, A., Khodavaisy, S., Najafzadeh, M. J., Charsizadeh, A., & Badali, H. (2020). Antifungal susceptibility, genotyping, resistance mechanism, and clinical profile of Candida tropicalis blood isolates. Medical Mycology, 58(6), 766-773.
2. Arastehfar, A., Daneshnia, F., Najafzadeh, M. J., Hagen, F., Mahmoudi, S., Salehi, M., Zarrinfar, H., Boekhout, T. (2020). Evaluation of molecular epidemiology, clinical characteristics, antifungal susceptibility profiles, and molecular mechanisms of antifungal resistance of Iranian Candida parapsilosis species complex blood isolates. Frontiers in Cellular and Infection Microbiology, 10, 206.
3. Castelo-Branco, D. D. S. C. M., Paiva, M. D. A. N., Teixeira, C. E. C., Caetano, É. P., Guedes, G. M. D. M., Cordeiro, R. D. A., ... & Sidrim, J. J. C. (2020). Azole resistance in Candida from animals calls for the One Health approach to tackle the emergence of antimicrobial resistance. Medical Mycology, 58(7), 896-905.
4. Domán, M., Makrai, L., Lengyel, G., Kovács, R., Majoros, L., & Bányai, K. (2021). Molecular diversity and genetic relatedness of Candida albicans isolates from birds in Hungary. Mycopathologia, 186, 237-244.
5. Fan, X., Tsui, C. K., Chen, X., Wang, P., Liu, Z. J., & Yang, C. X. (2023). High prevalence of fluconazole resistant Candida tropicalis among candiduria samples in China: An ignored matter of concern. Frontiers in Microbiology, 14, 1125241.
6. Khalifa, H. O., Watanabe, A., & Kamei, K. (2023). Antifungal resistance and genotyping of clinical Candida parapsilosis complex in Japan. Journal of Fungi, 10(1), 4.
7. Lass-Flörl, C., Kanj, S. S., Govender, N. P., Thompson III, G. R., Ostrosky-Zeichner, L., & Govrins, M. A. (2024). Invasive candidiasis. Nature Reviews Disease Primers, 10(1), 20.
8. Lima, R., Ribeiro, F. C., Colombo, A. L., & de Almeida Jr, J. N. (2022). The emerging threat antifungal-resistant Candida tropicalis in humans, animals, and environment. Frontiers in Fungal Biology, 3, 957021.
9. Niimi, M., Niimi, K., Tanabe, K., Cannon, R. D., & Lamping, E. (2022). Inhibitor-resistant mutants give important insights into Candida albicans ABC Transporter Cdr1 substrate specificity and help elucidate efflux pump inhibition. Antimicrobial Agents and Chemotherapy, 66(1), e01748-21.
10. Pandey, N., Tripathi, M., Gupta, M. K., & Tilak, R. (2020). Overexpression of efflux pump transporter genes and mutations in ERG11 pave the way to fluconazole resistance in Candida tropicalis: a study from a North India region. Journal of Global Antimicrobial Resistance, 22, 374-378.
11. Saghrouni, F., Ben Abdeljelil, J., Boukadida, J., & Ben Said, M. (2013). Molecular methods for strain typing of Candida albicans: a review. Journal of Applied Microbiology, 114(6), 1559-1574.
12. Schikora Tamarit, M. À. (2023). Comparative genomics of recent adaptation in Candida pathogens [Doctoral dissertation, Universitat de València].
13. Sun, N. (2013). Hijacking the Candida albicans Multidrug Resistant Transporter MDR1 to Potentiate Antifungal Activity (Doctoral dissertation). Georgetown University.
14. Wang, H., Xu, Y. C., & Hsueh, P. R. (2016). Epidemiology of candidemia and antifungal susceptibility in invasive Candida species in the Asia-Pacific region. Future Microbiology, 11(11), 1461-1477.
15. Wang, Y., Wan, X., Zhao, L., Jin, P., Zhang, J., Zhou, X., ... & Wu, Y. (2023). Clonal aggregation of fluconazole-resistant Candida tropicalis isolated from sterile body fluid specimens from patients in Hefei, China. Medical Mycology, 61(10), myad097.
16. Wu, Y., Zhou, H. J., Che, J., Li, W. G., Bian, F. N., Yu, S. B., ... & Li, R. Y. (2014). Multilocus microsatellite markers for molecular typing of Candida tropicalis isolates. BMC Microbiology, 14, 245.