Смертельно опасная супербактерия скрывается внутри волосяных фолликулов

Фото из открытых источников

Candida auris — это дрожжевой грибок, который оседает на коже и волосах человека и не покидает их. Большинство людей о нем никогда не слышали. В больницах его невозможно удалить с помощью фекальных растворов.

Именно это упрямство и представляет опасность. Носившие инфекцию пациенты передают её другим, и впоследствии подвергаются высокому риску заражения через кровь. От таких инфекций умирают от 30% до 70% пациентов.

Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Франциско (UCSF) выяснили, где скрывается патоген и почему организм не может от него избавиться. Дрожжевые грибки находятся внутри волосяных фолликулов. Результаты исследования опубликованы в журнале Science.

Впервые описанная в 2009 году, Candida auris с тех пор распространилась среди пациентов на всех населенных континентах. Она устойчива к нескольким классам противогрибковых препаратов. Некоторые изоляты устойчивы ко всем из них.

Больницы и дома престарелых несут наибольший ущерб. Расследования вспышек неизменно указывают на один и тот же источник: пациентов, у которых на коже присутствует дрожжевой грибок, но отсутствуют симптомы.

Центры по контролю и профилактике заболеваний (CDC) и Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ) относят его к числу наиболее пристально отслеживаемых патогенов. Надежного метода для удаления его с кожи человека, являющегося носителем этого микроорганизма, не существует.

«Особенность Candida auris заключается в том, что она может незаметно колонизировать кожу в течение нескольких месяцев, не вызывая никаких симптомов», — говорит соавтор исследования Дин Меррилл из Калифорнийского университета в Сан-Франциско. «У большинства здоровых людей такая колонизация может никогда не вызвать проблем».

Как правило, проблемы возникают у людей, уже находящихся в больнице или доме престарелых. Серьезные заболевания, центральные венозные катетеры, хирургические операции и ослабленный иммунитет — все это позволяет дрожжевым грибкам проникнуть в кровоток, пояснил Меррилл.

До сих пор причина такой стойкости оставалась в значительной степени неизвестной. Было известно лишь о двух грибковых белках, которые помогают дрожжам вообще прикрепляться к коже. В других исследованиях был обнаружен фермент, позволяющий грибку питаться углекислым газом, проникающим через поверхность. Однако место, где непосредственно находятся дрожжи, оставалось неясным.

Команда исследователей из Калифорнийского университета в Сан-Франциско сравнила Candida auris с её гораздо более известным родственником, Candida albicans, на выбритой, но неповрежденной коже спины мышей. Оба вида дрожжей вели себя одинаково.

Впоследствии оба штамма вели себя совершенно по-разному. Candida albicans исчезла в течение пяти дней. Candida auris оставалась в организме и через 30 дней, и повторные дозы не изменили ситуацию.

Срезы тканей показали причину. Скопления дрожжевых клеток C. auris располагались внутри волосяных фолликулов, прикрепляясь к стержню, отверстию и полости фолликула. C. albicans в основном оставалась на плоской поверхности.

Тестирование в пробирке ясно показало привлекательность каждого вида дрожжей. Фрагменты человеческих волос, инкубированные с каждым из видов дрожжей, впитали гораздо больше C. auris, чем C. albicans.

Волосы являются якорем. Примерно 30% волосяных фолликулов у мышей-колонизаторов содержали дрожжевые клетки C. auris, а удаление щетины с помощью депиляционного крема сократило этот показатель примерно до 10 процентов. Содержание C. albicans никогда не превышало 5 процентов.

«Нас удивило, насколько идеально C. auris приспособлен к жизни на коже млекопитающих», — говорит Меррилл. «Он напрямую связывается с волосами, избирательно колонизирует волосяные фолликулы, распознает специфические для кожи сигналы окружающей среды и в ответ на эти сигналы перестраивает свою клеточную стенку, создавая более благоприятную иммунную среду».

Этот вид был признан патогеном человека лишь около двух десятилетий назад. Однако Меррилл считает, что подобные специфические адаптации указывают на гораздо более долгую историю существования на коже млекопитающих, возможно, на хозяине, который не был человеком.

В норме кожа борется с грибками с помощью программы, основанной на сигнале под названием IL-17. Он привлекает иммунные клетки, утолщает барьер и выводит противогрибковые пептиды.

Эта программа эффективна против Candida albicans. Мыши, у которых отсутствовал IL-17, не смогли избавиться от дрожжевых грибков, и их кожа сильно пострадала.

Сигнал должен достичь кератиноцитов — клеток, которые формируют барьер и выстилают каждый фолликул, — прежде чем начнется ответная реакция. Мыши, кератиноциты которых не могли распознать ИЛ-17, были подавлены аналогичным образом.

C. auris вызвал совершенно иную реакцию. Вместо ИЛ-17 он спровоцировал ответную реакцию 1-го типа, основанную на интерфероне гамма, цитокине, который организм обычно направляет на вирусы и инфицированные клетки.

Это не было особенностью одного штамма. Клинические изоляты из четырех клад C. auris, охватывающих Южную Азию, Восточную Азию, Африку и Южную Америку, вызывали у кожи одинаковую реакцию на интерферон.

Чтобы увидеть, к какому результату приводит эта реакция, команда провела трехмерное сканирование целых участков очищенной мышиной кожи. Полученная карта оказалась на удивление аккуратной.

Лимфоциты 1-го типа и субпопуляция дендритных клеток, называемая cDC1, скапливались вокруг верхней части каждого волосяного фолликула. Клетки, продуцирующие ИЛ-17, располагались в другом месте, в дерме между фолликулами.

Эта толпа разрослась после колонизации. На снимках были запечатлены дрожжевые грибки у отверстия волосяного фолликула, окруженные цитотоксическими Т-клетками, а также вспомогательными клетками и дендритными клетками, прижатыми к внешней стенке.

Сигнал был зарегистрирован в кератиноцитах фолликулов. Уровень Stat1, белка, активируемого интерфероном, резко возрастал в этих клетках, и его значение коррелировало с количеством Т-клеток рядом с каждым фолликулом.

Фолликулы не являются нейтральной средой для этого. Они служат одновременно резервуарами эпителиальных стволовых клеток и открытыми порталами для всего живого, что находится на поверхности кожи.

Всё это не имело бы значения, если бы данная реакция очистила кожу от Candida auris. Она оказывает противоположный эффект.

У мышей, выведенных без интерферона гамма, количество C. auris было значительно меньше. У мышей, генетически модифицированных для его избыточной выработки, его было гораздо больше, при этом дрожжевые грибы накапливались у отверстий волосяных фолликулов.

Блокирующие антитела воспроизвели эффект у здоровых животных. То же самое произошло и при удалении рецептора интерферона только из кератиноцитов, что позволяет связать эффект с клетками барьера, а не с иммунными клетками.

Анализ генов объясняет эту схему. Под воздействием интерферона кератиноциты фолликулов подавляли гены, отвечающие за восстановление барьерной функции и противогрибковую защиту, одновременно активируя программы стресса и презентации антигенов.

Схема была зеркальным отражением реакции C. albicans, которая активировала те же самые защитные гены. IL-17 по-прежнему немного замедлял C. auris, но интерферон оказывал более сильное воздействие в противоположном направлении.

Меррилл утверждает, что дрожжи не просто прячутся от иммунной системы.

«Candida auris не просто уклоняется от иммунной системы, она, по-видимому, активно изменяет то, как иммунная система реагирует на нее», — сказал он. «Мы обнаружили, что когда C. auris сталкивается с условиями, подобными кожным, он перестраивает свою клеточную стенку и намеренно обнажает гораздо больше собственного хитина».

Хитин — это прочный сахар, который укрепляет клеточные стенки грибов. Долгое время его рассматривали как структурный элемент, скрытый под внешними слоями стенки, а не как нечто, что гриб выставляет напоказ.

Все результаты, касающиеся стойкости симптомов и иммунитета, получены на мышах. Кожа мышей гораздо плотнее по волосяным фолликулам, чем кожа большинства людей, поэтому величина эффекта у пациентов неизвестна.

Человеческий аспект этой работы еще уже. Он основан на связывании C. auris с фрагментами человеческих волос в чашке Петри, а не с колонизированными пациентами.

Интерферон не является злодеем повсюду. Во время системной инфекции как интерферон гамма, так и ИЛ-17 помогают защитить от кандидоза, поэтому блокирование одного из них в целом сопряжено с реальным риском.

«Одно из открытий, которое, на мой взгляд, особенно интересно, заключается в том, что одна и та же иммунная молекула может оказывать совершенно различное воздействие в зависимости от местоположения грибка», — говорит Меррилл.

В кровотоке и более глубоких тканях интерферон гамма обеспечивает защиту. В тонком наружном слое кожи исследователи обнаружили, что тот же механизм удерживает C. auris на месте.

Главный практический вывод заключается в том, где именно на теле обитает грибок. Если резервуаром являются волосяные фолликулы, то коже с волосами следует уделять больше внимания, чем просто мазку с кончика пальца.

Это также переосмысливает деколонизацию. Антисептические средства действуют на поверхности, а дрожжи, находящиеся внутри фолликула, расположены ниже уровня, недоступного для большинства из них.

Меррилл говорит, что до создания терапии, которая надежно устранит дрожжевые грибки с кожи, еще несколько шагов. Очевидные лекарственные препараты уже оказались неэффективными.

Эхинокандины, такие как каспофунгин, эффективны против большинства инфекций кровотока. Однако они плохо проникают в кожу и никогда не уничтожали колонизированные микроорганизмы.

«Поскольку эхинокандины могут вызывать компенсаторное увеличение количества хитина в грибах, они могут непреднамеренно усиливать один из механизмов, способствующих стойкой колонизации кожи», — предупреждает Меррилл.

Разработчики лекарств сталкиваются с той же проблемой с другой стороны, даже несмотря на то, что новые противогрибковые соединения проходят испытания. Лекарственная устойчивость у этого вида уже широко распространена и продолжает расти.

Теперь у исследователей появилась мишень, которой у них раньше не было. Сигнализация интерферона в кератиноцитах фолликулов является рычагом, и локальное её подавление — это совсем другое дело, чем подавление её в масштабах всего организма.

Меррилл говорит, что методы лечения, направленные на синтез хитина или ремоделирование клеточной стенки, уже находятся на стадии исследования. Второй вариант — работать над иммунной системой.

Локальное подавление пути 1-го типа или усиление барьерного иммунитета IL-17 может склонить чашу весов в сторону очищения. Меррилл называет оба подхода пока что умозрительными.

Более широкий вопрос заключается в том, делают ли то же самое другие грибы. «Наша работа предполагает, что грибы могут регулировать, какие компоненты своей клеточной стенки они обнажают, в зависимости от окружающей среды», — говорит Меррилл.

Всё это пока не является лечением. Это лишь карта мест обитания грибка и факторов, обеспечивающих ему комфортные условия, чего нет ни у кого, кто мог бы помочь избавиться от этого организма, и ни одна больница до сих пор не смогла этого сделать.