En svamp, der skrumper i størrelse for bedre at inficere hjernen

En svamp, der er en almindelig årsag til svampe-meningitis, gennemgår en bemærkelsesværdig transformation, når den kommer ind i kroppen, hvilket gør det muligt for den at inficere hjernen, ifølge ny forskning udført af forskere ved University of Utah Health. Undersøgelser af mus viser, at efterhånden som den ubudne svamp rejser gennem kroppen, krymper den og får egenskaber, der hjælper infektion med at sprede sig, alt sammen i løbet af få dage.

Opdagelsen kan føre til nye strategier til at blokere Cryptococcus neoformans-infektion og forhindre skadelige virkninger på værten. C. neoformans er den førende årsag til svampe-meningitis, en sjælden, men dødelig hævelse af hjernen, som forekommer hos mennesker med svækket immunsystem.

"Cryptococcus-celler i lungerne er meget forskellige med forskellige størrelser og forskelligt udseende. Så da min kandidatstuderende viste mig billeder af ensartetheden af ​​celler fra hjernen, var jeg chokeret," siger Jessica Brown, Ph.D., lektor af patologi ved U of U Health og undersøgelsens seniorforfatter. "Det tydede på, at der var en meget stærk grund til, at kun denne population af celler kom så langt ind i kroppen." Hendes tidligere kandidatstuderende, Steven Denham, Ph.D., er førende forfatter på undersøgelsen. Deres forskning er for nylig offentliggjort online i tidsskriftet Cell Host &Microbe .

Svampen tilpasser sig hurtigt til at modstå mikromiljøer i kroppen

Browns fascination af svampen kom fra observationen af, at den trives i så mange forskellige levesteder. I naturen lever organismen i rådnende træ og fugleklatter. Hvis den utilsigtet inhaleres, kan svampen overleve i lungerne og derefter rejse i blodbanen til hjernen og andre organer, som hver har sit eget udfordrende mikromiljø.

Tidligere har andre forskere fundet ud af, at svampen kan klare at leve i lungerne ved at vokse til 10 gange sin normale størrelse, og formodentlig blive for stor til, at værtens immunsystem kan ødelægge. Men i andre dele af kroppen er svampeceller meget mindre. Brown spekulerede på, kunne cellernes ekstra lille størrelse være en anden type fordel? Måske hjælper den egenskab dem med at kolonisere andre organer, såsom hjernen.

For at finde ud af det inficerede hendes hold mus med forskellige størrelser af C. neoformans. De fandt ud af, at i sammenligning med mellemstore og store celler inficerede de mindste celler fortrinsvis hjernen. Disse celler var ikke kun diminutive, men adskilte sig på andre måder. Sammenlignet med større svampeceller havde de unikke egenskaber på deres overflade, som var tilsvarende vigtige for at få adgang til hjernen. De tændte også for et andet sæt gener.

Dette bevis tydede på, at de små svampeceller, som Brown kaldte "frø"-celler, ikke kun var miniatureversioner af større celler. De havde gennemgået en grossistændring.

Efter at have søgt efter triggere fandt Browns gruppe ud af, at et specifikt kemikalie - fosfat - kunne fremkalde skiftet. Ved at vide, at fosfat frigives, når væv beskadiges under infektion, spekulerer Brown i, at kemikaliet ophobes i lungerne, det første sted, hvor svampe sætter sig efter at være kommet ind i kroppen. Dette gør det muligt for svampecellerne at rekonfigurere sig selv som frøceller, hvilket gør det muligt for infektionen at sprede sig yderligere.

Fra fugleguano til hjernen

Mærkeligt nok kan svampens evne til effektivt at målrette hjernen stamme fra en unik kilde:fugleguano. C. neoformans trives i dueekskrementer, som har høje niveauer af det frøcelle-udløsende molekyle, fosfat. Browns team fandt ud af, at de klæbrige ting skubber C. neoformans ind i den alternative tilstand som intet andet, de havde prøvet.

Brown mener, at dette kunne demonstrere, hvordan svampens patogenicitet opstod i første omgang. "Vi tror, ​​at selektivt pres fra miljønicher som dueguano på en eller anden måde er i stand til at give C. neoformans evnen til at inficere pattedyr," siger hun.

Uanset hvordan svampens smitsomme egenskab opstod, forsøger Browns team nu at blokere denne evne med FDA-godkendte lægemidler. De er ved at afgøre, om der kan være en eksisterende forbindelse, der blokerer C. neoformans i at blive frøceller, som kan være et klar-til-gå-middel til at forebygge eller behandle svampe-meningitis. + Udforsk yderligere

Ny forskning afdækker, hvordan livstruende svampesygdomme tilpasser sig for at overleve hos mennesker