Een schimmel die een veelvoorkomende oorzaak is van schimmelmeningitis ondergaat een opmerkelijke transformatie zodra hij het lichaam binnenkomt, waardoor hij de hersenen kan infecteren, volgens nieuw onderzoek door wetenschappers van de University of Utah Health. Studies bij muizen tonen aan dat wanneer de schimmelindringer door het lichaam reist, hij krimpt en eigenschappen krijgt die de infectie helpen verspreiden, en dat allemaal in een kwestie van dagen.

De ontdekking zou kunnen leiden tot nieuwe strategieën voor het blokkeren van Cryptococcus neoformans-infectie en het voorkomen van schadelijke effecten op de gastheer. C. neoformans is de belangrijkste oorzaak van schimmelmeningitis, een zeldzame maar dodelijke zwelling van de hersenen die optreedt bij mensen met een verzwakt immuunsysteem.

"Cryptococcus-cellen in de longen zijn zeer divers met verschillende groottes en verschillende verschijningsvormen. Dus toen mijn afgestudeerde student me foto's liet zien van de uniformiteit van cellen uit de hersenen, was ik geschokt", zegt Jessica Brown, Ph.D., universitair hoofddocent van pathologie bij U of U Health en de senior auteur van de studie. "Het suggereerde dat er een zeer sterke reden was waarom alleen deze populatie cellen zo ver in het lichaam kwam." Haar voormalige afgestudeerde student, Steven Denham, Ph.D., is de hoofdauteur van het onderzoek. Hun onderzoek is onlangs online gepubliceerd in het tijdschrift Cell Host &Microbe .

De schimmel past zich snel aan om micro-omgevingen in het lichaam te weerstaan

Browns fascinatie voor de schimmel kwam voort uit de observatie dat hij in zoveel verschillende habitats gedijt. In het wild leeft het organisme in rottend hout en vogelpoep. Als het per ongeluk wordt ingeademd, kan de schimmel overleven in de longen en vervolgens via de bloedbaan naar de hersenen en andere organen reizen, die elk hun eigen uitdagende micro-omgeving hebben.

Eerder ontdekten andere wetenschappers dat de schimmel het hoofd biedt aan het leven in de longen door te groeien tot 10 keer zijn normale grootte, vermoedelijk te groot voor het immuunsysteem van de gastheer om te vernietigen. Maar in andere delen van het lichaam zijn schimmelcellen veel kleiner. Brown vroeg zich af of het extra kleine formaat van de cellen een ander voordeel zou kunnen zijn? Misschien helpt die eigenschap hen om andere organen te koloniseren, zoals de hersenen.

Om daar achter te komen, infecteerde haar team muizen met verschillende maten C. neoformans. Ze ontdekten dat in vergelijking met middelgrote en grote cellen, de kleinste cellen bij voorkeur de hersenen infecteerden. Deze cellen waren niet alleen klein maar verschilden op andere manieren. Vergeleken met grotere schimmelcellen hadden ze unieke kenmerken op hun oppervlak die even belangrijk waren voor toegang tot de hersenen. Ze hebben ook een andere set genen aangezet.

Dit bewijs suggereerde dat de kleine schimmelcellen, die Brown "zaadcellen" noemde, niet alleen miniatuurversies van grotere cellen waren. Ze hadden een grootschalige verandering ondergaan.

Na het zoeken naar triggers, ontdekte de groep van Brown dat een specifieke chemische stof - fosfaat - de verschuiving kon veroorzaken. Wetende dat fosfaat vrijkomt wanneer weefsel tijdens infectie wordt beschadigd, speculeert Brown dat de chemische stof zich ophoopt in de longen, de eerste plaats waar schimmels zich nestelen nadat ze het lichaam zijn binnengekomen. Hierdoor kunnen de schimmelcellen zichzelf opnieuw configureren als zaadcellen, waardoor de infectie zich verder kan verspreiden.

Van vogel-guano tot hersenen

Vreemd genoeg is het vermogen van de schimmels om zich effectief op de hersenen te richten mogelijk afkomstig van een unieke bron:vogelguano. C. neoformans gedijen goed in duivenpoep, die een hoog gehalte aan het zaadcel-triggerende molecuul fosfaat bevat. Het team van Brown ontdekte dat het kleverige spul C. neoformans in die alternatieve staat duwt als niets anders dat ze hadden geprobeerd.

Brown denkt dat dit zou kunnen aantonen hoe de pathogeniteit van de schimmel in de eerste plaats is ontstaan. "We denken dat selectieve druk van omgevingsniches zoals duivenguano op de een of andere manier in staat is om C. neoformans het vermogen te geven om zoogdieren te infecteren", zegt ze.

Ongeacht hoe de besmettelijke eigenschap van de schimmel is ontstaan, probeert het team van Brown dat vermogen nu te blokkeren met door de FDA goedgekeurde medicijnen. Ze bepalen of er een bestaande verbinding is die blokkeert dat C. neoformans zaadcellen worden die een kant-en-klare remedie kunnen bieden voor het voorkomen of behandelen van schimmelmeningitis. + Verder verkennen

Nieuw onderzoek onthult hoe levensbedreigende schimmelziekten zich aanpassen om te overleven bij mensen