ปัจจัยก่อความรุนแรงของเชื้อราและการเกิดโรค

ปัจจัยก่อความรุนแรงของเชื้อราคือคุณลักษณะทางโครงสร้างและหน้าที่ที่ช่วยให้เชื้อราสามารถเข้ายึดเกาะพื้นผิวของโฮสต์ บุกรุกเนื้อเยื่อ หาอาหาร และต้านทานการกำจัดโดยระบบภูมิคุ้มกัน การเกิดโรคจากเชื้อราคือกระบวนการที่ปัจจัยเหล่านี้ทำงานร่วมกับการป้องกันของโฮสต์จนก่อให้เกิดโรค เนื่องจากเชื้อราหลายชนิดเป็นจุลชีพประจำถิ่น (commensals) หรือสิ่งมีชีวิตในสิ่งแวดล้อม ความรุนแรงจึงเข้าใจได้ดีที่สุดว่าไม่ใช่คุณสมบัติที่ตายตัวของจุลชีพเพียงอย่างเดียว แต่เป็นผลลัพธ์ที่เกิดขึ้นจากความสัมพันธ์ระหว่างโฮสต์กับเชื้อก่อโรค

Definition

ปัจจัยก่อความรุนแรงของเชื้อราคือโมเลกุล โครงสร้าง หรือความสามารถทางฟีโนไทป์ของเชื้อราที่มีส่วนช่วยให้สิ่งมีชีวิตนั้นสามารถก่อความเสียหายต่อโฮสต์ได้ ในขณะที่การเกิดโรค (pathogenesis) หมายถึงปฏิกิริยาระหว่างโฮสต์กับเชื้อก่อโรคซึ่งนำไปสู่การติดเชื้อและการเกิดโรค

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมประเภทหลักของปัจจัยกำหนดความรุนแรงของเชื้อรา ได้แก่ การยึดเกาะ, ความยืดหยุ่นทางสัณฐานวิทยา, องค์ประกอบและการปรับโครงสร้างผนังเซลล์, เอนไซม์ที่หลั่งออกมา, การสร้างไบโอฟิล์ม, และระบบตอบสนองต่อความเครียดและการหาอาหาร รวมถึงกรอบแนวคิดที่ใช้ในการกำหนดความรุนแรง นี่คือข้อมูลอ้างอิงและบทความเชิงวิชาการเกี่ยวกับกลไกการก่อโรค ไม่ใช่คำแนะนำทางคลินิกเกี่ยวกับการรักษาด้วยยาต้านเชื้อรา

Core questions

• อะไรคือสิ่งที่แยกแยะปัจจัยก่อความรุนแรงออกจากลักษณะการเจริญเติบโตหรือการอยู่รอดทั่วไป?
• การเปลี่ยนรูปทางสัณฐานวิทยามีส่วนช่วยในการบุกรุกได้อย่างไร?
• การปรับโครงสร้างผนังเซลล์ช่วยให้เชื้อราหลบเลี่ยงการจดจำโดยระบบภูมิคุ้มกันได้อย่างไร?
• เหตุใดความรุนแรงจึงเป็นคุณสมบัติของปฏิกิริยาระหว่างโฮสต์กับเชื้อก่อโรค มากกว่าที่จะเป็นของคุณสมบัติของเชื้อราเพียงอย่างเดียว?

Key concepts

• แอดฮีซิน (Adhesins) และการยึดเกาะกับเซลล์โฮสต์
• ภาวะทวิรูป (Dimorphism) และการเปลี่ยนรูปทางสัณฐานวิทยา (การเปลี่ยนจากยีสต์เป็นไฮฟา)
• องค์ประกอบของผนังเซลล์และการปกปิดเบต้า-กลูแคน (beta-glucan masking)
• เอนไซม์ไฮโดรไลติกที่หลั่งออกมา (โปรตีเอส, ฟอสโฟไลเปส)
• การสร้างไบโอฟิล์ม
• ความทนทานต่ออุณหภูมิและการตอบสนองต่อความเครียด
• การหาอาหาร (ธาตุเหล็ก, สังกะสี)

Key theories

กรอบการตอบสนองต่อความเสียหายของการเกิดโรคจากจุลชีพ (Damage-response framework of microbial pathogenesis)

Casadevall และ Pirofski ได้ปรับแนวคิดเกี่ยวกับความรุนแรงและการก่อโรคให้เป็นแนวคิดเชิงสัมพันธ์: ผลลัพธ์ของการเผชิญหน้าระหว่างโฮสต์กับจุลชีพถูกกำหนดโดยความเสียหายสุทธิที่เกิดขึ้นกับโฮสต์ ซึ่งขึ้นอยู่กับคุณลักษณะของจุลชีพและการตอบสนองทางภูมิคุ้มกันของโฮสต์ร่วมกัน มากกว่าที่จะขึ้นอยู่กับจุลชีพเพียงอย่างเดียว

Mechanisms

เชื้อราก่อโรคโดยทั่วไปมักเริ่มต้นด้วยการยึดเกาะกับพื้นผิวของโฮสต์ผ่านแอดฮีซิน (adhesins) ที่จำเพาะ จากนั้นจึงใช้กลยุทธ์การบุกรุกซึ่งมักเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงทางสัณฐานวิทยา ในเชื้อ Candida albicans การเปลี่ยนกลับไปมาระหว่างยีสต์กับไฮฟา (hyphae) มีความเชื่อมโยงอย่างใกล้ชิดกับการแทรกซึมเข้าสู่เนื้อเยื่อ และถือเป็นปัจจัยสำคัญที่แยกแยะการเข้ายึดเกาะจากการบุกรุก (gow-2011) ผนังเซลล์ของเชื้อราเป็นทั้งเป้าหมายสำหรับการจดจำโดยโฮสต์และเป็นเครื่องมือในการหลบเลี่ยง: การปรับโครงสร้างพื้นผิวสามารถปกปิดเบต้า-กลูแคน (beta-glucan) ที่กระตุ้นภูมิคุ้มกันไว้ใต้ชั้นแมนโนโปรตีน (mannoprotein) ซึ่งช่วยลดการตรวจจับโดยตัวรับ C-type lectin ของโฮสต์ (netea-2015) เอนไซม์ที่หลั่งออกมาจะย่อยสลายสิ่งกีดขวางและโปรตีนของโฮสต์ ไบโอฟิล์มจะปกป้องกลุ่มเชื้อราบนเนื้อเยื่อและอุปกรณ์ต่างๆ และระบบตอบสนองต่อความเครียดและการหาอาหาร (สำหรับธาตุเหล็กและสังกะสี) จะช่วยให้เชื้อราเจริญเติบโตได้ในสภาพแวดล้อมที่ไม่เอื้ออำนวยของโฮสต์ ไม่ว่าคุณลักษณะเหล่านี้จะนำไปสู่การเกิดโรคหรือไม่นั้นขึ้นอยู่กับสถานะภูมิคุ้มกันของโฮสต์ ซึ่งสอดคล้องกับมุมมองความรุนแรงที่เน้นการตอบสนองต่อความเสียหาย (damage-response view of virulence) (casadevall-1999)

Clinical relevance

กลไกความรุนแรงอธิบายว่าเหตุใดเชื้อราที่เป็นจุลชีพประจำถิ่นตามปกติจึงสามารถกลายเป็นเชื้อบุกรุกได้ และเหตุใดบางชนิดจึงอันตรายกว่าชนิดอื่น หัวข้อนี้อธิบายกลไกเหล่านั้นเพื่อความเข้าใจเชิงวิชาการ ไม่ได้ให้เกณฑ์สำหรับการวินิจฉัยหรือการรักษาการติดเชื้อราในผู้ป่วยแต่ละราย

Evidence & guidelines

ข้อมูลเชิงกลไกในที่นี้ได้มาจากบทความทบทวนเชิงบรรยายและเชิงแนวคิดเกี่ยวกับการเกิดโรคจากเชื้อราและปฏิกิริยาระหว่างโฮสต์กับเชื้อก่อโรค (casadevall-1999; gow-2011; netea-2015) ไม่ถือเป็นแนวทางการรักษา

History

พื้นฐานแนวคิดของความรุนแรงของเชื้อรามีความชัดเจนขึ้นประมาณปี 1999 เมื่อ Casadevall และ Pirofski โต้แย้งว่าความรุนแรงและการก่อโรคเป็นคุณสมบัติของปฏิกิริยาระหว่างโฮสต์กับเชื้อก่อโรคมากกว่าที่จะเป็นของคุณสมบัติของจุลชีพเพียงอย่างเดียว ซึ่งเป็นแนวคิดที่ต่อมาได้รับการขยายความในฐานะกรอบการตอบสนองต่อความเสียหาย (damage-response framework) งานวิจัยระดับโมเลกุลในภายหลังได้ระบุปัจจัยจำเพาะ เช่น การเปลี่ยนจากยีสต์เป็นไฮฟาและการปกปิดผนังเซลล์ ซึ่งเชื่อมโยงลักษณะเฉพาะของเชื้อรากับการเปลี่ยนผ่านจากการเข้ายึดเกาะไปสู่การบุกรุก (casadevall-1999; gow-2011)

Debates

ความรุนแรงเป็นคุณสมบัติของจุลชีพหรือของปฏิกิริยา?

กรอบการตอบสนองต่อความเสียหายยืนยันว่าความรุนแรงไม่สามารถนิยามได้จากเชื้อราเพียงอย่างเดียว เพราะสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกันอาจเป็นจุลชีพประจำถิ่นที่ไม่เป็นอันตรายในโฮสต์หนึ่ง และเป็นเชื้อก่อโรคที่ร้ายแรงในอีกโฮสต์หนึ่ง หน่วยการวิเคราะห์ที่เกี่ยวข้องคือความเสียหายของโฮสต์ที่เกิดจากปฏิกิริยา

Key figures

• Arturo Casadevall
• Liise-anne Pirofski
• Neil A. R. Gow
• Alistair J. P. Brown
• Mihai G. Netea

Seminal works

• casadevall-1999
• gow-2011

Frequently asked questions

เหตุใดการเปลี่ยนจากยีสต์เป็นไฮฟาจึงถือเป็นลักษณะความรุนแรง?

ในสปีชีส์เช่น Candida albicans รูปแบบไฮฟาเกี่ยวข้องกับการแทรกซึมเข้าสู่เนื้อเยื่อและการบุกรุก ดังนั้นความสามารถในการเปลี่ยนรูประหว่างรูปแบบต่างๆ จึงช่วยให้เชื้อราเปลี่ยนจากการเข้ายึดเกาะบนพื้นผิวที่ไม่เป็นอันตรายไปสู่การเกิดโรคแบบบุกรุกได้

เชื้อราหลบซ่อนจากระบบภูมิคุ้มกันได้อย่างไร?

กลยุทธ์หนึ่งคือการปรับโครงสร้างผนังเซลล์ที่ปกปิดเบต้า-กลูแคน (beta-glucan) ที่กระตุ้นภูมิคุ้มกันไว้ใต้ชั้นแมนโนโปรตีน (mannoprotein) ด้านนอก ซึ่งช่วยลดการจดจำโดยตัวรับ C-type lectin ของโฮสต์ เช่น Dectin-1