Einfluss der Fluconazol-Resistenz vermittelnden Expression von MDR1 auf die Expression und Sekretion von Sekretorischen Aspartylproteinasen in Candida albicans

Abstract

Die Zahl von invasiven Candida albicans Infektionen ist in den letzten Jahren erheblich angestiegen. Die parallel dazu zu beobachtende Resistenzentwicklung insbesondere gegen das gut verträgliche und in Prophylaxe und Therapie breit eingesetzte Fluconazol ist in diesem Zusammenhang von großer klinischer Bedeutung. Für den Erfolg einer Fluconazol-Therapie sind aber nicht allein die MHK-Werte eines Isolates entscheidend, sondern darüber hinaus auch die Virulenz charakterisierende Faktoren. Den wichtigsten Pathogenitätsfaktor von C. albicans stellt die aus 10 Isoenzymen bestehende Familie der Sekretorischen Aspartylproteinasen (SAPs) dar. Ziel dieser Arbeit war es, einen Zusammenhang zwischen Fluconazol-Resistenz vermittelt durch Überexpression des Effluxpumpengens MDR1 und den SAPs sowohl auf RNA-Ebene (Genexpression) als auch auf Protein-Ebene (Enzymaktivität) zu untersuchen. Es wurden sensible Wildtypstämme, durch konstitutive und chemisch induzierte MDR1-Expression resistente Isolate sowie isogene MDR1-negative Mutanten vergleichend geprüft. Die Expression der Zielgene wurde durch RT-PCR bestimmt sowie die extrazelluläre SAP-Aktivität in einem Proteinase-Assay gemessen. Es konnte ein Zusammenhang sowohl zwischen der konstitutiven als auch chemisch induzierten MDR1-Expression und der Expression von Sekretorischen Aspartylproteinasen Typ 1 (SAP1) dargestellt werden. Die sowohl durch konstitutive als auch durch chemisch induzierte MDR1-Expression verstärkte Transkription von SAP1-Genen weist auf eine gemeinsame Regulation der beiden Gene MDR1 und SAP1 durch einen übergeordneten Transkriptionsfaktor hin. Ein Einfluss des Mdr1p auf Transkription und Sekretion von SAP1 konnte dagegen ausgeschlossen werden. Die verschiedenen SAPs werden im Verlaufe einer Infektion zu unterschiedlichen Zeitpunkten produziert und unterliegen einer differenzierten Regulation. Eine veränderte Expression von SAP1 bedingt daher nicht zwangsläufig eine gesteigerte Virulenz eines MDR1-exprimierenden, fluconazol-resistenten Stammes. Die Bedeutung der MDR1-assoziierten Hochregulation von SAP1 für die Virulenz von C. albicans und die Pathogenese von Candida-Infektionen muss daher in folgenden Arbeiten geprüft werden.

During the last decades invasive infections caused by Candida albicans have emerged as an increasing problem especially in hematological and oncological patients. Azoles have arised as first line antimycotics for prophylaxis and treatment of invasive candida infections. As the number of patients treated with azoles have increased during the last years, azole resistance and especially resistance to fluconazole has emerged as a major problem. Overexpression of efflux pumps encoded by MDR1 leading to a decreased intracellular azole concentration have been identified as an important mechanism contributing to fluconazole resistance in C. albicans. Whereas early studies in animal infection models have described decreased virulence of fluconazole resistant C. albicans strains, some recent publications have indicated that there might be a connection between azole resistance, efflux pump expression and virulence in C.albicans. In Candida the most significant hydrolytic enzymes linked to virulence are the secreted aspartic proteinases (SAPs). C. albicans possesses 10 SAP genes which are differentially expressed during infection. It was the aim of the study to test the influence of MDR1-expression on transcription and protein expression of SAP genes. We examined fluconazole sensitive wildtype strains of C. albicans, strains which were fluconazole resistant due to constitutively and chemically induced overexpression of MDR1 as well as related MDR1 knock out mutants. Expression of the target genes was analysed by RT-PCR and determination of extracellulary proteinase activity. We found a relationship between constitutively and chemically induced MDR1 expression and the expression of SAP1 which was indicative for a combined regulation of both genes. An influence of Mdr1p on the transcription and secretion of SAP1 was not confirmed. SAP genes are differentially expressed in various stages of Candida infections. Further studies are therefore necessary to analyse the influence of MDR1 associated SAP1 upregulation on virulence of C. albicans.