Lékařská mykologie Iva Kocmanová Úvod •2. Houby jsou organismy eukaryotní (pravé jádro, mitochondrie..), jednobuněčné i vícebuněčné, heterotrofní •1. Mykologie – nauka o houbách (řec. mykes, lat. fungi) •3. Základní dělení: •houby mikroskopické (mikromycety) •houby makroskopické (těmi se zabývat nebudeme) Osnova •2. Patogeneze nemocí způsobených houbami (mykózy) •1. Rozmnožování hub, názvosloví •3. Léčba mykóz - antimykotika •4. Vyšetřovací metody v mykologii • (mikroskopie, kultivace, sérologie a molekulárně biologické metody) •5. Nejčastější mykózy • (kandidóza, aspergilóza, kryptokokóza, fusarióza, zygomykóza, dermatomykóza……) 1. Rozmnožování hub Textové pole: • • • •pohlavní stadium (teleomorfa) a nepohlavní stadium (anamorfa) •anamorfa + teleomorfa = holomorfa ANAMORFA A TELEOMORFA •Penicillium repens (anamorfa) a Eurotium repens (telemorfa) - zdroj:www.myko.cz •meióza •(spory) •mitóza •(konidie) 1. Názvosloví hub Textové pole: • • • •Systematika hub je velmi složitá a stále ve vývoji (rozvoj genetických metod, anamorfa x telemorfa) •V současné době existují 2 přístupy: • Margulisová (houby s.l. do dvou říší) • Cavalier-Smith (houby s.l.do tří říší) 1. Názvosloví hub Textové pole: • • • •většina medicínsky významných hub se vyskytuje jako anamorfy (nepohlavní stadia) •pokud je teleomorfa (pohlavní stadium) známá, mělo by mít její pojmenování přednost – což se ovšem v klinické praxi obvykle neděje •Candida krusei •Issatchenkia orientalis •Scedosporium apiospermum •Pseudoallescheria boydii •Penicillium •Eupenicillium, Talaromyces •Aspergillus •Eurotium, Emericella, Petromyces, Neosartoria •anamorfa •teleomorfa 1. Názvosloví hub •ALE – •názory vědců se stále mění….. • •V současné době se ustupuje od dělení na telemorfy a anamorfy a s tím se zase mění názvosloví – např: •Penicillium •Eupenicillium, Talaromyces •Aspergillus •Eurotium, Emericella, Petromyces, Neosartoria •anamorfa •teleomorfa •X •X •X •X •aktivita „One Fungus = one name“ 1. Názvosloví hub v klinické praxi…. Textové pole: • • • •A) Kvasinky a jim podobné • •mikroskopicky kulaté nebo protáhlé buňky, 3-6 x 3-15 µm •nepohlavní rozmnožování pučením a dělením •na pevných půdách kolonie podobné bakteriálním • •rody Candida, Trichosporon, Cryptococcus etc. •B) Vláknité houby (plísně) • •složeny ze soustavy hyf (mycelium) jednobuněčné/mnohobuněčné •nepohlavní rozmnožování rozrůstáním hyf, nebo vegetativní „spory“ •na pevných půdách vláknité povlaky • •(hyalinní mikromycety – Aspergillus, Fusarium…, zygomycety - Rhizopus, Mucor.., pigm. mikromycety –Scedosporium, Alternaria.., dermatofyta –Trichophyton, Microsporum..) 1. Názvosloví hub v klinické praxi…. •C) Dimorfní houby • •růst ve dvou formách (kvasinkové a vláknité) v závislosti na teplotě •importované (endemické) mykózy (Severní i Jižní Amerika, Dálný Východ) • • rody Histoplasma, Blastomyces.. •D) Ostatní • •přeřazeny z parazitů díky studiu genomu •nekultivovatelné (nebo obtížně) • • Pneumocystis jiroveci, Microsporidium spp... candida gcandidumx1000 rhizopus-stolonifer-2-rem1250 fusarium1 •1. Houby - zástupci •Candida •Fusarium •Rhizopus •Geotrichum candida gcandidumx1000 rhizopus-stolonifer-2-rem1250 fusarium1 •1. Houby - zástupci •Candida •Fusarium •Rhizopus •Geotrichum irpex_lacteus1 •Irpex lacteus 2. Patogeneze mykóz Textové pole: • • • •Houby až na výjimky (dermatofyta, endemické mykózy) nejsou primárně patogenní (mohou kolonizovat kůži i GIT…), ale jsou oportunními patogeny •což znamená, že ke vzniku onemocnění (invazivního/neinvazivního) napomáhá přítomnost nějaké predispozice hostitele - •tedy tzv.rizikové faktory •(onkologická onemocnění a jejich léčba, léčba kortikoidy, diabetes, pobyt na JIP, nezralí novorozenci – ale i léčba antibiotiky, vlhká zapářka apod) •Pro vznik život ohrožujících - invazivních infekcí - je největším rizikem neutropenie (obrana organismu proti houbám závisí nejvíce na buněčné imunitě) • 2. Mykózy - rozdělení Textové pole: • • • •Lokální infekce (povrchové a slizniční) infekce kůže, kožních adnex a sliznic (dermatomykózy a kandidózy) •Celkové infekce (invazivní) •sepse (nejč.kandidové), pneumonie (nejč.aspergilové), diseminované mykózy •Mykotoxikózy •obvykle alimentární otravy způsobené toxiny hub (Claviceps purpurea, Aspergillus..), které kontaminují potravu (ergotismus-námel, aflatoxiny..) •Alergická onemocnění •přecitlivělost na části hub (konidie, části hyf..) 3. Antimykotika (léčba mykóz) •Dle použití •lokální •celková •Dle struktury molekuly •alyeny (amfotericin a jeho lipidové formy, nystatin) • •azoly (flukonazol, itrakonazol, vorikonazol, clotrimazol..) • •echinokandiny (caspofungin, micafungin, anidulafungin) • •antimetabolity (flucytosin) • •alylaminy (terbinafin) • •ostatní (k.undecylová, ciclopiroxolamin) Medical Mycology: The Last 50 Years •5-FC •Miconazole •Ketoconazole •Fluconazole •Itraconazole • L-AmB • ABCD • ABLC •Terbinafine •# of drugs 3. Alyeny – změna permeability buněčné membrány (vazba na ergosterol) Textové pole: • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •Ergosterol • • •Amphotericin B, jeho lipidové formy, nystatin • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •Binding to ergosterol, •Intercalation of cell membrane • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •K+ •Na+ •Ca++ •Ca++ •Na+ •K+ •Leakage of intracellular cations •and proteins •nefrotoxické • • • • •Cell membrane • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •Ergosterol •Azole (flukonazol, vorikonazol, posakonazol..) • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •Squalene •Ergosterol •Synthesis •Pathway • •Toxic sterols • • • • •Accumulation of •toxic sterols in •cell membrane • • • • • • • • • • • • • • • • •Inhibition of •14-alpha-demethylase •hepatotoxické, mnoho interakcí, •monitorace hladin 3. Azoly – inhibice syntézy ergosterolu (cytochrom P450) • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • •Mannoproteins •ß(1,6)-glucan •ß(1,3)-glucan •Chitin •Phospholipid bilayer •of cell membrane • • • • • • • • • • • •ß(1,3) glucan synthase • • •glucan synthase inhibitor •Inhibition of •ß(1,3) glucan synthase •takřka bez nežádoucích účinků, drahé 3. Echinokandiny – inhibice syntézy glukanu 4. Vyšetřovací metody v klinické mykologii Textové pole: • • • •1. Mikroskopické metody •3. Sérologie • (stanovení antigenu, protilátky) •4. Molekulárně-biologické metody (nestandardní) •2. Kultivační metody •A) nativní preparát •často v KOH, lze dobarvit buď nespecificky (Lugol), nebo specificky (MycoInk, Rylux – vážou se na chitin) •kultury •4. Mikroskopické metody A 56 fig001-of •A. fumigatus (kultura) •C.parapsilosis –rýžový agar (kultura) •Calcofluor, Rylux (fluorescenční) •Myco Ink •4. Mikroskopické metody •B) fixovaný preparát •obecná barvení (Gram) •speciální barvení (imunofluorescence, Groccot, Gram-Weigert …) •Kandidémie - Gram •Punktát z jater - Gram •Výhody: •rychlost (minuty) •relativně nízká cena vyšetření •specificita, • riziko kontaminace není velké, ale může být pozitivní i v případech, kdy houba již není životaschopná (př.dermatomykóza) •Nevýhody: •malá senzitivita, pozitivní obvykle až pozdějších stádiích onemocnění •v materiálu lze většinou jen orientačně zařadit patogena do rodu nebo skupiny (septované x neseptované) •4. Mikroskopie – shrnutí •4. Kultivační metody •Kultivační média -pevná -tekutá •Kultivační teplota •37+/-1ºC, 30+/-1ºC, 25+/-1ºC kandida_miska •nejběžnější médium pro mykologii: •Sabouraudův agar s glukózou s antibiotiky •(pro zabránění růstu „rychlejších“ bakterií) •další speciální média: •chromogenní agar (dourčení kvasinek) •rýžový agar (dourčení kvasinek) •RPMI 1640, MH s glukózou a metylenovou modří (testování citlivosti) •Czapek Dox (dourčení aspergilů) •atd. •4. Kultivační metody zařazení kultivátů do rodu a druhu • •makro a mikromorfologie • •(vzhled kolonií, tvorba mycélií a pseudomycélií na rýžovém nebo bramborovém agaru, tvar buněk v mikroskopickém preparátu..) • • •biochemické vlastnosti • •(utilizace a kvašení cukrů, event. dalších látek, komerční „chromagary“) • • •sekvenace (PCR), proteomika (MALDI-TOF) • •Stále není zcela prokázaný vztah mezi výsledky in vitro a in vivo •houby rostou pomaleji než bakterie (difuze ATM v agaru x růst mikroorganismu) •stavba buňky (eukaryota) a složení (chitin) • • •Existují standardní metodiky – CLSI, EUCAST •(M27-A pro kvasinky, M37-A pro vláknité houby, M44-A, E7.1) •pracné, drahé a v rutinně nepoužívané (krom DDT, která je ale použitelná jenom pro některá ATM) • •V rutinní praxi lze využít pomocné metodiky s různou shodou se standardními •(ETEST, Sensititre, NeoSensitabs…) •4. Testování citlivosti hub k antimykotikům • •Princip: stanovení MIC (minimální inhibiční koncentrace) pomocí plastikového proužku s gradientem antimykotika •4. Příklad: metodika ETEST (vysoká shoda se standardem) •Výhody: • •umožní zařadit patogena do rodu i druhu (epidemiologie) •otestovat citlivost na antimykotika •specifická (z primárně sterilních materiálů) • •Nevýhody: • •málo senzitivní (ale víc než mikroskopie) •časově náročnější (dny až týdny) •riziko kontaminací (pomnožení) •u nesterilních materiálů obtížná interpretace – rozhodnutí o kolonizaci nebo infekci (moč, sputum etc.) •4. Kultivace – shrnutí Ø antigeny buněčné stěny hub (v našich podmínkách) Ø •invazivní aspergilóza galaktomannan •invazivní kandidóza mannan •invazivní kryptokokóza glukuronoxylomannan •invazivní mykóza glukan • •4. Sérologie (dg invazivních mykóz) Ø protilátky • •invazivní kandidóza antimannan • •Pro dg invazivních mykóz není stanovení protilátek obvykle přínosné (velká promořenost obyvatelstva) • •Výjimka – endemické mykózy (histoplazmóza, kokcidioidomykóza apod.) stěna aspergilus fumigatus •4. Sérologie (dg invazivních mykóz) • pro prognózu pacienta s invazivní mykózou je zásadní časné zahájení léčby à velký důraz je kladen na časnou diagnostiku (tj. serologické a molekulárně-biologické metody) •mortalita IA & čas zahájení léčby •Von Eiff, Respiration, 1995 4. Používané metody •Latexová aglutinace •(kryptokokóza, histoplazmóza….) •ELISA (enzyme linked immunosorbent assay) •(kandidóza, aspergilóza…..) •G-test (limulus test) •(panfungální – vše kromě kryptokoků a zygomycet) •Komplement-fixační reakce, hemaglutinace, imunodifuze v gelu.. •(protilátky mají význam u alergických stavů a endemických mykóz….) lat •v přítomnosti antigenu •vznik okem viditelného aglutinátu • 4. Latexová aglutinace - princip DV00000 • Rat monoclonal antibody EB-A2 + peroxidase • • • • • 1 2 3 4 Rat monoclonal antibody EB-A2 • • • Galactomannan • Chromogen • • • • • •Mennink-Kersten et all, 2004 •4. Sendvičová ELISA – princip 4. G-test - princip • • •Limulus polyphemus (S.Amerika) •Tachypleus tridentatus (JV Asie) •Výhody: •rychlé (časná diagnóza) •senzitivní •specifické •možnost monitorovat léčebnou odpověď (v případě antigenů) •vysoká negativní prediktivní hodnota! • (tj. negativní výsledek s vysokou pravděpodobností znamená nepřítomnost choroby) • •Nevýhody: •falešné pozitivity •nejednoznačná interpretace (u protilátek) •cena (G-test) •4. Nekultivační (sérologické) metody shrnutí Øvelmi citlivá – může detekovat jen několik kopií genu v reakci a dokonce méně než jeden genom. • Ølze využít jak konzervované, tak variabilní úseky genomu a tak navrhnout assay panfungální nebo specifickou pro určité rody nebo druhy. Ø Økvantifikací lze odlišit kolonizaci od aktivní infekce. Ø Øpři použití multiplex PCR lze detekovat více druhů v jedné PCR reakci. Ø Øvýsledek je znám během několika málo hodin. •4. Molekulárně biologická diagnostika - výhody Falešné negativity z důvodu: Ømálo účinné metodě izolace DNA Øvelkému nadbytku humánní DNA ve vzorku (kompetice) •4. Molekulárně-biologická diagnostika - nevýhody Økontaminace • (při odběru, izolaci DNA, přípravě PCR reakce) Ønízké specificitě • (zkřížené reakce s jinými příbuznými druhy nebo dokonce lidskou DNA) •Falešné pozitivity z důvodu: 4. Vyšetřovací metody v mykologii totální shrnutí •Mikroskopie •(v minutách) • •Sérologie •(hodiny) •PCR •(24 - 72 hodin) •Kultivace •(dny až týdny) •- falešné pozitivity • •- nelze detekovat •zygomycety •- nestandardní •- falešné pozitivity •- falešné negativity •- málo senzitivní •- mnohdy nelze odebrat •vhodný materiál •- jednoduché •- rychlé •- specifické •- senzitivní • -časná diagnóza • -standardní •- monitorace •úspěchu/selhání léčby •- velmi senzitivní •- panfungální •- určení patogena •- určení patogena •(rod, druh) •- stanovení citlivosti •Nevýhody •Výhody •- málo senzitivní • -mnohdy nelze odebrat •vhodný materiál • -neurčí patogena •septované/neseptované 5. Nejčastější mykózy •Kandidózy •Aspergilózy •Zygomykózy •Fusariózy •Kryptokokózy •Pneumocystózy •Dermatomykózy •Vzácné houbové infekce •invazivní • •neinvazivní • • 5. Epidemiologie invazivních mykotických infekcí •zastoupení houbových patogenů je různé u různých skupin pacientů…… •(např. u onkologicky nemocných se zvyšuje podíl infekcí způsobených vláknitými houbami) • •(Pfaller 2010) 5. Epidemiologie neinvazivních mykotických infekcí •1. mykózy kůže a nehtů nohou (dermatomykózy) •vůbec nejčastější mykotické onemocnění •dokonce čtvrté nejčastější onemocnění obecně (po zubních kazech, vysokém tlaku a migréně) •2. vulvovaginální kandidózy (slizniční kvasinkové infekce) •druhá nejčastější poševní infekce •75% žen prodělá za život alespoň jednu epizodu •asi polovina z nich onemocní dvakrát •predispoziční faktory (těhotenství, diabetes mellitus, léčba širokospektrými antibiotiky, chlorované bazény, těsné syntetické prádlo…) • • 5. Kandidóza •Původci: •C. albicans (% v závislosti na populaci pacientů) •ostatní kandidy – ale i rod Trichosporon, Blastoschizomyces, Saccharomyces etc. •Infekce: •invazivní – sepse nebo diseminovaná infekce •neinvazivní - onychomykóza, kožní kandidóza, vaginální kandidóza… •V malém množství patří kvasinky do běžné flóry kůže či GIT, z čehož plyne, že kandidózy jsou obvykle endogenního původu •Mikrobiologická diagnostika: •kultivace a mikroskopie •běžné bakteriologické metody •nekultivační •glukan •PCR 5. Aspergilóza •Původci: •Aspergillus fumigatus (90%) •Aspergillus niger, Aspergillus flavus, Aspergillus tereus… •Infekce: •invazivní - nejčastěji plicní, možnost diseminace hematogenně • neinvazivní – onychomykózy, otomykózy, alergická broncho-pulmolární… •Na rozdíl od kvasinek nejsou aspergily součástí běžné flóry člověka a infekce jsou tedy obvykle exogenního původu (stavební práce!!) •Mikrobiologická diagnostika: •kultivace a mikroskopie •ne biochemie - ale mikromorfologie, MALDI •nekultivační •galaktomanan, glukan •PCR http://enfo.agt.bme.hu/drupal/sites/default/files/Aspergillus%20flavus_0.jpg 5. Zygomykóza •Původci: •Rhizopus spp. (až 50%) •Mucor spp., Absidia spp., Rhizomucor spp., Cunninghamella spp. •exogenní (stejně jako aspergilózy), méně časté •Infekce: •invazivní - rhinocerebrální, plicní, sinusitidy, možnost diseminace hematogenně • neinvazivní – onychomykózy, otomykózy… •Mikrobiologická diagnostika: •kultivace a mikroskopie •ne biochemie - ale mikromorfologie, MALDI •nekultivační •bez serologických metod!! •PCR 5. Fusarióza •Původci: •Fusarium solani (až 50%), F.oxysporum, F.verticillioides… •Infekce: •exogenní •kožní, keratitidy (čočky), pneumonie, sinusitidy - u imunokompromitovaných až v 70% diseminace!! •Mikrobiologická diagnostika: •kultivace a mikroskopie •ne biochemie – ale mikromorfologie •u diseminovaných pozitivní hemokultura!! •nekultivační •glukan •PCR?! 10_1198105200 petris 5. Kryptokokóza (invazivní) •Původce: •C. neoformans, C. gatii •Infekce: •exogenní (rezervoár- holubí trus) •primárně plicní, při diseminaci má afinitu k CNS (meningitidy), často první příznak rozvíjejícího se AIDS •Mikrobiologická diagnostika: •kultivace a mikroskopie •v mikroskopickém preparátu •typické polysacharidové pouzdro •kultivace – běžné půdy •nekultivační •glukuronoxylomanan •PCR cry1_l 5. Pneumocystová pneumonie •Původce: •P. jiroveci (na počest českého parazitologa prof.Jírovce) – původně parazit, přeřazeno k houbám na základě studia genomu •Infekce: •exogenní (ubikvitní), plicní, často první příznak rozvíjejícího se AIDS, komplikace u neutropenických pacientů •Mikrobiologická diagnostika: •kultivace a mikroskopie: •speciální mikroskopická barvení •imunofluorescence •běžně se nekultivuje •nekultivační: •glukan (krev, tekutina z BAL) •PCR (tekutina z BAL) fig85_2 pcpcysta •© E.Keiser 6. Povrchové mykózy •Dermatofytózy (tinea – dle lokalizace capitis, corporis, manus, pedis, unguium - onychomykóza…) •Kandidózy •Keratomykózy (Pityriasis versicolor) •Dle kliniky •Dle původce •Tinea (Trichophyton spp., Epidermophyton floccosum, Microsporum spp., Scopulariopsis spp.) •Kandidóza (C. albicans, C. parapsilosis, T. asahii, C. albidus..) •Keratomykóza (Malassezia furfur..) •Mikrobiologická diagnostika •Kultivace (dle původce – obvykle Sabouraudův agar, 25-30ºC, až 1-5 týdnů) •Mikroskopie (preparát s MycoInk a KOH) Závěry – co byste měli vědět JJ •rozdíl bakterie x houby, jak se dělí •mikrobiologická diagnostika (mikroskopie, kultivace, sérologie, PCR) •nejpočetnější (kandidózy, aspergilózy, dermatomykózy) •v diagnostice je nutný komplexní přístup (rizikové faktory x klinický stav x mikrobiologie) •mykózy (invazivní x neinvazivní) •Kazuistika k zamyšlení •Muž, r.1960 •30.1.2013 hospitalizován s pneumonií •31.1.2013 dg. influenza A nasazen oseltamivir + empiricky piperacilin/tazobaktam pro susp. bakteriální superinfekci •5.2. 2013 tekutina z BAL na GM – negativní (odběr pro ne zcela dobrou odpověď na terapii) •13.2.2013 přidán anidulafungin (vysazen 21.2.2013) •26.2.2013 po předchozím pozvolném zlepšování stavu opět zhoršení s kultivačním nálezem v moči (E.coli - cefotaxim) •28.2.2013 pozitivní hemokultura, mikroskopicky kvasinky •4.3.2013 hlášen výsledek C. neoformans (API32C, sekvenačně potvrzeno) – změna na amfotericin + flukonazol •4.3. 2013 LFA sérum pozitivní, 5.3. LFA moč pozitivní •6.3. 2013 LFA likvor pozitivní, později i kultivačně pozitivní •HIV negativní, bez kortikoidů, bez defektů v buněčné imunitě, v předchorobí bez zvláštností. •Navzdory terapii pacient 3.4.2013 umírá •Otázky üsmíšená pneumonie od začátku hospitalizace??? üpůvodně jenom kolonizace kryptokokem a až následně rozvoj kryptokokózy na terénu poškozeném chřipkou??? ünozokomiální nákaza??? Poučení pro nás: u pacientů dlouhodobě se nelepšících na odpovídající terapii je vhodné brát v úvahu i houbovou etiologii infekce (a to včetně kryptokoka) bez ohledu na imunitní stav pacienta….