Identificación de los mecanismos moleculares involucrados en la morfogénesis de Cryptococcus neoformans y estudio de su función durante la infección

Resumen

Una de las principales características de la mayoría de los hongos es la capacidad de cambiar de morfología. En el caso de hongos patógenos, estos cambios ocurren durante la infección y juegan un papel importante en el desarrollo de la enfermedad. Cryptococcus neoformans es una levadura patógena cuya principal característica es una cápsula de polisacárido. Durante la infección, esta levadura cambia de tamaño sin modificar la forma de la célula. En concreto, este hongo puede incrementar su tamaño mediante dos mecanismos diferentes: aumentando el tamaño de la cápsula, o incrementando el diámetro tanto de la cápsula como del cuerpo celular, dando lugar a células gigantes. El principal objetivo de este trabajo es investigar los mecanismos que regulan la morfogénesis en C. neoformans. Se evaluó la síntesis de la cápsula utilizando una cepa que expresa el gen CAP59, necesario para la síntesis capsular, fusionado al promotor regulable GAL7. La síntesis de la cápsula se produjo de manera dispersa y no polarizada. Se estudió si el incremento capsular era dependiente de la actividad mitocondrial utilizando inhibidores de la fosforilación oxidativa. Observamos que este fenómeno no ocurría en presencia de estos inhibidores. Los resultados obtenidos han mostrado nuevos aspectos sobre la dinámica de aparición de la cápsula y abren nuevas vías de investigación necesarias para entender mejor la biología de la cápsula. La formación de células gigantes es otro cambio morfológico de C. neoformans durante la infección. En este trabajo, mostramos diferentes condiciones que favorecen la formación de células gigantes in vitro. Observamos que C. neoformans indujo células gigantes en medios limitantes en nutrientes a pH neutro suplementado con suero bovino fetal. Además, otros factores como la azida de sodio, limitación de oxígeno y una atmósfera enriquecida con CO2 favorecieron dicho cambio morfológico. La formación de células gigantes está regulada por fenómenos de quorum sensing, ya que solo se observó a densidades celulares bajas. Quisimos investigar la expresión génica en las células gigantes mediante la secuenciación masiva del ARN en condiciones in vitro e in vivo. Comparando los resultados obtenidos de ambas condiciones, se obtuvo una coincidencia de 80 genes sobreexpresados. Se identificaron genes relacionados con el Acetil CoA. Se encontraron también genes involucrados en ciclo celular, transporte y resistencia a drogas. Nuestros resultados muestran una alternativa al uso de modelos animales para el estudio de células gigantes y esto permitirá identificar nuevas dianas antifúngicas y marcadores de este tipo de células. Además, se estudió cómo influye el huésped en la formación de células gigantes. Para ello, se comparó la morfología de C. neoformans en dos cepas de ratón, C57BL6J y CD1. La proporción de células gigantes era mayor en los ratones C57BL6J, lo que se asoció a una mayor diseminación al cerebro, aumento de citoquinas antiinflamatorias y mayor producción de anticuerpos, confirmando que estos animales presentan una respuesta inmune de tipo Th2. Estos resultados mostraron que la formación de células gigantes no depende solo del patógeno sino también de factores del huésped. Para profundizar en los factores del huésped que regulan la morfogénesis de C. neoformans, investigamos el papel de la citoquina 17 en la formación de células gigantes usando ratones deficientes en IL17A. Observamos que las levaduras tenían un menor diámetro en los ratones deficientes en comparación con ratones C57BL6J. Sin embargo, hubo una mayor diseminación al cerebro en los ratones deficientes. Cuantificamos el perfil de citoquinas acumuladas en el cerebro tras 9 días de infección y todas se vieron incrementadas de forma significativa en los ratones deficientes. Nuestros resultados apoyan la hipótesis de que la IL-17 juega un papel importante en la contención de las levaduras en el pulmón e impedir la diseminación al cerebro.