Научная статья на тему 'АНАЛИЗ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКОЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ ВОЗБУДИТЕЛЕЙ ИНВАЗИВНОГО КАНДИДОЗА, ПОЛУЧЕННЫХ В КУЛЬ-ТУРЕ НА ЭРИТРИТ-АГАРЕ'

АНАЛИЗ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКОЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ ВОЗБУДИТЕЛЕЙ ИНВАЗИВНОГО КАНДИДОЗА, ПОЛУЧЕННЫХ В КУЛЬ-ТУРЕ НА ЭРИТРИТ-АГАРЕ Текст научной статьи по специальности «Биотехнологии в медицине»

CC BY
85
12
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
Candida spp. / Candida auris / видовая идентификация / MALDI-TOF-масс-спектрометрия / инвазивный кандидоз / эритрит-агар / Candida spp. / Candida auris / species identification / MALDI-TOF mass-spectrometry / invasive candidiasis / erythritol-agar

Аннотация научной статьи по биотехнологиям в медицине, автор научной работы — Рябинин Игорь Андреевич, Чилина Г.А.

В работе представлено сравнительное исследование масс-спектрометрических свойств основных возбудите-лей инвазивного кандидоза, выращенных на эритрит-агаре без добавления крови. Изучено 52 штамма, принадлежащих к видам Candida albicans, C. parapsilosis, C. glabrata, C. auris, C. (Meyerozyma) guilliermondii и C. krusei (Pichia kudriavzevii). Виды Candida сопоставляли по доле результативных масс-спектрометрических съемок и показателю достоверности идентификации. Для штаммов C. auris дополнительно сравнили особенности культур, полученных на эритрит-агаре и среде Сабуро. Выявили, что клетки C. glabrata, C. auris и C. parapsilosis более устойчивы к действию муравьиной кис-лоты, чем клетки C. albicans, C. krusei и C. guilliermondii. По показателю достоверности идентификации отметили статистически значимые различия в парах сравнения C. albicans – C. parapsilosis; C. albicans – C. glabrata; C. albicans – C. guilliermondii, а также C. glabrata – C. krusei и C. glabrata – C. auris. Приведены возможные причины таких различий. Для C. auris установили, что показатели достоверности идентификации культур на среде Сабуро несколько выше, чем на эритрит-агаре, однако качество масс-спектрометрической съемки лучше для культур с эритрит-агара. Последнее обстоятельство следует учитывать при составлении баз («библиотек») типовых масс-спектро-профилей для видовой идентификации Candida spp.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по биотехнологиям в медицине , автор научной работы — Рябинин Игорь Андреевич, Чилина Г.А.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

ANALYSIS OF MASS-SPECTROMETRIC IDENTIFICATION OF INVASIVE CANDIDIASIS CAUSATIVE AGENTS OBTAINED IN CULTURE ON ERYTHRITOL-AGAR

The report presents the comparative study of mass-spectrometric properties of invasive candidiasis main patho-gens grown on erythritol-agar without the addition of blood. 52 strains belonging to the species Candida albicans, C. par-apsilosis, C. glabrata, C. auris, C. (Meyerozyma) guillier-mondii, and C. krusei (Pichia kudriavzevii) were studied. Candida species were compared by the proportion of successful mass-spectrometric surveys and the score of identification reliability. Characteristics of cultures obtained on erythritol-agar and Sabouraud's dextrose agar were additionally compared for strains of C. auris It was found that the cells of C. glabrata, C. auris and C. parapsilosis are more resistant to the action of formic acid than the cells of C. albicans, C. krusei and C. guilliermondii. In terms of identification reliability, statistically significant differences were noted in comparison pairs C. albicans – C. parapsilosis; C. albicans – C. glabrata; C. albicans – C. guilliermondii, as well as C. glabrata – C. krusei and C. gla-brata – C. auris. Possible reasons for such differences are given. For C. auris, it was found that the reliability of culture identification on Sabouraud's medium is somewhat higher than on erythritol agar, however, the quality of mass-spectrometric imaging is better for cultures from erythritol-agar. The latter circumstance should be taken into account when compiling databases («libraries») of typical main-spectra-profiles for species identification of Candida spp.

Текст научной работы на тему «АНАЛИЗ МАСС-СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКОЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ ВОЗБУДИТЕЛЕЙ ИНВАЗИВНОГО КАНДИДОЗА, ПОЛУЧЕННЫХ В КУЛЬ-ТУРЕ НА ЭРИТРИТ-АГАРЕ»

УДК 582.282.232+543.51

DOI: 10.24412/1999-6780-2022-2-28-33

АНАЛИЗ МАСС- СПЕКТРОМЕТРИЧЕСКОЙ ИДЕНТИФИКАЦИИ ВОЗБУДИТЕЛЕЙ ИНВАЗИВНОГО КАН-ДИДОЗА, ПОЛУЧЕННЫХ В КУЛЬТУРЕ НА ЭРИТРИТ-АГАРЕ

1'2Рябинин И.А. (н.с., ассистент кафедры)*, 1Чилина Г.А. (зав. лаб.)

Северо-Западный государственный медицинский университет им. И.И. Мечникова: 1НИИ медицинской микологии им. П.Н. Кашкина; 2кафедра медицинской микробиологии, Санкт-Петербург, Россия

В работе представлено сравнительное исследование масс-спектрометрических свойств основных возбудителей инвазивного кандидоза, выращенных на эритрит-агаре без добавления крови. Изучено 52 штамма, принадлежащих к видам Candida albicans, С. parapsilosis, С. glabrata, С. aiiris, С. (Meyerozyma) guilliermondii и С. krusei (Pichia kudriavzevii). Виды Candida сопоставляли no доле результативных масс-спектрометрических съемок и показателю достоверности идентификации. Для штаммов С. auris дополнительно сравнили особенности культур, полученных на эритрит-агаре и среде Сабуро.

Выявили, что клетки С. glabrata, С. auris и С. parapsilosis более устойчивы к действию муравьиной кислоты, чем клетки С. albicans, С. krusei и С. guilliermondii. По показателю достоверности идентификации отметили статистически значимые различия в парах сравнения С. albicans - С. parapsilosis; С. albicans - С. glabrata; С. albicans — С. guilliermondii, а также С. glabrata - С. krusei и С. glabrata - С. auris. Приведены возможные причины таких различий. Для С. auris установили, что показатели достоверности идентификации культур на среде Сабуро несколько выше, чем на эритрит-агаре, однако качество масс-спектрометрической съемки лучше для культур с эритрит-агар а. Последнее обстоятельство следует учитывать при составлении баз («библиотек») типовых масс-спектро-профилей для видовой идентификации Candida spp.

Ключевые слова: Candida spp., Candida auris, видовая идентификация, MALDI-TOF-масс-спектрометрия, инвазивный кандидоз, эритрит-агар

ANALYSIS OF MASS-

SPECTROMETRIC IDENTIFICATION OF INVASIVE CANDIDIASIS CAUSATIVE AGENTS OBTAINED IN CULTURE ON ERYTHRITOL-AGAR

12Ryabinin I.A. (scientific researcher, assistant of the department), 1Chilina G.A. (head of the laboratory)

North-Western State Medical University named after I.I. Mech-nikov: 1Kashkin Research Institute of Medical Mycology; department of Medical Microbiology; St. Petersburg, Russia

* Контактное лицо: Рябинин Игорь Андреевич, e-mail: lgor.Ryabinin@szgmu.ru

The report presents the comparative study of mass-spectrometric properties of invasive candidiasis main pathogens grown on erythritol-agar without the addition of blood. 52 strains belonging to the species Candida albicans, C. parapsilosis, C. glabrata, C. auris, C. (Meyerozyma) guilliermondii, and C. krusei (Pichia kudriavzevii) were studied. Candida species were compared by the proportion of successful mass-spectrometric surveys and the score of identification reliability. Characteristics of cultures obtained on erythritol-agar and Sabouraud's dextrose agar were additionally compared for strains of C. auris

It was found that the cells of C. glabrata, C. auris and C. parapsilosis are more resistant to the action of formic acid than the cells of C. albicans, C. krusei and C. guilliermondii. In terms of identification reliability, statistically significant differences were noted in comparison pairs C. albicans - C. parapsilosis; C. albicans - C. glabrata; C. albicans - C. guilliermondii, as well as C. glabrata - C. krusei and C. glabrata - C. auris. Possible reasons for such differences are given. For C. auris, it was found that the reliability of culture identification on Sabouraud's medium is somewhat higher than on erythritol agar, however, the quality of mass-spectrometric imaging is better for cultures from erythritol-agar. The latter circumstance should be taken into account when compiling databases («libraries») of typical main-spectra-profiles for species identification of Candida spp.

Key words: Candida spp., Candida auris, species identification, MALDI-TOF mass-spectrometry, invasive candidiasis, erythritol-agar

ВВЕДЕНИЕ

Современные системы идентификации дрожжевых грибов и возбудителей инвазивного кандидоза в частности, в которых применяются MALDI-TOF (Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization Time-of-Flight)-Macc-cneKTpoMeTpbi, позволяют исследовать культуры, полученные на различных питательных средах. Чаще всего идентификацию проводят, используя материал колоний, полученный на среде Сабуро, кровяном агаре (на основе эритрит-агара, «колумбийского» агара, триптозного агара) или различных хромогенных средах. Ранее было показано, что при работе со средами безуглеводными или с низкими концентрациями углеводов из материала колоний Candida spp. удается получить более детализованный MALDI-масс-спектр, чем при использовании сред, обогащенных углеводами [1, 2]. В связи с этим обстоятельством отметим, что наиболее частым типом плотных питательных сред, на которые производят посев большинства типов биоматериалов человека, является кровяной агар. Однако Candida spp. неприхотливы в питательных потребностях, и добавка крови лошади или барана для них не является необходимым условием культивирования, поэтому получение культур возбудителей инвазивного кандидоза на этапе подготовки к MALDI-идентификации теоретически возможна с использованием основ кровяных агаров.

Эритрит-агар — одна из самых частых в практике основ для изготовления кровяного агара с целью выделения широкого круга микроорганизмов. Изначально эритрит-агар был предложен в качестве основы питательной среды для выделения Brucella spp. из патологического материала (в чистом виде или в сочетании с различными добавками) [3, 4]. Эритрит (эритритол) в данном случае используется в качестве стимулятора роста бруцелл. Ранее было показано, что этот многоатомный спирт входит в химический состав клеток генитального тракта и плаценты некоторых парнокопытных, что во многом объясняет специфическую органную тропность бруцелл у животных. Однако для организма человека эритритол не характерен; как оказалось, бруцеллы способны получать эритритол из других Сахаров в тканях человека, где экспрессируется альдозо-редуктаза [5]. Значимость эритритола объясняется эволюционно сложившимся предпочтением бруцелл к утилизации этого многоатомного спирта: описано 2 пути его распада, связанного с комплексом реакций типа пен-тозофосфатного цикла [6]. В этом физиологическом акте также проявляется своеобразие бруцелл, поскольку для прокариот в целом пентозофосфатный цикл не характерен.

Значение эритритола для грибов рода Candida неоднозначно. Большинство медицински значимых Candida spp. и сходных с ними микромицетов эритритол не используют, как это отмечено в отношении С. albicans, С. dubliniensis, С. parapsilosis-complex, С. tropicalis, С. glabrata-complex, С. haemulonii, С. inconspicua, С. auris, Meyerozyma guilliermondii, Pichia kudriavzevii, P. norvegensis, Clavispora lusitaniae, Kluyveromyces marxianus, Cyberlindnera fabianii, Diutina catenulata, D. rugosa и других видов. Ассимиляция эритритола известна у некоторых редких возбудителей фунгемии, например С. pelliculosa (Wickerhamomyces anomalus) и отдельных штаммов С. famata (Debaryomyces hansenií) [7]. В то же время некоторые непатогенные Candida spp. (С. magnoliae, С. sorbosivorans) [8, 9] способны продуцировать эритритол, их штаммы используются в промышленном производстве. Yarrowia lipolytica способна как синтезировать, так и утилизировать эритритол [10, 11]. Микромицеты, дрожжевые и ми-целиальные, запасают эритритол в клетках для защиты от осмотического стресса как вещество, способное сохранять воду в связанном состоянии [12]. Эритритол, кроме того, имеет необычное свойство потенцировать фунгицидное действие четвертичного аммониевого соединения на Candida spp. (С. albicans) [13].

В качестве стимулятора роста бруцелл в среду эритрит-агар также входит тиамин. Хорошо известно, что витамин В1 стимулирует рост С. albicans [Littman M.L., Miwatani Т., 1963], хотя Candida spp. синтезирует тиамин самостоятельно, при окисли-

тельном стрессе эти микромицеты нуждаются в больших количествах экзогенного тиамина [14]. Для поддержания роста в среде также имеется глюкоза, однако в более низкой концентрации (0,1%), чем в среде Сабуро (2-4%).

Препараты пептидов и аминокислот, входящие в состав эритрит-агара, могут отличаться в рецептурах различных производителей. Большинство Candida spp. неприхотливы в использовании различных источников азота, могут расти как в присутствии органического азота аминокислот, так и минерального азота в виде солей азотной кислоты (как, например, в среде Ролена).

Таким образом, возможность использования эритрит-агара для культивирования штаммов Candida spp. на этапе подготовки к масс-спектрометрическому исследованию требует экспериментальной оценки в связи с (1) доступностью и широким использованием данной питательной среды в отечественных микробиологических лабораториях и (2) своеобразием ее химического состава в аспекте физиологических особенностей возбудителей кандидоза.

Цель исследования: сравнить параметры масс-спектрометрической идентификации возбудителей инвазивного кандидоза, выращенных на среде «эритрит-агар», как одной из наиболее частых основ для конструирования кровяного агара.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Исследование провели в два этапа. Задачи первого этапа: оценить возможность применения эритрит-агара для подготовки культур Candida spp. к MALDI-идснтификации и сравнить представителей различных видов по показателям достоверности идентификации. В исследование включили 45 штаммов возбудителей инвазивного кандидоза, полученных в гемокультуре или выделенных из других первично стерильных биосубстратов, относящихся к 6 видам: С. albicans, С. parapsilosis, С. guilliermondii, С. glabrata, С. krusei, С. auris. Штаммы получены из Российской коллекции патогенных грибов. Изоляты субкультивировали на среде «эритрит-агар» (ФГУП «НПО «Микроген» МЗ РФ) при 35 °С 24 ч, наносили на мишень масс-спектрометра с параллельной обработкой 70% муравьиной кислотой методом «двойного травления», затем исследовали в проворностях по протоколу производителя на масс-спектрометре Аи-toflex speed TOF/TOF с пакетом программного обеспечения MALDI Biotyper, как описано ранее [15]. Использовали стандартные критерии идентификации «Score Value» и «категория идентификации», для «Score Value» провели расчёт показателей вариации по отдельным изученным видам Candida spp., а также попарное сравнение видов с применением критерия Манна-Уитни.

Задача второго этапа: выявить особенности N1А Ь ОI - и д с н т и ф и к а ц и и актуального возбудителя инвазивного кандидоза С. аиш на эритрит-агаре в сравнении со средой Сабуро. На втором этапе в исследование дополнительно включили 7 штаммов С. аит, также депонированных в Российской коллекции патогенных грибов, которые субкультивировали параллельно на эритрит-агаре и агаре Сабуро в тех же условиях, что и на предыдущем этапе, и затем провели масс-спектрометрическую идентификацию в 4-х проворностях для каждого штамма и среды

(всего 56 измерений), как указано выше. Показатели «Score Value», полученные в двух сериях наблюдений, сравнили с использованием критерия Уилкок-сона.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Количественная характеристика выборки штаммов, а также данные о результативности масс-спектрометрической съемки, показателях достоверности идентификации представлены в таблице 1.

Таблица 1

Сравнительная характеристика MALDI-идентификации возбудителей инвазивного кандидоза

Параметры сравнения Виды возбудителей кандидоза и особенности их идентификации

С. albicans C. parapsilosis C. glabrata C. guilliermondii C. krusei C. auris

Количество изученных штаммов 10 11 4 5 9 4

Общее количество масс-спектрометрических съемок 80 84 20 20 36 16

Количество МАЮ1-масс-спектров (результативных съемок) 72 41 10 15 25 9

Доля результативных съемок, % 90% 49% 50% 75% 69% 56%

Особенности значения показателя достоверности идентификации («Score Value»):

М 1,964 1,871 1,798 1,868 1,874 1,957

Размах вариации Р 0,614 0,429 0,288 0,377 1,051 0,349

Среднее линейное отклонение с) 0,111 0,0957 0,0792 0,0968 0,318 0,0733

0 0,0193 0,0119 0,00862 0,0133 0,0415 0,00935

о 0,139 0,109 0,0928 0,115 0,204 0,0967

Коэффициент вариации СV 5,65% 5,82% 5,16% 6,18% 10,88% 4,94%

U=927,5 U=116 U=326,5 11=680 U=316,5

Попарное сравнение выборок MALDI-масс-спектров по показателю «Score Value» с помощью критерия Манна-Уитни (U) с двусторонней «нулевой» гипотезой с С. albicans — Z=3,27236 p=0,00108 Z=3,45052 p=0,00056 Z=2,39341 p=0,01684 Z=l,81041 p=0,0703 Z=-0.10519 p=0,9124

С. parapsilosis U=927,5 Z=3,27236 p=0,00108 - U=125,5 Z=l,87424 p=0,06148 U=307,5 Z=0,00925 p=0,99202 U= 461,5 Z=-0,66755 p=0,50286 U=110 Z=-1,86863 p=0,06148

определением значимости с помощью Z-оценки (где применимо) и расчетом фактического уровня значимости р.

С. glabrata U=116 Z=3,45052 p=0,00056 U=125,5 Z=l,87424 p=0,06148 - U=45* Z=l,63637 p=0,101 U=68 Z=2,06309 p=0,0394 U=ll** Z=-2.73526 p=0,00614

Результаты расчета выделены жирным шрифтом в случае значимых различий. С. guilliermondii U=326,5 Z=2,39341 p=0,01684 U=307,5 Z=0,00925 p=0,99202 U=45* Z=l,63637 p=0,101 - U=162,5 Z=0,68446 p=0,4965 U=37*** Z= -1,78885 p=0,07346

U= 680 U= 461,5 U=68 U=162,5 U= 81

Примечания-. С. krusei Z=l, 81041 Z=-0,66755 Z=2,06309 Z=0,68446 — Z=-1,21012

* икрит=39; p=0,0703 p=0,50286 p=0,0394 p=0,4965 p=0,22628

** икрит=11; 11=316,5 U=110 U=ll** U=37*** U= 81

*** икрит=34. С. auris Z=-0,10519 Z=-l,86863 Z=-2.73526 Z= -1,78885 Z= -1,21012 —

p=0,9124 p=0,06148 p=0,00614 p=0,07346 p=0,22628

Особенности значения показателя «категория идентификации:

Доля масс-спектров, идентифицированных с категорией «А», % 33% (24) 15% (6) — 20% (3) 24% (6) 33% (3)

Доля масс-спектров, идентифицированных с категорией «В», % 65% (47) 85% (35) 100% (10) 80% (12) 76% (19) 67% (6)

Доля масс-спектров, идентифицированных с категорией «С», % 2% (1) - - - - -

В ходе видовой идентификации установлено, что 2 штамма оказались представителями других видов, в сравнении с данными паспортов штаммов в коллекции. Так, С. guilliermondii уаг. тетЬгат/асгет РКПГ У-1725 переопределен как Kodamaea оИтеп. Данные таксоны в настоящее время признаны синонимами. А штамм С. кгияе1 (РгсИга кисЬчах'гех'И) РКПГ У-2049 переопределен как РгсЫа тстякипса. Данные таксоны не синонимичны. Примечательно, что РгсЫа татЬипса ранее считали видом дрожжей-аскомицетов, связанных с пищевыми продуктами, также выделили изолят этого микро-мицета из испражнений, однако о связи Р. татЬипса с инфекциями человека ранее не сообщали [16]. В связи с таксономическими особенностями

два указанных штамма исключили из сравнительного анализа.

На первом этапе исследовали результативность масс-спектрометрической съемки, где результативной (технически) съемкой считали такую, благодаря которой формировался масс-спектр, идентифицируемый с показателем «Score Value» не менее 1,701. Наиболее высокие значения здесь были достигнуты для С. albicans, в меньшей степени — С. guillier-mondii и С. krusei. В то же время у С. glabrata, С. аи-ris и С. parapsilosis всего около 50% съемок оказываются результативными. Это указывает на относительную «кислотоупорность» клеточной стенки грибов этих видов при подготовительных манипуляциях, что необходимо учитывать для повышения каче-

ства идентификации: например, провести обработку не на мишени, а в объеме микропробирки, увеличить время обработки. По разнообразию значений, которые принимает «Score Value», исследуемые виды варьируют сравнительно мало, несколько «выделяется» в общем ряду только С. krusei. Основной категорий идентификации у всех видов была категория «В». Что касается категории «А», то наибольшую долю масс-спектров, которые такой категорией отмечены, наблюдали у С. albicans. Данное явление с наибольшей вероятностью обусловлено большим разнообразием типовых масс-спектро-профилей этого вида в «библиотеке» для идентификации в сравнении с другими изученными видами. Такую же долю масс-спектров с категорией «А» наблюдали у С. auris, но этот параметр может быть не истинным в силу небольшого числа наблюдений за штаммами этого вида на данном этапе.

По показателю «Score Value» отметили статистически значимые различия в парах сравнения С. albicans - С. parapsilosis; С. albicans - С. glabrata; С. albicans С. guilliermondii, а также С. glabrata С. krusei и С. glabrata - С. auris. Причины таких различий имеют комплексный характер, наиболее существенные из них следующие: (1) отличия в химической композиции клеточной стенки; (2) неодинаковая комплектация масс-спектро-профилей в «библиотеке» для идентификации; (3) отличие в композиции масс-спектро-профилей из «библиотеки» и оригинальных масс-спектро-профилей, полученных из культур на «эритрит-агаре». Таким образов, по сравнению с МСП типовых культур, при использовании «эритрт-агара» наиболее существенные изменения в метаболизме, в том числе белковом (композиции протеома), происходят у С. albicans и С. glabrata.

В результате исследования двух сред для культивирования С. auris оказалось, что средние допустимые значения показателя достоверности идентификации для среды Сабуро составили (в формате М±ш) 1,85±0,02; а для эритрит-агара - 1,76±0,02. Сопоставление с использованием критерия Уилкок-сона позволило установить, что показатели достоверности идентификации культур на среде Сабуро статистически значимо выше, чем на эритрит-агаре (W3MraipH4ecKoe=17,5; WKpnra4ecKoe=40, р=0,05). Однако при наложении в реальном масштабе полученных MALDT-масс-спектров культур оказалось, что масс-спектры при использовании эритрит-агара отличаются более высокой интенсивностью и деталировкой, чем масс-спектры культур со среды Сабуро (Рис. 1.). Таким образом, несколько сниженные показатели идентификации при использовании эритрит-агара связаны не с недостатком питательной среды, а с особенностями типовых масс-спектро-профилей С. auris в используемой коммерческой «библиотеке».

4000 В0П0 8000 10000 1?Ш 1«00 ^

Рис. 1. Фрагменты MALDI-масс-спектров культур штамма С. auris РКПГ Y-1883 с наложением в реальном масштабе. Верхняя паря масс-спектров из культуры с эритрит-агара, нижняя пара масс-спектров - из культуры со среды Сабу-ро.

В полученных MALDI-масс-спектрах С. auris доминирующим по интенсивности оказался пик низкомолекулярного диапазона, ранее обнаруженный у первого подтверждённого изолята С. auris в России и отсутствующий в МСП типового штамма вида из Японии [2]. Примечательно, что в работе с С. auris 3 штамма (РКПГ Y-1881, Y-1882 и Y-1883) первоначально не позволили получить годные для идентификации MALDI-масс-спектры при заданных условиях культивирования. Напротив, после дополнительной инкубации культур при 25 °С около 18 часов и однократном кислотном травлении (не используя схему «сэндвича») масс-спектрометрическое исследование этих штаммов оказалось успешным.

Возможность выбора сред с низким содержанием углеводов для подготовки культур Candida spp. к масс-спектрометрическому исследованию тесно связана с особенностями биогенеза клеточной стенки, поскольку именно этот компонент клетки является препятствием для кислотной экстракции белков и пептидов. Поэтому следует кратко рассмотреть биосинтез важнейших компонентов клеточной стенки грибов рода Candida: хитина, (З-Б-глюканов и ман-нана.

Биосинтез Р-1,3-Б-глюкана [Mouyna I., et al., 2000] включает образование уридиндифосфат-(УДФ)-глюкозы (глюкоза—>глюкозо-6-

фосфат^глюкозо-1-фосфат^УДФ-глюкоза) —> образование линейной цепи глюкана из УДФ-глюкозы —> ветвление цепи за счет образования 1,6-связей —> удлинение боковых цепей —> сшивку с другими полимерами в составе клеточной стенки (хитином, (3-1,3-Е)-глюканом, маннаном).

Биосинтез хитина [17] проходит в форме каскада реакций: глюкоза —> фруктозо-6-фосфат —> глюкозамин-6-фосфат —> N-ацетилглюкозамин-б-фосфат —» 1Ч-ацетилглюкозамин-1 -фосфат —» УДФ-N-ацетилглюкозамин-б-фосфат —> хитин.

Биосинтез маннана [18] включает этапы: глюкоза —> глюкозо-6-фосфат —» маннозо-6-фосфат —> маннозо-1-фосфат —» гуанозиндифосфат-манноза —» маннан. Маннановая цепь далее проходит ряд превращений, связанных с ветвлением, химическими модификациями, образованием связей с другими полисахаридами и белками.

Как видно из этих кратких схем, глюкоза является исходным компонентом для синтеза всех основных полисахаридов клеточной стенки Candida spp. В случае ее низкого содержания в среде микро-мицету необходимо самостоятельно образовывать глюкозу в акте глюконеогенеза (пируват —> оксало-ацетат —» 2-фосфоглицерат —» 3-фосфоглицерат —» 1,3-бифосфоглицерат —» глицеральдегид-3-фосфат, дигидроксиацетон-фосфат —» фруктозо-1,6-бифосфат —> фруктозо-6-фосфат [может включаться сразу в биосинтез хитина] —> глюкозо-6-фосфат [включается в синтез глюкана и маннана] —> глюкоза). Глюко-неогенез является энергозатратным процессом, кроме того, в данном случае в качестве источников пи-рувата будут использоваться аминокислоты, что приведет к накоплению в среде ионов аммония от реакции дезаминирования и сдвигу рН в щелочную сторону (для Candida spp. такой сдвиг не оптимален, микромицеты лучше переносят закисление среды). Таким образом, при пассаже Candida spp. на средах с низким содержанием глюкозы или иных углеводов создаются условия для образования клеток с более тонкой и/или рыхлой клеточной стенкой, более податливой для действия экстрагирующих агентов.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

По результатам проведенного исследования установили, что среда «эритрит-агар» без добавления крови является приемлемой для MALDI-идентификации возбудителей инвазивного кандидо-

за, включая С. auris, с использованием сокращенной схемы пробоподготвки, которая включает кислотное травление биомассы штамма на мишени. В сравнении с рекомендациями производителя для повышения результативности исследования рекомендуем увеличивать количество повторностей пробоподго-товки и съемки штамма с 2-х до 4-х. Кроме того, в работе необходимо учитывать, что клеточная стенка различных видов рода Candida не одинакова по своей податливости к действию кислот, как это установили в данном исследовании. Использование среды «эритрит-агар», согласно полученным данным о показателях достоверности идентификации и их межвидовых различиях, приводит к формированию масс-спектро-профилей несколько измененной композиции. Однако данное явление легко преодолимо путем доукомплектования «библиотеки» масс-спектро-профилями типовых штаммов Candida spp., выращенных на «эритрит-агаре». При работе с С. auris необходимо учитывать, что в практике встречаются штаммы с особой динамикой роста и формирования клеточной стенки, данное обстоятельство существенно при выборе оптимальной температуры и времени инкубации.

Благодарим за помощь в проведении работы лаборантов-исследователей НИЛ «Российская коллекция патогенных грибов» А.И. Камалову и A.JI. Акимову.

Работа выполнена в рамках Государственного задания Минздрава России «Разработка средств быстрой диагностики тяжелых грибковых инфек-ций и индикации генетических маркеров устойчивости возбудителей инвазивного кандидоза к противогрибковым лекарственным средствам» (2021-2023 гг.).

ЛИТЕРАТУРА

1. Рябинин И.А. Масс-спектрометрия в видовой идентификации возбудителей бактериальных и грибковых инфекций. Модуль [Электронный ресурс]. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2016. Режим доступа: https://www.rosmedlib.ru/book/lMECH-0006.html [Ryabinin I.A. Mass-spectrometry for species identification of bacterial and fungal infection pathogens. Module [Electronic resource]. Moscow: GEOTAR-Media, 2016. Mode of access: https://www.rosmedlib.ru/book/lMECH-0006.html (In Russ)].

2. Васильева H.B., Рябинин И.А., Выборнова И.В. и др. Физико-химические особенности модельного штамма Candida auris, выявляемые посредством MALDI-TOF-масс-спектрометрии. Проблемы медицинской микологии. 2020; 22 (1): 64-72. [Vasifyeva N. V., Ryabinin I.A., Vybornova I. V., et al. Physicochemical features of the Candida auris model strain detected by MALDI-TOF mass-spectrometry. Problems in Medical Mycology. 2020; 22(1): 64-72 (In Russ)]. doi: 10.24412/1999-6780-2020-1-64-72

3. Михайлов Л.М., Капиновский А.И., Баранникова H.JI. и др. Конструирование питательных сред для бруцелл в L-форме. Проблемы особо опасных инфекций. 2012; 3 (113): 89-93. [Mikhailov L.M., Kalinovsky A.I., Barannikova N.L., et al. Construction of nutrient media for L-form Brucella. Problems of Extremely Dangerous Infection. 2012; 3 (113): 89-93 (In Russ)]

4. Ковтун Ю.С., Курилова А.А., Катунина JI.C., Василенко Е.И. Сравнительная оценка белковых гидролизатов при разработке на их основе питательных сред для культивирования бруцелл. Проблемы особо опасных инфекций. 2016; 4: 93-97. [Kovtun Yu.S., Kurilova А.А., Katunina L.S., Vasilenko E.I. Comparative evaluation of protein hy-

drolysates in process of construction based on them nutrient medium for Brucella cultivating. Problems of Extremely Dangerous Infection. 2016; 4: 93-97 (In Russ)].

5. Barbier Т., Machelart A., Zitniga-Ripa A., et al. Erythritol availability in bovine, murine and human models highlights a potential role for the host aldose reductase during Brucella infection. Front. Microbiol. 2017; 8: 1088. doi: 10.3389/fmicb.2017.01088

6. Barbier Т., Collard F., Zimiga-Ripa A., et al. Erythritol feeds the pentose phosphate pathway via three new isomer-ases leading to D-erythrose-4-phosphate in Brucella. Proc. Natl. Acad. Sei. USA. 2014; 111 (50): 17815-17820. doi: 10.1073/pnas.1414622111

7. The University of Adelaide. Mycology Online. Fungal descriptions and antifungal susceptibility. Yeast-like Fungi [Electronic resource]. Mode of access: https://www.adelaide.edu.au/mycology/fungal-descriptions-and-antifungal-susceptibility/yeast-like-fungi Date of access: 23.05.22.

8. Ghezelbash G., Nahvi I., Malekpour A. Erythritol production with minimum by-product using Candida magnoliae Mutant. Applied Biochemistry and Microbiology. 2014; 50: 292-296. doi:10.7868/S0555109914030192

9. Saran S., Mukherjee S., Dalai J., Saxena R.K. High production of erythritol from Candida sorbosivorans SSE-24 and its inhibitory effect on biofilm formation of Streptococcus mutans. Bioresour. Technol. 2015; 198: 31-38. doi:10.1016/j.biortech.2015.08.146

10. Rzechonek D.A., Neuveglise C.t Devillers H., et al. EUF1 - a newly identified gene involved in erythritol utilization in Yarrowia lipolytica. Sei. Rep. 2017; 7: 12507. doi:10.1038/s41598-017-12715-7

11. Carly F., Vandermies M., Telek S., et al. Enhancing erythritol productivity in Yarrowia lipolytica using metabolic engineering. Metab. Eng. 2017; 42: 19-24. doi: 10.1016/j.ymben.2017.05.002

12. Park E.H., Lee H.Y., Ryu Y. W., et al. Role of osmotic and salt stress in the expression of erythrose reductase in Candida magnoliae. J. Microbiol. Biotechnol. 2011; 21 (10): 1064-1068. doi: 10.4014/jmb.l 105.05029

13. Ichikawa Т., Yano Y., Fujita Y., et al. The enhancement effect of three sugar alcohols on the fungicidal effect of ben-zethonium chloride toward Candida albicans. J. Dent. 2008; 36 (11): 965-968. D01:10.1016/j,jdent.2008.07.013

14. WolakN., Tomasi M., KozikA., Rapala-Kozik M. Characterization of thiamine uptake and utilization in Candida spp. subjected to oxidative stress. Acta Biochim. Pol. 2015; 62 (3): 445-55. doi: 10.18388/abp.2015_1044

15. Лунина C.C., Рябинин И.А. Спектрообразующие полипептиды Candida glabrata. «Трансляционная медицина: от теории к практике»: Материалы 6-й научно-практической конференции молодых ученых специалистов. Под ред. д.м.н. A.B. Силина. СПб.: Из-во СЗГМУ им. H.H. Мечникова. 2018: 27-28. [Lunina S.S., Ryabinin I.A. Spectra-forming polypeptides from Candida glabrata. «Translational medicine: from theory to practice»: Proceedings of the 6th scientific and practical conference of young scientists. Ed. by Silin A.V., MD. St. Petersburg: Publishing house of the North-Western State Medical University n.a. I.I. Mechnikov, 2018: 27-28 (In Russ)].

16. Kurtzman C.P. Chapter 57 - Pichia E.C. Hansen (1904). The Yeasts. Ed. by C.P. Kurtzman, J.W. Fell, T. Boekhout. 5th Ed. Elsevier, 2011: 685-707.

17. Catalli A., Kulka M. Chitin and ß-Glucan Polysaccharides as Immunomodulators of Airway Inflammation and Atopic Disease. Recent Patents on Endocrine, Metabolic & Immune Drug Discovery. 2010; 4 (3): 175-189. doi: 10.2174/1872214811004030175

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

18. Sernee M., Ralton J., Dinev Z., et al. Leishmania ß-l,2-mannan is assembled on a mannose-cyclic phosphate primer. Proc. Natl. Acad. Sei. USA. 2006; 103: 9458-9463. doi: 10.1073/pnas.0603539103

Поступила в редакцию журнала 25.05.2022 Рецензент: Т. С. Богомолова

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.