Candida bracarensis virulence factors

Abstract

Candida bracarensis is a rare Candida species, which was recently discovered during an epidemiological study of candidiasis performed in Portugal. Initially, C. bracarensis was identified as C. glabrata, but detailed analyses showed differences between both species. However, there is still little information about C. bracarensis and, for that reason, this dissertation had the general aim to study three strains of the that species (NCYC 3133, CNM-CL-7030 and 153 MT) mainly in terms of its virulence factors and to compare them with C. glabrata ATCC 2001 and C. albicans ATCC 90028. The first objective was to characterize the three strains of C. bracarensis, concerning its colony and cell morphology and its growth kinetics. The results showed that, on CHROMagar, all strains presented white colonies, unlike C. albicans and C. glabrata. It was also verified that C. bracarensis species formed elliptic or oval cells, with an intermediate size comparatively to the other studied species, and that were unable to produce hyphae or pseudohyphae. In the growth kinetics, all species presented similar behaviours between them, but different specific growth rates. In addition to filamentous structures, other virulence factors of C. bracarensis were studied. The ability of each strain to adhere and form biofilms was assessed and, in this sequence, it was showed that C. bracarensis adhered in higher extension, in RPMI, and that its biofilms presented the lowest total biomass values. Additionally, the biofilm matrix composition was analysed, but few differences were detected between the studied species. Hydrolytic enzymes secretion was also assessed by growing the Candida strains on agar medium supplemented with BSA (proteases), egg (phospholipases) or blood sheep (haemolysins). C. bracarensis NCYC 3133 was able to secrete proteases, like C. albicans, but unlike C. glabrata. In addition, all C. bracarensis strains were able to produce haemolysins, but not phospholipases. Lastly, the antifungal resistance of C. bracarensis in planktonic cells and in biofilms (pre-formed and during its formation) was analysed. In both situations, strains NCYC 3133 and 153 MT were the most and least resistant species to amphotericin B, respectively. In contrast, all C. bracarensis strains showed high susceptibility to fluconazole, mainly in terms of planktonic cells. The effect of these antifungal agents in the enzymatic activity of C. bracarensis was also evaluated. Both agents caused a significant increase in the proteolytic activity, but in different Candida species. In conclusion, this study clarified some significant differences between C. bracarensis and C. glabrata, which were initially mistakenly, particularly concerning differences found in virulence traits and antifungal resistance.

Candida bracarensis é uma espécie rara de Candida, que foi descoberta recentemente num estudo epidemiológico realizado em Portugal. Inicialmente, foi identificada como C. glabrata, mas análises detalhadas mostraram diferenças entre elas. No entanto, ainda há pouca informação sobre C. bracarensis e, por essa razão, esta dissertação teve como objetivo geral estudar três estirpes desta espécie (NCYC 3133, CNM-CL-7030 e 153 MT), principalmente em termos dos seus fatores de virulência, e compará-las com a C. glabrata ATCC 2001 e C. albicans ATCC 90028. O primeiro objetivo foi caracterizar as três estirpes de C. bracarensis, no que se refere à sua morfologia de colónia e celular e à sua cinética de crescimento. Os resultados mostraram que, em CHROMagar, todas as estirpes apresentaram colónias brancas, ao contrário de C. albicans e C. glabrata. Verificou-se também que as espécies de C. bracarensis formaram células elípticas ou ovais, com um tamanho intermédio comparativamente às outras espécies estudadas, e que não foram capazes de produzir hifas ou pseudohifas. Na cinética de crescimento, todas as espécies apresentaram comportamentos semelhantes, mas diferentes taxas de crescimento específico. Numa segunda fase, mediu-se a capacidade de cada estirpe para aderir e formar biofilmes e, nesta sequência, mostrou-se que C. bracarensis aderiu em maior extensão em RPMI, e que os seus biofilmes apresentaram os valores de biomassa total mais baixos. Adicionalmente, analisou-se a composição da matriz de biofilme, mas poucas diferenças foram detetadas entre as espécies. A secreção de enzimas hidrolíticas também foi medida por crescimento em meio agar suplementado com BSA (proteases), ovo (fosfolipases) ou sangue de carneiro (hemolisinas). C. bracarensis NCYC 3133 foi capaz de segregar proteases, como C. albicans, contrariamente à C. glabrata. Além disso, todas as estirpes de C. bracarensis foram capazes de produzir hemolisinas, mas não fosfolipases. Por último, analisou-se a resistência antifúngica da C. bracarensis em células planctónicas e em biofilmes (pré-formados e durante a sua formação). Em ambas as situações, as estirpes NCYC 3133 e 153 MT foram as espécies mais e menos resistentes à anfotericina B, respetivamente. Em contraste, todas as estirpes de C. bracarensis mostraram alta suscetibilidade ao fluconazol, sobretudo em termos de células planctónicas. O efeito destes agentes antifúngicos na atividade enzimática de C. bracarensis também foi avaliado. Ambos os agentes causaram um aumento significativo na atividade proteolítica, mas em diferentes espécies de Candida. Em conclusão, este estudo clarificou algumas diferenças significativas entre C. bracarensis e C. glabrata, que inicialmente eram confundidas, nomeadamente no que diz respeito à sua virulência e resistência antifúngica.