Aspectos da etiopatogênia da infecção do trato urinário por leveduras do gênero Candida

Abstract

Resumo: A candidúria aumentou consideravelmente nas últimas décadas sendo Candida tropicalis uma das espécies mais comuns entre as Candida não- C. albicans (CNCA). Apesar de sua alta fre-quência, o mecanismo da patogênese de candidúria por C. tropicalis, como a infecção da vesí-cula urinária e o envolvimento renal, não estão completamente elucidados. Objetivos: Investi-gar a capacidade in vitro de formação de biofilme por C. tropicalis em fragmentos de cateter (FC) e a invasividade destas leveduras sobre linhagens de células humanas. Além disso, avaliar in vivo a patogênese de C. tropicalis presente em FC implantados na vesícula urinária de ca-mundongos imunocomprometidos, tanto na forma de biofilme quanto na forma planctônica. Métodos: Inicialmente, foram produzidos biofilmes in vitro de C. tropicalis (ATCC 750) em FC e em seguida foram colocados em contato com linhagens de células humanas (HeLa e HU-VEC) para investigar a capacidade de migração dessas leveduras do FC para o epitélio. A ca-racterização do biofilme em FC foi avaliada quanto à carga fúngica, biomassa total, atividade metabólica e ilustrado por microscopia eletrônica de varredura. Em seguida, FCs com C. tropi-calis tanto na forma de planctônica quanto na forma de biofilme foram implantados na vesícula urinária de camundongos imunocomprometidos por meio de técnica de cistostomia, para simu-lar uma cateterização vesical em pacientes de risco. Assim, para a avaliação da patogênese da candidúria por C. tropicalis em modelo murino os tecidos da vesícula urinária e dos rins foram examinados por histopatologia e a quantidade de unidades formadoras de colônias foram men-suradas. Resultados: C. tropicalis exibiu boa capacidade de formação de biofilme e o processo de migração para as células humanas foi capaz de reduzir a biomassa total (de 0.291 para 0.170 Abs570nm/cm2- HeLa; de 0.291 para 0.099 Abs570nm/cm2- HUVEC) e a atividade metabólica (de 0.349 para 0.063 Abs490nm/cm2- HeLa; de 0.349 para 0.140 Abs490nm/cm2- HUVEC) do biofilme remanescente na superfície do FC. O biofilme maduro de C. tropicalis modificou a morfologia da levedura, após contato com células humanas, exibindo predominantemente a forma filamen-tosa. Enquanto, biofilmes frescos formados em superfícies de células humanas revelaram, prin-cipalmente, a presença de blastoconídeos envolvidos pela matriz extracelular. O modelo murino permitiu verificar a invasividade de C. tropicalis no tecido da vesícula urinária (bexiga) e maior capacidade de evasão da resposta do hospedeiro quando na forma de biofilme do que na forma planctônica. Além disso, C. tropicalis foi capaz de causar infecção renal, por via ascendente, assim como congestão intersticial mais severa no tecido renal ao longo do tempo quando na forma de biofilme. Conclusão: Através desse trabalho foi possível demostrar que C. tropicalis forma biofilme sobre FCs e migra destes para as células humanas. Além disso, os dados obtidos contribuem, também, para a aceitação da ascendência da infecção fúngica do trato urinário por via ascendente, uma vez que C. tropicalis introduzidas na bexiga sob forma de biofilme atingi-ram os rins e estabeleceram uma infecção renal. Demonstrando assim, que as leveduras quando presentes na forma de biofilme apresentam um risco progressivo de infecção renal devido ao desprendimento lento das leveduras do cateter. Por fim, foi possível descrever modelos in vitro e in vivo viáveis, de simples execução, que poderiam ser ferramentas poderosas para futuros estudos que desejem elucidar a patogênese e os mecanismos envolvidos no biofilme de C. tro-picalis sobre cateter

Abstract: Candiduria has increased considerably in recent decades being Candida tropicalis one of the most common species among Candida non-C. albicans (CNCA). Despite its high frequency, the mechanism of candiduria pathogenesis by C. tropicalis, as urinary bladder infection and renal involvement, are not fully elucidated. Objectives: To investigate the in vitro ability of C. tropicalis biofilm formation in catheter fragments (CF) and the invasiveness of these yeasts on human cell lines. Moreover evaluate the pathogenesis in vivo of C. tropicalis present in CFs implanted in the urinary bladder of immunocompromised mice, both in the biofilm form and in the planktonic form. Methods: Initially, in vitro biofilms of C. tropicalis (ATCC 750) were produced in CFs and then were placed in contact with human cell lines (HeLa and HUVEC) to investigate the migration capacity of these yeasts from the CF to the epithelium. The characterization of the biofilm in CF was evaluated as to the fungal load, total biomass, metabolic activity and illustrated by scanning electron microscopy. Then, CFs with C. tropicalis in both planktonic and biofilm form were implanted in the urinary vesicle of immunocompromised mice by cystostomy technique to simulate bladder catheterization in patients at risk. Thus, for the evaluation of the pathogenesis of candiduria by C. tropicalis in murine model the urinary bladder and kidneys tissues were examined by histopathology and the amount of colony forming units were measured. Results: C. tropicalis exhibited good biofilm formation and the migration process to human cells was able to reduce total biomass (from 0.291 to 0.170 Abs570nm/cm2-HeLa, from 0.291 to 0.099 Abs570nm/cm2-HUVEC) and the metabolic activity (from 0.349 to 0.063 Abs490nm/cm2- HeLa from 0.349 to 0.140 Abs490nm/cm2-HUVEC) of the biofilm remaining on the surface of the CF. The mature biofilm of C. tropicalis modified the morphology of the yeast, after contact with human cells, exhibiting predominantly the filamentous form. Meanwhile, fresh biofilms formed on surfaces of human cells revealed, mainly, the presence of blastoconides involved in the extracellular matrix. The murine model allowed to verify the invasiveness of C. tropicalis in the bladder tissue and greater ability to evade host response when in biofilm form than in planktonic form. In addition, C. tropicalis was able to cause renal infection, ascending as well as more severe interstitial congestion in renal tissue over time when in biofilm form. Conclusion: Through this study it was possible to demonstrate that C. tropicalis biofilm forms on CFs and migrates these to human cells. In addition, the data also contribute to the acceptance of the fungal infection of the urinary tract by ascending route, since C. tropicalis introduced into the bladder in the form of a biofilm reached the kidneys and established a kidney infection. Thus demonstrating that yeasts present in the biofilm form have a progressive risk of renal infection due to the slow release of yeast from the catheter. Finally, it was possible to describe models in vitro and in vivo viable, simple to implement, which could be powerful tools for future studies wishing to elucidate the pathogenesis and mechanisms involved in biofilm on the catheter C. tropicalis