$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
كانديدا ألبيكانس هو ممرض فطري انتهازي شائع يستعمر 50-70٪ من البشر بدون أعراض 1,2,3. عادة، يمكن أن ينمو الكنديودا ألبيكانس غير الضار تحت ظروف مثل اختلال توازن الميكروبيوت، استخدام المضادات الحيوية، تثبيط المناعة، اضطراب الحاجز الطلائي، أو وجود الأجهزة الطبية، مما يؤدي إلى أمراض تتراوح من التهابات مخاطية سطحية إلى داء المبحية الجهازيالمهدد للحياة 4,5. في الأشخاص ذوي المناعة الضعيفة – بما في ذلك المصابين بفيروس نقص المناعة البشرية/الإيدز، والمرضى الذين يخضعون للعلاج الكيميائي أو العلاجات المثبطة للمناعة، أو المصابين بأمراض مزمنة، أو في وحدات العناية المركزة – يمكن أن تتجاوز معدلات الوفيات 70٪، مما يبرز العبء الصحي العام الكبير الناتج عن داء المبيضات الغازية 6,7,8. على مستوى العالم، تؤثر العدوى الفطرية الغازية على أكثر من 6.5 مليون شخص سنويا، حيث تتجاوز تكاليف الرعاية الصحية المباشرة في الولايات المتحدة وحدها 8 مليارات دولار سنويا للعدوى المرتبطة بالكانديدا، 9.10. على الرغم من توفر العلاجات المضادة للفطريات، إلا أن معدلات المرضا والوفيات المرتبطة بعدوى كانديدا ألبيكانس بقيت إلى حد كبير دون تغيير لعقود، مما يبرز الحاجة الملحة لفهم أفضل لتفاعلات المضيف والممرض في الأمراض الفطرية.
يستخدم C. albicans مجموعة متنوعة من عوامل الضراوة التي تدعم الاستيطان والاستمرار والتسبب في الأمراض عبر مجموعة من البيئات المضيفة. تشمل هذه الالتصاقات بأنسجة المضيف، التهرب المناعي، إعادة تشكيل جدار الخلية، إفراز الإنزيمات المائية، اللدونة الشكلية (مورفولوجيا)، وتكوين الغشاء الحيوي 11,12,13,14,15,16. تسمح هذه الصفات مجتمعة لكورديودا ألبيكانس بالتكيف مع مجالات العائل المتنوعة، وتنظيم الاستجابات المناعية، ومقاومة العلاجات المضادة للفطريات 16,17,18,19,20,21. توضيح كيفية تشكيل هذه العمليات لنتائج العدوى – بما في ذلك مراضة المضيف، والوفيات، وإزالة مسببات الأمراض – أمر ضروري لتطوير استراتيجيات وقائية وعلاجية أكثر فعالية.
للتحقيق في ديناميكيات الممرض بين المضيف والمرض، أنشأنا نظاما نموذجيا يستخدم السطحية Schmidtea Mediterranean كعميل 22,23,24. يعمل هذا النموذج كمنصة متعددة الاستخدامات لدراسة استجابة المضيف متعدد الأنظمة للعدوى الفطرية، مستفيدا من طريقة عدوى تعتمد على النقع تتيح التعرض المتزامن للحيوانات لعدوى C. albicans. يقدم القسم التالي إجراءات محدثة خطوة بخطوة تحسن هذا البروتوكول، وتحسن قابلية التكرار، وتسهل التنفيذ المتسق عبر المختبرات.
البلاناريون هم لافقاريات تعيش بحرية ذات قدرة تجددية استثنائية، قادرة على تعويض الأنسجة التي فقدتها بسبب الإصابة أو العدوى بسرعة25. يفتقرون إلى جهاز مناعي متكيف ويعتمدون كليا على دفاعات فطرية محفوظة – بما في ذلك مستقبلات التعرف على الأنماط، الببتيدات المضادة للميكروبات، إفراز المخاط، والخلايا البلعمية – لإزالة مسببات الأمراض البكتيرية والفطرية خلال الأيام26، 27، 28، 29. نظرا لأن المناعة الفطرية تمثل خط الدفاع الأول عبر حقيقيات النواة ولا تزال غير مدروسة خارج أنظمة الثدييات27، فإن البلاناريين يقدمون فرصة لفحص هذه العمليات في الجسم الحي بدقة خلوية وجزيئات. تعتمد قدرتها التجديدية على الخلايا الجذعية متعددة القدرات البالغة، المعروفة باسم الخلايا الجديدة، والتي تشكل حوالي 30٪ من الخلايا البالغة وتساهم في التعافي بعد العدوى23.30. تجعل هذه الميزات من S. mediterranea نموذجا قويا لتشريح ضراوة الممرضين ودفاعهم عن المضيف على المقاييس الجينية والخلوية والأنسجة والكائنات الحية، مما يمكننا من معالجة أسئلة غالبا ما يصعب دراستها باستخدام الأنظمة الثديية التقليدية.
بالإضافة إلى ذلك،يدعم حجم البلانارينز الصغير (عادة بضعة مليمترات)، وتكلفته المنخفضة، وسهولة صيانتهم، تجارب واسعة النطاق مع تجنب القيود المالية والأخلاقية والتنظيمية المتأصلة في نماذج الفقاريات. مثل C. albicans، يتميز S. mediterranea بقدرة جينومية على التحكم، مع جينوم متسلسل ومشروح بالكامل، ويدعم تقنيات جزيئية وخلوية متقدمة – بما في ذلك التحليل الجزئي والنسيج، والكيمياء المناعية عالية الدقة والنسيج، وتداخل RNA القوي (RNAi)32,33,34,35,36,37,38. تمكن هذه الأدوات من التحليل المتوازي لاستجابات المضيف والممرض أثناء العدوى.
تم استخدام عدة نماذج بديلة قبل سريرية لدراسة العدوى الفطرية. توفر المضيفات اللافقارية مثل جاليريا ميلونيلا (عثة الشمع)، Caenorhabditis elegans (الدودة المستديرة)، وذبابة الفاكهة (ذبابة الفاكهة)، بالإضافة إلى الفقاريات دانيو ريريو (سمك الزرد)، كل منها يوفر مزايا تجريبية مميزة لكنه يعاني من قيود ملحوظة. غالبا ما تعتمد هذه الأنظمة على البقاء كنقطة نهاية أساسية لأن العدوى تسبب موت العائل بسرعة، مما يمنع التقييم التفصيلي للمراضة، والتعافي، والاستجابات متعددة الأنظمة – وهي ميزات يلتقطها النموذج السطحي بسهولة.
نماذج الثدييات مثل Mus musculus (فأر)، Rattus norvegicus (الجرذ)، Oryctolagus cuniculus (أرنب)، وCavia porcellus (خنزير غينيا) تعيد بشكل أوثق فسيولوجيا الإنسان لكنها محدودة بالتكاليف العالية، وصغر حجم المجموعات، والمتطلبات الأخلاقية والتنظيمية، وتحدي التمييز بين الاستجابات المناعية الفطرية والتكيفية. علاوة على ذلك، ركزت عقود من أبحاث مسببات الفطريات في الفئران بشكل رئيسي على العدوى الجهازية في المراحل المتأخرة 39,40,41,42,43، وغالبا ما تتجاهل الأحداث المبكرة مثل اضطراب الحاجز الظهاري والنمو المخاطي الزائد – وهي أكثر الطرق شيوعا لبدء المرض الفطري لدى البشر 44,45,46.
لذلك، فإن دراسة التفاعلات بين المضيف والممرض أمر ضروري لفهم العمليات البيولوجية التي تكمن وراء ضراوة الفطريات، ودفاع المضيف، وتطور المرض. تمثل العدوى الفطرية الغازية تهديدا عالميا متصاعدا، حيث تظهر عدة أنواع الآن مقاومة لجميع فئات الأدوية المضادة للفطريات الرئيسية. يقدر أن أكثر من مليار شخص يتأثرون بالعدوى الفطرية، وعوامل مثل تغير المناخ، والاستخدام الواسع لمضادات الميكروبات، وتزايد عدد الأفراد ذوي المناعة الضعيفة تسرع من ظهور مسببات الأمراض المقاومة للفطريات 47,48,49,50. فهم كيفية استعمار الفطريات الممرضة وتفاعلها مع مضيفيها أمر بالغ الأهمية لتطوير استراتيجيات وقائية وعلاجية جديدة.
فيما يلي يصف بروتوكول العدوى الجهازية المعدل والموحى لتفاعلات S. mediterranea-C. albicans، مصمم لتعزيز قابلية التكاثر وتمكين التحقيق المنهجي في مسببات الفطريات وآليات الدفاع عن المضيف. تم اتباع البروتوكول الأصلي في المنشورات السابقة22، 23، 24. يلخص الجدول 1 التحديثات الرئيسية المدمجة في هذا الإصدار المعدل، بما في ذلك تحسينات إجراءات التطعيم الفطري، تقليل حجم الآبار، تحديد معايير إدراج الحيوانات، تحديد الجرعات المعدية والقاتلة، وتوصيات محدثة لتربية الحيوانات. يوفر هذا السير توجيهات مفصلة لزراعة C. albicans، وإصابة البلاناريات من خلال التعرض للنقع، وتقييم ضراوة الفطريات واستجابات المضيف باستخدام قراءات نوعية وكمية تحت ظروف الأعراض والجرعات القاتلة (الشكل 1). تتضمن الإجراءات المحسنة المعروضة هنا متغيرات تم تحديدها تجريبيا كمحددات رئيسية لديناميكيات العدوى ونتائج المضيف، مما يحسن قابلية التكرار وتمكين التقييم المنهجي لتفاعلات المضيف والممرض.