Papel da oxidase alternativa na resistência ao stress oxidativo em Candida krusei

Abstract

Tal como Candida albicans, C. krusei está associada a infecções fúngicas invasivas em indivíduos imunodeprimidos por SIDA ou por quimioterapia. Estas infecções fúngicas invasivas têm assumido particular relevância dado que na sua grande maioria se observam casos de resistência ao fluconazol e outros azois. Por outro lado, os mecanismos de patogenicidade de C. krusei não estão documentados sabendo-se que não se relacionam com os descritos para C. albicans. Na mitocôndria de todas as células eucarióticas o complexo citocromo c oxidase funciona como receptor de electrões promovendo a redução final do oxigénio a água. No entanto, é sabido que em plantas e nalguns protozoários e fungos existe um complexo designado de oxidase alternativa (AOX) que aceita os electrões directamente da ubiquinona e promove a redução do oxigénio a água funcionando como um “bypass” da cadeia respiratória. De forma a determinar qual a relevância desta via alternativa na resistência ao stress oxidativo em C. krusei, vários isolados clínicos com AOX foram submetidos a diferentes indutores de stress oxidativo (peróxido de hidrogénio, menadiona e plumbagina) e a dois antifúngicos o fluconazol e o voriconazol com e sem inibidor da AOX, o ácido salicilhidroxâmico (SHAM). Os resultados mostram que o fluconazol e o voriconazol induzem a produção de ROS numa percentagem muito pequena, aproximadamente entre 0 e 10%, sugerindo que a indução de stress oxidativo não é o principal mecanismo na base do efeito fungistático destes dois antifúngicos. No entanto a inibição específica da AOX pelo SHAM resultou num aumento da percentagem de células com ROS acumulados para ambos os tratamentos. Estes dados parecem sugerir que estes antifúngicos podem, eventualmente, induzir algum stress oxidativo e que a actividade da AOX permite às células diminuir a produção de ROS, revelando o possível envolvimento desta enzima na resistência aos antifúngicos indutores de stress oxidativo. No presente estudo, a relevância da actividade da AOX na resistência ao stress oxidativo foi reforçada pelos resultados obtidos nos tratamentos com os indutores de stress oxidativo, o peróxido de hidrogénio, a menadiona e a plumbagina onde os resultados mostram que a actividade da AOX, presente nos isolados clínicos de C. krusei, permite diminuir a produção de ROS e muito provavelmente conferir alguma resistência a estas células. Este estudo permitiu elucidar a acção da AOX como um dos possíveis mecanismos de defesa que poderá contribuir para a resistência de C. krusei aos agentes antifúngicos.

ABSTRACT: As Candida albicans, C. krusei is associated to the invasive fungal infections in immunosupressed patients due to AIDS or chemotherapy. These invasive fungal infections, have assumed particular relevance given the resistance of Candida spp cells to antifungal agents such as fluconazole and other azoles. The mechanisms underlying the resistance of Candida spp to azoles have been widely explored. Nevertheless, for C. krusei they are not well characterized although it is well known that they are not related with the ones described for C. albicans. In the mitochondria of all the eukaryotic cells, the complex cytochrome c oxidase functions as an acceptor of electrons promoting the final reduction of oxygen to water. However, it is known that in higher plants and some protist and fungi, a complex named oxidase alternative (AOX), that accepts electrons directly from ubiquinona and promotes the reduction of oxygen to water, mediates a bypass of the respiratory chain. In C. krusei cells, in contrast to other species of Candida, it was detected the presence of this respiratory alternative pathway that seems to be able to produce enough energy for the metabolic activities of the cell. To determine the relevance of this alternative pathway in the oxidative stress resistance of C. krusei cells, some clinical isolates presenting AOX have been submitted to different inducers of oxidative stress (hydrogen peroxide, menadione and plumbagin) and to two antifungal agents fluconazole and voriconazole, with and without an AOX specific inhibitor the salicilhidroxamic acid (SHAM). The results showed that fluconazole and voriconazole induce ROS production in a small percentage of cells, between 0 and 10%, indicating that ROS induction is not one of the main mechanisms underlying the fungistatic effect of these antifungal agents. Nevertheless, the specific inhibition of AOX with SHAM resulted in an increased percentage of cells with accumulation of ROS for the treatments with both antifungal agents. These data seem to suggest that these antifungal agents might induce, in a certain degree, oxidative stress and that the activity of the AOX allows cells to diminish the ROS production, disclosing the putative involvement of this enzyme in the resistance to oxidative stress induced by the antifungal agents. In the present study, the relevance of the AOX activity in the resistance to oxidative stress was strengthened by the results of the treatments with the inducers of oxidative stress, namely hydrogen peroxide, menadione and plumbagin. These results showed that AOX activity, present in C. krusei clinical isolates, allows the prevention of ROS production and most probably confers some resistance to these cells when treated with oxidative stress inducers. This study contributs for the elucidation of AOX as a possible defence mechanism that will be able to contribute for the resistance of C. krusei to the antifungal agents.