口腔粘膜細菌が口腔咽頭カンジダ症におけるCandida albicansの病原性を調節する

Mucosal Bacteria Modulate Candida albicans Virulence in Oropharyngeal Candidiasis.

抄録

口腔咽頭カンジダ症（OPC）は、免疫不全患者に最も多く見られる口腔感染症で、主にCandida albicansが関与している。C. albicansが常在菌から病原菌へと変化する際に、粘膜細菌が重要な役割を果たしていることを示す証拠が増えている。本研究では、OPC発症時にスクロースを摂取することで粘膜細菌叢の量や組成が変化し、C. albicansの病原性が変化するのではないかという仮説を立てた。スクロースを添加したコルチゾン免疫抑制モデルマウスを用いて、C. albicansの増殖と粘膜病変を評価した。また、16S rRNA遺伝子のシークエンスや培養法を用いて、粘膜の細菌組成を分析した。免疫不全マウスでは、ショ糖はmitis group streptococciの相対的な存在感を高めることで、総細菌数を有意に増加させ、αの多様性を低下させた。免疫不全マウスでは、C. albicansの感染に伴い、腸球菌の相対量が増加することで、細菌のα多様性が有意に減少した。蔗糖を摂取させたマウスでは、C. albicansが減少し、細菌のα多様性が減少し、腸球菌の相対量が増加した。 SparCC相関ネットワークでは、すべての-感染マウスで-と-の間に有意な負の相関が見られた。抗生物質を投与して乳酸菌を減少させると、ショ糖を摂取したマウスのC. albicansの数は一部回復した。また、マウス口腔内のLactobacillus johnsonii単離株は、Enterococcus faecalis単離株およびC. albicansの増殖を抑制することがわかった。これらの結果から、ショ糖によるC. albicansの毒性低下は、腸球菌の減少と乳酸菌の増加を特徴とする粘膜細菌のマイクロバイオームの変化の結果であるという仮説が支持された。 マウス口腔感染モデルにおけるCandida albicansの病原性と粘膜細菌組成を比較することで、宿主環境（免疫抑制）、C. albicansの感染、局所調節因子（炭素源としてのスクロースの利用）が粘膜細菌のマイクロバイオームに及ぼす影響と、真菌の病原性に対するその役割を解明することができた。その結果、スクロースに反応して内在性微生物群集が変化することで、真菌症の減衰につながることを示した。また、Lactobacillus johnsoniiは、菌の増殖を抑制するだけでなく、腸球菌などの潜在的な相乗効果を持つ細菌の増殖を抑制することで、病原性を抑制する可能性があることを示した。これらの結果は、病原体の発生を、感受性の高い宿主と、病原性を助長する粘膜細菌叢の両方の文脈で捉えるべきであるという概念を支持するものである。

Oropharyngeal candidiasis (OPC) is the most prevalent oral infection in immunocompromised patients, primarily associated with Candida albicans. Increasing evidence points to a significant role of mucosal bacteria on the transition of C. albicans from commensal to pathogenic. In this work, we hypothesized that changes in the abundance or composition of the mucosal bacterial microbiota induced by dietary sucrose during the development of OPC can modulate C. albicans virulence. C. albicans burdens and mucosal lesions were evaluated in a mouse cortisone immunosuppression model amended with sucrose. We also analyzed the mucosal bacterial composition using 16S rRNA gene sequencing and culture methods. In immunocompetent mice, sucrose significantly increased total bacterial burdens and reduced alpha diversity, by increasing the relative abundance of mitis group streptococci. In immunocompromised mice, C. albicans infection was associated with a significantly reduced bacterial alpha diversity due to an increase in the relative abundance of enterococci. When exposed to dietary sucrose, these mice had reduced C. albicans burdens and reduced bacterial alpha diversity, associated with an increase in the relative abundance of . SparCC correlation networks showed a significant negative correlation between and in all -infected mice. Depletion of lactobacilli with antibiotic treatment partially restored C. albicans burdens in mice receiving sucrose. In coculture experiments, mouse oral Lactobacillus johnsonii isolates inhibited growth of Enterococcus faecalis isolates and C. albicans. These results support the hypothesis that the sucrose-induced attenuation of C. albicans virulence was a result of changes in the mucosal bacterial microbiome characterized by a reduction in enterococci and an increase in lactobacilli. By comparing Candida albicans virulence and the mucosal bacterial composition in a mouse oral infection model, we were able to dissect the effects of the host environment (immunosuppression), infection with C. albicans, and local modulating factors (availability of sucrose as a carbon source) on the mucosal bacterial microbiome and its role on fungal virulence. We showed that changes in endogenous microbial communities in response to sucrose can lead to attenuation of fungal disease. We also showed that Lactobacillus johnsonii may curtail virulence both by inhibiting its growth and by inhibiting the growth of potentially synergistic bacteria such as enterococci. Our results support the concept that pathogenesis should be viewed in the contexts of both a susceptible host and a mucosal bacterial microbiota conducive to virulence.