Effect of pH on Candida tropicalis virulence factors

Dissertação de mestrado em Bioengenharia

Candidiasis is the most prevalent opportunistic fungal infection of humans and has been increased dramatically in recent years, namely due to Candida tropicalis. The increased incidence of C. tropicalis in human candidiasis may be in part due to the improvement of the identification methods, the increase incidence of immunocompromised patients and to the fact that C. tropicalis is well adapted to environmental stress conditions and highly tolerant to antifungal drugs. Candida tropicalis’ pathogenicity is mediated by a number of virulence factors, as adhesion and biofilm formation on abiotic and biotic surfaces, secretion of hydrolytic enzymes and filamentous forms development. Additionally, C. tropicalis strains are causative agents of local and systemic infections in a diversity of human body niches with a high range of pH values and their exact adaptation mechanism to this environmental factor is not yet fully understood. Thus, the main goal of the work reported in this thesis was to investigate the role of pH on C. tropicalis virulence, namely on biofilm formation ability (structure and matrix composition), filamentous forms development and on its capability to colonize/invade human vaginal epithelia. The proteome of biofilm cells grown at different pHs was also examined, in order to disclose alterations in protein profiles as a result of C. tropicalis ability to adapt to different human body niches. With this work it was possible to demonstrate that C. tropicalis clinical isolates were able to forms biofilm at acidic, neutral and alkaline environmental although these were more extent at alkaline environments (pH 8.0). Moreover, SEM and CLSM images revealed that environmental pH (pH 7.0 and 8.0) is an important inducer of filamentation, colonization and invasiveness of human vaginal tissue. The proteins profile expressed by C. tropicalis biofilms cells growing at pH 4.0, 7.0 and 8.0 and obtained by electrophoresis 2-D were compared, and the results revealed consistent differences among pHs, with highest similarity between the acidic and neutral environments comparatively to alkaline environment. Summarizing, this work underlines C. tropicalis adaptability to pH and the influence of environmental pH on its virulence factors.

A candidíase é a infeção fúngica oportunista mais prevalente nos seres humanos e que aumentou drasticamente nos últimos anos, nomeadamente devido à Candida tropicalis. O aumento da incidência de C. tropicalis em candidíase humana pode ser em parte devido à melhoria dos métodos de identificação, ao aumento da incidência de doentes imunocomprometidos e ao facto desta espécie se conseguir adaptar a condições de stresse ambiental e resistir a antifúngicos. A patogenicidade de Candida tropicalis é mediada por um número de fatores de virulência, como a adesão e a formação de biofilme em superfícies bióticas e abióticas, a segregação de enzimas hidrolíticas e o desenvolvimento de formas filamentosas. Além disso, as estirpes de C. tropicalis são agentes causadores de infeções locais e sistémicas numa diversidade de nichos do corpo humano, com uma alta gama de valores de pH no qual o seu exato mecanismo de adaptação a esse fator ambiental ainda não está totalmente compreendido. Assim, o principal objetivo do trabalho descrito nesta dissertação foi investigar o papel do pH na virulência de C. tropicalis, nomeadamente na capacidade de formação de biofilme (estrutura e composição da matriz), no desenvolvimento de formas filamentosas e na sua capacidade de colonizar / invadir o epitélio vaginal humano. O proteoma de células de biofilme cultivadas em diferentes pHs também foi examinado, a fim de revelar alterações nos perfis de proteína como resultado da capacidade de C. tropicalis se adaptar a diferentes nichos do corpo humano. Com este trabalho, foi possível demonstrar que os isolados clínicos de C. tropicalis foram capazes de formar biofilme em ambientes ácidos, neutros e alcalinos, embora estes foram mais extensos em meios alcalinos (pH 8.0). Além disso, as imagens de SEM e CLSM revelaram que o pH do meio ambiente (pH 7.0 e 8.0) é um indutor importante de filamentação, colonização e invasão de tecido vaginal humano. O perfil de proteínas expressas por células de biofilme de C. tropicalis crescidas a pH 4.0, 7.0 e 8.0 e obtidas por eletroforese 2-D foram comparadas, e os resultados revelaram diferenças consistentes entre os valores de pH, com maior semelhança entre os ambientes ácidos e neutros comparativamente ao ambiente alcalino. Resumindo, este trabalho sublinha a adaptabilidade de C. tropicalis ao pH e a influência do pH ambiental no desencadeamento dos fatores de virulência.