Candida proteinases in the degradation of oral mucosal tissue components associated with Candida invasion

The aim of this thesis was to compare the degradation of human oral epithelial proteins by proteinases of different Candida yeast species. We focused on proteins associated with Candida invasion in the cell-to-cell junction, the basement membrane zone, the extracellular matrix, and local tissue inflammatory regulators. Another main objective was to evaluate the effect of the yeast/hyphal transition and pH on the degradative capability of Candida. The enzymatic activity of the Candida proteinases was verified by gelatin zymography. Laminins-332 (Lm-322) and -511(Lm-511) produced by human oral keratinocytes were gathered from the growth media, and E-cadherin (E-Cad) was isolated from the cell membrane of the keratinocytes by immunoprecipitation. The proteins were incubated with Candida cells and cell-free fractions, and degradation was detected by fluorography. Fibronectin degradation was visualised by sodium dodecylsulphate polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE). Matrix metalloproteinase-9 (MMP-9) activation and tissue inhibitor of metalloproteinase-1 (TIMP-1) fragmentation was detected by using the Western blot and enhanced chemoluminescence (ECL) techniques. Residual activity of TIMP-1 was evaluated by a casein degradation assay. A fluorimetric assay was used to detect and compare Candida proteinase activities with MMP-9. These studies showed that the ability of the different Candida yeast species to degrade human Lm-332, fibronectin, and E-Cad vary from strain to strain and that this degradation is pH-dependent. This indicates that local acidic pH in tissue may play a role in tissue destruction by activating Candida proteinases and aid invasion of Candida into deeper tissue. A potential correlation exists between the morphological form of the yeasts and the degradative ability; the C. albicans yeast form seems to be related to superficial infections, and hyphal forms can apparently invade deeper tissues between the epithelial cells by degradation of E-Cad. Basement membrane degradation is possible, especially in the junctional epithelium, which contains only Lm-332 as a structural component. Local tissue host inflammatory mediators, such as MMP-9, were activated, and TIMP-1 was degraded by certain Candida species, thus indicating the possibility of a weakened host tissue defence mechanism in vivo.

Candida-hiivojen asetaldehydin tuotto etanoli- ja glukoosi-inkubaatiossa in vitro

Yläruoansulatuskanavan syöpien tärkeimpiä riskitekijöitä ovat tupakointi, alkoholin suurkulutus ja huono suuhygienia. Näiden tekijöiden vaikutuksesta sylkeen erittyy korkeita pitoisuuksia asetaldehydiä, jonka Kansainvälinen syöväntutkimuslaitos (IARC) on luokitellut 1-ryhmän karsinogeeniksi. Suuri osa syljen asetaldehydistä on suun mikrobien tuottamaa. Tiedetään, että suun mikrobiomiin kuuluvat bakteerit ja Candida albicans -hiivat kykenevät tuottamaan mutageenisiä määriä asetaldehydiä. C. albicansin aiheuttaman kroonisen mukosiitin onkin todettu olevan karsinogeeninen. Muiden kandidalajien (non- albicans Candida, NAC) määrän on todettu kasvavan etenkin suusyöpähoitoja saavilla potilailla ja toisinaan osalle näistä potilaista kehittyy uusi primäärikarsinooma kandidamukosiitin läheisyyteen. NAC-lajien kykyä tuottaa asetaldehydiä ei kuitenkaan ole aiemmin tutkittu. Tutkimuksen tavoitteena oli selvittää pystyvätkö NAC-lajit tuottamaan karsinogeenisiä määriä asetaldehydiä etanoli- ja glukoosi-inkubaatiossa in vitro. Kaikkiaan kolmenkymmenen (n=30) kliinisen ja kantapankkiNAC-kannan kyky tuottaa asetaldehydiä etanoli- ja glukoosi-inkubaatiossa mitattiin kaasukromatografilla. Yksi C. albicans kantapankkikanta oli mukana kontrollina. Kaikki kandidahiivat tuottivat merkittäviä määriä asetaldehydiä etanoli-inkubaatiossa in vitro. C. tropicalis –kannat tuottivat eniten (252,3 µM) ja C. krusei –kannat vähiten (54,6 µM) asetaldehydiä etanolista. NAC-lajeista ainoastaan C. glabrata tuotti merkittäviä määriä asetaldehydiä glukoosia fermentoimalla. Suuontelon kolonisoituminen merkittävään asetaldehydituotantoon pystyvällä NAC-lajilla kuten C. glabratalla voi altistaa suun limakalvon paikallisesti korkeille määrille asetaldehydiä, mikä voi johtaa suusyövän kehittymiseen.