Molecular identification, virulence gene profiling, and antifungal susceptibility of Candida albicans isolates from women with urinary tract infections

Муна Ф.  Джихад; Манал Баді  Саліх

doi:10.31450/ukrjnd.1(85).2025.05

Муна Ф. Джихад Факультет біології, Науковий коледж, Університет Ті-Кар, Ті-Кар, Ірак https://orcid.org/0009-0000-5552-2867
Манал Баді Саліх Факультет біології, Науковий коледж, Університет Ті-Кар, Ті-Кар, Ірак https://orcid.org/0009-0004-1583-0274

DOI: https://doi.org/10.31450/ukrjnd.1(85).2025.05

Ключові слова: Candida albicans, інфекції сечової системи, протигрибкова резистентність, гени вірулентності, ідентифікація.

Анотація

Види Candida дедалі частіше визначаються як збудники інфекцій сечової системи (ІСС), особливо у імунокомпрометованих осіб. Серед них Candida albicans є найпоширенішим видом і проявляє фактори вірулентності, що сприяють адгезії, утворенню біоплівок та протигрибковій резистентності. Це дослідження присвячене молекулярній ідентифікації, профілю резистентності до протигрибкових засобів та поширеності генів вірулентності (ALS1, ALS3, HWP1) серед ізолятів C. albicans, виділених у жінок із ІСС у провінції Ді-Кар, Ірак.

Методи. Було досліджено 150 зразків сечі жінок із ІСШ та контрольної групи. Види Candida ізольовано на агарі Сабуро та ідентифіковано за допомогою фенотипових методів (фарбування за Грамом, CHROM-агар) і молекулярних методів (ПЛР із використанням праймерів ITS1 та ITS4). Чутливість до протигрибкових засобів визначали методом дискового дифузійного тесту проти семи антимікотиків. Гени вірулентності (ALS1, ALS3, HWP1) виявляли за допомогою ПЛР, а секвенування генів ALS1 та ALS3 проводили для оцінки генетичних варіацій.

Результати. Найчастіше визначали C. albicans (54%), C. krusei (24%), C. glabrata (16%) та C. tropicalis (6%). Найвищий рівень резистентності спостерігався до ітраконазолу (96,3%), флуконазолу (88,9%) та вориконазолу (85,2%), тоді як амфотерицин B (29,6%) і ністатин (18,5%) мали найнижчі показники резистентності. Аналіз ПЛР показав високу поширеність генів вірулентності: HWP1 (96,3%), ALS1 (88,8%) і ALS3 (77,7%). Секвенування ДНК підтвердило наявність генетичного поліморфізму серед ізолятів.

Висновки. Дослідження підкреслює значну роль C. albicans у розвитку ІСС та її зростаючу резистентність до азольних антимікотиків. Висока поширеність генів вірулентності свідчить про значний патогенний потенціал цього збудника, що підкреслює необхідність ефективного протигрибкового контролю та молекулярного моніторингу для оптимального лікування Candida-асоційованих ІСС в клінічній практиці.

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.

Посилання

Fisher JF, Kavanagh K, Sobel JD, Kauffman CA, Newman CA. Candida urinary tract infection: pathogenesis. Clin Infect Dis. 2011;52(suppl_6):S437-51. doi: 10.1093/cid/cir110.

Odabasi Z, Mert A. Candida urinary tract infections in adults. World J Urol. 2020;38(11):2699-707. doi: 10.1007/s00345-019-02991-5.

Malik S, Rana JS, Nehra K. Prevalence and antibiotic susceptibility pattern of uropathogenic Escherichia coli strains in Sonipat region of Haryana in India. Biomedical and Biotechnology Research Journal (BBRJ).2021;5(1):80-7. doi: 10.4103/bbrj.bbrj_212_20.

Shaheen G, Akram M, Jabeen F, Ali Shah SM, Munir N, Daniyal M, et all. Therapeutic potential of medicinal plants for the management of urinary tract infection: A systematic review. Clin Exp Pharmacol Physiol. 2019;46(7):613-24. doi: 10.1111/1440-1681.13092.

Fazly Bazzaz BS, Darvishi Fork S, Ahmadi R, Khameneh B. Deep insights into urinary tract infections and effective natural remedies. African Journal of Urology. 2021;27:1-3. doi: 10.1186/s12301-020-00111-z.

Deltourbe L, Mariano LL, Hreha TN, Hunstad DA, Ingersoll MA. The impact of biological sex on diseases of the urinary tract. Mucosal Immunology. 2022;15(5):857-66. doi: 10.1038/s41385-022-00549-0.

Al-Badr A, Al-Shaikh G. Recurrent urinary tract infections management in women: a review. Sultan Qaboos Univ Med J . 2013;13(3):359. doi: 10.12816/0003256.

Wagenlehner FM, Bjerklund Johansen TE, Cai T, Koves B, Kranz J, Pilatz A, Tandogdu Z. Epidemiology, definition and treatment of complicated urinary tract infections. Nat Rev Urol.2020;17(10):586-600. doi: 10.1038/s41585-020-0362-4.

Al-Rubaeaee A, Hameed ZC, Al-Tamemi S. Estimation of Some Plant Extract Activity against Bacterial Cystitis Isolated from Urinary Tract Infection. In Update on Bladder Cancer. 2023. doi: 10.5772/intechopen.107514.

Alenzi FQ. Virulence factors of candida species isolated from patients with urinary tract infection and obstructive uropathy. Pak J Med Sci. 2016;32(1):143-6 doi: 10.12669/pjms.321.8559.

Gharanfoli A, Mahmoudi E, Torabizadeh R, Katiraee F, Faraji S. Isolation, characterization, and molecular identification of Candida species from urinary tract infections. Curr Med Mycol. 2019;5(2):33-36. doi: 10.18502/cmm.5.2.1159.

Dias V. Candida species in the urinary tract: is it a fungal infection or not? Future microbiology. 2020;15(2):81-3. doi: 10.2217/fmb-2019-0262.

Kudair TT, Al-yasiri MH, Atya AK. Characterization of pathogens community in women with vaginal infections. University of Thi-Qar Journal of Science. [Internet]. 2021;8(1):77-81. Available from: https://jsci.utq.edu.iq/index.php/main/article/view/764.

Sun Z, Ge X, Qiu B, Xiang Z, Jiang C, Wu J, Li Y. Vulvovaginal candidiasis and vaginal microflora interaction: Microflora changes and probiotic therapy. Front Cell Infect Microbiol. 2023;13:1123026. doi: 10.3389/fcimb.2023.1123026.

Hosseini SS, Ghaemi E, Noroozi A, Niknejad F. Zinc oxide nanoparticles inhibition of initial adhesion and ALS1 and ALS3 gene expression in Candida albicans strains from urinary tract infections. Mycopathologia. 2019;184:261-71. doi: 10.1007/s11046-019-00327-w.

Macias-Paz IU, Pérez-Hernández S, Tavera-Tapia A, Luna-Arias JP, Guerra-Cárdenas JE, Reyna-Beltrán E. Candida albicans the main opportunistic pathogenic fungus in humans. Rev Argent Microbiol. 2023;55(2):189-98. doi: 10.1016/j.ram.2022.08.003.

Galocha M, Pais P, Cavalheiro M, Pereira D, Viana R, Teixeira MC. Divergent Approaches to Virulence in C. albicans and C. glabrata: Two Sides of the Same Coin. Int J Mol Sci.2019;20(9):2345. doi: 10.3390/ijms20092345.

Hadi HS, AlSultany SJ. Isolation and identification Candida species among renal failure Iraqi patients. Drug Invent Today. 2020;14(6):812-816.

Ardehali SH, Azimi T, Fallah F, Aghamohammadi N, Alimehr S, Karimi AM, Azimi L. Molecular detection of ALS1, ALS3, HWP1 and SAP4 genes in Candida Genus isolated from hospitalized patients in Intensive Care Unit, Tehran, Iran. Cell Mol Biol (Noisy-le-grand).[Internet].2019;65(4):15-22. Available from: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31078147/.

Mohammadi F, Hemmat N, Bajalan Z, Javadi A. Analysis of Biofilm‐Related Genes and Antifungal Susceptibility Pattern of Vaginal Candida albicans and Non‐Candida albicans Species. Biomed Res Int. 2021;2021(1):5598907. doi: 10.1155/2021/5598907.

Murciano C, Moyes DL, Runglall M, Tobouti P, Islam A, Hoyer LL, Naglik JR. Evaluation of the role of Candida albicans agglutinin-like sequence (Als) proteins in human oral epithelial cell interactions. PloS one. 2012;7(3):e33362. doi: 10.1371/journal.pone.0033362.

Hoyer LL, Cota E. Candida albicans agglutinin-like sequence (Als) family vignettes: a review of Als protein structure and function. Front Microbiol. 2016;7:280. doi: 10.3389/fmicb.2016.00280.

Nobile CJ, Schneider HA, Nett JE, Sheppard DC, Filler SG, Andes DR, Mitchell AP. Complementary adhesin function in C. albicans biofilm formation. Curr Biol. 2008;18(14):1017-24. doi: 10.1016/j.cub.2008.06.034.

Nailis H, Vandenbroucke R, Tilleman K, Deforce D, Nelis H, Coenye T. Monitoring ALS1 and ALS3 gene expression during in vitro Candida albicans biofilm formation under continuous flow conditions. Mycopathologia. 2009;167:9-17. doi: 10.1007/s11046-008-9148-6.

Monroy-Pérez E, Paniagua-Contreras GL, Rodríguez-Purata P, Vaca-Paniagua F, Vázquez-Villaseñor M, Díaz-Velásquez C, et al. High virulence and antifungal resistance in clinical strains of Candida albicans. Can J Infect Dis Med Microbiol. 2016;2016(1):5930489. doi: 10.1155/2016/5930489.

Sun W, Zhang L, Lu X, Feng L, Sun S. The synergistic antifungal effects of sodium phenylbutyrate combined with azoles against Candida albicans via regulating Ras/cAMP/PKA signalling pathway and virulence. Can J Microbiol. 2019;65(2):105-115. doi: 10.1139/cjm-2018-0337.

Martin R, Albrecht-Eckardt D, Brunke S, Hube B, Hünniger K, Kurzai O. A core filamentation response network in Candida albicans is restricted to eight genes. PloS one. 2013;8(3):e58613. doi: 10.1371/journal.pone.0058613.

Desai JV, Mitchell AP. Candida albicans biofilm development and its genetic control. Microbiol Spectr. 2015;3(3):99-114. doi: 10.1128/microbiolspec.MB-0005-2014.

Staab JF, Bahn YS, Tai CH, Cook PF, Sundstrom P. Expression of transglutaminase substrate activity on Candida albicans germ tubes through a coiled, disulfide-bonded N-terminal domain of Hwp1 requires C-terminal glycosylphosphatidylinositol modification. J Biol Chem. 2004;279(39):40737-47. doi: 10.1074/jbc.M406005200.

Fathy FE, Ahmed YM, Abdel Salam SA. Hyphal wall protein 1 gene and Biofilm formation among Candida albicans isolates from Ain Shams University Hospitals. Egypt J Med Microbiol. 2023;32(1):163-8. doi: 10.21608/ejmm.2023.277800.

Nas T, Kalkanci AY, Fidan IŞ, Hizel K, Bolat S, Yolbakan S, et al. Expression of ALS1, HWP1 and SAP4 genes in Candida albicans strains isolated from women with vaginitis. Folia Microbiol (Praha). [Internet].2008;53(2):179-83. Available from: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/18837169/.

Inci M, Atalay MA, Özer B, Evirgen Ö, Duran N, KOÇ AN, et al. Investigations of ALS1 and HWP1 genes in clinical isolates of Candida albicans. Turkish Journal of Medical Sciences. 2013;43(1):125-30. doi: 10.3906/sag-1205-90.

Talapko J, Juzbašić M, Matijević T, Pustijanac E, Bekić S, Kotris I, Škrlec I. Candida albicans - the virulence factors and clinical manifestations of infection. J Fungi (Basel). 2021;7(2):79. doi: 10.3390/jof7020079.

Soliman MM, Kandil MM, Sa E, Abuelnaga AS. Prevalence of virulence genes and antifungal resistance in Candida albicans isolated from raw goat milk. World's Veterinary J. 2020(4):670-7. doi: 10.54203/scil.2020.wvj81.

Mendes JF, Gonçalves CL, Ferreira GF, Esteves IA, Freitas CH, Villarreal JP, et al. Perfil de suscetibilidade antifúngica de diferentes leveduras isoladas da microbiota de animais silvestres, leite com mastite subclínica e ambiente hospitalar. Brazilian J Biol. 2017;78:68-75. doi: 10.1590/1519-6984.04916.

Shrief R, Zaki ME, El-Sehsah EM, Ghaleb S, Mofreh M. Study of antifungal susceptibility, virulence genes and biofilm formation in. The Open Microbiology Journal. 2019;13(1). doi: 10.2174/1874285801913010241.

Jabar D, Aljaza D. Conventional and Molecular Identification of Candida spp. And Antifungals Susceptibility Test in Pregnant Women. University of Thi-Qar Journal of Science. 2022;9(2):13-20. doi: 10.32792/utq/utjsci.v9i2.898.

Zafar S, Fatima K, Faryal R. Prevalence of virulent Candida spp. in complicated urinary tract infection of nephrolithiatic patients from surgical units of tertiary care hospitals Islamabad. J Mycol Med. 2020;30(4):101024. doi: 10.1016/j.mycmed.2020.101024.

Joudah R, Hamim S. Molecular characterization of Klebsiella pneumoniae associated with Thalassemia in Thi-Qar Governorate. University of Thi-Qar Journal of Science. 2023;10(1). doi: 10.32792/utq/utjsci/v10i1.1052.

Yin G, Zhang Y, Pennerman KK, Wu G, Hua SS, Yu J, et al. Characterization of blue mold Penicillium species isolated from stored fruits using multiple highly conserved loci. J Fungi (Basel). 2017;3(1):12. doi: 10.3390/jof3010012.

Alastruey-Izquierdo A, Melhem MS, Bonfietti LX, Rodriguez-Tudela JL. Susceptibility test for fungi: clinical and laboratorial correlations in medical mycology. Rev Inst Med Trop Sao Paulo. 2015;57:57-64. doi: 10.1590/S0036-46652015000700011.

Peyclit L, Yousfi H, Rolain JM, Bittar F. Drug repurposing in medical mycology: Identification of compounds as potential antifungals to overcome the emergence of multidrug-resistant fungi. Pharmaceuticals. 2021;14(5):488. doi: 10.3390/ph14050488.

Kadry AA, El-Ganiny AM, El-Baz AM. Relationship between Sap prevalence and biofilm formation among resistant clinical isolates of Candida albicans. Afr Health Sci. 2018;18(4):1166-74. doi: 10.4314/ahs.v18i4.37.

Sheneef A, Hassan H, Ali KA, Saad-Eldin M, Esmail A. Identification and in vitro Susceptibility Pattern of Fungal Infection Isolated from Patients with Otomycosis. Egypt J Med Microbiol. 2017;26(3):53-59.

AHMED MM, Hanan H, SOHAIR KS, Maha M, Doaa M, MOHAMMED Z. Identification and in vitro susceptibility pattern of fungal pathogens in immunocomprimised patients with pulmonary fungal infections. The Medical Journal of Cairo University. 2018;86(12):4307-16. doi: 10.21608/mjcu.2018.62818.

Kadhum SK. Study of Some Virulence Factors of Candida Albicans Causing Intestinal Infection. Indian Journal of Public Health Research. 2020;11(01):1544-49.‏ doi: 10.37506/v11/i1/2020/ijphrd/194065.

Alwaeli ER, Chelab RL, Jawad ES. Virulence Factors of Candida albicans Isolated from Vaginitis. International Journal of Pharmaceutical Research. 2020;12(2). doi: 10.31838/ijpr/2020.12.02.189.

Samy R, Aljaza D. Morphology and molecular identification of Candida Species isolated from oral pediatric. University of Thi-Qar Journal of Science.2023;10(1):111-116. doi: 10.32792/utq/utjsci/v10i1.1038.

Lee Y, Puumala E, Robbins N, Cowen LE. Antifungal drug resistance: molecular mechanisms in Candida albicans and beyond. Chem Rev. 2020;121(6):3390-411. doi: 10.1021/acs.chemrev.0c00199.

Lok B, Adam MA, Kamal LZ, Chukwudi NA, Sandai R, Sandai D. The assimilation of different carbon sources in Candida albicans: Fitness and pathogenicity. Med Mycol.2021;59(2):115-25. doi: 10.1093/mmy/myaa080.

Gheit MI, Mohamed TM, Abdelwahab MA. Evaluation of Polyclonal Antiserum Against Secretory Aspartyl Proteinase of Candida albicans as a Potential Serodiagnostic Tool for Invasive Candidiasis. Turk J Immunol 2023;11(2):66-73. doi: 10.4274/tji.galenos.2023.83702.

Hosseini Por M, Roudbarmohammadi S, Roudbary M, Bakhshi B, Farhadi Z. Hwp1 gene expression of Candida albicans and study its role in adherence. International Journal of Molecular and Clinical Microbiology. [Internet]. 2013;3(2):320-24. Available from: https://ijmcm.tonekabon.iau.ir/article_513697.html.

Chen J, Hu N, Xu H, Liu Q, Yu X, Zhang Y, et al. Molecular epidemiology, antifungal susceptibility, and virulence evaluation of Candida isolates causing invasive infection in a tertiary care teaching hospital. Front Cell Infect Microbiol. 2021;11:721439.‏ doi: 10.3389/fcimb.2021.721439.