La candidemia es la micosis invasora más frecuente en los pacientes internados en hospitales de alta complejidad en el mundo. La infección fúngica en el sistema nervioso central constituye una complicación potencialmente mortal que agrava el pronóstico de los pacientes. El presente artículo aborda aspectos relevantes sobre las características clínicas de esta enfermedad, los mecanismos de invasión del hongo, la respuesta inmunitaria local frente a Candida albicans y el impacto de los defectos genéticos en receptores de la inmunidad innata, que aumentan la susceptibilidad a la neurocandidiasis.
Candidemia is the most frequent invasive mycosis in hospitalized patients worldwide. Fungal infection in central nervous system is a life-threatening complication which aggravates patients’ prognosis. This article summarizes relevant aspects on the clinical characteristics of this pathology, mechanisms of fungus invasion, local immune response to Candida albicans and the impact of genetic defects on innate immune receptors that increase susceptibility to the acquisition of this form of mycosis.
La incidencia de infecciones sistémicas causadas por hongos ha aumentado considerablemente en los últimos años, sobre todo como consecuencia del creciente uso de dispositivos biomédicos implantados y catéteres venosos centrales en el tratamiento del paciente, así como por el aumento de la población inmunosuprimida y la mayor esperanza de vida en edades extremas7. Bongomin et al.7 recopilaron datos sobre la incidencia global de micosis invasoras graves e informaron que las enfermedades fúngicas afectan a más de 1.000 millones de personas por año en todo el mundo7, y provocan la muerte de más de 1,5 millones. Los patógenos fúngicos oportunistas se han convertido en una de las principales causas de mortalidad humana en pacientes hospitalizados, y representan un desafío para la salud pública con gran impacto clínico y socioeconómico.
La candidemia es la micosis invasora más frecuente en los pacientes internados en hospitales de alta complejidad en el mundo4. La epidemiología de esta infección ha sido descrita en Estados Unidos de América, Europa, Asia y Latinoamérica2. Riera et al.37 han reunido datos epidemiológicos sobre la incidencia y prevalencia de enfermedades fúngicas en Argentina, y revelaron que al menos un 2,01% de la población total sufre un episodio de micosis grave cada año, con una morbimortalidad considerable37. En Argentina el pronóstico de la candidemia es grave y la mortalidad asociada a candidiasis sistémica es aproximadamente el 50%37. En la ciudad de Córdoba nuestros datos arrojan un índice de mortalidad para candidemia de 36%47.
Si bien el uso de fármacos antifúngicos ha permitido un mejor pronóstico en lo referido a la recuperación de pacientes con micosis sistémicas, la elevada incidencia de especies emergentes, sumada a la aparición de cepas resistentes a los fármacos actuales, aumenta las tasas de fracaso terapéutico en individuos hospitalizados18,36. Pese a las exhaustivas investigaciones llevadas a cabo durante los últimos 15 años con foco en el desarrollo de fármacos antifúngicos, en la actualidad solo se dispone de 3 clases de fármacos aprobados para el tratamiento de estas infecciones.
El tratamiento con agentes antifúngicos frecuentemente empírico, profiláctico y prolongado, así como el número limitado de fármacos y su carácter principalmente fungistático, en lugar de fungicida, facilitan la selección de cepas resistentes y han conducido a la adquisición gradual de resistencia antifúngica en hongos inicialmente sensibles36. En un estudio que abarcó 12 años Goemaere et al.18 demuestran que la exposición previa al fluconazol y las equinocandinas se asoció con un cambio en la epidemiología de los pacientes, caracterizado por un aumento de la frecuencia de candidemia causada por especies menos susceptibles. Revie et al.36, por otra parte, identifican entre los numerosos mecanismos de resistencia antifúngica las adaptaciones metabólicas, la alteración en la expresión génica, los cambios o la sobreexpresión de la diana terapéutica, regulación positiva de los transportadores de fármacos y la activación de las respuestas al estrés.
En este escenario la candidiasis diseminada emerge como una enfermedad grave de elevada mortalidad y difícil tratamiento que abre numerosos interrogantes. Su agente etiológico más frecuente, Candida albicans, está dotado de diversos atributos de virulencia y posee la capacidad de infectar diferentes nichos en su hospedador27. A estas características particulares debe sumarse la capacidad de regular su perfil transcripcional de genes de acuerdo con el sitio que infecta, lo que se encuentra en continua relación con los mecanismos locales de respuesta, las poblaciones celulares reclutadas y la biología del órgano infectado en cada contexto. Del resultado de estas complejas interacciones depende la resolución del proceso infeccioso y, en el balance de la respuesta local, el daño tisular colateral emerge como consecuencia del equilibrio prevalente entre una respuesta protectora y una respuesta exacerbada, cuya magnitud puede comprometer estructuras vitales para la funcionalidad del órgano donde se produce el encuentro.
Candidiasis invasoraCasadevall y Pirofski definen la patogénesis microbiana como el resultado de una interacción entre el huésped y el microorganismo10. En este contexto C. albicans es clasificada como un patógeno particular, que se adapta de forma única al hospedador humano y que puede existir como comensal inocuo o como patógeno oportunista10. C. albicans coloniza la piel y la mucosa del tracto gastrointestinal (TGI), la cavidad oral y el tracto reproductivo de un alto porcentaje de individuos sanos, como parte de la microbiota humana comensal10,27. Su crecimiento está estrictamente controlado por el sistema inmunitario del huésped y los mecanismos regulatorios que proporciona la microbiota normal. Cambios en este balance determinan el sobrecrecimiento del hongo38 que puede infectar las superficies donde habita normalmente o causar infecciones sistémicas graves, con compromiso multiorgánico. Este hongo puede colonizar virtualmente cualquier tejido y las manifestaciones clínicas son diversas, según cuál sea el sitio afectado; no obstante, la preferencia por un órgano en particular depende en gran medida de la vía de infección, las características intrínsecas del patógeno y las enfermedades subyacentes del paciente.
En una extensa revisión se recolectaron datos de estudios post mortem en un período de 12 años, y se informa de que el 54% de los pacientes con cultivos positivos para C. albicans presentaban candidiasis invasora caracterizada por lesiones profundas en los órganos, generalmente el riñón (80%), el cerebro (52%) y el corazón (48%), por lo que enfatizan que cualquier tejido es sensible a la infección31. A partir de autopsias de pacientes oncológicos reunidas en un período de 20 años, Lewis et al.22 reportaron un aumento en la incidencia de candidiasis sistémica y la presencia de C. albicans en distintos sitios anatómicos como pulmón (79%), sangre (37%), TGI (35%), riñón (34%), hígado (20%) y bazo (19%). Los pacientes con neutropenia persistente son los más propensos a la invasión renal y cardíaca.
Una población particularmente vulnerable son los neonatos. La candidiasis invasora afecta entre el 5-10% de recién nacidos prematuros con peso extremadamente bajo al nacer (<1kg) y causa en ellos altos índices de morbimortalidad; se ha informado una tasa de mortalidad próxima al 50% en lactantes con peso menor de 750g46.
La incidencia de candidiasis invasora en neonatos aumentó en la década de los 80, asociada a la mayor supervivencia de los niños prematuros y al uso de catéteres de vía central para su cuidado, hecho que incrementó los riesgos de contaminación con Candida spp. y de formación de biofilm en los dispositivos de sostén3. Otro factor de riesgo en esta población es el uso de antibióticos de amplio espectro, que disminuyen la presión competitiva de la microbiota y permiten el sobrecrecimiento de Candida spp.3.
Si bien ha habido avances en las terapias antifúngicas, los datos obtenidos en adultos no pueden ser extrapolados a la población de neonatos. En la actualidad los antifúngicos recomendados para candidiasis neonatal son anfotericina B, fluconazol y micafungina34; sin embargo, aún no existen fármacos autorizados por la FDA para el uso profiláctico en recién nacidos prematuros de alto riesgo34. Las indicaciones y dosificación neonatal deben considerar el compromiso renal y, de acuerdo con las guías internacionales de tratamiento, se debe sospechar la infección del sistema nervioso central (SNC) en recién nacidos con candidiasis diseminada, ya que la incidencia supera el 15% de los casos y el diagnóstico a partir de líquido cefalorraquídeo (LCR), imágenes o hemocultivos tiene baja sensibilidad5.
Los recién nacidos con candidiasis invasora con frecuencia presentan síntomas de sepsis, como letargo o apnea, intolerancia a la alimentación, inestabilidad cardiorrespiratoria e hiperbilirrubinemia. Los neonatos que sobreviven a la infección a menudo presentan deterioro neurológico a largo plazo, incluyendo parálisis cerebral, deficiencia auditiva, ceguera, déficit cognitivo y leucomalacia periventricular (muerte de tejido cerebral alrededor de los ventrículos). Dentro del SNC Candida puede causar meningoencefalitis, abscesos cerebrales y ventriculitis con hidrocefalia obstructiva5.
La mayor predisposición de los niños prematuros a la forma cerebral de esta micosis se debe a la inmadurez en el desarrollo de las barreras físicas frente a Candida spp., donde la barrera hematoencefálica (BHE) no constituye la excepción. Bliss et al.6 reportaron que el perfil de virulencia encontrado en los aislamientos clínicos de LCR fue mayor que el observado en los hongos recuperados de hemocultivos de pacientes neonatos con candidiasis invasora, lo que demuestra la importancia de los factores de virulencia de las cepas para determinar el riesgo de infección6.
Diagnóstico de candidiasis en el sistema nervioso centralSi bien la neurocandidiasis se considera una entidad clínica inusual, la incidencia de micosis oportunistas en el SNC se encuentra en aumento. Debido a las limitaciones de los métodos diagnósticos actuales, la mayoría de los datos epidemiológicos sobre esta localización anatómica corresponden a estudios post mortem en individuos con infecciones fúngicas sistémicas16. La detección de β-glucanos en LCR se ha propuesto últimamente como un biomarcador de infección micótica en el SNC. Aunque no existe un consenso sobre su uso, a menudo esta prueba se utiliza como un complemento de diagnóstico precoz, con implicaciones terapéuticas importantes dada su rapidez11. Se demostró que este método tiene una sensibilidad del 57% al 97% y una especificidad del 56% al 93% para el diagnóstico de infecciones fúngicas invasoras. La detección de estos polisacáridos se ha utilizado, además, en otros fluidos biológicos como suero20, fluido vítreo41 o lagrimal21 y líquido amniótico30.
Además de su aparición asociada a las complicaciones neuroquirúrgicas16,22, en la mayoría de los casos esta enfermedad se origina como consecuencia de la diseminación hematógena del hongo desde un foco distante de infección primaria31. La presencia de Candida en el cerebro implica una complicación que agrava el pronóstico de los pacientes y resulta potencialmente mortal. El compromiso de este órgano ocurre mayoritariamente en individuos con algún tipo de inmunodeficiencia, o en presencia de los factores de riesgo descritos, y con frecuencia se originan secuelas neurológicas o causa la muerte si no se diagnostica y trata rápidamente13,15.
En el área de la neurociencia el uso de la microscopia intravital de alta resolución se ha convertido en una importante herramienta para definir los procesos involucrados en las enfermedades infecciosas en tiempo real40. Navarathna et al.29 reportaron el acceso al parénquima cerebral de C. albicans a solo 30minutos de la inoculación intravenosa y sin rotura de la BHE; sin embargo, a los 3 días observaron una acumulación significativa de levaduras e hifas del hongo y signos de daño en la barrera endotelial, con elevada presencia de infiltrado leucocitario29. El uso de técnicas más sensibles y el desarrollo de modelos experimentales que aborden el estudio de la patogénesis de la infección cerebral son necesarios para una mejor comprensión y manejo clínico de este proceso patológico.
Invasión y tropismo de Candida albicans en el sistema nervioso centralPara invadir el SNC C. albicans debe ser capaz de atravesar la BHE, barrera anatómica y funcional que regula el transporte de sustancia al cerebro. Utilizando un modelo in vitro de la BHE humana para investigar las interacciones entre C. albicans y las células endoteliales microvasculares de cerebro humano, Jong et al.19 demostraron que este hongo es capaz de adherirse, invadir y hacer trancitosis a través de la monocapa celular, sin afectar su integridad. Las invasinas fúngicas Als3 y Ssa1 participan activamente en este proceso mediante la unión a un receptor expresado exclusivamente en células del endotelio cerebral, y promueven el desplazamiento a través de las mismas24. Debido a que estas células recubren los capilares del cerebro constituyendo la BHE, C. albicans puede acceder a través de ellas a diferentes zonas del parénquima. En presencia de la activación del componente microglial, citocinas como el factor de necrosis tumoral (TNF) son capaces de interrumpir las uniones estrechas de la BHE y permitir el paso de infiltrado inflamatorio durante la invasión cerebral12.
Luego de examinar cerebros en autopsias de pacientes con candidiasis sistémica, Nakayama et al.28 reportaron que las lesiones se localizan principalmente en la capa profunda de la corteza cerebral, en la región supratentorial, aunque algunos individuos mostraron lesiones simultáneas en el tronco encefálico y en el cerebelo. Otros autores reportaron su localización en la unión corticomedular32. Aunque aún no se ha dilucidado la relación entre la estructura normal de los vasos sanguíneos y la localización del hongo, se plantea la posibilidad de que la arquitectura vascular específica del tejido y los cambios en el flujo sanguíneo sean factores esenciales involucrados en la invasión por Candida, así como en la formación y distribución de los focos del hongo28. La ausencia de un tropismo definido para C. albicans dificulta el estudio histológico de marcadores específicos.
Reconocimiento y respuesta inmunitaria local frente a Candida albicansDesde que Medzhitov y Janeway propusieron en 1997 el concepto de reconocimiento de patrones26 se han identificado una gran cantidad de receptores reconocimiento de patrones (PRR) que interactúan con los llamados patrones moleculares asociados a patógenos (PAMPs). La importancia de estos receptores en enfermedades fúngicas se demostró en humanos y ratones con mutaciones en PRR o en alguno de los componentes de sus vías de señalización, debido a la elevada susceptibilidad a sufrir infecciones mucosas y sistémicas graves causadas por hongos, incluidas las del SNC. En este sentido Holland et al.23 señalan como factores de riesgo intrínsecos determinados defectos genéticos innatos en las células efectoras antifúngicas o en moléculas de señalización, que resultan relevantes en la defensa frente a hongos oportunistas en diferentes órganos. Algunos de ellos involucran mutaciones en la NADPH oxidasa (enfermedad granulomatosa crónica) o deficiencia de mieloperoxidasa (MPO), que llevan a fallos en la fagocitosis y a trastornos en la señalización de citocinas, como IL-17, o a defectos en la vía Dectina-1/CARD9.
Los receptores de lectina tipo C son una superfamilia heterogénea de receptores transmembrana y solubles, que se definen por contener dominios conservados de lectina tipo C. Son los PRR mejor caracterizados en la respuesta frente a patógenos fúngicos y reconocen polímeros de hidratos de carbono (mananos, glucanos y quitina) presentes en la pared celular de los hongos35. Estos receptores son necesarios para el reconocimiento y la fagocitosis, la inducción de mecanismos efectores antimicrobianos y mediadores inflamatorios, y dirigen y modulan la inmunidad adaptativa, incluidas las respuestas Th1 y Th179.
Los principales miembros de este grupo que participan en la actividad antifúngica son: Dectina-1, Dectina-2, Dectina-3, el receptor Mincle, el CR3, el receptor de manosa y el DC-SIGN, que se expresan principalmente en células mieloides. Hasta el presente el receptor mejor estudiado es la Dectina-1, que reconoce los β-(1,3)-glucanos de la pared del hongo. Muchas de las respuestas antifúngicas dependen exclusivamente de la activación de la quinasa Syk y de CARD9. Esta última pertenece a un complejo proteico que participa en la vía canónica o clásica dependiente de Dectina-1 y de la mayoría de los receptores lectina tipo C, e induce la translocación nuclear de NFκB (fig. 1). El papel crucial de la molécula adaptadora CARD9 en la respuesta antifúngica se evidencia tanto de forma clínica como experimental en animales deficientes en esta proteína (Card9 -/-), los que muestran una mayor susceptibilidad frente a C. albicans. Al ubicarse en la cascada de señalización por debajo de la quinasa Syk, la molécula de CARD9 constituye una vía común a otros receptores de lectina tipo C48.
Vía de señalización de la Dectina-1. El reconocimiento de β-1,3-glucanos en la pared de C. albicans por el receptor Dectina-1 induce la activación de diversas cascadas de señalización. La formación del complejo CARD9-Bcl10MALT1 corresponde a la vía de activación canónica más importante, la cual es dependiente de Syk. Este complejo media la activación del factor de transcripción NFκB y la consecuente expresión génica. Se señalan las primeras mutaciones descriptas en humanos para la Dectina-1 y CARD914,17.Adaptada de Brown et al.9.
Ferwerda et al.14 identificaron una mutación en el gen que codifica el receptor Dectina-1 humano, la que produce una expresión escasa o nula de la molécula. La mutación Y238X estuvo asociada con una frecuencia elevada de candidiasis vulvovaginal recurrente u onicomicosis en los miembros de una misma familia. Ensayos in vitro efectuados con células mononucleares de sangre periférica de estos individuos demostraron fallos en el reconocimiento de los β-glucanos de la pared de C. albicans, lo que provocaba una disminución en la secreción de citocinas, principalmente IL-17, TNF e IL-6. En contraste, la fagocitosis y muerte de los hongos fueron normales14. Plantinga et al.35 estudiaron la incidencia de candidiasis diseminada en pacientes receptores de trasplantes de médula ósea y con el polimorfismo Y238X en la Dectina-1. En este reporte se informó que en pacientes inmunocompetentes esta mutación predispone al desarrollo de candidiasis mucocutánea, y no a la forma diseminada o a la neurocandidiasis; sin embargo, un estudio anterior en pacientes inmunocomprometidos, como los sometidos a tratamientos intensivos de tumores hematológicos malignos, informaba mayor susceptibilidad la invasión sistémica por C. albicans39. Si bien esta mutación no es considerada causa predisponente para la candidiasis sistémica, podría constituir un factor de alto riesgo en pacientes críticos cuando la infección se establece debido a intervenciones quirúrgicas, tratamientos subyacentes o infecciones concomitantes. Asimismo, la mutación Y238X fue asociada con la mayor predisposición a padecer la aspergilosis invasora en pacientes inmunocompetentes14.
La deficiencia de CARD9 humana y su vinculación con el desarrollo espontáneo de infecciones fúngicas persistentes y graves, localizadas principalmente en la piel y el tejido subcutáneo, las superficies mucosas o el SNC, fue descrita por primera vez en 2009 por Glocker et al.17 en una gran familia consanguínea iraní compuesta por 43 miembros17. La mutación Q295X estuvo asociada a la aparición de múltiples casos de candidiasis mucocutánea crónica y, en ciertos individuos, a una mayor susceptibilidad a la forma diseminada y cerebral de la micosis42. Desde entonces se han identificado otras mutaciones en CARD9 asociadas con infecciones mucosas y sistémicas causadas por diferentes hongos15. Estos reportes demuestran inequívocamente la dependencia crítica de CARD9 en la inmunidad antifúngica humana.
Drummond et al.13 observaron que en pacientes deficientes en CARD9 el reclutamiento defectuoso de neutrófilos al cerebro contribuía al aumento de la carga fúngica en el SNC. Resultados similares se obtuvieron en modelos de candidemia en animales Card9-/-. Whible et al.48 reportaron que en ratones infectados con Candida tropicalis la pobre expresión del TNF en ausencia de CARD9 condujo al crecimiento descontrolado del hongo en el riñón, el bazo, el hígado y el cerebro, lo que sugiere un mecanismo independiente de la especie del hongo17. En este sentido, Schaefer et al.49 determinaron que la microglía que expresa CARD9 promueve el reclutamiento de neutrófilos dependientes de IL-1β y de la quimiocina CXCL1 hacia el SNC durante la infección.
La presencia de neutrófilos ineficientes en el control fúngico provocaría una acumulación excesiva y prolongada, no autocontrolada, que podría llevar a una inflamación mayor por liberación de moléculas que actuarían como patrones moleculares asociados a daño o por la activación y liberación de trampas extracelulares de neutrófilos (NETosis). Hace algunos años Branzk et al.8 demostraron que la fagocitosis mediada por la Dectina-1 en neutrófilos limita la translocación nuclear de la elastasa, enzima involucrada en la NETosis. Esto tiene como consecuencia la regulación de la formación de NET en respuesta a C. albicans. Aunque se ha demostrado que las NET desempeñan un papel importante durante la infección, también pueden tener efectos perjudiciales en el tejido circundante. Urban et al.45 observaron que estas trampas extracelulares eran importantes en la defensa frente a C. albicans, pero cuando su producción o degradación no está controlada tienen un potencial patogénico y participan en procesos diversos como autoinmunidad, trombosis, enfermedades pulmonares, cáncer y neurodegeneración45.
Asociación entre Candida albicans y enfermedades neurodegenerativasSe ha considerado la posibilidad que la enfermedad neurodegenerativa conocida como enfermedad de Alzheimer (EA) tenga una etiología microbiana o, al menos, que los agentes infecciosos constituyan un factor de riesgo importante para su desarrollo1. Hasta la fecha no está claro si estos microorganismos están directamente relacionados con la progresión de la EA, o si son patógenos oportunistas que colonizan más fácilmente el sistema nervioso de las personas con demencia y exacerban la inflamación en curso observada en estos individuos25. En 2014 Alonso et al.1 demostraron por primera vez la presencia de proteínas fúngicas y ADN en el cerebro de pacientes con EA1. Se observó que la infección cerebral por varios patógenos puede inducir la formación de amiloides, componente principal de las placas seniles en la EA46. Además, el péptido β exhibe actividad antimicrobiana, y muestra una actividad inhibitoria particularmente elevada contra C. albicans, incluso mayor que algunos péptidos antimicrobianos43. Por consiguiente, podría postularse que la presencia de una infección micótica crónica en el SNC es capaz de desencadenar la síntesis del péptido Aβ, que a su vez conduciría a depósitos de amiloide. Pisa et al.33 demostraron que el 100% de los individuos con EA evaluados en su laboratorio presentaban hongos y partículas fúngicas en su cerebro, así como otras macromoléculas del patógeno (polisacáridos, ADN y proteínas) en suero. El hallazgo de quitina —un componente de la pared fúngica— en el cerebro de pacientes con EA apoya esta hipótesis44. Pese a los hallazgos descritos hasta el momento, resulta necesario profundizar las investigaciones con el fin de determinar si efectivamente existe una asociación entre las enfermedades neurodegenerativas y las infecciones fúngicas.
ConclusionesLa candidiasis cerebral constituye una enfermedad grave, de difícil diagnóstico y tratamiento. Los avances en el conocimiento de las características del hongo y del proceso de invasión, incluyendo el reconocimiento inmunitario y la interacción con las poblaciones residentes en el cerebro, han abierto un nuevo campo de estudio sobre esta particular interacción huésped-patógeno que merece ser profundizado. Se requiere del esfuerzo y la convergencia de diferentes áreas disciplinarias para que esta enfermedad no siga siendo tan solo un hallazgo post mortem, sino una entidad con un diagnóstico certero y oportuno, que permita una terapia eficaz.
FinanciaciónFinanciación de líneas de investigación recibida por parte de la Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica (FONCYT PICT-2015-1393), CONICET (PIP-2014 112 201501 00652 CO) y Secretaría de Ciencia y Tecnología de la Universidad Nacional de Córdoba (SECyT-CONSOLIDAR-2018).
Dra. Cecilia Vigezzi (CV) becaria doctoral de CONICET, Bioq. Emilse Rodriguez (ER) Becaria doctoral CONICET.
Conflicto de interesesLos autores declaran no tener ningún conflicto de intereses.
Los autores agradecen a la Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica (FONCYT PICT-2015-1393), al CONICET (PIP-2014 112 201501 00652 CO) y a la Secretaría de Ciencia y Tecnología de la Universidad Nacional de Córdoba (SECyT-CONSOLIDAR-2018) la financiación recibida en nuestras líneas de investigación.
