Nhiễm nấm Talaromyces marneffei

Nhiễm nấm Talaromyces marneffei (bệnh talaromycosis) thường xảy ra tại khu vực châu Á, phía nam Trung Quốc hoặc đông bắc Ấn Độ. Người có hệ miễn dịch hoạt động kém, đặc biệt là bệnh nhân HIV, có nguy cơ nhiễm nấm cao.

Nấm Talaromyces marneffei

Talaromyces marneffei (trước đây có tên là Penicillium marneffei) là loại nấm lưỡng hình có thể tồn tại dưới dạng nấm mốc và nấm men tuỳ thuộc vào nhiệt độ môi trường. Trong giai đoạn nấm men, chúng là những tế bào đơn nhân hình bầu dục hoặc oval sinh sản bằng hình thức phân đôi và có các sắc tố nâu rải rác. Khi Talaromyces marneffei phát triển thành nấm mốc, chúng có dạng sợi, nhiều nhân và sinh sản bằng bào tử. Lúc này, nấm có màu xanh xám nhạt kèm các hạt sắc tố đỏ rải rác.

Talaromyces marneffei có thể sống trong nhiều điều kiện khác nhau, với nhiệt độ trong khoảng 8–39°C, pH 3,2–10,1 và độ mặn thấp. Điều kiện lí tưởng cho giai đoạn phát triển nấm mốc và nấm men lần lượt là pH 5–7, nhiệt độ thấp hơn 32°C và pH 4–6, nhiệt độ cao hơn 32°C. Trong mỗi giai đoạn phát triển, các nhóm gen khác nhau được hoạt hoá nhằm tạo ra những protein có chức năng phù hợp, qua đó các quá trình này được kiểm soát chặt chẽ.

Con đường xâm nhiễm

Chuột tre và môi trường đất xung quanh chúng là ổ chứa tự nhiên của nấm Talaromyces marneffei.

Quá trình nấm đi vào cơ thể người và lây lan khắp cơ thể diễn ra như sau:

• Nấm mốc tạo ra các bào tử dễ dàng phát tán trong không khí
• Người bệnh hít phải bào tử, bào tử lắng đọng trong phổi
• Đại thực bào phế nang thực bào một số bào tử
• Nhiệt độ cơ thể cao (37°C) kích thích nấm mốc chuyển dạng sang dạng nấm men
• Các tế bào nấm men nhân lên liên tục đến khi làm vỡ đại thực bào
• Nấm men giải phóng ra môi trường ngoại bào, lan rộng khắp phổi và di chuyển đến các cơ quan khác

Cơ chế gây bệnh

Khi nấm đi vào cơ thể, đại thực bào và bạch cầu trung tính loại bỏ nấm thông qua quá trình thực bào. Tuy nhiên, những tế bào này cũng góp phần làm nấm lan vào máu.

Talaromyces marneffei đã tiến hoá nhiều cơ chế nhằm thích nghi hoặc chống lại hệ miễn dịch của vật chủ. Đầu tiên, các bào tử nhận diện và bám vào tế bào trong cơ thể người nhờ vào axit sialic và enzyme glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase. Sau đó, bào tử nảy mầm thành nấm men rồi lẩn tránh hệ miễn dịch thông qua những thay đổi trong cấu trúc thành tế bào nấm cũng như một số đường tín hiệu. Trong các quá trình này, nấm kiểm soát hình thái, giai đoạn phát triển và hoạt động chuyển hoá sơ cấp, thứ cấp nhằm tối đa hoá khả năng sống sót.

Tái cấu trúc thành tế bào

Thành tế bào là yếu tố then chốt giúp nấm xâm nhiễm cơ thể và né tránh hệ miễn dịch. Một trong những phương thức giúp tăng khả năng sống sót của nấm là tái cấu trúc thành tế bào nhằm lẩn tránh các tế bào thực bào của vật chủ.

Talaromyces marneffei trong giai đoạn nấm men tăng biểu hiện những gen sau nhằm ổn định thành tế bào:

• chSE: tổng hợp chitin
• ergM: tổng hợp ergosterol màng tế bào
• simA: tổng hợp sắc tố P450

Con đường truyền tín hiệu

Calcineurin là yếu tố độc lực tham gia vào nhiều con đường liên quan đến cân bằng ion, tăng trưởng hình thái và duy trì thành tế bào nguyên vẹn. Protein này hoạt động phụ thuộc Ca²⁺—ion có nồng độ tăng cao sau khi cơ thể nhiễm Talaromyces marneffei.

Calcineurin sau khi gắn thêm gốc phosphate có thể tương tác với protein thành tế bào thông qua yếu tố phiên mã CrzA. Sau đó, yếu tố này bị khử gốc phosphate và truyền tín hiệu vào trong nhân. Tại đây, quá trình phiên mã các gen tham gia tổng hợp nhiều thành phần của thành tế bào như β-glucan và chitin được kích hoạt.

Chống chịu nhiệt

Các tác nhân gây bệnh cần kích hoạt một số cơ chế cân bằng nhiệt nhằm tồn tại trong môi trường nhiệt độ cao của cơ thể người. Trong đó, protein sốc nhiệt nội bào đáp ứng với các điều kiện căng thẳng bằng cách điều hòa quá trình gấp cuộn, vận chuyển và lắp ráp protein chính xác. Đối với Talaromyces marneffei, nhiều gen liên quan đến hoạt động của nhóm protein sốc nhiệt có biểu hiện tăng cao trong trạng thái nấm men tại 37°C hoặc cao hơn, bao gồm Hsp30, Hsp70, Hsp90.

Thích nghi với môi trường stress oxy hóa của các tế bào thực bào

Talaromyces marneffei kích thích các đại thực bào ngay khi đi vào cơ thể. Trong quá trình thực bào, tế bào miễn dịch tạo ra môi trường stress oxy hoá nhằm tiêu diệt tác nhân gây bệnh. Tuy nhiên, Talaromyces marneffei có nhiều gen tổng hợp các protein hỗ trợ chống lại hoặc loại bỏ yếu tố stress oxy hoá.

Những gen này bao gồm:

• sodA: biến đổi các nhóm siêu oxit
• cpeA: phân giải hydrogen peroxide
• AtfA: điều hoà stress oxy hoá
• YapA: điều hoà stress nitơ và oxy hoá

Ngoài ra, người ta ghi nhận quá trình tổng hợp axit phosphatase của Talaromyces marneffei có thể ức chế hoạt động hô hấp trong đại thực bào nhằm giảm chức năng của chúng, qua đó nấm có thể nâng cao khả năng sống sót.

Hơn nữa, các túi ngoại bào cũng giữ vai trò quan trọng đối với cơ chế gây bệnh của Talaromyces marneffei. Chúng là cấu trúc hạt có màng lipid kép, kích thước nano với chức năng vận chuyển các phân tử ra môi trường ngoại bào.

Túi ngoại bào của Talaromyces marneffei chứa nhiều protein độc lực bao gồm:

• Protein sốc nhiệt để chống chịu nhiệt độ cao
• Mannoprotein 1 nhằm hỗ trợ tương tác giữa nấm và tế bào người
• Peroxidase có khả năng phân giải hydrogen peroxide

Những túi này cũng có thể kích hoạt đại thực bào giải phóng các loại oxy và nitơ phản ứng cũng như những yếu tố gây viêm như IL-1, IL-6, and IL-10.

Thích nghi với môi trường thiếu dinh dưỡng

Talaromyces marneffei thay đổi các con đường chuyển hoá nhằm thích nghi với điều kiện thiếu glucose trong thể thực bào. Vì vậy, quá trình chuyển hoá bắt đầu với chu trình glyoxylate thay vì đường phân. Ngoài ra, nấm có thể sử dụng axit amin làm nguồn carbon và nitơ thông qua quá trình dị hóa tyrosine. Chất này không chỉ là nguồn dinh dưỡng mà còn là tiền chất của melanin, qua đó góp phần chống oxy hóa và bảo vệ nấm. Ngoài ra, hoạt động phân giải axit amin mạch nhánh tạo ra propionyl-CoA—chất có thể gây độc cho cả vi sinh vật và tế bào người. Nấm khử độc propionyl-CoA thông qua chu trình methylcitrate.

Hấp thu sắt/kẽm và kháng đồng

Một trong những yếu tố ảnh hưởng đến khả năng sống sót của nấm là thiếu kim loại vi lượng quan trọng như sắt và kẽm trong đại thực bào. Nấm thích nghi với môi trường này thông qua cơ chế tăng cường hấp thu sắt dạng khử và không khử, trong đó các yếu tố điều hoà phiên mã như FtrA, SreA, AcuM, AcuK nắm vai trò quan trọng. Mặt khác, một số protein vận chuyển sắt và kẽm cũng tham gia thúc đẩy quá trình hấp thu các yếu tố này.

Trong khi đó, kim loại đồng với nồng độ tăng cao giữ vai trò như chất tiêu diệt nấm. Vì vậy, nấm cần phát triển các cơ chế kháng độc đồng như chất vận chuyển đồng và hệ thống giải độc đồng. Tuy nhiên, người ta chỉ mới phát hiện enzyme sử dụng kẽm/đồng biến đổi gốc siêu oxit nhưng chưa ghi nhận chất vận chuyển đồng trong Talaromyces marneffei.

Tổng hợp sản phẩm thứ cấp

Talaromyces marneffei mang nhiều gen tổng hợp polyketide—nhóm hợp chất thứ cấp gồm sắc tố, chất kháng vi khuẩn và độc tố nấm với các cơ chế gây độc đa dạng.

Biểu hiện lâm sàng

Bệnh có thể tiến triển nhanh với các triệu chứng lâm sàng chỉ trong vài tuần. Ngoài ra, một số trường hợp có nguy cơ nhiễm trùng tiềm ẩn kéo dài. Người ta ghi nhận bệnh có thể tái phát sau 50 năm kể từ lần phơi nhiễm đầu tiên.

Người bệnh thường biểu hiện các nốt sần nhỏ không gây đau trên da, chủ yếu tại vùng mặt và cổ.

Một số biểu hiện phổ biến khác bao gồm:

• Sốt
• Khó chịu trong người
• Sụt cân
• Ho
• Khó thở
• Sưng hạch bạch huyết, gan, lách
• Tiêu chảy
• Đau nhức bụng

Với người nhiễm HIV, nấm dễ lan rộng vào máu và các cơ quan khác. Nốt sần trên da bệnh nhân thường có vết lõm ngay giữa. Trong khi đó, đối với người bệnh không nhiễm HIV, bệnh thường ảnh hưởng đến miệng, họng, phổi, gan và xương. Các nốt sần trên da có bề mặt nhẵn, không lõm. Nấm vẫn có thể lan vào máu và cơ quan khá nhưng có nguy cơ thấp hơn.

Chẩn đoán

Bác sĩ thu nhận các mẫu mô và dịch cơ thể sau nhằm chẩn đoán bệnh talaromycosis:

• Tuỷ xương
• Máu
• Dịch phổi
• Hạch bạch huyết
• Da

Nuôi cấy vi sinh

Phương pháp xét nghiệm truyền thống là nuôi cấy mẫu bệnh phẩm trong phòng thí nghiệm, sau đó thực hiện một số phương pháp nhuộm nhằm quan sát hình thái, qua đó xác định nấm.

Khối phổ MALDI-TOF

Phương pháp này phát hiện nấm bằng cách đo các ion hình thành từ những thành phần đặc trưng của Talaromyces marneffei. Kết quả thu nhận được so sánh với các cơ sở dữ liệu có sẵn nhằm đưa ra kết luận.

Xét nghiệm kháng nguyên

Bác sĩ có thể chẩn đoán nấm Talaromyces marneffei dựa trên các protein kháng nguyên sau:

• Kháng nguyên không đặc hiệu: galactomannan, β-D-glucan
• Kháng nguyên đặc hiệu: mannoprotein 1 (MP1)

Xét nghiệm PCR

Người ta đã phát triển nhiều phương pháp PCR định lượng nhằm phát hiện Talaromyces marneffei, chủ yếu nhắm vào các vùng 5.8S, 18S rRNA hoặc gen MP1. Các xét nghiệm này có độ đặc hiệu rất cao (100%) nhưng độ nhạy biến đổi (60–86%) tùy vào loại mẫu (huyết thanh, huyết tương, máu toàn phần) và phần lớn mới được thử nghiệm trên số ít bệnh nhân.

Giải trình tự đa hệ gen thế hệ mới

Giải trình tự đa hệ gen thế hệ mới có thể phát hiện đồng thời tất cả vi khuẩn, virus, nấm và kí sinh trùng có trong mẫu bệnh phẩm. Mặc dù người ta chỉ mới ứng dụng phương pháp này trong một số thử nghiệm, giải trình tự đa hệ gen thế hệ mới đã cho thấy hiệu quả chẩn đoán cao với độ nhạy và độ đặc hiệu gần 100%. Tuy nhiên, kĩ thuật này vẫn có những hạn chế như nguy cơ dương tính giả, độ nhạy thấp hơn qPCR trong trường hợp hàm lượng nấm rất thấp cũng như có nhiều yêu cầu về thiết bị, hạ tầng và nhân lực chuyên môn.

Xét nghiệm trực tiếp trên bệnh nhân

Hiện nay, người ta đang nghiên cứu và phát triển phương pháp xét nghiệm trực tiếp trên bệnh nhân. Đây là nhóm kĩ thuật chẩn đoán dựa trên phản ứng của cơ thể người bệnh thay vì phát hiện mầm bệnh. Kĩ thuật này phát hiện được các trường hợp nhiễm nấm không triệu chứng nên có thể ứng dụng trong sàng lọc đối với những người có nguy cơ mắc bệnh cao như bệnh nhân điều trị ức chế miễn dịch, hóa trị hoặc ghép tạng.

Điều trị

Bác sĩ thường điều trị nấm Talaromyces marneffei theo phác đồ tiêm truyền tĩnh mạch amphotericin B khoảng hai tuần, sau đó uống itraconazole trong 10 tuần tiếp theo. Ngoài ra, thuốc kháng nấm voriconazole hoặc posaconazole cũng có thể được kê đơn thay thế trong một số trường hợp.

Phòng ngừa

Bác sĩ có thể kê thuốc phòng ngừa bệnh talaromycosis cho những người có nguy cơ mắc bệnh cao, bao gồm người có hệ miễn dịch yếu và đang sống tại những khu vực có nguồn phát tán loại nấm này. Itraconazole là loại thuốc ngừa nấm phổ biến nhất, tuy nhiên bác sĩ cũng có thể chỉ định các thuốc kháng nấm khác khi cần thiết.

Lời kết

Nhiễm nấm Talaromyces marneffei là bệnh nấm nguy hiểm, đặc biệt đối với những bệnh nhân suy giảm miễn dịch như người nhiễm HIV. Loại nấm này có khả năng biến đổi hình thái linh hoạt, thích nghi với nhiều điều kiện bất lợi trong cơ thể và phát triển nhiều cơ chế gây bệnh. Mặc dù hiện nay đã có nhiều tiến bộ trong các phương pháp phát hiện và phác đồ điều trị cụ thể, mọi người cần hạn chế đến nơi có nguồn bệnh cũng như cần sàng lọc bệnh định kì nếu thuộc nhóm có nguy cơ mắc bệnh cao.