Metabolic studies of the tissue phase ofCandida albicansinducedin vitro

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Abstract
The tissue morphology of Candida albicans, characterized by ovoid thinwalled blastospores with small vacuoles and by mycelia, was reproduced in vitro on dialysates of sera and plasmas. On these substrates C. albicans utilized all available amino acids as well as glucose without evolution of carbon dioxide and without appreciably changing the pH. Sulfhydryl was not liberated, and Triphenyltetrazolium chloride (TTC) was not reduced by budding or filamentizing spores, or by hyphae. Similar results were obtained when 3% serum albumin was added to the substrate. In whole serum, and in dialysates containing gamma globulin, budding was suppressed and no free amino acids were utilized although all available glucose was consumed. Serum proteins in whole serum and serum albumin and/or gamma globulin added to dialysates were not broken down. TTC was not reduced by the mycelial phase of C. albicans in serum, or in mouse tissue upon inoculation by the airpouch technique. The tissue morphology of C. albicans could not be reproduced on amino acid standards in aqueous solutions approximating the composition and concentration of free plasma amino acids and on this substrate amino acid uptake was totally or partially inhibited. In the presence of M/100 cysteine in serum and serum dialysates C. albicans maintained the spherical thickwalled yeast morphology characteristic of growth on artificial culture media and budded freely with liberation of sulfhydryl into the substrate. Failure of the induced tissue phase of C. albicans to liberate sulfhydryl and to reduce TTC are interpreted as indications that cell division in vivo involves enzymatic pathways that differ from those known to be operative in vitro. Maintenance of the tissue morphology appears to be related to utilization of all free serum amino acids in the presence of an unidentified, dialysable serum factor. This factor is inhibited in serum, but is apparently present in tissues that favour infection with C. albicans. Failure of C. albicans to break down serum proteins and the apparent relationship between tissue morphology and amino acid utilization are taken to indicate that C. albicans in vivo may also subsist on free amino acids without breaking down tissue protein. Such free, watersoluble amino acids have been demonstrated in freshly formed keratin. These considerations imply that interference with keratinization may be one factor in the host-parasite interaction in superficial candidiasis. Die Gewebsmorphologie von Candida albicans, charakterisiert durch oval-dünnwandige Blastosporen mit kleinen Vakuolen und Myzel, wurde in vitro auf Serum-Plasma-Dialysaten reproduziert. Auf diesen Substraten verbraucht C. albicans ohne Entwicklung von CO2 und ohne wesentliche Änderung des pH's alle verfügbaren Aminosäuren und die Dextrose. SH wurde nicht freigesetzt; desgleichen wurde TTC weder durch die sprossenden und fadenbildenden Sporen noch durch die Hyphen reduziert. Ähnliche Ergebnisse wurden nach Zusatz von 3% Serum-Albumin zum Substrat erhalten. Im Vollserum und in Dialysaten mit Gammaglobulin war die Sproßung unterdrückt. Obwohl alle verfügbare Dextrose verbraucht wurde, wurden freie Aminosäuren nicht angegriffen. Die Serumproteine im Vollserum sowie Serum-Albumin und/oder Gammaglobulin, das den Dialysaten zugesetzt wurde, wurden nicht zerlegt. TTC wurde im Serum durch die Myzelphase von C. albicans nicht reduziert, ebensowenig im Mäusegewebe nach Impfung mittels der “airpouch”-Technik. Die Gewebsmorphologie von C. albicans ließ sich in wässrigen Aminosäure-Lösungen, deren Zusammensetzung und Konzentration den freien Plasma-Aminosäuren weitgehend ähnelten, nicht reproduzieren. Die Aminosäureaufnahme war ganz oder teilweise gehemmt. In Gegenwart von M/100 Cystein im Serum und Serum-Dialysaten behielt C. albicans die sphärische, dickwandige Hefe-Morphologie, die charakteristisch für das Wachstum auf künstlichen Nährböden ist. Dabei kam es zu reichlicher Sproßung und Freisetzung von SH in das Substrat. Das Unvermögen zur Entwicklung von SH und zur Reduktion von TTC wird bei der induzierten Gewebsphase von C. albicans als Anzeichen dafür gewertet, daß die Zellteilung in vivo auf enzymatischen Bahnen abläuft, die von denen in vitro verschieden sind. Die Erhaltung der Gewebsmorphologie scheint an den Verbrauch aller freien Aminosäuren in Gegenwart eines nicht identifizierten, dialysierbaren Serumfaktors gebunden zu sein. Dieser Faktor wird im Serum gehemmt, ist aber wahrscheinlich in Geweben vorhanden, die eine Infektion mit C. albicans begünstigen. Das Unvermögen von C. albicans zur Zerlegung der Serumproteine und die augenscheinliche Beziehung zwischen Gewebsmorphologie und Aminosäureverbrauch deuten darauf hin, daß C. albicans in vivo von freien Aminosäuren ohne Spaltung von Gewebeprotein lebt. Solche freien wasserlöslichen Aminosäuren sind im frischgebildeten Keratin nachgewiesen worden. Aus diesen Überlegungen ergibt sich, daß bei oberflächlicher Candidiasis Störungen der Keratinisierung einen Faktor bei den Wechselbeziehungen zwischen Gast und Wirt darstellen dürften.

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