The participation of Malassezia genus in the pathobiology of seborrheic dermatitis

Abstract

The genus Malassezia comprises the main representative of the fungal flora of the skin. The interaction between the fungi and the skin is not limited merely to the collection of biomolecules, which are used for energy and as structural elements, but extends to the production of biologically active substances with both autologous and heterologous impact. Moreover, the strains of this genus are considered as causative factors of skin disorders such as seborrheic dermatitis and pityriasis versicolor. The purpose of this thesis is to improve the understanding of the pathophysiological mechanisms, through which the yeast Malassezia participates to seborrheic dermatitis. More specifically we studied the following a) Isolation and identification of Malassezia species from families of patients with seborrheic dermatitis and comparison with the strains isolated from the control population b) The production of lipolytic enzymes by strains isolated from seborrheic dermatitis patients and healthy volunteers as well as the effect of beta endorphin exposure on this production c) The in vitro effect of indole derivatives produced by Malassezia strains in dendritic cells. The study included 85 patients from who 65 strains divided into five species were isolated (M. furfur (N = 30), M. sympodialis (N = 20), M. globosa (N = 8), M. restricta (N = 6) and M. slooffiae (N = 1)). None of the isolates presented familial distribution. The frequency of specific species isolation was not associated with gender, sampling location and presence of disease. Phospholipase production was not associated with gender, familial distribution and sampling location. The different species showed no statistically significant difference between the basic phospholipase productions. On the contrary, exposure to beta-endorphin increased phospholipase production in the strains with disease origin in contrast to those isolated from healthy carriers. Finally, the strains from patients displayed a statistically significant inductance in phospholipase production after b endorphin exposure. Regarding the action of indole derivatives on human dendritic cells, an augmented gene transcription on Cyp1a1 and Cyp1b1 was observed. Malassezia derivatives indiroubin and ICZ limit the phenotypic maturation and the secretion of inflammatory cytokines caused by TLR agonists. Furthermore, indoles limit the ability of inflammatory dendritic cells to stimulate lymphocytes proliferation. The in vitro maturation of peripheral blood monocytes to dendritic cells is affected diversely by exposure to indole derivatives.

Το γένος Malassezia αποτελεί τον κύριο εκπρόσωπο της μυκητιακής χλωρίδας του δέρματος. Η αλληλεπίδρασή του με το δέρμα δεν περιορίζεται απλά στη συλλογή βιομορίων, τα οποία χρησιμοποιούνται για ενέργεια και σα δομικά στοιχεία, αλλά επεκτείνεται και στην παραγωγή βιολογικά δραστικών ουσιών που έχουν τόσο αυτόλογη όσο και ετερόλογη δράση. Επιπλέον τα στελέχη του γένους αυτού θεωρούνται αιτιολογικοί παράγοντες σε δερματικά νοσήματα όπως η σμηγματορροϊκή δερματίτιδα και η ποικιλόχρους πιτυρίαση. Σκοπός της παρούσης διδακτορικής διατριβής είναι η διερεύνηση και κατανόηση παθοφυσιολογικών μηχανισμών με τους οποίους ή ζύμη Malassezia συμμετέχει στην σμηγματορροϊκή δερματίτιδα. Πιο συγκεκριμένα μελετήθηκαν τα ακόλουθα α) η απομόνωση και ταυτοποίηση των ειδών Malassezia από οικογένειες πασχόντων με σμηγματορροική δερματίτιδα και σύγκριση αυτών με στελέχη απομονωθέντα από ομάδα ελέγχου β) η παραγωγή λιπολυτικών ενζύμων από στελέχη απομονωθέντα από πάσχοντες σμηγματορροϊκής δερματίτιδας και υγιείς και η μεταβολή της παραγωγής αυτής κατόπιν εκθέσεως των στελεχών σε β-ενδορφίνη γ) η in vιtro επίδραση ινδολικών παραγώγων, που παράγονται από στελέχη Μalassezia, σε δενδριτικά κύτταρα. Στη μελέτη περιελήφθησαν 85 ασθενείς και απομονώθηκαν 65 στελέχη που κατανέμονται σε 5 είδη (M. furfur (N=30), M. sympodialis (N=20), M. globosa (N=8), M. restricta (N=6) και M. slooffiae (N=1)). Σε κανένα από τα απομονωθέντα είδη δεν παρατηρήθηκε ενδοοικογενειακή κατανομή. Η συχνότητα απoμόνωσης των επιμέρους ειδών δεν συσχετίστηκε με το φύλο, τη θέση δειγματοληψίας και την ύπαρξη ή όχι νόσου. Η παραγωγή της φωσφολιπάσης δεν συσχετίστηκε με το φύλο, την οικογενή κατανομή και την θέση δειγματοληψίας. Τα διαφορετικά είδη δεν εμφάνισαν στατιστικά σημαντική διαφορά μεταξύ της βασικής παραγωγής φωσφολιπάσης. Αντίθετα η έκθεση σε β-ενδορφίνη αύξησε την έκκριση φωσφολιπάσης στα στελέχη των πασχόντων ενώ δεν άλλαξε την έκκριση από τα στελέχη των υγιών. Τέλος τα στελέχη από πάσχοντες εμφανίζουν στατιστικά σημαντική αυξημένη επαγωγιμότητα της παραγωγής της β φωσφολιπάσης. Σχετικά με την δράση των ινδολικών παραγώγων επί των δενδριτικών κυττάρων παρατηρήθηκε ότι η μεταγραφή των γονιδίων Cyp1a1 kai Cyp1b1 σε ανθρώπινα δενδριτικά κύτταρα εξαρτάται από τη δομή και συγκέντρωση των ινδολικών παραγώγων της Μalassezia H ινδιρουμπίνη και το ΙCZ περιορίζουν τη φαινοτυπική ωρίμανση και την έκκριση φλεγμονωδών κυτταροκινών από τα δενδριτικά κύτταρα και την ικανότητα των δενδριτικών κυττάρων να διεγείρουν των πολλαπλασιασμό των λεμφοκυττάρων. Επιπλέον, η in vitro ωρίμανση των μονοκυττάρων του περιφερικού αίματος προς δενδριτικά κύτταρα επηρεάζεται ποικιλοτρόπως από την έκθεση τους σε ινδολικά παράγωγα.