Limited genetic diversity of Candida albicans in fecal flora of healthy volunteers and inpatients: a proposed basis for strain homogeneity in clinical isolates

• Published in: Mycoses Vol. 45; no. 9-10; pp. 393 - 398
• Main Authors: Khatib, R., Ramanathan, J., Riederer, K. M., DePoister Jr, D., Baran Jr, J.
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: Berlin, Germany Blackwell Verlag, GmbH 01.11.2002; Blackwell
• Subjects: Biological and medical sciences; Candida albicans; Candida albicans - classification; Candida albicans - genetics; Candida albicans - isolation & purification; Candidiasis - microbiology; DNA, Fungal - analysis; Feces - microbiology; Female; flora; gastrointestinal; Gastrointestinalflora; Genetic Heterogeneity; Genotype; Humans; Inpatients - statistics & numerical data; Investigative techniques, diagnostic techniques (general aspects); Male; Medical sciences; Miscellaneous. Technology; molecular typing; Molekulare Typisierung; Mycological Typing Techniques; Pathology. Cytology. Biochemistry. Spectrometry. Miscellaneous investigative techniques; Random Amplified Polymorphic DNA Technique; Reagent Kits, Diagnostic; Candida albicans; Human; Immunopathology; Mycosis; molecular typing; Genotype; Strain; Fungi; Infection; Flora; Homogeneity; Genetics; Isolate; Fungi Imperfecti; Diagnosis; Feces; Thallophyta; gastrointestinal flora
• ISSN: 0933-7407; 1439-0507
• DOI: 10.1046/j.1439-0507.2002.00774.x

Molecular analysis of Candida albicans isolates from individual patients often yields a single strain at multiple sites. Whether this strain‐limitation is due to virulence factors favoring the invasive strain or to lack of genetic diversity in the gastrointestinal reservoir is uncertain. We elected to study C. albicans genotypes in the fecal flora among healthy volunteers and inpatients. Self‐obtained stool swabs or stool samples were cultured on inhibitory mold agar. From each subject with C. albicans, nine colonies were randomly selected, individually propagated, and typed utilizing random amplified polymorphic DNA. Colonies were considered identical (all bands matched), related variants (one to three unique bands), or distinct strains (more than three unique bands). Analysis showed a single clone in 33/43 (76.7%) volunteers and 6/18 (33.3%) inpatients (P = 0.018), two to four related variants in eight (18.6%) volunteers and 10 (55.6%) inpatients, and two distinct strains in two volunteers (4.6%) and two inpatients (11.1%). Strain variation was more common in females (33.5 versus 5.6%; P = 0.04) and tended to increase with age (r = 0.245, P = 0.06). These findings illustrate that most healthy subjects harbor a single strain of C. albicans in the fecal flora. This strain may undergo genetic evolution leading to minor clonal variations. The mechanisms for strain selection, maintenance and possible evolution remain to be delineated. Zusammenfassung. Molekularanalysen von Candida albicans‐Isolaten von individuellen Patienten zeigen oft einen individuellen Stamm an mehreren Lokalisationen. Ob diese Beschränkung auf einer Förderung durch Virulenzfaktoren des beherbergten Stammes oder auf einem Mangel an genetischer Diversität im Gastrointestinaltrakt beruht, ist unbekannt. Wir untersuchten daher die C. albicans Genotypen in der Fäkalflora von Gesunden und von Krankenhauspatienten. Selbstgewonnene Stuhlabstriche und Stuhlproben wurden auf einem schimmelpilzhemmenden Nährmedium kultiviert. Von jedem Probanden wurden 9 Kolonien randomisiert ausgewählt, individuell subkultiviert und RAPD‐typisiert. Die Kolonien wurden wie folgt bewertet: klonal identisch: sämtliche Banden identisch; klonal verwandt: 1–3 Banden nicht identisch; klonal unterschiedlich: > 3 Banden nicht identisch. Die Analyse zeigte Klonidentität bei 33/43 (77%) Gesunden und 6/18 (33%) bei Hospitalisierten (P = 0.018); Klonverwandtschaft wurde bei 8 (19%) Gesunden und 10 (56%) Hospitalisierten gefunden und zwei Hospitalisierten (11%). Klonvariation war häufiger bei Frauen (33.5 vs. 5.6%; P = 0.04) und nahm mit dem Lebensalter zu (r = 0.245, P = 0.06). Diese Resultate belegen, dass die Mehrzahl Gesunder jeweils nur einen Stamm in der Fäkalflora beherbergt. Dieser kann genetisch geringgradig klonal variieren. Die hierbei wirksamen Mechanismen bedürfen noch der Aufklärung.