Clinical and environmental Aspergillus: morphological and molecular characterization, phylogeny, and antifungal susceptibility profile

Abstract

Aspergillus és un dels gèneres de Ascomycetes més comuns i ubics, habitant una gran diversitat de substrats. L'objectiu principal d'aquesta tesi va ser contribuir al millor coneixement d'aquest gènere, explorant la diversitat d'espècies en mostres clíniques i ambientals. En aquesta tesi es va estudiar un total de 433 aïllaments obtinguts de diferents fonts (mostres clíniques, terra, fems d'animals herbívors, restes vegetals). La identificació dels aïllaments es va dur a terme per anàlisi filogenètics de múltiples marcadors, incloent seqüències d'ITS, β-tubulina, calmodulina, i RPB2, i caracterització fenotípica. Quan es va considerar rellevant, els aïllaments clínics van ser sotmesos a proves de susceptibilitat antifúngica contra els principals fàrmacs disponibles. En resum, es van identificar 98 espècies d'Aspergillus, 49 de mostres clíniques (248 aïllaments), 48 de terra (92 aïllaments), 48 de fem (82 aïllaments) i 10 de restes vegetals (10 aïllaments). Considerant les seccions poc estudiades d'Aspergillus en el context clínic, les seccions més freqüents van ser Nidulantes (incloent l'antiga secció Versicolores), 84 aïllaments i 14 espècies; Circumdati, 35 aïllaments i set espècies; Aspergillus, 25 aïllaments i cinc espècies; i Usti, 19 aïllaments i dues espècies. Vuit espècies van ser aïllades de mostres clíniques per primera vegada i tres van ser propostes com a noves espècies. Els antifúngics, en general, van mostrar bona activitat enfront dels aïllats assajats, amb l'excepció de l'activitat reduïda de amfotericina B contra membres de la secció Circumdati. Quant als aïllaments ambientals, es van proposar 14 noves espècies basades en caràcters fenotípics i moleculars; cinc pertanyents a la secció Terrei (tres de fem i dues de terra); quatre a la secció Candidi (tots de fem); dues a la secció Nidulantes (tots dos de terra); i una de cada una de les seccions Flavipedes, Cremei, i Usti (tots de fem).

Aspergillus es uno de los géneros de Ascomycetes más comunes y ubicuos, habitando una gran diversidad de sustratos. El objetivo principal de esta tesis fue contribuir al mejor conocimiento de este género, explorando la diversidad de especies en muestras clínicas y ambientales. En esta tesis se estudió un total de 433 aislamientos obtenidos de diferentes fuentes (muestras clínicas, suelo, estiércol de animales herbívoros, y restos vegetales). La identificación de los aislamientos se llevó a cabo mediante análisis filogenéticos de múltiples marcadores, incluyendo secuencias de ITS, β-tubulina, calmodulina, y RPB2, y por caracterización fenotípica. Cuando se consideró relevante, los aislamientos clínicos fueron sometidos a pruebas de susceptibilidad antifúngica frente a los principales fármacos disponibles. En resumen, se identificaron 98 especies de Aspergillus, 49 de muestras clínicas (248 aislamientos), 48 de suelo (92 aislamientos), 48 de estiércol (82 aislamientos) y 10 de restos vegetales (10 aislamientos). Considerando las secciones poco estudiadas de Aspergillus en el contexto clínico, las secciones más frecuentes fueron Nidulantes (incluyendo la antigua sección Versicolores), con 84 aislamientos y 14 especies; Circumdati, con 35 aislamientos y siete especies; Aspergillus, con 25 aislamientos y cinco especies; y Usti, con 19 aislamientos y dos especies. Ocho especies fueron aisladas de muestras clínicas por primera vez y tres fueron propuestas como nuevas especies. Los antifúngicos, en general, mostraron buena actividad frente a los aislados ensayados, con la excepción de la actividad reducida de anfotericina B contra miembros de la sección Circumdati. En cuanto a los aislamientos ambientales, se propusieron 14 nuevas especies basadas en caracteres fenotípicos y moleculares; cinco pertenecientes a la sección Terrei (tres de estiércol y dos de tierra); cuatro a la sección Candidi (todos de estiércol); dos a la sección Nidulantes (ambos de suelo); y una de cada una de las secciones Flavipedes, Cremei, y Usti (todos de estiércol).

Aspergillus is one of the most common and ubiquitous genus of Ascomycetes, inhabiting a great diversity of environmental substrates. The main objective of this thesis was to contribute to the better knowledge of this genus, exploring the species diversity in clinic and environmental substrates. A total of 433 isolates were studied in this thesis, which were obtained from different sources (clinical samples, soil, dung, plant debris). The identification of the isolates was carried out by multilocus phylogenetic analyses including sequences of four markers (ITS, β-tubulin, calmodulin, and RPBII) and phenotypic characterization. When relevant, clinical isolates were submitted to antifungal susceptibility testing against the main drugs available. In summary, 98 species of Aspergillus were identified, 49 from clinical samples (248 isolates), 48 from soil (92 isolates), 48 from herbivore dung (82 isolates), and 10 from plant debris (10 isolates). Considering the poorly studied sections of Aspergillus in the clinical setting, the most frequent sections were Nidulantes (including the former Versicolores section), 84 isolates and 14 species; Circumdati, 35 isolates and seven species; Aspergillus, 25 isolates and five species; and Usti, 19 isolates and two species. Eight species were isolated from clinical samples for the first time and three were proposed as new. The antifungal drugs, in general, showed good activity against the isolates tested, with exception of the reduced activity of amphotericin B against members of section Circumdati. Regarding the environmental isolates, 14 new species were proposed based on phenotypic and molecular data; five belonging to the section Terrei (three from herbivore dung and two from soil); four to the section Candidi (all from dung); two to the section Nidulantes (both from soil); and one in each of the sections Flavipedes, Cremei, and Usti (all from dung).