Phylogenetic diversity and susceptibility of Candida species from women using contraceptive devices in northcentral Nigeria

Abstract

Background: The use of contraceptive devices predisposes women to vulvovaginal candidiasis (VVC) globally. Despite the high incidence of VVC and antifungal resistance to azoles, the genetic diversity and resistance pattern among contraceptive users in Nigeria is poorly investigated. This study therefore sought to characterize and determine the phylogenetic breadth of Candida species as well as their resistance to antifungal agents. Methodology: This study recruited 1,600 women using contraceptive devices who visited selected gynaecology and obstetrics clinics in northcentral Nigeria. Candida species were isolated and characterized using conventional methods and sequencing of the internal transcribed spacer (ITS) region of the ribosomal DNA (rDNA). Bayesian phylogenetic analysis was used to characterize the diversity of Candida species and primer-specific PCR was used to detect the presence of resistant genes. Agar well diffusion technique was used for the determination of antifungal susceptibility profiles. Data analysis was done by Kruskal-Wallis Chi-square test on R Console software version 3.2.2, followed by post-hoc Wilcoxon rank sum test with Bonferroni correction for multiple pairwise comparisons of means where there was a significant difference between the antifungal agents. The level of significance was set at p < 0.05. Results: A total of 710 (44.3%) out of the 1,600 women using contraceptive devices had VVC with five species of Candida identified in them. Although Candida albicans was the predominant (43.2%, n=307) species, other non-albicans Candida species include Candida (Nakaseomyces) glabrata (19.0%, n=135), Candida tropicalis (15.8%, n=112), Candida parapsilosis (8.9%, n=63), and Candida akabanensis (13.1%, n=93) which were phenotypically identified as Candida (Nakaseomyces) glabrata. All the Candida species showed varying degrees of susceptibilities to voriconazole, fluconazole and nystatin. However, resistance of C. albicans to fluconazole was 29.0%, C. tropicalis to nystatin (46.0%) and to voriconazole (14.0%), while C. akabanensis was 100.0% resistant to voriconazole and fluconazole. Kruskal-Wallis Chi-square test showed nystatin as the most effective antifungal agent against the Candida species (χ2=786.03, df=2, p<0.001). Also, resistant gene Erg11 was identified in all the Candida species that were phenotypically resistant to the antifungal agents tested. Conclusion: Women using contraceptive devices in northcentral Nigeria harbor phylogenetically diverse Candida species including C. akabanensis, an uncommon cause of VVC. Of these Candida species, C. albicans, C. tropicalis and C. akabanensis were notable for multidrug drug resistance as well as harboring Erg11 resistance gene. Contexte: L'utilisation de dispositifs contraceptifs prédispose les femmes à la candidose vulvo-vaginale (CVV) à l'échelle mondiale. Malgré l'incidence élevée de la CVV et de la résistance antifongique aux azoles, la diversité génétique et les modèles de résistance parmi les utilisatrices de contraceptifs au Nigéria sont peu étudiés. Cette étude a donc cherché à caractériser et déterminer l'étendue phylogénétique des espèces de Candida ainsi que leur résistance aux agents antifongiques. Méthodologie: Cette étude a recruté 1600 femmes utilisant des dispositifs contraceptifs qui ont visité des cliniques de gynécologie et d'obstétrique sélectionnées dans le centre-nord du Nigeria. Les espèces de Candida ont été isolées et caractérisées à l'aide de méthodes conventionnelles et du séquençage de la région de l'espaceur transcrit interne (ITS) de l'ADN ribosomal (ADNr). L'analyse phylogénétique bayésienne a été utilisée pour caractériser la diversité des espèces de Candida et la PCR spécifique aux amorces a été utilisée pour détecter la présence de gènes résistants. La technique de diffusion dans des puits de gélose a été utilisée pour la détermination des profils de sensibilité aux antifongiques. L'analyse des données a été effectuée par le test du chi carré de Kruskal-Wallis sur la version 3.2.2 du logiciel R Console, suivi d'un test de somme de rangs de Wilcoxon post-hoc avec correction de Bonferroni pour de multiples comparaisons par paires de moyennes où il y avait une différence significative entre les agents antifongiques. Le niveau de signification a été fixé à p<0,05. Résultats: Au total, 710 (44,3%) des 1600 femmes utilisant des dispositifs contraceptifs présentaient une VVC contenant cinq espèces de Candida. Bien que Candida albicans soit l'espèce prédominante (43,2%, n=307), d'autres espèces de Candida non albicans comprennent Candida (Nakaseomyces) glabrata (19,0%, n=135), Candida tropicalis (15,8%, n=112), Candida parapsilosis (8,9%, n=63) et Candida akabanensis (13,1%, n=93), phénotypiquement identifiés comme étant Candida (Nakaseomyces) glabrata. Toutes les espèces de Candida présentaient divers degrés de sensibilité au voriconazole, au fluconazole et à la nystatine. Cependant, la résistance de C. albicans au fluconazole était de 29,0%, celle de C. tropicalis à la nystatine (46,0%) et au voriconazole (14,0%), tandis que celle de C. akabanensis était de 100,0% résistante au voriconazole et au fluconazole. Le test du Chi carré de Kruskal-Wallis a montré que la nystatine était l'agent antifongique le plus efficace contre l'espèce Candida (χ2=786,03, df=2, p<0,001). En outre, le gène résistant Erg11 a été identifié chez toutes les espèces de Candida qui étaient phénotypiquement résistantes aux agents antifongiques testés. Conclusion: Les femmes utilisant des dispositifs contraceptifs dans le centre-nord du Nigéria abritent des espèces de Candida phylogénétiquement diverses, notamment C. akabanensis, une cause rare de CVV. Parmi ces espèces de Candida, C. albicans, C. tropicalis et C. akabanensis se distinguaient par leur multirésistance aux médicaments et par l'hébergement du gène de résistance Erg11.