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Candida albicans

Schleimige Waffen gegen Pilzinfektionen

Der Pilz Candida albicans in seiner harmlosen Kugelform (links) und seiner gefährlichen filamentösen Version (rechts). © Julie Takagi/Daniel Mathys

Hoffnung im Kampf gegen die berüchtigten Candidosen: Forscher haben in Schleimhaut-Sekret Substanzen identifiziert, die den Pilz Candida albicans in Schach halten können. Die speziellen Vertreter der sogenannten Glycane unterdrücken die Entwicklung des normalerweise harmlosen Schleimhautbewohners in seine schädliche Form. Es ist den Wissenschaftlern auch gelungen, die wirksamen Schleim-Bestandteile künstlich herzustellen. Dies könnte zur Entwicklung einer neuen Klasse von Medikamenten führen, die auf vergleichsweise natürliche Weise die hartnäckigen Krankheitserreger in die Schranken weisen.

Der menschliche Körper ist der Lebensraum einer kunterbunten Gesellschaft aus Mikroben, die normalerweise keine Probleme verursachen oder sogar wichtig für unsere Gesundheit sind. Das Mikrobiom umfasst allerdings auch potenzielle Bösewichte – Bakterien oder Pilze, die Schaden verursachen können, wenn sie außer Kontrolle geraten. Ein derart heikler Vertreter ist der Hefepilz Candida albicans, der auf den Schleimhäuten der meisten Menschen vorkommt. In seiner kugelförmigen Erscheinungsform ist er dabei unproblematisch. Doch unter bestimmten Umständen beginnt der Pilz, invasive Geflechte auszubilden. Durch diese sogenannte Filamentierung kann Candida Erkrankungen wie Mundsoor, vaginale Pilzinfektionen oder sogar lebensbedrohliche systemische Infektionen verursachen. Dann hilft nur noch die chemische Keule – doch es gibt nur wenige wirksame Antimykotika und sie besitzen problematische Nebenwirkungen. Alternative Behandlungsmöglichkeiten sind deshalb gefragt.

Schleim-Wirkungen auf der Spur

Der Suche nach Substanzen mit antimykotischer Wirkung widmet sich momentan ein internationales Team um Rachel Hevey von der Universität Basel und Katharina Ribbeck vom Massachusetts Institute of Technology in Cambridge. Der Ansatz der Forscher ist es dabei, Substanzen unseres natürlichen Abwehrsystems nutzbar zu machen. Im Fall der Schleimhäute spielt dabei ihr charakteristisches Merkmal eine zentrale Rolle: das Sekret. Aus Studien der letzten Jahre geht hervor, dass Schleim nicht nur physikalischen Schutz bietet, sondern auch pharmakologischen. Dabei gab es bereits auch Hinweise darauf, dass es im Schleim Wirkstoffe gibt, die der problematischen Entwicklung von Candida entgegenwirken. Doch welche Bestandteile genau für diesen Effekt verantwortlich sind, blieb unklar.

Im Rahmen ihrer Studie konzentrierten sich die Forscher auf eine Gruppe von speziellen Zuckermolekülen im menschlichen Schleim, bei denen bereits Wirkungen gegen bestimmte Krankheitserreger aufgezeigt wurden. Diese sogenannten Glycane sind ein Hauptbestandteil der Mucine, die wiederum für die gelartige Konsistenz des Schleims verantwortlich sind. Zunächst verdeutlichten die Wissenschaftler durch Versuche mit Schleimproben, dass die Sekrete tatsächlich die Filamentbildung von Candida albicans unterdrücken können. Anschließend analysierten sie die molekulare Zusammensetzung der wirksamen Schleimproben. Dabei identifizierten sie über Hundert verschiedenen Glycane mit potenziell antimikrobieller Wirksamkeit.

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Potenzial für die Medizin

Von den Vertretern, die in allen Proben am häufigsten vorkamen, synthetisierte das Team dann sechs Kandidaten für weitere Analysen. „Es ist fast unmöglich, Glycane aus Schleimproben zu isolieren“, erklärt Hevey. „Die einzige Möglichkeit, ihre Eigenschaften genauer zu untersuchen, besteht deshalb darin, sie zu synthetisieren. Das ist allerdings ein äußerst komplexes chemisches Verfahren“. Doch mithilfe einer eigens entwickelten Methode zur Synthese dieser Moleküle gelang es dem Team schließlich doch, die Glycane künstlich nachzubilden und in nutzbaren Mengen herzustellen. Mit diesen Substanzen konnten die Wissenschaftler anschließend Tests an Kulturen von Candida albicans im Labor durchführen.

So bestätigte sich: Die synthetisierten Glycane konnten die Filamentierung des Hefepilzes unterdrücken, also den Wechsel von der harmlosen zur infektiösen Form. Den Wissenschaftlern zufolge zeichnet sich auch in ihren laufenden Arbeiten an anderen bakteriellen und pilzlichen Krankheitserregern ab, dass diese Mehrfachzucker ein erhebliches medizinisches Potenzial besitzen. Sie könnten somit zur Grundlage für die Entwicklung einer neuen Klasse von Medikamenten avancieren. „Es wird deutlich, dass Schleim eine umfangreiche Bibliothek kleiner Moleküle mit vielen Virulenzhemmstoffen gegen alle möglichen problematischen Erreger enthält, die nur darauf warten, entdeckt und genutzt zu werden“, sagt Ribbeck.

Der Entwicklung von Medikamenten gegen Pilzinfektionen kommt dabei eine besondere Bedeutung zu, betont Hevey: „Es besteht ein dringender Bedarf an neuen Antimykotika. Lange Zeit dachte man, dass Glycane nur für die Schleimigkeit des Schleims verantwortlich sind. Jetzt sehen wir, dass sie tatsächlich den Weg für neue, dringend benötigte Medikamente gegen diese problematischen Krankheitserreger ebnen könnten.“ Diesem Ziel werden sich die Forscher nun auch weiterhin widmen. Momentan suchen sie unter anderem nach Möglichkeiten, die Glycane zu verschiedenen Bereichen im Körper zu bringen.

Quelle: Universität Basel, Fachartikel: Nature Chemical Biology, doi: 10.1038/s41589-022-01035-1

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