Die von Forschern der Universität Nottingham geleitete und in der Fachzeitschrift Cell Chemical Biology veröffentlichte Studie hat herausgefunden, dass Infektionen durch A.terreus auf Immunzellen aufsteigen könnten, um sich selbst zu transportieren und eine systemische Infektion zu verursachen.
Die Forschungsarbeiten, die in Zusammenarbeit mit Experten der Friedrich-Schiller-Universität Jena und des Hans-Knöll-Instituts in Jena durchgeführt wurden, konzentrierten sich auf die Untersuchung der Bildung eines neuen Typs des Pigments Melanin, das sich offenbar in A. terreus, aber nicht in anderen ähnlichen Pilzen entwickelt hat.
Der leitende Forscher, Dr. Matthias Brock von der School of Life Sciences der Universität Nottingham, sagte: „Wir haben jetzt eine Vorstellung davon, wie ökologische Anpassungen Pilzbestandteile formen, die bei menschlichen Infektionen schädliche Auswirkungen haben können.“
„Die laufende Sequenzierung von Pilzgenomen wird zeigen, ob sich diese neue Art von Melanin speziell in A. terreus oder auch in anderen Pilzarten entwickelt hat. Die Identifizierung eines neuen Pigments bei eng verwandten Arten ist ein Beispiel dafür, wie sich das pathogene Potenzial zwischen den Arten durch Variation von Strukturkomponenten verändert.“
Schimmelpilze, die auf Lebensmitteln, feuchten Wänden oder Komposthaufen wachsen, produzieren Millionen von Sporen, die häufig von Menschen eingeatmet werden und Krankheiten verursachen können, die von einfachem Asthma bis zu lebensbedrohlichen Erkrankungen wie der invasiven bronchopulmonalen Aspergillose reichen.
Die Sporen werden durch das Farbpigment Melanin vor Umweltstress geschützt – das gleiche Pigment, das der menschlichen Haut, den Haaren und den Augen ihre Farbe verleiht und einen natürlichen Schutz vor schädlichem UV-Licht bietet. Wissenschaftler hatten lange geglaubt, dass Pilze eine gemeinsame Art von Melanin haben, aber die neueste Forschung widerlegt dieses Dogma.
Schimmelsporen werden in der Umwelt häufig von Bodenräubern wie Amöben angegriffen, die andere Mikroorganismen als Nahrungsquelle nutzen. Das Melaninpigment der Pilzsporen verlangsamt im Allgemeinen den Verdauungsprozess und ermöglicht es den Sporen, zu keimen und den Räuber zu töten.
Die Sporen von A. terreus sind jedoch anders, da sie sich gegen die Verdauung wehren und längerfristig überleben können. Diese „Abwarten“-Strategie führen die Wissenschaftler auf eine andere Art von Melaninpigment zurück, das für diesen Prozess unerlässlich ist.
Einige Pilze nutzen bereits vorhandene Verbindungen im menschlichen Körper, um während der Infektion eine Melaninschicht aufzubauen, die sie vor dem Immunsystem ihres Wirts schützt. Diese Art von Melanin ähnelt dem des menschlichen Körpers.
Im Gegensatz dazu besitzen Sporen von Schimmelpilzen eine Gruppe von Genen, die den evolutionären Prozess überlebt haben und ein Melaninpigment produzieren, ohne etwas vom Wirt zu verwenden. Dieses Pigment schützt die Sporen vor Schäden durch freie Radikale und UV-Licht und hemmt die saure Verdauung durch Amöben oder Immunzellen.
Die Forscher fanden jedoch heraus, dass A. terreus keinen dieser Prozesse zur Herstellung von Melanin nutzt, obwohl seine Sporen stark pigmentiert sind. Sie fanden heraus, dass zwei Gene zur Pigmentbildung beitragen und waren in der Lage, die Synthese des Melanins in vitro zu rekonstruieren.
Weitere Untersuchungen zeigten, dass das Pigment die Sporen teilweise vor Fressfeinden schützt, es ihnen aber nicht ermöglicht, zu entkommen, wenn sie von Amöben „gefressen“ werden. Im Gegensatz zu anderen pH-neutralen Sporen bevorzugt A. terreus eine saure Umgebung. Da Makrophagen – weiße Blutkörperchen, die Zelltrümmer, fremde Substanzen, Mikroben und pathogene Zellen auffressen, um eine Infektion zu verhindern – sich ähnlich wie Bodenamöben verhalten und handeln, könnte die Fähigkeit der Pilzspore, in einer sauren Umgebung zu überleben, es ihr ermöglichen, Immunzellen als Transportmittel im Körper zu nutzen.
Die Forschungsarbeiten wurden von Dr. Brock geleitet, der letztes Jahr von Jena in Deutschland nach Nottingham kam. Den Hauptbeitrag zu den experimentellen Arbeiten leistete die Doktorandin Elena Geib in Nottingham, unterstützt von Dr. Markus Gressler, Iuliia Viediernikova, Dr. Falk Hillmann, Professor Ilse D. Jacobsen, Dr. Sandor Nietzsche und Professor Christian Hertweck aus Jena.