In de studie, geleid door onderzoekers van de Universiteit van Nottingham en gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschrift Cell Chemical Biology, is ontdekt dat infecties van A.terreus kunnen meeliften op immuuncellen om zichzelf te transporteren en systemische infectie te veroorzaken.
Het onderzoek, een samenwerking met deskundigen aan de Friedrich-Schiller Universiteit Jena en het Hans-Knoell Instituut in Jena, Duitsland, concentreerde zich op het onderzoek naar de vorming van een nieuw type van het pigment melanine, dat lijkt te zijn geëvolueerd in A. terreus, maar niet in andere soortgelijke schimmels.
Hoofdonderzoeker Dr Matthias Brock, van The University of Nottingham’s School of Life Sciences, zei: “We hebben nu een idee over hoe ecologische aanpassing vorm geeft aan schimmelcomponenten die schadelijke effecten kunnen veroorzaken bij menselijke infecties.
“De lopende sequentiebepaling van schimmelgenomen zal aantonen of dit nieuwe type melanine specifiek evolueerde in A. terreus of ook in andere schimmelsoorten. De identificatie van een nieuw pigment onder nauw verwante soorten illustreert hoe het pathogene potentieel onder soorten verandert door variatie van structurele componenten.”
Schimmels die groeien op voedsel, vochtige muren of composthopen produceren miljoenen sporen die vaak door mensen worden ingeademd en ziekten kunnen veroorzaken die variëren van eenvoudige astma tot levensbedreigende ziekten zoals invasieve bronchopulmonale aspergillose.
De sporen worden beschermd tegen omgevingsstress door het gekleurde pigment melanine — hetzelfde pigment dat de menselijke huid, haar en ogen hun kleur geeft en een natuurlijk scherm vormt tegen schadelijk UV-licht. Wetenschappers hebben lang geloofd dat schimmels een gemeenschappelijk type melanine hebben, maar het meest recente onderzoek weerlegt dit dogma.
Schimmelsporen worden in het milieu vaak aangevallen door bodemroofdieren zoals amoeben die andere micro-organismen als voedselbron gebruiken. Het melaninepigment van schimmelsporen vertraagt in het algemeen het verteringsproces en stelt de sporen in staat te ontkiemen en de predator te doden.
Sporen van A. terreus zijn echter anders, omdat zij zich tegen de vertering verzetten en in staat zijn op langere termijn te overleven. Deze ‘zitten en wachten’-strategie is door de wetenschappers toegeschreven aan een ander type melaninepigment dat van vitaal belang is voor het proces.
Sommige schimmels gebruiken tijdens de infectie reeds bestaande verbindingen in het menselijk lichaam om een laag melanine op te bouwen die hen beschermt tegen het immuunsysteem van de gastheer. Dit type melanine is vergelijkbaar met dat in het menselijk lichaam.
Sporen van schimmels bezitten daarentegen een cluster van genen die het evolutieproces hebben overleefd en een melaninepigment produceren zonder iets van de gastheer te gebruiken. Dit pigment beschermt sporen tegen schade door vrije radicalen en UV-licht en remt de zure vertering door amoeben of immuuncellen.
De onderzoekers ontdekten echter dat A. terreus geen van deze processen gebruikt om melanine te produceren, hoewel zijn sporen sterk gepigmenteerd zijn. Zij ontdekten dat twee genen bijdragen tot de vorming van pigment en waren in staat om in vitro de synthese van het melanine te reconstrueren.
Verder onderzoek toonde aan dat het pigment de sporen gedeeltelijk beschermt tegen roofdieren, maar hen niet in staat stelt om te ontsnappen wanneer zij eenmaal door amoeben zijn ‘opgegeten’. In tegenstelling tot andere pH-neutrale sporen, geeft A. terreus de voorkeur aan een zure omgeving. Aangezien macrofagen – witte bloedcellen die cellulair afval, vreemde stoffen, microben en pathogene cellen opeten om infectie te voorkomen – zich op soortgelijke wijze gedragen als amoeben in de bodem, zou het vermogen van de schimmelspore om in een zure omgeving te overleven haar in staat kunnen stellen immuuncellen te gebruiken als een transportmiddel door het lichaam.
Het onderzoek werd geleid door Dr. Brock, die vorig jaar van Jena in Duitsland naar Nottingham kwam. De grootste bijdrage aan het experimentele werk werd geleverd door promovendus Elena Geib in Nottingham, ondersteund door Dr Markus Gressler, Iuliia Viediernikova, Dr Falk Hillmann, Professor Ilse D Jacobsen, Dr Sandor Nietzsche en Professor Christian Hertweck uit Jena.