Candida albicans gräbt transzelluläre Tunnel
Der Pilz Candida albicans ist in der Regel harmlos und kommt in der Mikrobiota vieler Menschen vor. In bestimmten Situationen kann er jedoch krankheitserregend sein und für empfindliche Personen sogar gefährlich werden. Bei diesen Menschen kann der Pilz die Darmwand durchdringen, in die Blutbahn gelangen und den gesamten Körper befallen. Ein Team von Wissenschaftlern, das versucht, die Details der Mechanismen zu verstehen, die an diesen Invasionen beteiligt sind, hat nun ein kurioses Phänomen entdeckt: Der Mikroorganismus ist in der Lage, transzelluläre Tunnel zu graben...
Candida albicans ist ein Pilz - genauer gesagt eine Hefe -, der natürlicherweise in der Mund-, Vaginal- und Verdauungsschleimhaut des Menschen vorkommt. Er ist zusammen mit unzähligen anderen Mikroorganismen Teil der Mikrobiota vieler Menschen. In den meisten Fällen beeinträchtigt seine Anwesenheit unsere Gesundheit nicht, auch wenn seine Vermehrung zu lokalen Infektionen führen kann, die als "Soor" oder "Candidose" bezeichnet werden. Bei einigen empfindlichen Personen, insbesondere bei Immunschwäche, kann der Hefepilz jedoch zu einem ernsthaften Krankheitserreger werden. Sie nimmt dann eine faserige, invasive Form an, die als "Hyphe" bezeichnet wird und die Darmwände besiedelt, in den Blutkreislauf gelangt und zu einer generalisierten Infektion führt.
Es wurde bereits an der Erforschung der Mechanismen gearbeitet, die es Candida albicans ermöglichen, sich von seiner klassischen, runden Form in eine filamentöse Form zu verwandeln, die in der Lage ist, Gewebe zu infiltrieren. So sind die großen frühen Phasen der Infektion bereits recht gut bekannt: Der Hefepilz heftet sich über Adhäsionsmoleküle an die Zellen der Darmwand, dann bildet sich als Reaktion auf Umweltfaktoren die Hyphe und dringt in das angrenzende Gewebe ein. Paradoxerweise geschieht dies jedoch zunächst, ohne die Wirtszellen zu schädigen oder ihre Membranen zu zerbrechen: ein stiller Fortschritt, der Allon Weiner, Forscher am Zentrum für Immunologie und Infektionskrankheiten in Paris, stutzig machte. " Wie kann die Hefe in die Zellen eindringen, ohne sie zu beschädigen? Das war bislang ein Rätsel! ", erzählt er.
Videomikroskopie und Elektronenmikroskopie als Retter in der Not
Um dieses Phänomen zu untersuchen, setzte sein Team Videomikroskopie und 3D-Volumen-Elektronenmikroskopie ein. Bei lebenden Zellen ermöglicht die Videomikroskopie die Beobachtung der Invasion in Echtzeit, während die Elektronenmikroskopie die Darstellung von Ereignissen auf der Nanometerskala in festen Zellen ermöglicht. Die Forscher arbeiteten mit verschiedenen Zelllinien, die in vitro mit C.albicans in Kontakt kamen, darunter Darmwandzellen (Enterozyten), die eine fluoreszierende Version von Galectin-3 exprimieren. Dieses Protein wird bei einer Schädigung der Zellmembran rekrutiert und ist dann an deren Reparatur beteiligt. Wenn es in einen Fluoreszenzmarker umgewandelt wird, können Zellen, die von C. albicans geschädigt wurden, leicht identifiziert werden.
So beobachteten die Forscher einen neuartigen Invasionsprozess, bei dem die Hyphen über transzelluläre Tunnel lautlos durch die Zellen vordringen, ohne diese zu zerstören. Wie gehen sie dabei vor? Indem sie die Membranen der Wirtszellen abstoßen, die dann die Wände dieser Tunnel bilden: " Es ist, als ob Ihr Finger die Hyphe wäre und Sie ihn in mehrere übereinander liegende Luftballons stecken würden, bis Sie alle durchquert haben, ohne sie zu zerplatzen ", illustriert Allon Weiner. Diese Tunnel sind außerdem an einigen Stellen breiter, wo sich Glykogen befindet, das bekanntermaßen ein Nährstoff für C. albicans ist. " Diese Beobachtung sollte weiter untersucht werden, da sie darauf hindeutet, dass es in diesen Tunneln Bereiche gibt, in denen die Hefe Glykogen t ankt", erklärt der Forscher.
Die Bildung dieser Tunnel verläuft über mehrere Stunden, bis der Pilz beginnt, die Zellen zu schädigen. Erst zwischen 9 und 24 Stunden nach Beginn der Infektion beginnt die Zerstörung von Zellen. " Dies stellt ein Problem für das Immunsystem dar", verdeutlicht Allon Weiner. Da die Ausbreitung des Pilzes durch die Darmwand in den ersten Stunden geräuschlos verläuft, gibt es kein Signal an das Immunsystem, die Infektion in diesem frühen Stadium zu blockieren. " Andere Arbeiten bestätigen dies: Die Infektion mit C. albicans produziert in den ersten Stunden nur geringe Mengen an entzündungsfördernden Zytokinen. Allon Weiner ist jedoch der Meinung, dass es durch die weitere Aufschlüsselung dieser Mechanismen möglich sein sollte, zu lernen, wie man diesem Mechanismus entgegenwirken kann, um schwere Infektionen zu verhindern. Er ist bereits an der Arbeit...
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