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Freitag 9 November 2018

Lernen Sie das Mykobiom kennen

Über das Mikrobiom haben wir Ihnen schon häufig berichtet. Aber es gibt noch eine weitere Population von Organismen, die in unserem Körper leben, die mindestens ebenso interessant ist: das Mykobiom. Diese heimische Population von Pilzen spielt eine integrale Rolle für unsere Gesundheit. Daher möchten wir es Ihnen nun gerne vorstellen.


Die in unserem Darm lebende Population von Pilzen hat in Studien bisher weniger Beachtung gefunden als die Bakterienpopulation. Es ist jedoch völlig klar, dass auch das Mykobiom als Teil des Mikrobioms eine integrale Rolle in der menschlichen Physiologie und Pathologie spielt. So scheint es die Modulation der Immunantwort des Wirtes, das Fortschreiten von Krankheiten, den Erhalt der mikrobiellen Populationsstrukturen und die metabolischen Funktionen des Wirtes zu beeinflussen.

 

Mykobiom im Darm

Molekulare Untersuchungen des intestinalen Mikrobioms haben gezeigt, dass gesunde Fäkalien generische Pilze enthalten, die hauptsächlich zu den Abteilungen Ascomycota oder Basidiomycota zählen. Weiterhin beschreiben diese Studien eine reiche und vielfältige Pilzgemeinschaft im Magen-Darm-Trakt von gesunden Individuen, die von Candida, Saccharomyces, Trichosporon und Cladosporium dominiert werden. Im Jahr 2016 wurde die Rolle des intestinalen Mykobioms bei Adipositas untersucht und es wurde gezeigt, dass sich die spezifische Zusammensetzung des Mykobioms von adipösen Personen von der bei nicht adipösen Personen vorliegenden unterscheidet.


Bereits zuvor hatte man in Studien Wechselwirkungen zwischen der Ernährung und dem Darmmykobiom gefunden. Ein gesundes Darmmykobiom scheint von Candida und Saccharomyces dominiert zu werden. Von besonderer Bedeutung hierbei waren die positiven Assoziationen von Candida mit einer kohlenhydratreichen Ernährung und ihr gleichzeitiges Auftreten mit bestimmten Bakterien- (Prevotella und Rumminococcus) und Archäalgattungen (Methanobrevibacter). Es gibt also Hinweise auf pilzlich-bakterielle Wechselwirkungen im Wirtsstoffwechsel. Darüber hinaus beeinflusst der Wirtsstoffwechsel seinerseits auch die Homöostase von Pilzen und Bakterien einschließlich der Bildung von Metaboliten.

 

Das orale Mykobiom

Genau wie bei der Bakterienflora ist auch das Vorhandensein von Pilzpopulationen beim Menschen nicht nur auf den Darm beschränkt. Im Jahr 2010 wurde von einer Forschungsgruppe das Konzept eines „gesunden oralen nuklearen Mykobioms“ vorgestellt. Zunächst wurde das orale Mykobiom von 20 Erwachsenen analysiert. Obwohl die genaue Anzahl der Pilzarten in der Mundhöhle unter den Teilnehmern zwischen 5 und 39 Arten variierte, wurde ein Kernsatz von Gattungen identifiziert, der bei mehr als 20 Prozent aller Teilnehmer vorhanden war: Candida (75 %), Cladiosporium (60 %), Aureobasidium (50 %), Aspergillus (35 %), Fusarim (30 %) und Cryptococcus (20 %). Obwohl dabei durchaus deutlich wird, dass es offenbar so etwas wie einen gesunden Kern des oralen Mykobioms gibt, variiert das spezifische Vorhandensein und die Vielfalt der Pilztaxa individuell sehr stark.

 

Pilz-Bakterien-Interaktion

Der bakterielle und mykobiotische Teil des Mikrobioms leben nicht isoliert voneinander. Pilze und Bakterien können auf mehreren Ebenen interagieren. Diese Interaktionen können agonistisch oder antagonistisch sein. Die am besten untersuchten Pilz-Bakterien-Interaktionen sind die zwischen C. albicans und Pseudomonas aeruginosa aufgrund ihres gemeinsamen Auftretens und ihrer medizinischen Bedeutung bei Mukoviszidose und Verbrennungen. In diesem System zeigen diese beiden opportunistischen Krankheitserreger eine antagonistische Beziehung. Die am besten dokumentierten agonistischen Pilz-Bakterien-Interaktionen treten in der Mundhöhle bei der Plaquebildung auf, wobei sich Streptokokken an C. albicans binden und einen Biofilm bilden. Pilze interagieren übrigens auch untereinander.

 

Interaktionen zwischen Wirt und Pilz

Es gibt zwei Arten von Wechselwirkungen zwischen Wirt und Pilz: immunologische und nicht immunologische. Die Immunreaktion resultiert aus der Exposition von mukosalem Epithelgewebe gegenüber pathogenen Pilzen. Epithelzellen haben mehrere Mechanismen entwickelt, um sich gegen Kolonisierung und Invasion durch Pilzarten wie Candida zu verteidigen.


Die Interaktion zwischen mukosalem Epithelgewebe und Immunzellen ist der Schlüssel zur Kontrolle und Beseitigung von Pilzinfektionen. Hierbei spielen unter anderem angeborene T-Zellen, Neutrophile und andere Phagozyten eine Rolle. Während einer Candidainvasion setzt das Epithelgewebe Cytokine, Defensine und Alarmine frei, die zusammenwirken, um die Vermehrung von Pilzen zu begrenzen und Immuneffektorzellen zu rekrutieren. Die angeborene T-Zellen/IL-17-Achse und die Rekrutierung von Neutrophilen sind entscheidend für die Kontrolle von Schleimhautpilzinfektionen.

 

Training des Immunsystems

Neben Immunreaktionen lösen Pilze auch Reaktionen aus, die nicht direkt das Immunsystem aktivieren. Eine davon ist das „Training“ des angeborenen Immunsystems. Vor allem β-Glucane – komplexe Fasern aus Heilpilzen und anderen Quellen – spielen dabei eine Rolle. Sie steigern unter anderem die Bildung von IFN-γ, das eine wichtige Rolle bei der Immunität gegen Virus- und Bakterieninfektionen spielt. Im Darm werden die großen β-Glucan-Moleküle von Makrophagen in der Darmwand aufgenommen, wodurch diese aktiviert werden und zurück in die Lymphknoten und das Knochenmark wandern. Im Knochenmark werden die β-Glucane in kleinere Glucosefragmente zerlegt, die sich dort dann mit spezifischen Rezeptoren auf Immunzellen (Neutrophile und Eosinophile) verbinden.


Neben IFN-γ werden auch Makrophagen und Neutrophile stimuliert, Zellen, die zur Erstlinienabwehr des Immunsystems gehören. Sie können Bakterien, Viren und andere Pathogene durch Phagozytose unschädlich machen. Außerdem bilden sie wichtige Cytokine wie IL-1, IL-6 und TNF-α, die die Grundlage einer Kettenreaktion bilden, die auch das humorale Immunsystem in Aktivität versetzen kann. Die Exposition von Makrophagen gegenüber β-Glucanen führt daher letztlich zu epigenetischen Veränderungen, die zu einer verstärkten Reaktion auf nachfolgende Infektionen mit lebenden Pilzen führen. Das Vorhandensein eines „trainierten“ Mykobioms kann daher zu einer stärkeren Schutzreaktion gegenüber Mikroben führen.

 

Zusammenfassung

Das Mykobiom und die Mikrobiota beeinflussen sich gegenseitig und das Immunsystem. Dadurch entsteht ein Kreislauf der wechselseitigen Beeinflussung, in dem alle Teile eine wesentliche Rolle spielen und gemeinsam die Gesundheit und Krankheit des Wirtes beeinflussen. Zusätzlich werden alle Bestandteile des Mikrobioms vom Wirt selbst beeinflusst. So entsteht ein sehr komplexes System der wechselseitigen Interaktion mit enormen Auswirkungen auf den Wirt, dessen Erforschung noch in den Kinderschuhen steckt. Natürlich werden wir Sie zu diesen faszinierenden wissenschaftlichen Entwicklungen auch weiterhin auf dem Laufenden halten!

 

Literatur

Witherden E.A., The Human Mucosal Mycobiome and Fungal Community InteractionsVerma A., Gaffen S.L., Swidergall M. Innate Immunity to Mucosal Candida Infections. J Fungi (Basel). 2017 Oct 31;3(4)Natura Foundation monografie http://naturafoundation.nl/monografie/Betaglucaan.html