Mikrobiologie: Schimmelpilz mit Kampftraining

20. Februar 2015
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Warum machen uns manche Mikroorganismen krank und welche Mittel setzen sie ein? Der Pilz Aspergillus fumigatus etwa verfügt über bestimmte Angriffs- und Tarntechniken, wie aus einem Experiment hervorgeht - mit interessanten Erkenntnissen für die Medizin.

Warum machen uns manche Mikroorganismen krank und andere nicht? Und welche Mechanismen setzen sie ein, um unsere körpereigene Abwehr trickreich zu überwinden? Der Schimmelpilz Aspergillus fumigatus kann bei Patienten mit schwachem Immunsystem schwerwiegende Infektionen verursachen. Dabei helfen ihm bestimmte Angriffs- und Tarnmechanismen. Diese setzt er jedoch nicht nur gegen den Menschen, sondern auch gegen andere, mikroskopisch kleine Feinde in seiner Umwelt ein, weiß der Mikrobiologe Falk Hillmann vom Jenaer Leibniz-Institut für Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie – Hans-Knöll-Institut (HKI): „Schon viele Millionen Jahre bevor es den Menschen überhaupt gab, hat der Pilz Fähigkeiten entwickelt, um sich sowohl vor Angriffen zu schützen als auch andere Organismen, beispielsweise im Erdboden, zu bekämpfen.“

Duell mit Amöbe deckt Techniken auf

Wie der Pilz die menschliche Abwehr überwindet, ist bisher kaum bekannt. Doch gemeinsam mit Thomas Winckler von der Friedrich-Schiller-Universität Jena, Martin Westermann vom Elektronenmikroskopischen Zentrum des Universitätsklinikums Jena, seiner Doktorandin Silvia Novohradská und seinem Abteilungsleiter Axel Brakhage, hat sich Falk Hillmann einer anderen Variante gewidmet: „Wir wollten uns einen Gegenspieler von Aspergillus fumigatus anschauen, nämlich die Amöbe Dictyostelium discoideum. Beide begegnen sich in der Natur häufig. Wir haben uns gefragt, wie der Pilz die Amöbe bekämpft.“ Tatsächlich verwendet er zwei der Mechanismen, mit denen er auch das menschliche Immunsystem angreift: Mit einer Art Tarnschicht vermeidet er, dass er erkannt wird, mithilfe eines Gifts greift er auch die Amöbe an.

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Die elektronenmikroskopische Aufnahme zeigt, wie die Amöbe Dictyostelium discoideum den Pilz Aspergillus fumigatus umschließt und in sich aufnimmt. Bild: © FSU-EMZ/Martin Westermann

 Pilz “lernt” durch seine Umgebung

„Seine natürliche Umgebung ist eine Art Schule für den Pilz. Er lernt sich zu behaupten. Ein Mikroorganismus, der durch diese Schule gegangen ist und bestimmte Eigenschaften erworben hat, kann sich auch zum Krankheitserreger entwickeln.“ Vor allem die Erkenntnis, auf welche Weise angegriffene Lebewesen wie die Amöbe darauf reagieren, ist von Interesse für die Wissenschaftler, die sich davon neue Wege für die Entwicklung von Therapeutika gegen Pilzinfektionen erhoffen.
 In einem nächsten Schritt wollen sie anhand einer komplexeren Amöbenart herausfinden, wie der Pilz auf Lebewesen reagiert, die stärker sind als er selbst.

Originalpublikation:

Virulence determinants of the human pathogenic fungus Aspergillus fumigatus protect against soil amoeba predation
Falk Hillmann et al.; environmental microbiology, doi: 10.1111/1462-2920.12808; 2015

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Forschung, Medizin

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