Darmzellen und Milchsäurebakterien wirken zusammen, um vor Candida-Infektionen zu schützen

Das Vorhandensein von Probiotika wie Milchsäurebakterien verändert das Milieu im Darm und zwingt den Hefepilz Candida albicans, seinen Stoffwechsel umzustellen, wodurch er weniger ansteckend wird. Auf diese Weise können Probiotika die Ausbreitung von Pilzinfektionen im Darm eindämmen oder verhindern. Forscher des Leibniz-Instituts für Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie – Hans-Knöll-Institut (Leibniz-HKI) in Jena haben außerdem herausgefunden, dass Darmzellen aktiv das Bakterienwachstum fördern, um sich vor dem Pilz zu schützen. Die Ergebnisse wurden in veröffentlicht Naturkommunikation.

Der Hefepilz Candida albicans besiedelt natürlicherweise den menschlichen Körper, besonders häufig im Darm. Meist handelt es sich um eine gutartige Besiedelung, da das Immunsystem und ein gesundes Darmmikrobiom diese in Schach halten. Gerät das Mikrobiom jedoch aus dem Gleichgewicht oder ist das Immunsystem stark geschwächt, kann C. albicans in die Blutbahn gelangen. Besonders für immungeschwächte Menschen auf Intensivstationen kann dies lebensbedrohlich sein.

Forscher des Leibniz-HKI haben nun herausgefunden, dass menschliche Darmzellen eine wichtige Rolle bei der Bekämpfung von Pilzinfektionen durch C. albicans spielen. „Die Darmzellen ernähren Milchsäurebakterien, die sich dadurch vermehren und dem Hefepilz wiederum Nährstoffe entziehen“, erklärt Erstautorin Raquel Alonso-Roman. Die neuen Bedingungen zwingen C. albicans dazu, seinen Stoffwechsel anzupassen, was dazu führt, dass es bestimmte Eigenschaften verliert und weniger infektiös wird. Die Zugabe der Probiotika zum Darm schafft ein Gleichgewicht zwischen Hefe, Milchsäurebakterien und dem Rest des Mikrobioms, wodurch ein gesunder Zustand wiederhergestellt wird.

Infektionen mit C. albicans, wie zum Beispiel vulvovaginale Infektionen, werden bereits erfolgreich mit Milchsäurebakterien behandelt. „Wir wissen bereits, dass insbesondere Milchsäurebakterien einer Pilzinfektion entgegenwirken, diese verhindern oder sogar den Pilz abtöten können. Unsere Arbeit beschäftigt sich nun mit der Frage nach dem ‚Wie‘“, erklärt Bernhard Hube, Leiter der Abteilung Mikrobielle Pathogenitätsmechanismen.

In Zusammenarbeit mit Systembiologen des Instituts entwickelten die Forscher Computermodelle, die vorhersagen können, wie sich Milchsäurebakterien der Art Lactobacillus rhamnosus bei der Begegnung mit C. albicans verhalten. „Anhand von Daten aus früheren Studien können unsere Computermodelle vorhersagen, dass sich die Milchsäurebakterien vermehren und schließlich C. albicans entgegenwirken“, erklärt Mark Gresnigt, Nachwuchsgruppenleiter am Leibniz-HKI.

Spätere Experimente im Labor zeigten jedoch, dass sich die Bakterien in herkömmlichen Nährmedien nicht wie vorhergesagt vermehrten. „Erst als wir Epithelzellen aus dem Darm hinzufügten, begannen sich die Milchsäurebakterien zu vermehren“, so Gresnigt weiter. Gemeinsam mit der Nachwuchsgruppe von Slavena Vylkova, ebenfalls am Leibniz-HKI, konnten die Forscher herausfinden, wie der Hefepilz seinen Stoffwechsel verändert, um sich an die neuen Bedingungen anzupassen. Da im Darm nicht mehr genügend Nährstoffe vorhanden sind, kommt es zu einer Anpassung der Genaktivität von C. albicans, wodurch der Hefepilz weniger infektiös wird und somit die Darmzellen nicht mehr schädigen kann.

Die Ergebnisse dieser Forschung sind ein wichtiger Schritt im Kampf gegen lebensbedrohliche Pilzinfektionen. „Wir wollen herausfinden, wie Probiotika Infektionen bekämpfen. Mit diesem Wissen können wir möglicherweise Maßnahmen entwickeln, um das aggressive Verhalten des Pilzes zu verhindern. Die Idee ist, den Pilz so zu beeinflussen, wie es Probiotika tun würden, ohne sie tatsächlich einzusetzen“, sagt Hube erklärt. Gerade bei immunsupprimierten Patienten sei es meist zu gefährlich, lebende Bakterien als Heilmittel einzusetzen.

Zur Verfügung gestellt vom Leibniz-Institut für Naturstoff-Forschung und Infektionsbiologie