Ein Pilz mit zwei Gesichtern

Der Hefepilz Candida albicans ist ein ständiger Begleiter des Menschen: Bei rund drei Viertel aller Menschen kommt er vor. Er gehört zur natürlichen Mikroorganismen-Flora, lebt auf Schleimhäuten im Mund und Darm, auf der Haut und ist meistens harmlos. Doch der Pilz hat das Potenzial, schweren Schaden anzurichten: Probleme treten auf, wenn das Immunsystem geschwächt ist.

Dann wird aus dem harmlosen Pilz ein gefährlicher Erreger, der den Körper angreift. Die Folgen sind Pilzerkrankungen, Hautinfektionen und im schlimmsten Fall der Befall innerer Organe, der tödlich enden kann. Ein deutschlandweiter Forschungsverbund unter der Federführung des Braunschweiger Helmholtz-Zentrums für Infektionsforschung (HZI) möchte nun verstehen, was den normalerweise ungefährlichen Keim so zerstörerisch macht. Schwerpunkt des Projekts mit dem Titel „Doktor Jekyll und Mister Hyde“ liegt auf dem Immunsystem: Wie hält es den Keim in Schach, sodass er unter normalen Umständen keinen Schaden anrichten kann?

Das Konsortium besteht neben dem HZI aus sieben weiteren Forschungseinrichtungen, zu denen eine Hautklinik, eine bioverfahrenstechnische Einrichtung und biotechnologische Forschungsinstitute gehören. Die beiden HZI-Arbeitsgruppenleiter Ursula Bilitewski (Biologische Systemanalyse) und Vítor Martins dos Santos (System- und Synthetische Biologie) koordinieren den Verbund. Das Bundesministerium für Bildung und Forschung fördert das auf drei Jahre ausgelegte Forschungsprojekt mit rund drei Millionen Euro. Gemeinsam möchte das Konsortium die Basis für neue Therapieformen zur Behandlung von Candida-Erkrankungen entwickeln. Eine zentrale Rolle in dem Forschungsprojekt hat die Systembiologie: Die Forscher wollen ausgewählte Gene und Signalkaskaden in den Körper- und Immunzellen betrachten und in zeitlichen Zusammenhang bringen – wie in einem großen Netzwerk. Durch diesen systembiologischen Ansatz erhoffen sich die Forscher zu verstehen, wie der Pilz und das Immunsystem wechselwirken.

Candida albicans lebt in einem Gleichgewichtszustand mit anderen Mikroorganismen, die den Körper besiedeln und mit den Zellen der Haut und Schleimhäute. Dieser Zustand verhindert, dass der Pilz überhand nehmen kann. Wenn das Immunsystem durch eine Erkrankung, Operation oder Chemotherapeutika geschwächt ist oder die natürliche Mikroorganismen-Flora durch Antibiotika zerstört wird, kann der Wechsel zum Pathogen erfolgen. „Der Pilz vermehrt sich stark und es kommt zu einer Mykose, einer Pilzinfektion“, sagt Ursula Bilitewski. „Es besteht dann die Gefahr einer systemischen Infektion: Der Pilz überwindet die Hautbarriere, gelangt in die Blutbahn und besiedelt Organe. Die Hälfte dieser systemischen Infektionen endet tödlich.“ Wie er den Körperzellen schadet, weiß man nicht. „Der Pilz produziert keine Gifte, die Schaden anrichten könnten. Vielmehr scheint er das Gewebe einfach zu durchwachsen und die Körperzellen werden dabei getötet“, sagt Vítor Martins dos Santos. „Im Krankenhaus ist der Pilz dafür verantwortlich, dass eine bestehende Krankheit viel schlechter ausheilt. Es gibt eine Reihe von Pilzmedikamenten gegen Candida, aber ein Problem sind auch hier zunehmende Resistenzen. Wir brauchen neue Therapieformen.“

Von besonderem Interesse für die Forscher ist die Rolle des Immunsystems. „Die Immunabwehr sorgt bei diesen sogenannten opportunistischen Erregern immer dafür, dass es ein gesundes Miteinander der Mikroorganismen mit den körpereigenen Zellen gibt. Aber wie sie das im Detail macht, weiß man nicht“, sagt Ursula Bilitewski. Eine wichtige Rolle scheint ein besonderer Typ von Immunzellen zu spielen, die Neutrophilen. „Unter anderem bilden sie Substanzen, die wichtig dafür sind, dass die Pilze nicht gefährlich werden. Mindestens einer dieser Stoffe, TNF-alpha, wirkt auf Hautzellen, auf denen die Candida sitzt“, sagt Bilitewski. Vielleicht regt er diese Zellen dazu an, pilzhemmende Substanzen zu bilden, sodass das es ein Gleichgewicht zwischen Wachsen und Absterben des Pilzes gibt. „Aber das ist nur eine Vermutung“, sagt Bilitewski. „Wir werden untersuchen, welche Faktoren des Immunsystems den Pilz im Zaum halten. Mit diesem Wissen könnten wir dann neue Maßnahmen gegen Candida-Erkrankungen erarbeiten.“

Das Konsortium enthält Abteilungen folgender Zentren und Institute:
1. Helmholtz-Zentrum für Infektionsforschung, Braunschweig
2. Klinikum der Universität Tübingen
3. Fraunhofer-Institut für Grenzflächen und Bioverfahrenstechnik, Stuttgart
4. Centre for Systems Biology der Universität Stuttgart
5. Deutsches Krebsforschungszentrum, Heidelberg
6. Genedata Bioinformatik GmbH, Planegg
7. Insilico Biotechnology AG, Stuttgart
8. BIOBASE – Biological Databases GmbH, Wolfenbüttel