Aspergillus fumigatus: Wie sich der Erreger dem Menschen anpasst

Der Schimmelpilz Aspergillus fumigatus kann bei Menschen schwere Krankheitsverläufe auslösen. Nun fanden Forschende heraus, wie stark sich der Pilz dem menschlichen Organismus anpassen und ihn sogar verändern kann.

Der Pilz Aspergillus fumigatus löst bei vielen Menschen Infektionen mit oft tödlichem Ausgang aus. Laut der WHO gehört er zu den vier Pilzarten, die für Menschen besonders gefährlich sind. Nun hat eine Forschungsgruppe um Gianni Panagiotou vom Leibniz-Institut in Jena herausgefunden, dass der Stoffwechsel des Pilzes eine bemerkenswerte Anpassungsfähigkeit aufweist. Dies erlaubt es dem Pilz, sich flexibel an den Organismus der betroffenen Person anzupassen. Die Ergebnisse veröffentlichten die Forscher:innen in der Fachzeitschrift nature communications.

Hat der Pilz zudem einmal die Lunge befallen, kann er das dort vorherrschende Mikrobiom verändern. In den Untersuchungen der Forschungsgruppe veränderte der Pilz das Mikrobiom dabei so, dass die vorherrschenden Bedingungen sein eigenes Wachstum begünstigten. Die neuen Erkenntnisse sollten laut den Wissenschaftler:innen bei der Entwicklung neuer Medikamente beachtet werden.

Gefährlich und besonders vielfältig

Besonders für immungeschwächte Personen ist Aspergillus fumigatus ein lebensbedrohlicher Krankheitserreger. Der Pilz kann dabei zahlreiche Körperregionen befallen. Sie reichen von Haut und Nasennebenhöhlen bis hin zu Herz und Nieren. Besonders bedrohlich ist jedoch die Neigung des Pilzes, sich in der Lunge anzusiedeln oder das zentrale Nervensystem zu befallen. Die Behandlung der Pilzinfektion gestaltet sich zudem schwierig, da aktuell nur eine begrenzte Anzahl von Medikamenten zur Verfügung steht.

Aspergillus fumigatus weist eine bemerkenswerte Vielfalt auf. So gibt es in der Natur zahlreiche Varianten des Schimmelpilzes, die sich teils signifikant voneinander unterscheiden. Frühere Forschungsarbeiten des Teams aus Jena hatten bereits aufgezeigt, dass das Erbgut von 250 untersuchten Aspergillus-fumigatus-Stämmen nur zu etwa 70 Prozent übereinstimmt. Ein Vergleich verdeutlicht das Ausmaß dieser genetischen Diversität: Die genetische Ähnlichkeit zwischen Mensch und Schimpanse beträgt rund 98 Prozent. Die Variabilität unter den Pilzstämmen ist besonders stark ausgeprägt zwischen jenen, die Krankheiten beim Menschen auslösen, und solchen, die ausschließlich in der Umwelt anzutreffen sind.

So anpassungsfähig ist Aspergillus fumigatus

Um das Ausmaß der Anpassungsfähigkeit des Schimmelpilzes zu beleuchten, führte Panagiotou mit seinem Team eingehende Untersuchungen durch. Die Forschenden untersuchten dabei 250 Aspergillus-fumigatus-Stämme. Mithilfe von fortschrittlichen Computermodellen konnte das Team Vorhersagen darüber zu treffen, welche Stoffwechselprozesse in den Pilzen ablaufen und welche Produkte dabei entstehen.

Die Ergebnisse verdeutlichen, dass die krankheitserregenden Stämme sich vor allem durch ihre Produktion und Vielfalt von Aminosäuren von den umweltbewohnenden Stämmen unterscheiden. Es scheint, als würden sich die Erreger hochgradig flexibel an die Lebensbedingungen im menschlichen Organismus anpassen.

Nicht nur die Anpassungsfähigkeit des Pilzes erweist sich als bemerkenswert, sondern auch seine Fähigkeit, den Wirtsorganismus strategisch zu beeinflussen. Panagiotous Team untersuchte 40 Patient:innen vor und nach einer nachgewiesenen Infektion mit Aspergillus fumigatus. Dabei analysierten sie, welche Mikroorganismen die Lungen der Betroffenen besiedelten.

Die Ergebnisse zeigten: Der Schimmelpilz modifiziert das Mikrobiom in der Lunge auf eine Weise, die ideale Bedingungen für sein eigenes Wachstum schafft. Diese Veränderungen führten zu einem Wandel im Artengefüge der Mikroben. Sie begünstigten dabei vermehrt die Produktion von Stoffwechselprodukten, die der Pilz für seine Ausbreitung braucht.

Verwendete Quellen: WHO, nature communications

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