Atemwegsepithelzellen (AECs) sind eine Schlüsselkomponente des menschlichen Atmungssystems: Als erste Verteidigungslinie gegen luftübertragene Krankheitserreger wie Aspergillus fumigatus (Af) spielen AECs eine entscheidende Rolle bei der Einleitung der Wirtsabwehr und der Kontrolle von Immunantworten und sind wichtig für deren Aufrechterhaltung Gesundheit der Atemwege und Vorbeugung von Infektionen, die zu Erkrankungen wie Aspergillose führen können. Forschungen von Dr. Margherita Bertuzzi von der Universität Manchester und ihrem Team versuchten zu verstehen, wie AECs Af bekämpfen und was zu Schwachstellen in diesen Abwehrmechanismen führt, insbesondere bei Personen mit zugrunde liegenden Gesundheitsproblemen. 

Frühere Arbeiten von Dr. Bertuzzi und ihrem Team haben gezeigt, dass AECs wirksam verhindern, dass der Pilz Schaden anrichtet, wenn sie gut funktionieren. Bei Menschen mit einem höheren Risiko, etwa Menschen mit geschwächtem Immunsystem oder bestehenden Lungenerkrankungen, kann der Pilz diese Situation jedoch ausnutzen, wenn diese Zellen nicht richtig funktionieren.

Diese neue Forschung von Dr. Bertuzzi und ihrem Team zielte darauf ab, zu untersuchen, wie AECs den Pilz bei gesunden Menschen stoppen und was bei erkrankten Menschen schief geht. Das Team untersuchte die Interaktion zwischen Pilz und Lungenzellen sowohl bei gesunden als auch bei bestimmten Krankheiten genau. Mithilfe fortschrittlicher wissenschaftlicher Methoden konnte das Team die Wechselwirkungen zwischen den Lungenzellen und dem Pilz sehr detailliert beobachten.

Was sie gefunden haben 

Experimente zeigten, dass das Stadium des Pilzwachstums wichtig ist und dass auch ein Oberflächenkohlenhydrat – Mannose (ein Zucker) – eine Rolle in diesem Prozess spielt.

Sie fanden insbesondere heraus, dass der Pilz eher von Lungenzellen aufgenommen wird, wenn er einige Stunden lang gewachsen ist, als wenn er nur eine frische Spore ist. Geschwollene Pilzsporen, die nach 3 und 6 Stunden der Keimung festgehalten wurden, wurden doppelt so leicht internalisiert als solche, die nach 2 Stunden festgehalten wurden. Sie stellten außerdem fest, dass ein Zuckermolekül namens Mannose auf der Oberfläche des Pilzes bei diesem Prozess eine große Rolle spielt. 

Mannose ist eine Art Zuckermolekül, das auf der Oberfläche verschiedener Zellen zu finden ist, darunter auch denen von Krankheitserregern wie Aspergillus fumigatus. Dieser Zucker spielt eine wichtige Rolle bei der Interaktion zwischen dem Pilz und den Zellen des Wirts, insbesondere den AECs, die die Lunge auskleiden. Bei einer gesunden Immunantwort kann Mannose auf der Oberfläche von Krankheitserregern von Mannoserezeptoren auf Immunzellen erkannt werden und eine Reihe von Immunreaktionen auslösen, die auf die Beseitigung des Krankheitserregers abzielen. Aspergillus fumigatus hat sich jedoch so entwickelt, dass er diese Wechselwirkung ausnutzt und so effektiver an Lungenzellen haften und in diese eindringen kann. Das Vorhandensein von Mannose auf der Oberfläche des Pilzes erleichtert seine Bindung an Mannose-bindende Lektine (MBLs) (Proteine, die spezifisch an Mannose binden) auf der Oberfläche von Lungenzellen. Diese Bindung kann die Internalisierung des Pilzes in die Lungenzellen fördern, wo er sich ansiedeln und möglicherweise eine Infektion verursachen kann.

Die Forschung verdeutlichte die Möglichkeit, diese Interaktion als Mittel zur Bekämpfung von Pilzinfektionen zu manipulieren. Durch die Zugabe von Mannose oder Mannose-bindenden Lektinen wie Concanavalin A konnten Forscher die Fähigkeit des Pilzes, in Lungenzellen einzudringen, deutlich reduzieren. Diese Reduzierung wurde erreicht, indem man im Wesentlichen mit dem Pilz um die Bindungsstellen auf den Lungenzellen „konkurrierte“ oder indem man die Mannose des Pilzes direkt blockierte und dadurch die Interaktion hemmte, die eine Pilzinfektion erleichtert.

Warum spielt es eine Rolle?

Das Verständnis dieser Wechselwirkungen gibt uns wichtige Erkenntnisse darüber, wie unsere Lunge uns vor Pilzinfektionen schützt und was bei Menschen, die für solche Infektionen anfällig sind, schief läuft. Dieses Wissen könnte bei der Entwicklung neuer Behandlungsmethoden gegen Krankheitserreger wie Aspergillus fumigatus helfen.

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