Candida albicans und seine komplexe Rolle

Candida albicans und seine komplexe Rolle: Kommensalismus, Kolonisation und mehr

Candida albicans, eine Pilzart, ist vielen von uns kein Fremder. Sie ist ein regelmäßiger Bewohner des menschlichen Darmmikrobioms, insbesondere in westlichen Populationen. Normalerweise siedelt sie sich dort an, ohne Schaden anzurichten. Unter bestimmten Umständen kann sie jedoch zu einem opportunistischen Krankheitserreger werden. Das Verständnis ihres kommensalen Lebensstils, ihrer Kolonisierungsmuster und der Bedingungen, die zu invasiven Infektionen führen, ist entscheidend, um Infektionen zu behandeln und die Gesundheit zu verbessern.

Einführung

Candida-Spezies sind häufige Verursacher nosokomialer Pilzinfektionen, insbesondere auf Intensivstationen und bei immungeschwächten Personen. Im Gegensatz zu vielen anderen pathogenen Pilzen sind Candida-Spezies natürlicherweise mit Menschen und Tieren assoziiert. Candida albicans, auf den sich unsere Übersicht konzentriert, ist ein Schlüsselakteur in diesem Szenario. Sie siedelt sich oft im menschlichen Darm an, und Patienten, die auf Intensivstationen verweilten oder Organtransplantationen unterzogen, zeigen oft eine erhöhte Candida-Kolonisation. In dieser Übersicht wollen wir das Leben von C. albicans im menschlichen Darm beleuchten, von ihrer kommensalen Rolle bis zu ihrem Übergang in einen opportunistischen Krankheitserreger.

C. albicans als Kommensaler Pilz

Unsere Reise beginnt mit dem kommensalen Lebensstil von C. albicans im Darm. Dieser Pilz hat sich angepasst, um mit der Vielzahl von bakteriellen Arten zu koexistieren, die das menschliche intestinale Mikrobiom bevölkern. In dieser ausgewogenen mikrobiellen Umgebung kann sich C. albicans etablieren, ohne Schaden anzurichten. Die genaue Zusammensetzung des Darmmikrobioms spielt jedoch eine wichtige Rolle dafür, ob C. albicans erfolgreich kolonisiert werden kann. In einigen Fällen können spezifische Bakterien die Kolonisation von C. albicans hemmen oder verhindern und so eine Art Verteidigungslinie darstellen. Im Gegensatz dazu können breit wirkende Antibiotika, insbesondere solche, die anaerobe Bakterien angreifen, den Darm anfälliger für die Kolonisation durch C. albicans machen. Dies unterstreicht die entscheidende Rolle, die das Mikrobiom bei der Unterdrückung des übermäßigen Wachstums und der Pathogenität von C. albicans spielt.

Einfluss der Ernährung

Die Zusammensetzung unseres Darmmikrobioms wird stark von unserer Ernährung beeinflusst. Es wird angenommen, dass die Kolonisierung von C. albicans ebenfalls von der Ernährung beeinflusst wird. Westliche Diäten, die reich an Zucker und verarbeiteten Lebensmitteln sind, wurden mit einer höheren Rate der C. albicans-Kolonisierung im Vergleich zu nicht-westlichen Diäten in Verbindung gebracht. Zum Beispiel kann eine Diät, die das Wachstum von C. albicans hemmenden Bakterien fördert, die Kolonisation verhindern. Andererseits kann eine Diät, die günstige Bedingungen für C. albicans bietet, zu einer erhöhten Kolonisation führen.

Metabolische Anpassung an den Magen-Darm-Trakt

C. albicans zeigt eine bemerkenswerte metabolische Flexibilität, die es ihr ermöglicht, in der Darmumgebung zu gedeihen, in der Glukose begrenzt ist und alternative Kohlenstoffquellen reichlich vorhanden sind. Diese Flexibilität stellt sicher, dass C. albicans sich an verschiedene Ernährungsbedingungen im Darm anpassen kann. Der Pilz kann gleichzeitig verschiedene Kohlenstoffquellen nutzen, was ihn gut geeignet macht, um sich gegenüber anderen Mikroorganismen durchzusetzen.

Phänotypische Anpassung an den Magen-Darm-Trakt

Die Fähigkeit von C. albicans, filamentöse Strukturen namens Hyphen zu bilden, ist entscheidend für invasive Erkrankungen. Interessanterweise scheint die Bildung von Hyphen ihrer kommensalen Lebensweise im Darm abträglich zu sein. C. albicans scheint die Bildung von Hyphen in der Darmumgebung zu unterdrücken, und das Vorhandensein von Hyphen kann sich negativ auf die Kolonisation auswirken. Es wird angenommen, dass die Darmumgebung die Hyphenbildung während der Homöostase unterdrückt. Diese Anpassung spiegelt die Fähigkeit des Pilzes wider, zwischen pathogenen und kommensalen Modi basierend auf seiner Umgebung zu wechseln.

Die Vorteile von C. albicans als Kommensal

Aus evolutionärer Sicht könnte die Kolonisierung von C. albicans für die menschliche Gesundheit von Vorteil sein. Es wird vermutet, dass C. albicans eine Rolle bei der Ausbildung unseres Immunsystems spielt. Sie kann Schutz vor systemischen Infektionen bieten, und selbst wenn das adaptive Immunsystem des Wirts beeinträchtigt ist, kann C. albicans immer noch ein angeborenes Immunvermächtnis auslösen. Darüber hinaus kann die Kolonisierung von C. albicans zu T-Zell-Reaktionen führen, die Schutz vor verschiedenen Krankheitserregern bieten. Diese Immunreaktionen können jedoch manchmal entzündliche Erkrankungen verschlimmern. C. albicans könnte auch eine Rolle bei der Konkurrenz mit anderen Krankheitserregern und der Aufrechterhaltung des Gleichgewichts des Darmmikrobioms spielen. Sie kann das Wachstum verschiedener Mikroorganismen im Darm sowohl fördern als auch behindern.

Invasion der epithelialen Barriere und systemische Krankheiten

Wie oben diskutiert, können ein gestörtes Mikrobiom, ein unterdrücktes Immunsystem und/oder eine defekte epitheliale Barriere alle zur Translokation von C. albicans durch die Epithelbarriere in den Blutkreislauf führen. Das Verständnis der pilzenbeschichteten Stadien und Mechanismen, die für die Invasion in den Wirt verantwortlich sind, ist entscheidend, um die Beziehung zwischen C. albicans und invasiven Infektionen zu verstehen.

C. albicans und die Epithelschicht

Die Barriere des Epithelgewebes bildet normalerweise eine Schutzschicht gegen das Eindringen von Krankheitserregern. C. albicans hat jedoch spezielle Eigenschaften entwickelt, die es ihm ermöglichen, diese Barriere zu durchbrechen. Zum Beispiel kann C. albicans Adhäsionsmoleküle verwenden, um an Epithelzellen zu haften. Außerdem besitzt der Pilz Enzyme, die Zellulose abbauen können, was ihm hilft, die Schutzschicht des Epithels zu überwinden.

Hier ist eine Erklärung, wie C. albicans mit der Epithelschicht interagiert:

1. Adhäsion: C. albicans verfügt über Adhäsionsmoleküle, die es ihm ermöglichen, an die Oberfläche der Epithelzellen zu binden. Dies ist der erste Schritt, um eine Infektion zu initiieren. Die Bindung an die Epithelschicht kann durch verschiedene Faktoren wie Umweltbedingungen und die Expression spezifischer Pilzgene beeinflusst werden.

2. Filamentöses Wachstum: C. albicans kann von einer Hefepilzform in eine fadenförmige Hyphenform übergehen. Diese Hyphen sind in der Lage, die Epithelschicht zu durchdringen, indem sie zwischen den Zellen eindringen. Dieses filamentöse Wachstum ist ein wichtiger Schritt bei der Auslösung einer invasiven Infektion.

3. Schädigung der Epithelschicht: Um die Epithelschicht zu durchdringen, produziert C. albicans Enzyme, die das Gewebe der Epithelzellen abbauen. Dies führt zur Schädigung der Barrierefunktion der Epithelschicht und ermöglicht es dem Pilz, tiefer in das Gewebe vorzudringen.

4. Immunantwort: Wenn C. albicans die Epithelschicht durchdringt, löst dies normalerweise eine Immunantwort aus. Das Immunsystem erkennt den Eindringling und versucht, ihn zu bekämpfen. In einigen Fällen kann es jedoch zu einer unzureichenden oder übermäßigen Immunreaktion kommen, was zu verschiedenen Infektionsausgängen führen kann.

Immunevasion und Immunevasion

C. albicans verfügt über Mechanismen, um das Immunsystem des Wirts zu beeinflussen. Es kann sowohl das angeborene als auch das adaptive Immunsystem manipulieren. Einige Studien zeigen, dass C. albicans in der Lage ist, die Aktivierung von Immunzellen zu verhindern, was es dem Pilz ermöglicht, sich unerkannt zu bewegen. Darüber hinaus kann C. albicans als immunologischer Tarnkünstler wirken, indem es Komplementfaktoren auf seiner Oberfläche reguliert und somit die Immunantwort abschwächt.

Systemische Krankheiten und Pathogenität

Sobald C. albicans die Barriere des Epithelgewebes durchbrochen hat und in den Blutkreislauf gelangt, kann es schwerwiegende systemische Erkrankungen verursachen. Dies reicht von Candidämie (die Anwesenheit von C. albicans im Blut) bis zu schweren invasiven Infektionen, die verschiedene Organe betreffen können. Diese Erkrankungen sind oft lebensbedrohlich, insbesondere für immungeschwächte Patienten. Die erfolgreiche Behandlung erfordert eine frühzeitige Diagnose und Intervention.

Nachweis des Befalls mit Candida

Ein Labortest auf Candida im Stuhl kann auf zwei Hauptarten durchgeführt werden: mikrobiologisch und molekularbiologisch. Hier ist eine kurze Erklärung für beide Methoden:

1. Mikrobiologischer Test auf Candida im Stuhl: Dieser Test beinhaltet die Anzüchtung und Identifizierung von Candida-Hefen aus einer Stuhlprobe. Der Prozess umfasst in der Regel folgende Schritte:

   • Sie sammeln eine Stuhlprobe und senden sie an ein medizinisches Labor.
   • Im Labor wird die Probe auf speziellen Nährmedien kultiviert, die das Wachstum von Hefen, einschließlich Candida, fördern.
   • Nach einigen Tagen wird das Wachstum der Hefen bewertet, und die Art der Candida wird anhand von charakteristischen Merkmalen identifiziert.
   • Das Ergebnis zeigt, ob Candida im Stuhl vorhanden ist und um welche Candida-Art es sich handelt.

2. Molekularbiologischer Test auf Candida im Stuhl: Dieser Test basiert auf der Erkennung der DNA von Candida-Hefen in der Stuhlprobe. Der Ablauf sieht wie folgt aus:

   • Eine Stuhlprobe wird gesammelt und ins Labor geschickt.
   • Im Labor wird die DNA aus der Probe extrahiert.
   • Molekulare Techniken wie die Polymerase-Kettenreaktion (PCR) werden verwendet, um spezifische DNA-Sequenzen von Candida zu vervielfältigen und nachzuweisen.
   • Das Ergebnis zeigt das Vorhandensein von Candida-DNA und kann auch die Candida-Art identifizieren.

Nachweis im Urin: D-Arabinitol

Ein Candida-Test mit Arabinitol ist ein spezifischer Test, der zur Identifizierung von Candida-Hefen, insbesondere Candida albicans, dient. Dieser Test ist auch als "Arabinose-Test" oder "D-Arabinitol-Test" bekannt und wird in der Regel für Patienten mit Verdacht auf Candida-Überwucherung im Darm oder anderen Teilen des Körpers durchgeführt.

Der Test basiert auf der Erkennung des Metaboliten Arabinitol, der von Candida-Hefen produziert wird, wenn sie im Körper wachsen. Hier ist, wie der Test in der Regel durchgeführt wird:

1. Probenahme: Eine Urinprobe oder ein anderer biologischer Probenmaterial (je nachdem, welches Medium verwendet wird) wird entnommen und ins Labor geschickt.

2. Analyse: Im Labor wird die Probe auf das Vorhandensein von Arabinitol untersucht.

3. Ergebnis: Wenn hohe Arabinitolspiegel im Urin oder der biologischen Probe nachgewiesen werden, kann dies auf eine übermäßige Candida-Vermehrung hinweisen. Ein negativer Test zeigt hingegen niedrige oder nicht nachweisbare Arabinitolwerte an.

Der Candida-Test mit Arabinitol kann nützlich sein, um das Ausmaß einer Candida-Überwucherung abzuschätzen und die Wirksamkeit der Therapie zu überwachen. Er wird oft bei Patienten mit Symptomen einer Candida-Überwucherung eingesetzt, wie z.B. rezidivierenden Hefepilzinfektionen, Verdauungsstörungen oder anderen Verdachtsmomenten auf Candida-Überwucherung.

Candida Elispot

Ein Candida-ELISPOT-Test ist eine spezielle Variante des ELISPOT (Enzyme-Linked Immunospot Assay)-Tests, der verwendet wird, um das Vorhandensein und die Aktivität von Immunzellen zu überwachen, die auf Candida albicans, eine Hefe, reagieren. Dieser Test ist besonders nützlich, um die spezifische Immunantwort des Körpers auf eine Candida-Infektion zu untersuchen. Hier ist, wie ein Candida-ELISPOT-Test im Allgemeinen durchgeführt wird:

1. Probenahme: Blutproben werden vom Patienten entnommen. Diese Proben enthalten Lymphozyten, eine Art von Immunzellen.

2. Stimulation: Die Lymphozyten in den Proben werden in vitro (im Labor) mit Antigenen von Candida albicans, normalerweise Hefezellwänden oder spezifischen Proteinen, stimuliert. Diese Stimulation ahmt die Interaktion des Immunsystems mit Candida nach.

3. Bildgebung: Die stimulierten Lymphozyten werden in einer speziellen Assay-Platte verteilt, in der sich die antigenen Bestandteile befinden. Wenn die Lymphozyten aktiviert werden, setzen sie Interferon-gamma (ein Immunbotenstoff) frei.

4. Färbung: Die Interferon-gamma-produzierenden Zellen werden mit einem speziellen Antikörper markiert.

5. Zählung: Durch das Markieren und Färben der Zellen können die aktiven Zellen gezählt werden. Diese aktiven Zellen sind diejenigen, die spezifisch auf Candida reagieren.

6. Ergebnisse: Die Anzahl der gezählten Zellen (in der Regel als Spotzahl ausgedrückt) zeigt an, wie viele Immunzellen in der Probe aktiv auf Candida reagieren. Ein höherer Spottestwert weist auf eine stärkere spezifische Immunantwort hin.

Der Candida-ELISPOT-Test ist hilfreich, um die Funktion des Immunsystems in Bezug auf Candida-Infektionen zu bewerten. Er kann bei Patienten mit wiederkehrenden Candida-Infektionen, Verdacht auf Immunschwäche oder anderen immunologischen Fragestellungen eingesetzt werden.

Bitte beachten Sie, dass die Interpretation der Ergebnisse von einem qualifizierten Arzt vorgenommen werden sollte.

Die Verwendung von Kräutern zur Unterstützung bei der Bekämpfung von Candida-Infektionen im Darm ist ein vielversprechender Ansatz. Hier ist eine kurze Übersicht über die genannten Kräuter und deren potenzielle Wirkungen:

1. Neem ist ein indisches Heilkraut, das antimykotische Eigenschaften aufweisen kann. Es wurde traditionell zur Behandlung von Pilzinfektionen eingesetzt. Die Verwendung von Neem kann dazu beitragen, das Wachstum von Candida-Hefepilzen zu hemmen.

2. Galgant ist eine Ingwerart und wird in der ayurvedischen Medizin häufig verwendet. Es hat antimykotische und entzündungshemmende Eigenschaften, die bei der Bekämpfung von Candida-Infektionen im Darm nützlich sein können.

3. Brunnenkresse ist reich an Antioxidantien und Schwefelverbindungen, die gegen Pilzinfektionen wirksam sein können. Es kann dazu beitragen, das Immunsystem zu stärken und den Körper bei der Bekämpfung von Candida zu unterstützen.

4.  Nelken haben starke antimykotische Eigenschaften und werden oft zur Behandlung von Candida-Infektionen verwendet. Nelkenöl kann oral eingenommen oder äußerlich aufgetragen werden, um Beschwerden zu lindern.

5.  Propolis ist ein von Bienen hergestelltes Harz, das antimykotische und entzündungshemmende Eigenschaften aufweist. Es kann als Nahrungsergänzungsmittel eingenommen werden, um das Immunsystem zu stärken und Candida-Infektionen zu bekämpfen.

Zusammenfassend kann gesagt werden, dass Candida albicans in der menschlichen Gesundheit und Krankheit eine vielschichtige Rolle spielt. Als Kommensal kann sie wichtige Funktionen im Darmmikrobiom und in der Immunabwehr des Wirts ausüben. Gleichzeitig kann sie bei gestörtem Gleichgewicht des Mikrobioms und geschwächtem Immunsystem zu schwerwiegenden Infektionen führen. Das Verständnis der komplexen Interaktionen zwischen C. albicans und dem Wirt ist entscheidend, um die Gesundheit zu erhalten und bessere Strategien zur Bekämpfung von Infektionen zu entwickeln.

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https://doi.org/10.1016/j.jep.2021.114354