Interaktion zwischen Bakterien und Pilzen im Darm: Wie führen sie zu akuten Verschlechterungen beim M. Crohn?

Es ist bekannt, dass Darmbakterien zusammen mit umweltbedingten und genetischen Faktoren zu Morbus Crohn beitragen. Im Jahr 2016 konnte Mahmoud A Ghannoum, Leiter des Zentrums für Medizinische Mykologie an der Case Western Reserve School of Medicine und University Hospitals Cleveland Medical Center nach eigenen Angaben als erster einen bestimmten Pilz beim Menschen identifizieren, der bei der Entwicklung der Erkrankung mit Bakterien interagierte.

Um genau zu erfahren, wie dieser Pilz mit Bakterien zusammenwirkt, um M. Crohn auszulösen, hat Ghannoum von den National Institutes of Health einen fünfjährigen Zuschuss in Höhe von 3 Mio. USD erhalten. Der Forscher will mittels molekularer und zellulärer Technologien bestimmte Gene des Pilzes löschen und herausfinden, welche Auswirkungen dies auf die Entzündung hat, die M. Crohn charakterisiert.

„Wenn wir herausfinden, wie die Verbindung zwischen Bakterien und Pilzen funktioniert, können wir besser verstehen, warum manche Menschen an M. Crohn leiden“, erklärt Ghannoum. „Ebenso wichtig ist, dass es uns auf den Weg zu neuen Behandlungen und sogar Heilmethoden bringen kann, auch zu Therapien mit gezielten Probiotika.“

Aus seinen älteren Studien berichtete Ghannoum, dass unter Hunderten von Bakterien- und Pilzarten, die im Darm leben, die Häufigkeit von Candida tropicalis positiv mit zwei Arten von Bakterien bei M.-Crohn-Patienten korreliert: Serratia marcescens und Escherichia coli. Ghannoum zeigte ferner, dass die drei Krankheitserreger sich zu einem starken Biofilm zusammenschließen – einer dicken, muzinösen Schicht von gegen Antibiotika und Antimykotika resistenten Mikroorganismen, die am Darm haften und Entzündungen auslösen können, die die schmerzhaften Symptome beim M. Crohn hervorrufen.

Insbesondere waren Biofilme, die von den drei Mikroorganismen zusammen gebildet wurden, signifikant dicker als Biofilme, die von den drei Mikroorganismen einzeln oder in unterschiedlichen Kombinationen von zwei der Erreger gebildet wurden. Ghannoum fand auch heraus, dass das Ersetzen durch andere Pilze nicht die gleichen dicken Biofilme wie Candida produzierte, was darauf hinweist, dass dies ein Candida-spezifischer Effekt ist.

Die neue Studie verfolgt nun drei Ziele. Das erste besteht darin, die genetischen Mechanismen zu identifizieren, auf deren Grundlage die drei in der früheren Studie identifizierten Mikroorganismen bei M. Crohn miteiander interagieren. Ghannoum wird die Gene der drei Mikroorganismen sowohl einzeln als auch gemeinsam untersuchen, um festzustellen, welche Gene ihre Expression erhöhen, wenn die drei Mikroorganismen zusammenkommen, im Vergleich zu dem Zeitpunkt, zu dem sie isoliert sind. Er wird dann diese Gene löschen, um zu sehen, ob sich der extradicke Biofilm mit drei Mikroorganismen noch bildet.

Ziel zwei ist die Untersuchung bestimmter Metaboliten, die von dem Biofilm abgesondert werden, wenn die drei Mikroorganismen ihn gemeinsam bilden. Diese Metaboliten erhöhen die Fähigkeit des Pilzes, in die Darmschleimhaut einzudringen. „Hier wollen wir herausfinden, welche Metaboliten es dem Organismus ermöglichen, den Biofilm zu bilden“, sagt Ghannoum. „Sobald wir das verstanden haben, wollen wir sehen, wie wir die Bildung des Biofilms durch Manipulation der Metaboliten stören können.“

Drittens möchte Ghannoum bestimmen, wie die drei Mikroorganismen die Entzündung und die damit verbundenen Symptome individuell und gemeinsam beeinflussen. Zu diesem Zweck wird er nach entzündungsfördernden Proteinen suchen. Ein Ungleichgewicht zwischen entzündungsfördernden und entzündungshemmenden Zytokinen, das bei M. Crohn auftritt, kann zu einem Progress der Erkrankung führen. Ghannoum möchte versuchen herauszufinden, ob die Exposition des aus allen drei Mikroorganismen bestehenden Biofilms gegenüber antibakteriellen, antimykotischen und Metabolitenhemmern die Schwere der Darmentzündung beeinflusst.

„Langfristiges Ziel dieses Projekts ist die Entwicklung neuer antimykotischer und probiotischer Strategien, die in vorklinischen und klinischen Studien getestet werden können, um das Auftreten und die Dauer von Symptomen bei Patienten mit chronisch-entzündlichen Darmerkrankungen wie M. Crohn zu verringern“, erklärt Ghannoum.