Thrombozyten und Komplement in der Pathogenese invasiver Pilzinfektionen

Invasive Pilzinfektionen (IFI) sind mit einer hohen Sterblichkeit verbunden, was die Notwendigkeit detaillierterer Kenntnisse über antifungale Abwehrmechanismen verdeutlicht. Unter den Schimmelpilzen verursachen Aspergillus spp. und Mucormyzeten (mit Lichtheimia spp. als wichtigster Gattung) den Großteil schwerer Fälle bei Menschen. Die derzeitigen Therapieansätze zeigen nur begrenzte Wirkung, daher sind detailliertere Kenntnisse der Pathomechanismen vonnöten, damit sich daraus eventuell neue Therapiemöglichkeiten ergeben. Nach neueren Erkenntnissen erfüllen Thrombozyten auch essentielle Funktionen in der antimikrobiellen Immunabwehr. Ein Zusammenhang der Pathogenese invasiven Mykosen mit Thrombozyten scheint offensichtlich, da Thrombozytopenie einen gravierenden Risikofaktor für IFI darstellt und andererseits im Verlauf von IFI Plättchen-Funktionen beeinflusst werden, was sowohl Thrombosen als auch Thrombozytopenie zur Folge haben kann. Unsere bisherigen Experimente zeigten, dass Aspergillen Faktoren freisetzen, die die Aktivierung von Thrombozyten und in Folge die Deposition von Komplement-Proteinen auf den Plättchen induzieren können. Das multifunktionelle Komplementsystem ist maßgeblich an der Vernetzung der verschiedenen zellulären und humoralen Effektoren der unspezifischen Immunität wie Granulozyten, Monozyten/Makrophagen und Zytokine/Chemokine beteiligt. Daher kann eine durch Pilzmetabolite induzierte Opsonisierung von Thrombozyten mit Komplement weitreichende Konsequenzen haben. Eine wichtige Rolle bei der Entstehung von Krankheitsbildern wie Thrombosen und Thrombozytopenie ist ebenso denkbar wie die Beteiligung an entzündlichen Prozessen, spezifisch gegen den Pilz gerichteten Abwehrreaktionen und der Beseitigung von Zelldebris. Wir planen, den Einfluss der Aspergillus-induzierten Opsonisierung von Thrombozyten mit Komplement auf die Pathogenese und das angeborene Immunsystem bei Pilzerkrankungen näher zu erforschen; zum Vergleich werden wir Parallelexperimente mit dem Mucormyzeten Lichtheimia sp. durchführen. Dazu möchten wir a) im Detail die Mechanismen studieren, wie die Aspergillen sezernierten Produkte die Komplement-Deposition auf Blutplättchen auslösen, und sie mit jenen von Lichtheimia sp. vergleichen. b) die möglichen Konsequenzen der Schimmelpilz-induzierten Opsonisierung von Thrombozyten mit Komplement untersuchen: Entzündung: Komplement kann Immunzellen chemotaktisch zum Ort der Infektion locken, deren Aktivität stimulieren und die Synthese pro- und anti-inflammatorischer Zytokine regulieren. Thrombozytopenie: Komplement könnte direkt die Lyse von Thrombozyten oder die Beseitigung opsonisierter Blutplättchen durch Phagozytose bewirken. Thrombose: Komplement könnte zur Bildung von Thromben in Blutgefäßen beitragen.

Aspergillen (z.B. A. fumigatus) und die Gruppe der Mucormyceten (v.a. Lichtheimia corymbifera) sind häufige Erreger von opportunistischen Infektionen bei immunsupprimierten Patienten. Die hohe Morbidität und Mortalität unterstreicht die Notwendigkeit neuer antimykotischer Therapieansätze, wobei vor allem immunbasierte Ansätze von Interesse sind. Aus diesem Grund untersuchten wir die Rolle von Thrombozyten und dem Komplementsystem, zwei zentralen Elementen der angeborenen Immunität, bei invasiven Pilzinfektionen. Vorherige Experimente zeigten, dass Thrombozyten durch direkten Kontakt mit dem Polysaccharid Galactosaminogalactan (GAG) auf den Pilzhyphen aktiviert werden. Durch die Untersuchung von Kulturüberstanden von verschiedenen Pilzspezies konnten wir zeigen, dass auch sezerniertes GAG einen relevanten Auslöser von Thrombozyten- assoziiierten Immunreaktionen aber auch von Thrombosen. Dieser Befund ist von hoher medizinischer Relevanz, denn durch diesen Mechanismus können Pilze nicht nur lokal Symptome hervorrufen, sondern auch systemisch Entzündungsreaktionen, Immunabwehr und Thrombosen induzieren. Der Effekt ist strikt abhängig von der untersuchten Pilzspezies: A. fumigatus und A. flavus sezernieren große Mengen GAG und sind entsprechend auch starke Aktivatoren von Thrombozyten, während andere Aspergillus-Spezies sowie alle getesteten Mucormyceten keine Wirkung auf die Thrombozyten-Aktivität haben. Eine klare Korrelation zwischen der Menge an sezerniertem GAG und der Fähigkeit zur Thrombozytenaktivierung wurde mittels FACS nachgewiesen. Das sezernierte GAG lagert sich auf der Oberfläche von Thrombozyten ab, wie mittels Konfokalmikroskopie bestätigt werden konnte, und führt dazu, dass diese vom Immunsystem als fremd erkannt und von Komplementfaktoren opsonisiert werden. Fragmente des Komplementfaktors C3 konnten auf der Thrombozytenoberfläche nachgewiesen werden wie auch die Bildung des lytischen Komplementkomplexes C5b-9. Die Komplementkaskade startet als Reaktion auf die mit GAG bedeckten Thrombozyten mittels des Lectin-Weges, was hinsichtlich einer möglichen therapeutischen Beeinflussung der Komplementaktivität von Bedeutung ist. Wir konnten auch zeigen, dass die opsonisierten Thrombozyten eine reduzierte Viabilität aufweisen und vermehrt mit Granulozyten interagieren, die über Komplementrezeptoren für die Phagozytose zuständig sind. Ebenso führt die GAG-induzierte Aktivierung der Thrombozyten zum Abschnüren von Mikropartikeln, die wesentlich zur systemischen Entzündungsreaktion beitragen. Durch das FWF-Projekt konnten somit wichtige Interaktionen zwischen Pilzen, Thrombozyten und dem Komplementsystem untersucht und bestätigt werden, die gravierende Auswirkungen auf die Pathogenese von invasiven Mykosen und die antifungalen Immunreaktionen haben.