Candida albicans

Bei 40 bis 60 % aller gesunden Erwachsenen lebt Candida albicans völlig unauffällig im Darm und im Mund, ohne jemals Beschwerden zu verursachen. Erst wenn das Immunsystem geschwächt ist, etwa bei einer HIV-Infektion, kann sich aus diesem stillen Mitbewohner ein gefährlicher Krankheitserreger entwickeln.

Candida albicans gehört zum Reich der Pilze und dort zur Klasse Saccharomycetes, Ordnung Saccharomycetales und Familie Debaryomycetaceae. Als Hefepilz besiedelt sie in erster Linie den menschlichen Körper, kann aber auch außerhalb eines Wirts überleben.

Besonders bemerkenswert ist ihre Doppelrolle: Sie ist die häufigste Pilzart, die aus Biofilmen auf medizinischen Implantaten und menschlichem Gewebe isoliert wird, und zählt zusammen mit drei weiteren Candida-Arten zu den Verursachern von 50 bis 90 % aller Candidiasis-Fälle beim Menschen.

Das verlässlichste Merkmal von Candida albicans ist nicht eine feste Form, sondern ihre Fähigkeit, die Form ständig zu wechseln. Die Art gilt als polyphen: In Standard-Nährmedium wächst sie als ovale Hefezelle von 10 bis 12 Mikrometern Größe, doch schon leichte Veränderungen von Temperatur, CO2-Gehalt, Nährstoffen oder pH-Wert lösen einen Wechsel zu fadenförmigem, hyphalem Wachstum aus.

Diese Hefe-zu-Hyphe-Umwandlung ist rasch und wird stark von Umweltfaktoren gesteuert. Der Signalweg cAMP-PKA steuert diesen Vorgang, wobei der Transkriptionsfaktor EFG1 eine Schlüsselrolle beim Umschalten von Hefezellen zu Fadenzellen spielt. Hefezellen scheinen besser für die Verbreitung über die Blutbahn geeignet zu sein, während Hyphenzellen als Virulenzfaktor gelten, da sie in Gewebe eindringen und Organe besiedeln können.

Zusätzlich bildet Candida albicans auf Pseudohyphen sogenannte Chlamydosporen, die unter ungünstigen Bedingungen wie Trockenheit oder Hitze das Überleben sichern. Neben dem Hefe-Hyphe-Wechsel existiert ein unabhängiges System namens „High-Frequency Switching“, bei dem einzelne Stämme spontan bis zu sieben verschiedene Kolonieformen ausbilden können, am besten untersucht ist der Wechsel zwischen einer weißen und einer opaken Form. Diese Umschaltung ist reversibel und kann über Generationen vererbt werden.

Ein im Stamm 3153A entdecktes Gen namens SIR2 scheint für diese phänotypische Umschaltung wichtig zu sein; es wurde ursprünglich in der Bäckerhefe Saccharomyces cerevisiae beschrieben, wo es an der Stilllegung von Chromosomenabschnitten beteiligt ist.

Candida albicans ist in erster Linie an den menschlichen Körper gebunden, wo sie den Magen-Darm-Trakt und die Mundhöhle besiedelt, kann aber auch außerhalb eines Wirts überleben. Da es sich hierbei um einen mikroskopischen Organismus handelt, lässt sich seine Verbreitung nicht wie bei Landtieren oder Pflanzen über sichtbare Habitate beschreiben, sondern nur über Nachweise.

Monatliche Beobachtungsdaten zeigen ein deutliches Muster mit den höchsten Nachweiszahlen in den Monaten August, September und Oktober, während Frühjahr und Spätherbst niedrigere Werte aufweisen. Solche Zahlen spiegeln jedoch nur Präsenznachweise wider, keine tatsächliche Häufigkeit, Populationsgröße oder das vollständige Verbreitungsgebiet der Art, und sollten entsprechend vorsichtig interpretiert werden.

Der Lebenszyklus von Candida albicans ist eng mit der Bildung von Biofilmen verknüpft, die in vier Schritten abläuft. Zunächst haften Hefezellen an einer Oberfläche an, im zweiten Schritt vermehren sie sich zu Mikrokolonien, wobei Keimschläuche entstehen, aus denen sich Hyphen bilden. In der Reifephase wächst die Biofilmmasse weiter, extrazelluläre Matrix lagert sich an und die Widerstandsfähigkeit gegenüber Medikamenten nimmt zu.

Im letzten Schritt, der Dispersion, werden Hefezellen aus dem Biofilm freigesetzt, um die Umgebung neu zu besiedeln. Diese freigesetzten Zellen weisen neue Eigenschaften auf, darunter erhöhte Virulenz und stärkere Medikamententoleranz.

Ein zentraler Regulator dieses Prozesses ist der Transkriptionsfaktor Zap1, auch Csr1 oder Sur1 genannt, der das Gleichgewicht zwischen Hefe- und Hyphenzellen sowie den Zinkhaushalt in Biofilmen steuert. Über die Zinktransporter Zrt1 und Zrt2 wird die Zinkkonzentration in den Zellen reguliert, da überschüssiges Zink für die Zellen toxisch wäre.

Candida albicans lebt hauptsächlich in enger Beziehung zum menschlichen Wirt, wo sie je nach Zustand des Immunsystems zwischen einer harmlosen, kommensalen Existenz und einem pathogenen Verhalten wechselt. Die Fähigkeit, zwischen Hefe- und Hyphenform umzuschalten, ist dabei ein zentraler Virulenzfaktor: Innerhalb der sauren Phagosomen von Makrophagen kann die Hefe zur Hyphenform übergehen, wodurch die Phagosomenmembran gedehnt und schließlich durch physischen Bruch zerstört wird, sodass der Pilz entkommt.

Für die Anheftung an Wirtszellen ist das Mannoprotein Hwp1 auf der Oberfläche der Hyphen verantwortlich; es dient als Substrat für ein Transglutaminase-Enzym des Wirts und ermöglicht so eine stabile Bindung an Epithelzellen, ein entscheidender erster Schritt für die Besiedlung von Schleimhäuten. Während der Hyphenbildung setzt der Pilz zudem Candidalysin frei, ein zytolytisches Peptidtoxin, das zur Virulenz bei Schleimhautinfektionen beiträgt.

Bei vaginalen Infektionen wird zusätzlich das Gen PRA1 hochreguliert, dessen Aktivität mit der Konzentration entzündungsfördernder Botenstoffe im Gewebe korreliert. Der Pilz ist somit weniger ein klassischer Zersetzer oder Symbiont als vielmehr ein opportunistischer Bewohner, dessen ökologische Rolle vollständig vom Zustand seines menschlichen Wirts abhängt.

Die wirtschaftliche Bedeutung von Candida albicans ergibt sich vor allem aus ihrer Rolle als eine der häufigsten im Krankenhaus erworbenen Infektionsursachen weltweit. Allein in den USA verursachen jährlich rund 60.000 Fälle systemischer Candidiasis Kosten zwischen 2 und 4 Milliarden US-Dollar, wobei die Gesamtkosten im Vergleich zu anderen Pilzinfektionen wegen der hohen Verbreitung besonders hoch ausfallen.

Ein wesentlicher Kostenfaktor ist die deutlich verlängerte Verweildauer betroffener Patienten in Krankenhäusern oder auf Intensivstationen, die bis zu 21 Tage länger ausfallen kann als bei nicht infizierten Personen.

In der öffentlichen Wahrnehmung kursieren zudem zahlreiche Mythen über den Pilz, etwa die verbreitete, aber falsche Annahme, dass ausschließlich Frauen von Candida-Infektionen betroffen seien.

1. Candida albicans ist für 80 bis 90 % aller Schleimhaut-Candidiasis-Fälle verantwortlich, einschließlich Mundsoor und vaginaler Pilzinfektionen.
2. Ein weit verbreiteter Mythos besagt, dass nur Frauen von Candida-Infektionen betroffen seien, tatsächlich kann der Pilz Menschen unabhängig vom Geschlecht befallen.
3. In der klassischen Allgemeinmedizin wird eine Candida-Überwucherung meist nur dann als Ursache in Betracht gezogen, wenn eine sichtbare Infektion wie Mund- oder Vaginalsoor vorliegt, nicht bei diffusen Beschwerden.
4. Manche Stämme wie 3153A können spontan bis zu sieben unterschiedliche Kolonieformen ausbilden.
5. Das für die Formumschaltung wichtige SIR2-Gen wurde ursprünglich in der Bäckerhefe Saccharomyces cerevisiae entdeckt.