Schimmelinfecties

Onderzoeker:  Patrick Van Dijck (KU Leuven)

​Patrick Van Dijck onderzoekt hoe planten zich beschermen tegen droogte en wat de agressiviteit veroorzaakt van de menselijke schimmel Candida albicans. Op eerste zicht zijn dit twee heel erg uiteenlopende onderzoeksdomeinen. Toch zijn ze innig verbonden door de suikermolecule trehalose.
 

Twee moleculen suiker aan elkaar zorgen voor bescherming

Trehalose is een suiker, opgebouwd uit twee glucosemoleculen. Opvallend aan deze stof is dat ze tegen allerlei vormen van stress beschermt. Bijvoorbeeld, instant gist (waarmee je thuis brood bakt) bevat ongeveer 20 % trehalose. Dat zorgt ervoor dat die gist minstens twee jaar kan overleven in gedroogde toestand. Bij het terug toevoegen van voedingsstoffen voor de gist, water en suiker bij het maken van deeg, verdwijnt de trehalose zeer snel en herstart de groei van de gistcellen.
 

Candida albicans: probleem bij mensen met verzwakte afweer en bij implantaten

Trehalose speelt ook een belangrijke rol bij de schimmel Candida albicans. Die leeft in de mond en de darmen van de meeste mensen, zonder daar veel kwaad aan te richten. Maar  bij mensen met hiv of bij personen die veel antibiotica of onderdrukkers van het immuunsysteem krijgen, kan deze schimmel agressief worden en het lichaam aanvallen. Dat kan zelfs leiden tot de dood.

Een ander probleem met Candida albicans is dat de schimmel biofilms vormt op implantaten. Biofilms bestaan uit een grote hoeveelheid van de eencellige schimmels ingebed in een dunne, beschermende laag. De biofilm beschermt de schimmel, en zorgt ervoor dat die moeilijk te bestrijden is. Ook bij implantaten kan de aanwezigheid van Candida als biofilms op de duur erg schadelijk worden voor de patiënt. Enerzijds vormen ze een bron voor nieuwe infecties en anderzijds moet het implantaat vervroegd worden vervangen.
 

Trehalose als doelwit voor schimmelbestrijding

Candida is moeilijk te bestrijden. Heel wat van de stoffen die de schimmel doden, zijn ook schadelijk voor de mens. Die kunnen dus niet gebruikt worden als basis voor geneesmiddelen. Bovendien is Candida erin geslaagd om resistentie op te bouwen tegen de bestaande producten, zoals azolen.

Patrick Van Dijck en zijn team onderzoeken of trehalose een doelwit zou kunnen vormen om nieuwe schimmelwerende producten te ontwikkelen.

Daar zijn twee goede redenen voor:
  • trehalose is belangrijk is voor de stressresistentie bij micro-organismen;
  • de enzymen betrokken bij de aanmaak van trehalose komen niet voor bij de mens
Uit het onderzoek van het team van Patrick Van Dijck blijkt dat die piste inderdaad waardevol is, en nu ook wordt onderzocht bij andere ziekteverwekkende schimmels.

Een belangrijke strategie van Candida is de capaciteit om snel van vorm te veranderen. Ze kunnen groeien als gist, maar onder bepaalde omgevingsfactoren of bij contact met vaste substraten (bvb. organen), kunnen ze snel een draadvormige structuur aannemen die heel gemakkelijk kan doordringen in weefsels. Van Dijck en zijn team onderzoeken de manier waarop Candida haar omgeving waarneemt, en hoe dat inspeelt op de vorm van de schimmel. Met die kennis willen ze strategieën ontwikkelen om die vormveranderingen te blokkeren.
 

Bij planten: geen trehalose, wel genen

Ook bij planten zijn heel wat genen gevonden die tussenkomen bij de productie van trehalose. Opmerkelijk is dat de stof zelf amper voorkomt in planten. Waarom zijn die genen dan wel aanwezig? Patrick Van Dijck en zijn team onderzoeken deze vraag. Daarop voortbouwend, willen ze te weten komen of die genen gebruikt kunnen worden om planten beter te wapenen tegen droogte of te veel zout in de bodem.
 
In de figuur hieronder kan je zien hoe expressie van trehalosebiosynthesegenen de resistentie van het modelplantje Arabidopsis thaliana verhoogt. Naast de zandraket gebruiken we ook het mos Physcomitrella patens om de functie van de trehalosebiosynthesegenen te onderzoeken.