Pharmazeutisch und medizinisch bedeutsame Ascomyceten
Aspergillus, Penicillium, Acremonium, Candida und Claviceps unterscheiden sich darin, ob sie Gifte, Arzneistoffe oder Krankheiten liefern.
Das Wichtigste in Kürze
- Pharmazeutisch bedeutsame Ascomyceten liefern Arzneistoffe (Penicillium, Acremonium), Gifte (Aspergillus, Claviceps) oder verursachen Mykosen (Candida).
- Aflatoxine sind Mycotoxine aus Pilzen, vor allem aus Aspergillus flavus; Aflatoxin B1 ist ein hitzestabiles Leberkarzinogen mit Cumarin- und Bisfuran-Gerüst.
- Aspergillus niger dient der biotechnischen Produktion von Citronensäure.
- Penicilline stammen aus Penicillium notatum und industriell aus Penicillium chrysogenum, Cephalosporine aus Acremonium chrysogenum.
- Candida albicans verursacht Soor mit weißen, abwischbaren Schleimhautbelägen und bildet Sprosszellen und Pseudomycel.
- Claviceps purpurea parasitiert auf Roggen und bildet im Mutterkorn Indolalkaloide wie Ergotamin.
Worum es geht
Viele Schlauchpilze sind für die Pharmazie wichtig, aber aus sehr verschiedenen Gründen. Manche liefern Arzneistoffe wie Penicillin, andere bilden Gifte in Lebensmitteln oder verursachen Infektionen wie den Mundsoor. Wer die Gattungen ihren Produkten zuordnen kann, beherrscht einen großen Teil der angewandten Ascomyceten.
Aspergillus
Die Gattung Aspergillus umfasst Schimmelpilze, die auf feuchten, warmen Vorräten wachsen. Sie hat zwei Gesichter. Einige Arten bilden gefährliche Gifte, andere sind wertvolle Produktionsorganismen.
Mycotoxine sind sekundäre Stoffwechselprodukte von Pilzen, die schon in kleinen Mengen für Mensch und Tier giftig sind. Sie gelangen meist über verschimmelte Lebensmittel oder Futtermittel in den Körper.
Aflatoxine
Die bekanntesten Mycotoxine sind die Aflatoxine. Der Name verrät den Bildner: Aspergillus flavus. Aflatoxine sind also Naturstoffe aus Pilzen. Sie entstehen vor allem auf Erdnüssen, Pistazien und Mais, wenn diese warm und feucht lagern.
Aflatoxin B1 ist das stärkste Gift der Gruppe. Es schädigt die Leber und gilt als einer der stärksten natürlichen Leberkarzinogene. Kochen zerstört es kaum. Verschimmelte Nüsse lassen sich deshalb nicht durch Erhitzen retten.
Chemisch besteht Aflatoxin B1 aus einem Cumarin-Grundgerüst mit zwei anellierten Furanringen, dem Bisfuran.
Aflatoxine sind rein pilzliche Gifte. Bakterien wie Salmonellen verderben zwar ebenfalls Lebensmittel, synthetisieren aber keine Aflatoxine.
Wird im Examen gerne gefragt: Aflatoxine stammen aus Aspergillus-Arten, vor allem Aspergillus flavus. Achte auf die Zuordnung, denn die übrigen Pilze dieser Seite liefern andere Stoffe: Penicillium chrysogenum Penicillin, Claviceps purpurea Mutterkornalkaloide und Candida albicans gar keinen genutzten Naturstoff.
Citronensäure aus Aspergillus niger
Die nützliche Seite der Gattung zeigt Aspergillus niger. Dieser Schwarzschimmel produziert biotechnisch große Mengen Citronensäure für Lebensmittel und Arzneiformen.
Penicillium und Acremonium
Antibiotika stammen nicht nur aus Bakterien. Auch bestimmte Eukaryoten bilden sie, allen voran Schimmelpilze. Die beiden wichtigsten Gruppen der β-Lactam-Antibiotika gehen auf Ascomyceten zurück.
Penicillium: Penicilline
Alexander Fleming entdeckte das Penicillin bei Penicillium notatum. Dieser Pilz liefert natürlicherweise Penicillin G, das Benzylpenicillin. Für die Industrie war seine Ausbeute zu gering. Heute nutzt man Hochleistungsstämme von Penicillium chrysogenum.
Acremonium: Cephalosporine
Die Cephalosporine stammen ursprünglich aus Acremonium chrysogenum, früher Cephalosporium acremonium genannt. Der alte Gattungsname steckt noch im Namen der Stoffklasse. Wie beide Gruppen die bakterielle Zellwand angreifen, erklärt die Seite zum Wirkmechanismus der β-Lactam-Antibiotika.
Penicillium und Aspergillus unterscheiden
Beide Gattungen sind grüne bis bläuliche Schimmel. Man trennt sie am Konidienträger. Bei Aspergillus endet er in einer kugeligen Blase, von der Konidienketten strahlenförmig abgehen, wie Wasser aus einer Gießkanne. Bei Penicillium verzweigt er sich pinselartig, daher der Name Pinselschimmel.
Nicht jeder Schimmel ist ein Antibiotikabildner. Anders als Penicillium liefert der Aflatoxinbildner Aspergillus flavus kein therapeutisch genutztes Antibiotikum. Die Hefe Candida albicans und der Hautpilz Trichophyton rubrum sind Krankheitserreger und spielen bei der Antibiotikagewinnung keine Rolle.
Candida
Humanpathogene Pilze verursachen vor allem Mykosen, also Pilzinfektionen. Sie betreffen meist Haut und Schleimhaut. Der wichtigste Erreger von Schleimhautmykosen ist Candida albicans.
Candida albicans lebt bei vielen Gesunden unauffällig im Mund und Darm. Ist die Abwehr geschwächt oder die Bakterienflora gestört, vermehrt sich die Hefe. Typische Auslöser sind Immunsuppression, Diabetes und eine Antibiotikatherapie. Neben Schleimhäuten befallen Candida-Arten auch feuchte Hautfalten.
Soor erkennen
Soor ist die Candidose der Schleimhaut, besonders in Mund und Vagina. Man erkennt ihn an weißen, abwischbaren Belägen auf gerötetem Grund. Im Mikroskop zeigt Candida zwei Formen:
- ovale Sprosszellen, die durch Knospung wachsen
- Pseudomycel aus aneinanderhängenden, gestreckten Sprosszellen
- echte Hyphen im invasiven Gewebe
Diese Wandelbarkeit unterscheidet C. albicans von der Backhefe Saccharomyces. Sie bleibt als Sprosshefe einzellig und ist kein bedeutender Mykoseerreger. Auch Penicillium chrysogenum verursacht weder Soor noch Kopfhautmykosen.
Inhalative Glucocorticoide begünstigen Mundsoor. Rate Asthmapatienten, nach der Inhalation den Mund auszuspülen oder vor einer Mahlzeit zu inhalieren.
Claviceps purpurea
Claviceps purpurea befällt die Blüten von Roggen, Secale cereale. Er lebt dabei als Parasit auf der lebenden Pflanze und ist kein Saprophyt (zu den Lebensweisen siehe Ernährung und Lebensweisen der Pilze). Statt eines Korns bildet sich ein dunkelvioletter, hornförmiger Dauerkörper, das Sklerotium. Dieses nennt man Mutterkorn.
Pharmazeutisch zählt die Gattung wegen ihrer Mutterkornalkaloide. Es sind Indolalkaloide mit Ergolin-Gerüst, etwa Ergotamin und Ergometrin. Sie wirken stark auf Gefäße und Uterus. Verunreinigtes Mehl löste früher Massenvergiftungen aus, den Ergotismus. Die Struktur der Alkaloide behandelt die Seite Alkaloide, das Mutterkorn als Droge die Übersicht der Arzneidrogen.
Quiz
Aussage 1
Cephalosporine gehen ursprünglich auf den Ascomyceten Acremonium chrysogenum zurück.
Acremonium chrysogenum, früher Cephalosporium acremonium, ist der Cephalosporin-Produzent.
Aussage 2
Claviceps purpurea ernährt sich als Saprophyt von abgestorbenen Getreideresten.
Claviceps purpurea ist ein Parasit, der die Blüten des lebenden Roggens befällt und dort das Mutterkorn bildet.
Aussage 3
Hochleistungsstämme von Penicillium chrysogenum sind die Hauptquelle der Aflatoxine in Lebensmitteln.
Penicillium chrysogenum liefert Penicillin. Aflatoxine stammen aus Aspergillus-Arten, vor allem Aspergillus flavus.
Aussage 4
Der Schwarzschimmel Aspergillus niger wird biotechnisch zur Herstellung von Citronensäure genutzt.
Aspergillus niger ist der klassische Produktionsorganismus für Citronensäure.
Aussage 5
Aflatoxine sind Stoffwechselprodukte von Schimmelpilzen der Art Aspergillus flavus.
Aflatoxine sind Mycotoxine aus Aspergillus-Arten, der Name leitet sich von Aspergillus flavus ab.
Aussage 6
Weiße, abwischbare Beläge der Mundschleimhaut werden typischerweise durch die Backhefe Saccharomyces ausgelöst.
Dieses Bild entspricht dem Soor, dessen wichtigster Erreger Candida albicans ist. Saccharomyces ist kein bedeutender Mykoseerreger.
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