Malassezia furfur fördert das Wachstum von Staphylococcus epidermidis durch pH-Erhöhung in lipidfreier Umgebung
Malassezia furfur und Staphylococcus epidermidis sind kommensale Mikroorganismen der menschlichen Haut, die beide mit der Pathogenese der seborrhoischen Dermatitis und Schuppenbildung (SD/D) assoziiert sind. Diese Erkrankungen sind durch ein Ungleichgewicht der Hautmikrobiota gekennzeichnet. Malassezia-Arten, insbesondere M. furfur, gelten als Schlüsselfaktoren für SD/D, da sie in betroffenen Hautläsionen überproliferieren und antimykotische Therapien wirksam sind. Auch S. epidermidis tritt in SD/D-Läsionen vermehrt auf, und die Symptombesserung durch topische Antibiotika unterstreicht seine pathogene Rolle. Die Koexistenz beider Mikroorganismen in SD/D-Läsionen wirft Fragen zu ihren Interaktionen und gegenseitigen Wachstumseinflüssen auf.
Bei SD/D-Patienten zeigt die Hautoberfläche eine veränderte Lipidzusammensetzung mit reduzierten Gesamtlipiden, Triglyceriden, Cholesterin und Ceramiden. Dieser Lipidmangel ist kritisch für Malassezia, da die meisten Arten (außer M. pachydermatis) exogene Lipide zum Wachstum benötigen. Die lipidarme Umgebung bei SD/D limitiert nicht nur das Malassezia-Wachstum, sondern könnte auch deren Metabolitenproduktion und das Hautmilieu beeinflussen. S. epidermidis reagiert empfindlich auf Umweltfaktoren wie pH, Temperatur und Glukosekonzentration. Diese Studie untersuchte die Interaktion zwischen M. furfur und S. epidermidis unter lipidfreien Bedingungen, insbesondere den Einfluss von M. furfur auf das S. epidermidis-Wachstum durch pH-Veränderungen.
Methoden
M. furfur (ATCC 14521) wurde im modifizierten Dixon-Medium unter aeroben Bedingungen bei 30°C kultiviert, S. epidermidis (ATCC 12228) auf Trypton-Soja-Agar (TSA) bei 37°C. Für die Experimente wurde M. furfur in lipidfreiem Medium (BSCP: Rinderextrakt-Natriumchlorid-Pepton) bei 1,5 × 10^7 KBE/mL über Nacht bei 30°C unter Schütteln inkubiert. Nach Zentrifugation und Filtration (0,22 µm) wurde der Kulturüberstand (SMF) gewonnen.
Das Wachstum von S. epidermidis in SMF wurde mittels Wachstumskurven (optische Dichte bei 600 nm) und Durchflusszytometrie nach 15 Stunden analysiert. SMF wurde in 5-fachen Verdünnungsstufen (0–625-fach) zugesetzt. Der pH-Einfluss wurde in pH-adaptiertem BSCP (pH 3,0–9,0) getestet. Die Ureaseaktivität von M. furfur unter lipidarmen vs. lipidreichen Bedingungen wurde mittels Urease-Aktivitätskit gemessen, wobei der Ureasehemmer Acetohydroxamsäure (AHA) eingesetzt wurde.
Ergebnisse
SMF förderte das S. epidermidis-Wachstum konzentrationsabhängig, mit maximaler Wirkung bei unverdünntem SMF (p < 0,05). Der pH von SMF (6,23 ± 0,01) war signifikant höher als von BSCP (5,13 ± 0,01). Eine pH-Anpassung von BSCP auf 7,0 imitierte den SMF-Effekt, während pH-Synchronisation zwischen SMF und BSCP den wachstumsfördernden Effekt aufhob. Dies deutet auf pH-Erhöhung als Hauptmechanismus hin.
Unter lipidfreien Bedingungen zeigte M. furfur eine 3,8-fach erhöhte Ureaseaktivität gegenüber lipidreichen Bedingungen (p < 0,01). Die Zugabe von 10 mM AHA reduzierte die Ureaseaktivität um 60 % und verhinderte die pH-Erhöhung in SMF, was den Zusammenhang zwischen Ureaseaktivität, pH-Anstieg und S. epidermidis-Wachstum bestätigte.
Diskussion
Die Studie demonstriert, dass M. furfur unter Lipidmangel durch gesteigerte Ureaseaktivität Ammoniak freisetzt, das den pH-Wert erhöht und damit das Wachstum von S. epidermidis begünstigt. Dieser Mechanismus könnte das mikrobielle Ungleichgewicht bei SD/D erklären. Die Befunde unterstreichen die Bedeutung der Lipidverfügbarkeit für die Regulation von Hautmikrobiota-Interaktionen. Therapeutisch relevant ist die Möglichkeit, durch Lipidergänzung oder Ureasehemmung die pH-abhängige Proliferation pathogener Bakterien zu modulieren.
Schlussfolgerung
Die Ergebnisse liefern neue Einblicke in die komplexe Interaktion zwischen Malassezia und bakterieller Hautmikrobiota bei SD/D. Die pH-Regulation durch mikrobielles Urease stellt einen Schlüsselmechanismus dar, der Ansatzpunkte für zielgerichtete Therapien bietet. Klinische Studien sind erforderlich, um die translationale Relevanz dieser In-vitro-Befunde zu validieren.
doi.org/10.1097/CM9.0000000000000152