Fluoreszierende Metaboliten im Tryptophanstoffwechsel von M. furfur

Abstract

M. furfur synthetisiert tryptophanabhängig ein braunes Pigment ( Rohextrakt ), das aus einer Vielzahl von Pigmenten und Fluorochromen besteht. Zur näheren Charakterisierung der fluoreszierenden Substanzen wurde M. furfur 14 Tage auf einem tryptophanhaltigen Medium bei 32° C inkubiert und das gebildete Pigment aus dem Nährboden extrahiert. Der Rohextrakt wurde über Säulenchromatographie, Dünnschichtchromatographie und HPLC aufgereinigt. Es konnte ein erstes Fluorochrom isoliert und über Massenspektroskopie strukturell aufgeklärt werden. Pityrialacton (C20H12N2O3) ist eine in der Natur bisher nicht beschriebene Substanz. Es besteht aus zwei über einen Fünfring mit einer Lactoneinheit verbundenen Indolgruppen und fluoresziert in Lösung gelbgrün. Interessanterweise hat Pityrialacton im Fluoreszenzspektrum in wässriger Lösung ein Anregungsmaximum von 366 nm. Die gelbgrün fluoreszierende Substanz stellt damit einen Erklärungsansatz für die Fluoreszenzerscheinungen der Pityriasis versicolor im Wood-Licht (366 nm) dar. Dabei könnten sich die in der Literatur beschriebenen Farbunterschiede der fluoreszierenden Hautläsionen entsprechend den Farbvariationen des Pityrialacton in wässrigem (gelblich) oder lipophilerem Milieu (bläulich) aus einem individuell unterschiedlichen Hautmilieu (abhängig von der Schweiß- bzw. Talgproduktion) ergeben. Weiterhin kann durch die Bildung von UV-schützenden Substanzen die verminderte Sonnenbrandneigung in den depigmentierten Arealen bei der Pityriasis versicolor alba erklärt werden. Die Beteiligung der fluoreszierenden Bestandteile des Rohextraktes an dieser Wirkung konnte in einem Hefemodell nachgewiesen werden und findet im Charakter der Fluoreszenz, nämlich der Abgabe von absorbierter Energie in Form von Licht mit einem kleinen Wärmeanteil ihr Korrelat. Ferner sind auch andere nicht fluoreszierende Substanzen wie das Pityriacitrin an der Lichtschutzwirkung beteiligt. Außer dem gelbgrün fluoreszierenden Pityrialacton konnte orangefarbene Pityriaanhydrid (C20H12N2O3) aus dem Rohextrakt isoliert werden. Pityriaanhydrid imponiert rot-orange und ist ein Strukturisomer von Pityrialacton. Auch Pityriaanhydrid wurde bisher nicht als Naturstoff beschrieben, tritt aber als Zwischenstufe bei der Synthese von einer Gruppe von Proteinkinase C-Inhibitoren, den Bisindolylmaleimiden, auf. Durch die Identifizierung der ersten Substanzen aus dem Rohextrakt konnten Erklärungsansätze für verschiedene klinische Phänomene der Pityriasis versicolor geschaffen werden. Weitere Untersuchungen könnten dazu beitragen, neue Erkenntnisse über Stoffwechselprozesse bei M. furfur und die Pathogenese der Pityriasis versicolor zu gewinnen.

With tryptophane as the main nitrogen source M. furfur produces a brownish pigment ( crude extract ), that consists of many pigments and fluorochromes. For investigation of the fluorochromes, M. furfur was incubated for 14 days at 32° C on a pigment-inducing medium and the pigment was extracted from the agar. The crude extract was purified by means of column chromatography, thin-layer chromatography and HPLC. A fluorochrome could be isolated and the structure of the pure metabolite was determined by mass spectrometry. Pityrialactone (C20H12N2O3) is a compound hitherto unknown in nature. It is a bisindolyl compound with a furan-2,3-dione structure which shows green-yellow fluorescence in solution. The green-yellow fluorescence of pityrialactone can explain the hitherto unelucidated fluorescence phenomena in pityriasis versicolor. Interestingly, excitation maxima of pityrialacton dissolved in water (366 nm) are exactly within the Wood s lamp emission range. According to the different colours from pityrialactone in a watery or in a lipophilic milieu, the different colours of the skin lesions in pityriasis versicolor could result from a varying skin environment (dependent on the production of sweat and sebum). The production of UV-protective agents could explain the decreased sunburn risk in the depigmented areas in pityriasis versicolor alba. The protective properties of the fluorescing substances could be shown in a yeast model. During fluorescence, a large part of absorbed light energy is emitted as photon, only a small part is converted to heat. Thus, fluorochromes provide a reasonable mechanism to limit cellular damage by UV exposure. It appears that other non-fluorescing metabolites as the pityriacitrin also have UV-protective properties. Apart from the fluorescing pityrialactone, the isomeric pityriaanhydrid (C20H12N2O3) was isolated from the crude extract. Pityriaanhydrid has a red-orange colour. It has also not been described as a natural product but is an intermediate in the synthesis of a group of proteinkinase-C-inhibitors, the bisindolylmaleimids. The identification of the first compounds of the crude extract could explain different clinical phenomena in pityriasis versicolor. Further investigations could elucidate metabolic processes of M. furfur and pathogenesis of pityriasis versicolor.