Sauerstoffradikale dämmen schwere Malaria ein

Abbauprodukt des Hämoglobins stört Transport spezieller Haftproteine

Anopheles-Mücke: Bei Stich wird Malaria übertragen (Foto: cdc/James Gathany)

Heidelberg/Braunschweig (pte026/15.11.2016/11:30) Forscher am Universitätsklinikum Heidelberg http://klinikum.uni-heidelberg.de und am Deutschen Zentrum für Infektionsforschung (DZIF) http://dzif.de haben die Schutzmechanismen vor schwerer Malaria aufgeklärt und konnten diese sogar gezielt in Gang setzen. Eine entscheidende Rolle spielen dabei Sauerstoffradikale in den roten Blutzellen: Durch einen höheren Anteil an diesen aggressiven Molekülen konnten die Wissenschaftler in Mäusen die Entwicklung einer schweren Malaria bremsen.

Parasit mit schlimmen Folgen

Bei der schweren Malaria, ausgelöst durch den Parasiten Plasmodium falciparum, kommt es zu gefährlichen Durchblutungsstörungen und neurologischen Komplikationen. Die Malaria-Parasiten (Plasmodien) gelangen über den Stich einer infizierten Anopheles-Mücke in den Menschen, wo sie sich zunächst in den Leberzellen vermehren und dann die roten Blutkörperchen befallen. In diesen Zellen vermehren sie sich erneut und zerstören sie schließlich. Das Aufplatzen der Blutzellen verursacht die charakteristischen Fieberschübe und die Blutarmut.

Die neurologischen Komplikationen bei schwerer Malaria, wie Lähmungen, Krämpfe und schwere Gehirnschäden, kommen dadurch zustande, dass der Erreger spezielle Haftproteine ausbildet, die dafür sorgen, dass die roten Blutkörperchen an den Gefäßwänden haften bleiben. Eigens dafür etabliert der Parasit ein Transportsystem in der Blutzelle. Die Folge: Kleinere Blutgefäße verschließen und entzünden sich, Teile des Nervensystems werden nicht ausreichend mit Sauerstoff versorgt.

Mäuse mit Menadion behandelt

"Diese Fähigkeit der Parasiten, die roten Blutkörperchen an die Gefäßwände anzuheften, ist ein Schlüsselmechanismus der schweren Malaria", erklärt Michael Lanzer, DZIF-Wissenschaftler am Universitätsklinikum Heidelberg. Ausgangspunkt der Forschungen war die Beobachtung, dass Patienten mit der in Afrika häufigen Sichelzellanämie keine schwere Malaria entwickelten. Damit hatten die Forscher den Hinweis, dass die für diese Krankheit charakteristische erbliche Veränderung des roten Blutfarbstoffs Hämoglobin eine Rolle spielen könnte.

In ihren Versuchen haben die Heidelberger Forscher nun gezeigt, dass ein Abbauprodukt des Hämoglobins, das sogenannte Ferryl-Hämoglobin, den Transport der speziellen Haftproteine stört und damit letztlich auch die Bindung der roten Blutkörperchen an die Gefäßwände. Ferryl-Hämoglobin ist ein irreversibel geschädigtes, chemisch verändertes Hämoglobin, das keinen Sauerstoff mehr binden kann. Es wird bei der Sichelzellanämie in größerer Menge gebildet, weil die dort vorkommenden Hämoglobin-Varianten weniger stabil sind.

Sie behandelten Mäuse vor einer Infektion mit dem Nahrungsergänzungsmittel Menadion, das zur Bildung von Sauerstoffradikalen führt. Die Folge: Die Entwicklung der schweren Malaria wurde abgeschwächt. "Offenbar kann ein Überschuss an Sauerstoffradikalen in den infizierten Zellen auch das stabilere Hämoglobin schädigen; in der Folge entsteht das Abbauprodukt Ferryl-Hämoglobin, das die beschriebene Schutzwirkung vor schwerer Malaria auslöst", erklärt Lanzer. Damit ähnelt Menadion in seiner Wirkweise der des Sichelzellhämoglobins.

Die Forscher haben Mäuse vor einer Infektion mit dem Nahrungsergänzungsmittel Menadion behandelt, das zur Bildung von Sauerstoffradikalen führt. Die Entwicklung der schweren Malaria wurde abgeschwächt. "Offenbar kann ein Überschuss an Sauerstoffradikalen in den infizierten Zellen auch das stabilere Hämoglobin schädigen; in der Folge entsteht das Abbauprodukt Ferryl-Hämoglobin, das die beschriebene Schutzwirkung vor schwerer Malaria auslöst", erklärt Lanzer. Damit ähnelt Menadion in seiner Wirkweise der des Sichelzellhämoglobins.

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