Sauerstoffradikale in Erythrozyten bremsen Malaria

Heidelberg – Sauerstoffradikale in den roten Blutzellen können die Entwicklung einer schwe­ren Malaria bremsen. Das berichten Wissenschaftler vom Universitätsklinikum Hei­d­­elberg und dem Deutschen Zentrum für Infektionsforschung (DZIF) in der Zeitschrift Nature Communications (2016; doi: 10.1038/NCOMMS13401).

Bei der schweren Malaria, ausgelöst durch den Parasiten Plasmodium falciparum, kommt es zu Durchblutungsstörungen und in der Folge zu neurologischen Kompli­ka­tionen. Die 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 und nicht aus dem Verkehr gezogen werden können. 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.

„Diese Fähigkeit der Parasiten, die roten Blutkörperchen an die Gefäßwände anzuhef­ten, ist ein Schlüsselmechanismus der schweren Malaria“, erklärte Michael Lanzer, DZIF-Wissenschaftler am Universitätsklinikum Heidelberg. Bekanntlich entwickeln Patien­ten mit der in Afrika häufigen Sichelzellanämie keine schwere Malaria – dies ist für die Wissenschaftler ein Hinweis, dass die für diese Krankheit charakteristische erbliche Ver­änderung des roten Blutfarbstoffs Hämoglobin eine Rolle spielen könnte.

In ihren Versuchen zeigten die Heidelberger Forscher, 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.

Die Forscher behandelten nun Mäuse vor einer Infektion mit dem Nahrungs­ergän­zungs­mittel Menadion, das zur Bildung von Sauerstoffradikalen führt. Die Folge: Die Entwick­lung der schweren Malaria wurde abgeschwächt. „Ein Überschuss an Sauerstoffradika­len in den infizierten Zellen kann auch das stabilere Hämoglobin schädigen, in der Folge entsteht das Abbauprodukt Ferryl-Hämoglobin, das die beschriebene Schutz­wirkung vor schwerer Malaria auslöst“, erklärte Lanzer. Damit ähnele Menadion in seiner Wirkweise der des Sichelzellhämoglobins.

„Es könnte möglich sein, auf dieser Basis einen Wirkstoff zu entwickeln, der die Erythro­zyten so verändert, dass ein Transport der Haftproteine an die Gefäßwände und die an­schließende Festsetzung der Erythrozyten mit den bekannten fatalen Folgen ausbleibt“, hofft Lanzer.

hil