Selektionsdruck: Cholera hat das Erbgut von Menschen verändert

Boston – Die Cholera, die schon in altindischen Sanskrittexten erwähnt wird, hat in der am meisten betroffenen Region, dem Gangesdelta, dem menschlichen Genom ihren Stempel aufgedrückt. Einige Genveränderungen könnten einer Studie in Science Translational Medicine (2013; 5: 192ra86) zufolge Menschen sogar resistent gegen die profuse Durchfallerkrankung gemacht haben.

Im Gangesdelta erkrankt jedes zweite Kind bis zum Jugendalter an der Cholera. Die Patienten nehmen den Erreger, das von Robert Koch entdeckte Bakterium Vibrio cholerae, mit dem Trinkwasser auf. Sein Toxin aktiviert im Dünndarm einen Kaliumkanal. Es kommt zu einem starken Verlust von Elektrolyten und Flüssigkeit, der innerhalb weniger Stunden zum Tod durch Dehydratation führen kann. Historiker gehen davon aus, dass die Cholera im Gangesdelta schon seit Tausenden von Jahren endemisch ist.

Durch die hohe Letalität könnte sie einen Selektionsdruck auf das Erbgut ausgeübt haben, ähnlich wie dies für die Malaria bekannt ist. Die Tropenkrankheit hat in Afrika die Ausbreitung der Sichelzellanämie begünstigt, die vor tödlichen Verläufen der Malaria schützt.

Eine Zeit lang wurde der Mukoviszidose, die zu einer Störung der Chlorid­sekretion im Darm (und anderswo) führt, eine ähnliche Rolle bei der Cholera zuge­schrieben, doch diese Hypothese gilt mittlerweile als widerlegt. Es gibt aber auch in Bangladesch und Indien Menschen, die niemals an einer Cholera erkranken, obwohl sie dem Erreger im gleichen Maße ausgesetzt sind. Dies könnte auf eine genetische Resistenz hindeuten.

Auf der Suche nach den verantwortlichen Genen haben Elinor Karlsson vom Broad Institute in Boston und Mitarbeiter zunächst das Erbgut in 42 Familien aus dem Gangesdelta untersucht. Mit einer neuen Methode, dem Composite of Multiple Signals (CMS), haben sie Abschnitte auf der DNA aufgespürt, die einem hohen Selektionsdruck unterliegen. Zu den 305 Genregionen gehörten auch Gene für den Kaliumkanal, dessen Störung für den Elektrolytverlust bei der Cholera mitverantwortlich ist, sowie eine Komponente der angeborenen Immunabwehr (das Protein NF-kappaB), die ebenfalls an der Pathogenese der Cholera beteiligt sein könnte.

In einem zweiten Schritt verglichen die Forscher das Erbgut von 105 Cholera-Patienten mit dem Erbgut von 167 Personen der Endemieregion, die niemals an einer Cholera erkrankt waren. Sie fanden ähnliche Abweichungen wie bei der CMS-Analyse. Es könnte deshalb sein, dass der hohe Selektionsdruck zu den Veränderungen im Gen für den Kaliumkanal und für das Protein NF-kappaB geführt hat und dass die Mutationen für die Resistenz verantwortlich sind. Sicher ist dies indes nicht. Im nächsten Schritt müssen die Forscher klären, wie genau die Veränderungen in die Pathogenese eingreifen.

rme