Discovery bietet Einblicke in die vernachlässigte Tropenkrankheit Bilharziose

Ein Team unter der Leitung von UTSW-Forschern hat ein Molekül identifiziert, das von männlichen parasitären Würmern namens Schistosomen produziert wird und bei Weibchen dieser Arten die Geschlechtsreife fördert. Die Ergebnisse, berichtet in Zellehelfen, ein jahrhundertealtes Rätsel zu lösen, und könnten zu neuen Behandlungen für eine der wichtigsten vernachlässigten Tropenkrankheiten namens Bilharziose führen, an der laut Weltgesundheitsorganisation (WHO) jährlich bis zu 200.000 Menschen sterben.

„Bilharziose betrifft nicht nur arme Menschen, sie hält sie arm, indem sie sie daran hindert, ihr volles Potenzial auszuschöpfen“, sagte Studienleiter James Collins, Ph.D., außerordentlicher Professor für Pharmakologie an der UT Southwestern. „Unsere Ergebnisse zeigen, wie das Verständnis der biologischen Prozesse in diesen Würmern eines Tages Hoffnung für Hunderte von Millionen Menschen bieten könnte, die mit diesen Parasiten infiziert sind.“

Die WHO schätzt, dass etwa 220 Millionen Menschen an Bilharziose leiden – hauptsächlich Kinder in Afrika, Asien und Südamerika. Die Plattwurmparasiten, die diese Krankheit verursachen, haben einen komplizierten Lebenszyklus, der Phasen sowohl bei Süßwasserschnecken als auch bei Säugetieren umfasst. Schistosomen leben im Kreislaufsystem von Säugetierwirten, ernähren sich von Blut und legen reichlich Eier, die sich in Geweben und Organen festsetzen und eine Reihe von Symptomen verursachen, darunter Bauchschmerzen, Durchfall, blutiger Stuhl oder Blut im Urin.

Dr. Collins erklärte, dass Schistosomen im Gegensatz zu den meisten Plattwurmarten, die Hermaphroditen sind, männliches und weibliches Geschlecht haben. Vor fast einem Jahrhundert entdeckten Forscher, dass Weibchen körperlichen Kontakt mit Männchen haben müssen, um geschlechtsreif zu werden und zu bleiben und um die Eier zu legen, die für die Symptome und die Ausbreitung der Bilharziose verantwortlich sind. Der Mechanismus hinter diesem ungewöhnlichen Weg in die Pubertät war jedoch unbekannt.

Um dieses Phänomen besser zu verstehen, suchten der Doktorand Rui Chen, der damalige Postdoktorand Jipeng Wang, Ph.D., und ihre Kollegen im Collins-Labor nach Veränderungen in der Genaktivität, wenn männliche und weibliche Schistosomen in Kontakt kamen. Sie entdeckten bald, dass ein Gen namens gli1 bei Männern entscheidend zu sein schien, um die weibliche Geschlechtsreife auszulösen. Als die Forscher gli1 bei Männchen löschten, blieben die Geschlechtsorgane der Weibchen unreif und sie legten nie Eier.

Da gli1 ein Transkriptionsfaktor ist, der für die Steuerung der Aktivität zahlreicher Gene verantwortlich ist, suchten die Forscher bei Männern nach anderen Genen, die von gli1 gesteuert werden und für die weibliche Geschlechtsreife entscheidend sein könnten. Ihre Suche identifizierte ein Gen, das sie Schistosoma mansoni nonribosomal peptide synthetase (Sm-nrps) nannten, das Aminosäuren zu kurzen Peptiden aneinanderreiht. Nachdem gezeigt wurde, dass Sm-nrps bei Männern auch für die Einleitung und Aufrechterhaltung der Geschlechtsreife bei Frauen unerlässlich ist, zeigten weitere Untersuchungen, dass das Schlüsselprodukt dieses Gens ein kleines Peptid namens b-Alanyl-Tryptamin ist. Die Gabe von genau diesem Peptid an weibliche Schistosomen reichte aus, um die Geschlechtsreife zu beginnen und fortzusetzen, auch ohne männliche Anwesenheit.

Dr. Collins wies darauf hin, dass Schistosomeneier die Hauptursache für Gesundheitsprobleme sind, die von Bilharziose verursacht werden und sich ausbreiten, und dass das Blockieren eines Teils dieses Signalwegs einen neuen Weg zur Bekämpfung dieser Krankheit bieten könnte. Obwohl viele Tiere ähnliche Gene wie Sm-nrps haben, wurde darüber hinaus von keinem berichtet, dass es eine Rolle bei der chemischen Signalübertragung spielt, was auf die Entdeckung einer zuvor nicht erkannten Art der Kommunikation zwischen Tieren hindeutet. Dr. Collins sagte, dass er und seine Kollegen planen, diesen Weg bei verschiedenen Schistosomenarten weiter zu untersuchen und nach ähnlichen Wegen bei anderen Tieren zu suchen.