Wissenschaftler glauben, dass die Orientierungslosigkeit des Malariaparasiten verhindern könnte, dass er Schaden anrichtet

Mit fast 250 Millionen Fällen pro Jahr, von denen 621.000 tödlich verlaufen, bleibt Malaria ein großes Problem für die öffentliche Gesundheit, insbesondere in Afrika südlich der Sahara. Malaria ist eine parasitäre Krankheit, die von Mücken übertragen und durch einen Mikroorganismus der Gattung Plasmodium verursacht wird. Auf seiner Reise von der Mücke zum Menschen muss sich Plasmodium an die Besonderheiten der vielen Organe und Zellen anpassen, die es parasitiert. Mikroben haben keine Sinnesorgane; Stattdessen verfügen sie über Sensoren aus Proteinen, um Moleküle zu erkennen, die für die von ihnen besiedelte Umgebung spezifisch sind. Während die meisten lebenden Organismen über die gleichen Sensorentypen verfügen, bildet Plasmodium eine Ausnahme.

Biologen der Universität Genf (UNIGE) haben einen neuen Sensortyp identifiziert, der es Plasmodium ermöglicht, genau zu wissen, wo es sich befindet und was zu tun ist. Diese Arbeit wurde in der Zeitschrift veröffentlicht Wissenschaftliche Fortschritteeröffnet die Möglichkeit, die von diesem Sensor wahrgenommenen Signale zu verschlüsseln, um den Parasiten zu desorientieren und so seine Replikation und Übertragung zu verhindern.

Wenn ein Mensch von einer mit Plasmodium infizierten Mücke gebissen wird, gelangt der Parasit in den Blutkreislauf und wandert zur Leber, wo er etwa 10 Tage lang gedeiht, ohne irgendwelche Symptome zu verursachen. Nach dieser Zeit gelangt Plasmodium wieder in den Blutkreislauf und parasitiert dort die roten Blutkörperchen. Sobald sich die Parasiten in den roten Blutkörperchen befinden, vermehren sie sich in einem synchronisierten 48-Stunden-Zyklus.

Am Ende jedes Vermehrungszyklus verlassen die neu gebildeten Parasiten die roten Blutkörperchen ihres Wirts, zerstören diese und infizieren neue. Es ist diese Zerstörung der roten Blutkörperchen, die die mit Malaria verbundenen Fieberwellen verursacht. Schwere Formen der Malaria sind mit der Verstopfung der Blutgefäße durch infizierte rote Blutkörperchen verbunden.

Wenn eine Mücke einen Menschen sticht, dessen Blut mit Plasmodium infiziert ist, ändert der Parasit sein Entwicklungsprogramm, um den Darm seines neuen Wirts zu besiedeln. Nach einer weiteren Vermehrungsperiode kehrt Plasmodium in die Speicheldrüsen der Mücke zurück und ist bereit, einen neuen Menschen zu infizieren.

Unbekannte Kommunikationskanäle

Wie nimmt Plasmodium Veränderungen in seiner Umgebung wahr, von der Wärme der roten Blutkörperchen bis in die Tiefen des Mückendarms und über die Leber, um sein Entwicklungsprogramm zu ändern? „Das Verständnis dieses sehr spezifischen biologischen Mechanismus ist ein wichtiger Schritt zur Bekämpfung des Parasiten“, erklärt Mathieu Brochet, außerordentlicher Professor in der Abteilung für Mikrobiologie und Molekulare Medizin der medizinischen Fakultät der UNIGE, der dieses Projekt leitete. „In jeder Phase seines Lebenszyklus muss der Parasit logischerweise Signale aufnehmen, die es ihm ermöglichen, richtig zu reagieren, aber welche und wie?“

Es gibt kleine Moleküle, die im Blut fehlen, aber in der Mücke vorhanden sind und die der Parasit erkennen kann. „Ausgehend von diesem einzigen bekannten Element haben wir einen Sensor identifiziert, der es dem Parasiten ermöglicht, das Vorhandensein dieser Moleküle zu erkennen, wenn er von einer Mücke aufgenommen wird“, erklären Ronja Kühnel und Emma Ganga, Ph.D. Studenten im Labor von Mathieu Brochet und Erstautoren dieser Studie. „Dieser Sensor besteht aus fünf Proteinen. Ohne ihn erkennt der Parasit nicht, dass er den Blutkreislauf für die Mücke verlassen hat, und kann sich daher nicht weiterentwickeln.“

Überraschenderweise ist dieser Sensor auch in anderen Phasen des Parasitenlebenszyklus vorhanden, insbesondere wenn der Parasit die roten Blutkörperchen verlassen muss. „Wir beobachten dann genau den gleichen Mechanismus: Ohne diesen Sensor bleibt Plasmodium in den roten Blutkörperchen hängen und kann seinen Infektionszyklus nicht fortsetzen.“ Allerdings haben Wissenschaftler die vom Parasiten entdeckten menschlichen Moleküle nicht identifiziert; Ihre Identifizierung könnte zu einem besseren Verständnis darüber führen, wie Fieberwellen durch Plasmodium verursacht werden.

Der hier entdeckte Proteinkomplex fehlt beim Menschen, kommt aber in der gesamten Familie der Apicomplexan-Parasiten vor, zu der Plasmodium gehört, sowie in Toxoplasma, dem Erreger der Toxoplasmose. Durch die Identifizierung dieses Sensors können sich Wissenschaftler nun vorstellen, wie sie die vom Parasiten in verschiedenen Stadien seiner Entwicklung wahrgenommenen Signale verwirren und ihn so desorientieren und seine Vermehrung und Übertragung blockieren können.