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Freitag, 15.12.2017
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Malaria: Leberzellen als Trojanische Pferde

Membran toter Zellen verbirgt Parasiten vor Immunsystem

Malaria gehört zu den großen, noch immer unbesiegten Infektionskrankheiten unserer Zeit. Jetzt haben Wissenschaftler herausgefunden, wie der Erreger sich so erfolgreich gegen die körpereigene Abwehr schützen kann: Er nutzt die Membran von Leberzellen als „Trojanisches Pferd“ und kann so unbehelligt von der Leber in den Blutstrom auswandern und dort rote Blutkörperchen befallen.
Infizierte Leberzelle (grün) mit abgeschnürten, Erregergefüllten Merosomen (kleine grüne Kugeln)

Infizierte Leberzelle (grün) mit abgeschnürten, Erregergefüllten Merosomen (kleine grüne Kugeln)

Robert Ménard vom amerikanischen Howard Hughes Medical Institute (HHMI) und Rogerio Amino vom Pasteur Institut in Paris gelang es gemeinsam mit Volker Heussler vom Bernhard-Nocht Institut für Tropenmedizin in Hamburg erstmals, den Parasiten auf frischer Tat zu ertappen: Sie bannten seinen „Leberzellentrick“ auf Film. Bilder davon sind nun in der Zeitschrift Science erschienen. Mit der Aufdeckung dieses Tricks haben die Forscher ein langjähriges Rätsel im Lebenszyklus des Parasiten gelöst. Für die Behandlung der Krankheit, an der jährlich mehr als eine Millionen Menschen weltweit sterben, könnte dies neue Wege eröffnen.

„Der Parasit hat eine komplexe Struktur entwickelt. Der beste Vergleich ist der mit einem ‘Trojanischen Pferd’, weil es den Parasiten transportiert und tarnt zugleich“, erklärt Ménard. „Wie die antiken Krieger sich in einer gigantischen hohlen Pferdestatue versteckten um nach Troja hinein zu gelangen, so hüllt sich der Parasit in eine Struktur bestehend aus der Membran von Leberzellen. Dieser Membranumhang ermöglicht es ihm, an den Immunzell-Wächtern vorbei zu kommen und in den Blutstrom zurückzukehren.“

Paradox in der Leber


Der Malaria-Parasit, Plasmodium falciparum, durchlebt einen komplexen Lebenszyklus. Mit dem Speichel der Stechmücke in das menschliche Blut gelangt, wandert er zunächst in die Leber und indiziert und tötet dort Leberzellen. Danach verlässt er die Leber wieder, kehrt ins Blut zurück und befällt hier die roten Blutkörperchen. Diese sterben ab und lösen die fatalen Symptome der Infektion aus, die für Kinder, ältere Menschen oder Menschen mit geschwächtem Immunsystem tödlich enden kann. Vom Blut aus kann der Erreger erneut von einem Moskito aufgenommen werden. Er vermehrt sich in ihr und ist bereit für die nächste Infektion eines Menschen.


Lange schon vermuteten Forscher, dass die für Blutzellen gefährliche Form des Parasiten, Merozoit genannt, aus zerstörten Leberzellen freigesetzt wird und so in den Blutstrom gelangt. Aber Versuche im Labor zeigten, dass die in der Leber stationierten Fresszellen des Immunsystems Merozoiten eigentlich gut erkennen und auch vernichten. „Das war ein Paradox“, so Ménard. “ Wir konnten nicht verstehen, wie die Infektion trotzdem so erfolgreich sein konnte.”

Beulen in der Leberzelle


Einen ersten Hinweis gaben die Forscher um Volker Heussler: Sie beobachteten bei infizierten Leberzellen in Kultur seltsame Höcker und Ausbeulungen, die sie sich nicht erklären konnten. Sie wandten sich daraufhin an Ménard and Amino und baten sie, herauszufinden, ob Leberzellen in einem infizierten Tier die gleichen Verformungen zeigten. Amino nutzte für seine Spurensuche Parasiten, die mit einem grün fluoreszierenden Farbstoff markiert waren und infizierte damit Mäuse. Dann machte er Aufnahmen der Leberzellen im Ein-Sekunde-Abstand und erhielt so Aufschluss über die Bewegungen der Parasiten in dem Organ.

Und tatsächlich tauchten auch in diesen Bildern nicht nur die schon von den deutschen Kollegen beobachteten Vorstülpungen der Leberzellen auf, die Forscher konnten nun auch erstmals beobachten, dass sich diese von der Leberzellmembran umhüllten Strukturen von der Zelle lösten und unbehelligt in die Blutgefäße einwanderten. Die Merozoiten saßen sicher im Inneren der Merosomen getauften „Trojanischen Pferde“ und schleusten sich so an den Immunzellen vorbei.

Todessignal unterbunden


Wie die Wissenschaftler zudem herausfanden, hilft ihnen dabei zusätzlich eine biochemische „Tarnkappe“. Sie verhindert, dass die sterbende Leberzelle ein chemisches „Todessignal“ aussendet. Dieses würde normalerweise die Fresszellen des Immunsystems dazu auffordern, die „Zellleiche“ zu entsorgen. „Der Parasit hat dieses komplexe System nicht umsonst entwickelt“, kommentiert Ménard. „Es ist wahrscheinlich existenziell für ihn, dass er nicht frei in der Leber wandert.“

Hoffnung für Behandlung


Für die Forscher bedeutet diese Entdeckung eine große Hoffnung in der Bekämpfung der Krankheit: Denn wenn es ihnen gelänge, die Bildung der Merosomen zu unterbinden oder aber das „Todessignal“ der Leberzellen wieder zu aktivieren, wäre die Strategie des Erregers durchkreuzt. Die Fresszellen würden die meisten Merozoiten abfangen, bevor sie den Blutstrom und damit die roten Blutkörperchen erreichen. Die größten Zerstörungen könnten damit verhindert werden.

Wie allerdings die Parasiten die Leberzellen dazu bringen, ihre „Trojanischen Pferde“ zu bilden und wie diese Hüllen sich im richtigen Moment öffnen, um die Parasiten in den Blutstrom zu entlassen, sind bisher noch unbeantwortete Fragen.
(Howard Hughes Medical Institute, 07.08.2006 - NPO)
 
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