Mit Sauerstoffradikalen gegen Malaria

Bei Malaria, ausgelöst durch den Parasiten Plasmodium falciparum, kommt es unter anderem zu gefährlichen Durchblutungsstörungen und neurologischen Komplikationen wie Lähmungen, Krämpfen und Gehirnschäden. Diese entstehen, weil 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“, erklärt Prof. Dr. Michael Lanzer, Wissenschaftler am Universitätsklinikum Heidelberg. Bereits 2011 konnte Lanzers Arbeitsgruppe diesen Mechanismus grundlegend aufklären. Ausgangspunkt war die Beobachtung, dass Patienten mit der in Afrika häufigen Sichelzellanämie keine schwere Malaria entwickelten. Damit hatten die Forscher den Hinweis, dass die für diese Krankheit charakteristische erbliche Veränderung des roten Blutfarbstoffs Hämoglobin eine Rolle spielen könnte. In ihren Versuchen zeigten sie, dass ein Abbauprodukt des Hämoglobins, das 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. 

In ihrer aktuellen Studie zeigen die Forscher, dass Sauerstoffradikale eine entscheidende Rolle in diesen Prozessen spielen. Sie behandelten Mäuse vor einer Infektion mit dem Nahrungsergänzungsmittel Menadion, das zur Bildung von Sauerstoffradikalen führt. Die Folge: Die Entwicklung der schweren Malaria wurde abgeschwächt. „Offenbar kann ein Überschuss an Sauerstoffradikalen in den infizierten Zellen auch das stabilere Hämoglobin schädigen; in der Folge entsteht das Abbauprodukt Ferryl-Hämoglobin, das die beschriebene Schutzwirkung vor schwerer Malaria auslöst“, erklärt Lanzer. Damit ähnelt Menadion in seiner Wirkweise der des Sichelzellhämoglobins. 

Diese neue Erkenntnis hat Konsequenzen für die Entwicklung von Präventionsstrategien. „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.