Die Rolle von Rosetting bei der Schwere von Malaria

Rosetting ist ein Prozess, bei dem rote Blutkörperchen, die mit Malaria-Parasiten infiziert sind, besonders Plasmodium, an uninfizierte rote Blutkörperchen haften. Dieses Phänomen tritt während der asexuellen Phase der Malaria-Infektion im Blut auf. Rosetting wurde bei mehreren Malaria-Arten beobachtet, darunter P. Falciparum, P. vivax, P. ovale und P. malariae, sowie bei Malaria-Parasiten, die in Mäusen und Primaten gefunden wurden.

#Variabilität im Rosetting

Die Fähigkeit von Malaria-Parasiten, Rosetten zu bilden, variiert stark. Einige Parasiten-Stämme können mit mehr als 90% der infizierten roten Blutkörperchen Rosetten bilden, während andere kaum oder gar keine Rosettbildung zeigen. Diese Variabilität ist besonders signifikant bei P. falciparum Malaria. Forschungen in Subsahara-Afrika zeigen, dass Stämme aus schweren Malaria-Fällen tendenziell höhere Rosettierungsgrade haben im Vergleich zu denen aus milden Fällen. Das hat zur Idee geführt, dass Rosetting eine Rolle dabei spielen könnte, wie schwer die Krankheit wird.

Weitere Studien haben gezeigt, dass Rosetten unter normalen Blutflussbedingungen stabil bleiben, was zu Blockaden in den winzigen Blutgefässen führt, da infizierte Zellen verklumpen. Interessanterweise sind bestimmte menschliche Blutgruppen und Gene, die die Rosetting-Fähigkeit reduzieren, wie Blutgruppe O und spezifische Rezeptor-Varianten, in Gebieten, in denen Malaria häufig vorkommt, häufiger. Menschen mit diesen Eigenschaften sind oft besser vor schwerer Malaria geschützt, was die Idee unterstützt, dass Rosetting mit der Gefährlichkeit der Parasiten zusammenhängt.

#Wie Rosetting beginnt

Rosetting beginnt etwa 16 bis 20 Stunden, nachdem der Malaria-Parasit eine rote Blutkörperchen infiziert hat. Zu diesem Zeitpunkt beginnen die Parasiten, spezielle Proteine auf der Oberfläche der infizierten Zellen auszudrücken. Eines der wichtigsten Proteine, das an diesem Prozess beteiligt ist, heisst PfEMP1. Dieses Protein wird von verschiedenen Genen hergestellt, die in verschiedene Gruppen eingeteilt werden können. Die Gruppen dieser Gene sind wichtig, da Stämme, die schwere Malaria verursachen, hauptsächlich bestimmte Gruppen dieser Gene verwenden.

Die Struktur von PfEMP1 ist komplex und hat mehrere Teile, die es dem Malaria-Parasiten ermöglichen, an Blutkörperchen zu haften. Die Teile von PfEMP1 können in Klassen und Unterklassen basierend auf ihrem genetischen Aufbau eingeteilt werden. Bestimmte Gruppen von PfEMP1-Genen korrelieren mit bestimmten Haftfähigkeiten, die dem Parasiten helfen, sich an rote Blutkörperchen zu heften.

#Charakterisierung von Rosetting-PfEMP1-Varianten

Derzeit kommt das meiste Wissen darüber, wie Rosetting geschieht, aus der Untersuchung einer begrenzten Anzahl von PfEMP1-Varianten. Die meisten dieser Varianten sind mit schwerer Malaria verbunden. Ein alarmierender Trend zeigt, dass mit zunehmender Fähigkeit des Stammes, Rosetten zu bilden, auch die Schwere der Krankheit steigt.

In Laborstudien untersuchten Forscher mehrere Malaria-Parasitlinien aus Kenia, um zu sehen, welche hohe Rosettierungsgrade zeigten. Unter den Linien bildeten nur wenige Rosetten, und selbst innerhalb dieser variierte das Ausmass der Rosettierung. Zum Beispiel zeigte eine Linie über 50% der infizierten roten Blutkörperchen, die Rosetten bildeten, während andere nur einen kleinen Prozentsatz zeigten.

#Mechanismus hinter dem Rosetting

Forschungen haben gezeigt, dass Rosetting durch Antikörper im Blut beeinflusst werden kann. Einige Malaria-Stämme können an Antikörper binden, was anscheinend hilft, Rosetten zu bilden, indem es die Bindungskraft von PfEMP1 an rote Blutkörperchen erhöht. Diese Fähigkeit, Antikörper zu binden, ist mit schwereren Formen von Malaria verbunden.

Um die Rolle von PfEMP1 beim Rosetting zu bestätigen, wurden infizierte Zellen mit Trypsin behandelt, einem Enzym, das Proteine abbaut. Nach der Behandlung war die Fähigkeit dieser Zellen, Rosetten zu bilden, deutlich reduziert, was bestätigte, dass Rosetting von PfEMP1 abhängt.

#Untersuchung von Rosetting-Varianten

Um zu verstehen, welche PfEMP1-Varianten für Rosetting verantwortlich sind, konzentrierten sich die Forscher auf die Untersuchung spezifischer Gene, die in rosette-bildenden Parasitlinien transkribiert werden. Durch das Profiling dieser Gene identifizierten sie die Haupt-PfEMP1-Varianten, die mit Rosetting verbunden sind. Insbesondere fanden sie mehrere Gene, die zuvor nicht mit Rosetting in Verbindung gebracht wurden und die in rosette-bildenden Linien vorhanden waren. Diese Entdeckung deutete darauf hin, dass mehrere PfEMP1-Typen die Schwere der Krankheit beeinflussen könnten.

#Antikörperantworten und Rosetting

Antikörper gegen die identifizierten PfEMP1-Varianten wurden hergestellt, um zu prüfen, ob sie auf der Oberfläche infizierter roter Blutkörperchen vorhanden sind. Die Ergebnisse zeigten, dass die Antikörper die infizierten Zellen auf eine Weise erkannten, die mit der beobachteten Rosettenhäufigkeit übereinstimmte. In einigen Fällen war es überraschend zu sehen, dass zwei Arten von PfEMP1 auf derselben infizierten Zelle vorhanden waren, was ungewöhnlich ist, da normalerweise nur ein Typ gleichzeitig exprimiert wird.

Die Fähigkeit dieser Antikörper, Rosetten zu stören, wurde ebenfalls getestet. Infizierte Zellen, die mit spezifischen Antikörpern behandelt wurden, zeigten eine Verringerung der Rosetting, was darauf hindeutet, dass die identifizierten PfEMP1-Typen eine bedeutende Rolle im Rosetting-Prozess spielen.

#Rosetting und menschliches IGM

Die Beziehung zwischen Rosetting und der Bindung an menschliches IgM, eine Art von Antikörper, wurde ebenfalls untersucht. Die infizierten Zellen, die an Rosetting beteiligt waren, konnten an IgM binden, was darauf hindeutet, dass diese Bindung den Rosetting-Effekt verstärken könnte. Allerdings zeigten nicht alle identifizierten PfEMP1-Typen die Fähigkeit, IgM zu binden, was darauf hindeutet, dass dies ein einzigartiges Merkmal spezifischer Varianten sein könnte.

#Verständnis des Bindungsmechanismus

Um die Funktion der Rosetting-Varianten weiter zu bestätigen, testeten Wissenschaftler ihre Fähigkeit, an uninfizierte rote Blutkörperchen zu binden. Die Experimente zeigten, dass mehrere PfEMP1-Varianten tatsächlich gut an gesunde rote Blutkörperchen binden, was ihre Klassifikation als Rosetting-Varianten festigte.

Darüber hinaus zeigten Forscher, dass die Fähigkeit, an bestimmte Proteine im Körper, wie EPCR und ICAM-1, zu binden, auch Teil der Art und Weise sein könnte, wie diese Parasiten an Wirtzellen haften. Durch die Untersuchung, wie diese Wechselwirkungen funktionieren, hoffen Wissenschaftler, die Beziehung zwischen Rosetting und der Schwere der Krankheit besser zu verstehen.

#Fazit

Die Ergebnisse tragen zu einem wachsenden Verständnis davon bei, wie verschiedene PfEMP1-Varianten in der Malaria wirken. Das Vorhandensein von Rosetting-Varianten in Malaria-Stämmen hebt die Komplexität der Fähigkeit des Parasiten hervor, sich anzupassen und im menschlichen Wirt zu überleben.

Diese neuen Erkenntnisse deuten darauf hin, dass mehrere Arten von PfEMP1 auf unterschiedliche Weise zur erzwungenen Rosetting beitragen, was auf verschiedene Wege hinweist, die der Parasit nutzen könnte, um sein Überleben zu erhöhen und die Schwere der Malaria zu beeinflussen. Das Verständnis dieser Mechanismen ist entscheidend für die Entwicklung von Interventionen zur Behandlung und Prävention. Die Tatsache, dass einige PfEMP1-Varianten anscheinend auch die Schwere der Krankheit beeinflussen, weist auf die Bedeutung weiterer Forschung in diesem Bereich hin.

Zukünftige Studien könnten sich darauf konzentrieren, mehr darüber zu erfahren, wie diese Rosetting-Varianten mit dem Immunsystem des Menschen interagieren und wie sie gezielt für effektivere Behandlungen angegangen werden können. Die vielfältige Natur der PfEMP1-Typen und ihr entsprechendes Verhalten bei menschlichen Infektionen unterstreichen die Notwendigkeit einer gründlichen Erforschung der Biologie der Malaria, um dieses globale Gesundheitsproblem effektiv zu bekämpfen.