Untersuchung der Adhärenz von Plasmodium falciparum PfEMP1-Variante IT4var67 an Endothelrezeptoren unter statischen und Flussbedingungen

Abstract

Malaria ist eines der weltweit wichtigsten tropischen Infektionskrankheiten. Sie wird durch den einzelligen Parasiten der Gattung Plasmodium verursacht und tritt vor allem in tropischen und subtropischen Regionen auf, darunter Subsahra-Afrika, Südostasien und Teile Südamerikas. Plasmodium falciparum ist der Erreger der gefährlichsten Form der Malaria, die durch den Stich einer Anopheles-Mücke übertragen wird. Durch den Stich der Anopheles-Mücke wandern Sporozoiten in die Leber, wo sie sich vermehren und anschließend die Erythrozyten befallen. Die Pathogenese der schweren Malaria umfasst die Zytoadhäsion infizierter Erythrozyten an Endothelrezeptoren, was zur Beeinträchtigung des Blutflusses und zu Endothelfunktionsstörungen führt. Die Zytoadhäsion wird durch das PfEMP1-Protein vermittelt, das auf der Oberfläche der infizierten Erythrozyten exprimiert wird. Um die Bindung zu erleichtern, bildet der Parasit spezielle Oberflächenstrukturen, sogenannte knobs, aus, in denen das PfEMP1 lokalisiert ist. Das PfEMP1-Protein wird von rund 60 verschiedenen var-Genen kodiert. Das Ziel dieser Arbeit ist es, die Bindungseigenschaft der IT4-SLI-var67-PfEMP1- Transfektante an CHO-Zellen exprimierte Endothelrezeptoren unter statischen und Flussbedingungen zu charakterisieren. Die IT4-SLI-var67-Transfektante exprimiert fast ausschließlich das var67-Gen. Statische Assays erlauben die Untersuchung der Bindungsaffinität von infizierten Erythrozyten ruhenden Bedingungen, während Assays unter Flussbedingungen die Interaktion unter realistischen hämodynamischen Kräften abbilden. So können sowohl die Stärke der Bindung als auch das dynamische Verhalten der Zellen unter Scherstress charakterisiert werden. Die var67-Variante bindet an den Endothelrezeptor CD36, sowohl unter statischen als auch unter Flussbedingungen. Dabei konnte zudem eine rollende Bindung der infizierten Erythrozyten charakterisiert werden. Das Wissen aus diesen Erkenntnissen spielt eine entscheidende Rolle für das weiterführende Verständnis der Pathogenität von Plasmodium falciparum. Es bildet zudem eine wichtige Grundlage für zukünftige Forschungsarbeiten, die darauf abzielen die Vielfalt der Transfektanten zu erweitern und die zugrundeliegenden Mechanismen der Pathogenese umfassender zu erfassen. Auf diese Weise kann langfristig die Entwicklung gezielter Therapien und Impfstoffe vorangetrieben werden.